Interruttore differenziale

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In elettrotecnica, l'interruttore differenziale', è un dispositivo di sicurezza in grado di interrompere il flusso elettrico di energia in un circuito elettrico di un impianto elettrico in caso di guasto verso terra (dispersione elettrica) o folgorazione fase-terra, fornendo dunque protezione anche verso macroshock elettrico, sia diretto che indiretto, sulle persone a rischio. Non offre invece alcuna protezione contro sovraccarico o cortocircuito tra fase e fase o tra fase e neutro. È detto differenziale, perché basa il suo funzionamento sulla rilevazione dell'eventuale differenza di correnti elettriche rilevata in ingresso e in uscita al sistema elettrico in caso di dispersione.

Principio di funzionamento[modifica | modifica wikitesto]

Considerando il circuito da proteggere come un singolo nodo, si può affermare che la somma algebrica delle correnti in esso deve essere zero (primo principio di Kirchhoff). Pertanto, se si misura l'intensità della corrente in un sistema monofase, si osserverà che la corrente entrante sarà uguale a quella uscente. In un sistema trifase la somma delle correnti, dando segno positivo per i flussi entranti e negativo per gli uscenti, risulterà nulla.

Se l'isolamento di un'apparecchiatura connessa all'impianto si guasta, è possibile che venga a crearsi un collegamento più o meno efficace tra la linea elettrica e la carcassa metallica (tecnicamente definita massa), la quale può diventare causa di folgorazione se toccata. Se il collegamento è precario è possibile anche che si produca calore per effetto Joule con conseguente sviluppo di un incendio.

Poiché nelle centrali di distribuzione della rete elettrica e nelle cabine di trasformazione mt/bt (media tensione/bassa tensione) il punto neutro è collegato a terra, qualunque collegamento tra una fase della linea elettrica e terra subisce un passaggio di corrente. Questa corrente si disperde a terra e non ritorna attraverso l'interruttore differenziale a monte dell'impianto, il quale rileva che la somma delle correnti di nodo non è più nulla ed interviene aprendo il circuito elettrico. Per evitare che sia un corpo umano a realizzare il ponte fase-terra e agevolare il lavoro dell'interruttore differenziale è necessario che gli apparecchi con carcassa metallica siano collegati ad un adeguato impianto di messa a terra. Si parla, in questo caso, di protezione contro i contatti indiretti.

Invece, nel caso in cui una persona tocchi una parte che è normalmente in tensione, come ad esempio un conduttore elettrico non isolato, si parla di contatto diretto. Anche in questo caso l'interruttore differenziale fornisce, nella maggior parte dei casi, una buona protezione, purché sia del tipo ad alta sensibilità, cioè con corrente differenziale nominale minore o uguale a 30 mA, ed abbia un tempo di intervento sufficientemente breve (pochi millisecondi). Da notare che la presenza dell'interruttore differenziale non esime assolutamente dall'obbligo di predisporre un impianto di terra realizzato a regola d'arte.

In caso di impianti elettrici con più derivazioni in parallelo si possono installare più differenziali a protezione di ciascun ramo derivato, in modo da realizzare una protezione selettiva, tale cioè da isolare solo il ramo interessato al guasto, senza disalimentare gli altri rami. Se, in aggiunta alle protezioni dei singoli rami, si installa anche una protezione differenziale generale comune a tutti i rami, si ricorre solitamente ad un differenziale di tipo ritardato, per evitare che questo, intervenendo prima di quelli posti a valle, disalimenti anche i circuiti non guasti.

Struttura e funzionamento[modifica | modifica wikitesto]

Interruttore differenziale aperto:
1 Morsetti di ingresso
2 Morsetti di uscita (verso il carico)
3 Pulsante di inserimento
4 Contatti di interruzione
5 Solenoide che tiene chiusi i contatti
6 Trasformatore di corrente (sensore)
7 Circuito elettronico amplificatore
8 Pulsante di test
9 Filo (arancio) che alla pressione di test è attraversato da una corrente sbilanciata
Interruttore differenziale aperto

In un interruttore differenziale è presente un circuito magnetico su cui sono avvolti dei solenoidi (uno per filo da proteggere) in modo tale che in condizioni di equilibrio il flusso magnetico prodotto si annulli reciprocamente. In caso di squilibrio, il flusso magnetico non è più nullo ed è sufficiente per attirare una ancorina, la quale provoca lo scatto di una molla che apre l'interruttore.

In alcuni modelli i contatti sono tenuti normalmente chiusi da un elettromagnete alimentato da un circuito elettronico. Quando viene rilevato uno sbilanciamento della corrente misurata da un altro solenoide, il circuito toglie alimentazione all'elettromagnete e provoca l'apertura dei contatti.

Per verificare la continuità di funzionamento è prescritta l'effettuazione di un test con cadenza mensile, premendo un apposito pulsante presente sull'apparecchio.

Impiantistica[modifica | modifica wikitesto]

Poiché un impianto reale presenta inevitabilmente piccoli squilibri dovuti a dispersioni ed anche perché esistono dei limiti minimi di sensibilità praticamente realizzabili, ma nello stesso tempo per assicurare un adeguato livello di protezione in caso di folgorazione, sono definite precise soglie di intervento.

Livelli di protezione[modifica | modifica wikitesto]

Per la protezione delle persone la sensibilità, indicata con la lettera greca Δ, deve essere minore o uguale a 30 milliampere. In particolare per le zone bagno degli impianti residenziali è consigliata la sensibilità di 10 milliampere.

Negli altri ambiti sono ammesse protezioni con sensibilità superiori a 30mA.

Disposizione[modifica | modifica wikitesto]

Nell'ambito civile si usavano differenziali in modo centralizzato, quindi con un unico differenziale si controllava l'intera abitazione.Con l'entrata in vigore (settembre 2011) dell'Allegato A alla CEI 64-8 V3, anche negli impianti ad uso domestico è obbligatorio l'impiego di almeno 2 interruttori differenziali, al fine di garantire maggior sicurezza e una migliore continuità di servizio.

Inoltre, se il montante dell'impianto non è realizzato in doppio isolamento, è obbligatorio installare una protezione differenziale sottocontatore e, al fine di realizzare una corretta selettività, è consigliata l'installazione di un differenziale di tipo Selettivo.

Nell'ambito industriale si suddividono gli impianti in zone per realizzare una protezione selettiva, in modo tale che un guasto in una zona provochi l'intervento del solo differenziale a protezione della zona stessa, senza coinvolgere l'intero impianto.

A tale scopo si utilizzano più interruttori differenziali con diversi valori di delta e diversi tempi di intervento (differenziali selettivi).

Tipo di corrente[modifica | modifica wikitesto]

Esistono anche differenti classi di interruttori differenziali che si distinguono per il tipo di corrente di guasto a cui sono sensibili:

  • AC: sono sensibili alla sola corrente alternata di forma sinusoidale (marchiati con il disegno di un'onda).
  • A: sono sensibili anche a correnti unidirezionali pulsanti.
  • F: sono sensibili anche a correnti di dispersione con frequenza variabile tra 10 Hz a 1 kHz, necessari per proteggere carichi elettronici o convertitori di frequenza monofase.
  • B: sensibili anche a dispersioni in corrente continua, necessari dove siano utilizzati convertitori di frequenza trifase.
  • Inoltre esistono particolari dispositivi differenziali ad alta immunità verso i disturbi che possono provenire dalla linea o da apparecchiature elettroniche installate negli impianti. Questi dispositivi non sono definiti dalla norma di prodotto dei differenziali e ogni produttore ha adottato una sigla differente.

Normativa e legislazione[modifica | modifica wikitesto]

In Italia l'impiego dell'interruttore differenziale è disciplinato dalle seguenti leggi e normative:

  • DM 22 gennaio 2008 n. 37 (Regolamento concernente l'attuazione dell'articolo 11-quaterdecies, comma 13, lettera a) della legge n. 248 del 2 dicembre 2005, recante riordino delle disposizioni in materia di attività d'installazione degli impianti all'interno degli edifici)
  • DPR 6 dicembre 1991 n. 447 (Regolamento di attuazione della legge 5 marzo 1990, n. 46, in materia di sicurezza degli impianti)
  • Legge 1º marzo 1968 n. 186 (Disposizioni concernenti la produzione di materiali, apparecchiature, macchinari, installazione e impianti elettrici ed elettronici.)
  • Norma CEI 64-8 (che disciplina gli impianti elettrici in bassa tensione attualmente alla settima edizione).
  • Norma CEI 0-16 (che disciplina gli impianti elettrici con tensione superiore ad 1 kV in alternata).

Sensibilità ai disturbi e scatti intempestivi[modifica | modifica wikitesto]

Non sono rari i casi in ambito civile in cui viene segnalato che un differenziale scatti, aprendosi, senza un apparente motivo. In alcuni casi il fastidioso fenomeno si presenta ripetutamente, concentrandosi su una particolare fascia oraria (particolarmente coinvolta sembra essere quella fra le 5.00 e le 7.00 del mattino in zone vicine a grandi industrie o alla fine di linee molto lunghe). Le cause possono essere molteplici, per lo più connesse a disturbi sulla linea di varia origine.

Inoltre la sempre maggiore presenza di apparecchiature elettroniche e regolatori di velocità a frequenze variabbili (inverter) installate negli impianti porta a scatti intempestivi immettendo nella stessa rete disturbi che vengono letti dai differenziali come veri e propri guasti.

Quasi tutti i produttori hanno ormai inserito nei propri cataloghi alcuni interruttori differenziali ad alta resistenza ai disturbi, denominati ad immunità rinforzata; sono disponibili, inoltre, interruttori a riarmo automatico. Questi ultimi sono dotati di sistemi di controllo che verificano l'integrità dell'impianto e impediscono la riattivazione se viene rilevato un guasto permanente, ad esempio un cedimento dell'isolamento e conseguente dispersione verso terra.

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

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