Guida agli interruttori magnetotermici

L'interruttore magnetotermico è un dispositivo di sicurezza che si colloca nel quadro elettrico domestico o industriale per proteggere dalle sovracorrenti la porzione dell’impianto elettrico situato a valle di un cortocircuito o di un sovraccarico.

Il suo funzionamento avviene interrompendo il circuito elettrico sia con un meccanismo di tipo magnetico (si parla di sganciatore magnetico) che con uno di tipo termico (si parla di sganciatore termico). Da questa combinazione deriva la denominazione di interruttore magnetotermico.

La corrente elettrica che fluisce in un circuito, produce un effetto termico detto Joule che provoca il riscaldamento del conduttore: secondo la legge di Joule, il calore prodotto a seguito di tale riscaldamento è direttamente proporzionale al quadrato dell’intensità della corrente.

Se in un dispositivo elettrico o in un conduttore, la corrente supera un valore massimo (detto corrente nominale o In), si verifica un surriscaldamento per effetto Joule. In questo caso si parla di sovracorrente e può provocare danni molto gravi all’impianto elettrico a causa delle alte temperature che possono anche dare origine ad un incendio. Sono due i motivi che danno origine alla sovracorrente: un sovraccarico ed il cortocircuito.

Entrambi i fenomeni vanno bloccati rapidamente perché pericolosi per la sicurezza di cose e persone. La soluzione ottimale è utilizzare un interruttore magnetotermico che interviene aprendo il circuito in caso di sovracorrente.

Interruttore magnetotermico e sovraccarico

Il sovraccarico è un guasto che si verifica quando la corrente supera una certa soglia, ad esempio quando vengono collegati contemporaneamente alla linea elettrica troppi elettrodomestici ad alto assorbimento di corrente.

La corrente di sovraccarico è pericolosa perché può fondere il materiale isolante provocando un contatto tra conduttori che può degenerare in corto circuito. Un interruttore magnetotermico è in grado interrompere tutte le correnti che passano nell’impianto elettrico compresa la corrente di sovraccarico.

Interruttore magnetotermico e corto circuito

La corrente di cortocircuito è un flusso istantaneo di corrente di elevata intensità generato dal contatto diretto tra due conduttori caratterizzati da diverso potenziale come ad esempio la fase ed il neutro. Il cavo elettrico non è in grado di sopportare valori così alti di corrente (parliamo anche di migliaia di ampere) né le alte temperature provocate dall’effetto Joule: il materiale si fonde e può prendere fuoco con effetti istantanei.

Per questo motivo il cortocircuito va interrotto nel minor tempo possibile. L’ interruttore magnetotermico può interrompere tutte le correnti che passano nell’impianto elettrico, inclusa la corrente di cortocircuito.

All'interno di un interruttore magnetotermico sono presenti due sezioni distinte, “specializzate” nel rilevare cortocircuito e sovraccarico. Si tratta infatti di fenomeni con caratteristiche molto differenti e come tali necessitano di essere trattati in modo appropriato.

La rilevazione del corto circuito avviene per mezzo di una bobina, un solenoide avvolto su una barra di materiale ferromagnetico. L’impulso elevato di corrente di cortocircuito induce un campo magnetico che attira una levetta e provoca l'apertura dell'interruttore in modo quasi istantaneo.

La rilevazione del sovraccarico avviene per mezzo di una lamina bimetallica che funge da "resistenza elettrica" quando viene surriscaldata a causa delle alte temperature provocate dalla corrente di sovraccarico. I due metalli accoppiati hanno infatti un differente coefficiente di dilatazione termica e si allungano in modo diverso se sottoposti al calore: questo provoca lo scatto dell'interruttore e l’apertura del circuito. L’intervento non è istantaneo ma dipende principalmente dall’intensità della corrente, perché più è elevata e più è elevato il calore prodotto per effetto Joule.

L’interruttore magnetotermico si attiva grazie all’intervento dei due dispositivi di protezione precedentemente descritti: un interruttore di tipo magnetico, detto sganciatore magnetico, e un interruttore di tipo termico, detto sganciatore termico. Entrambi intervengono quando sono sottoposti ad una sovracorrente:

1. L’interruttore termico (sganciatore termico) agisce automaticamente aprendo il circuito quando c’è sovraccarico. Possiamo definirlo una sorta di sensore termico interno all’ interruttore elettromagnetico
2. L’interruttore magnetico (sganciatore magnetico) funge da dispositivo di sicurezza quando sopraggiunge sovracorrente di cortocircuito

Gli interruttori magnetotermici vengono costruiti per funzionare ad un’intensità di corrente specifica misurata in ampere (A). Si definisce corrente nominale (In) quella che può circolare senza problemi a temperatura ambiente, segnalata sul dispositivo se differisce da 30 °C.

Le In utilizzate negli interruttori magnetotermici hanno valore: 6, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125 A. La scelta è prevalentemente legata agli ampere a cui interviene la protezione: perchè il sistema sia in sicurezza, infatti, la corrente di cortocircuito non deve essere superiore al massimo valore di corrente fornito dal costruttore ed indicato in ampere su di una specifica targhetta apposta sull’interruttore elettromagnetico (potere di interruzione).

Ad esempio i magnetotermici ad uso domestico sono tarati per In <= 125 A e non si possono regolare. Gli interruttori ad uso industriale invece sono regolabili in base alla corrente che deve fluire all’interno del circuito e sono suddivisi in tre categorie diverse: tipo B, tipo C e tipo D.

Gli interruttori magnetotermici possono essere classificati in base a due tipologie:

• in base al tipo di impiego
• in base al tempo d’interruzione
• in base alla corrente

Classificazione in base al tipo di impiego

In base a come è stato costruito il dispositivo, e quindi in base alla In ed al Potere di interruzione forniti dal costruttore, gli interruttori magnetotermici possono essere classificati in:

1. Interruttori magnetotermici modulari, usati nel settore civile e terziario, caratterizzati da In <= 100 A e potere di interruzione <= 50 kA
2. Interruttori magnetotermici scatolati, usati prevalentemente in ambito industriale, caratterizzati da In <= 2 kA e potere di interruzione <= 150 kA. L’alto potere di interruzione è dovuto all’isolamento della scatola di supporto, realizzata in materiale plastico
3. Interruttori magnetotermici aperti, impiegati principalmente in ambito industriale e caratterizzati da grandi dimensioni, In <= 10 kA e potere d'interruzione <= 100 kA

 

Classificazione in base al tipo d’interruzione

E’ possibile suddividere gli interruttori magnetotermici anche in base al tempo che impiega lo ganciatore magnetico ad interrompere la corrente di corto circuito:

1. Interruttori magnetotermici limitatori, in cui l'interruzione viene anticipata di molto rispetto allo zero naturale della corrente, ossia rispetto al passaggio per l’origine della forma d'onda sinusoidale della corrente alternata
2. Interruttori magnetotermici rapidi, in cui l'interruzione si ha al primo o secondo passaggio per lo zero naturale della corrente di corto-circuito
3. Interruttori selettivi o ritardati, in cui il tempo di intervento viene apposta ritardato per consentire la selezione a livello temporale degli interruttori magnetotermici messi in serie

Per scegliere un magnetotermico occorre sapere l’amperaggio assorbito dalle utenze e la probabilità che vengano usate nello stesso momento. Bisogna però tener conto anche delle caratteristiche della rete in cui viene installato (ad esempio lunghezza dei cavi e temperatura ambiente), della continuità di servizio desiderata e della normativa di sicurezza da rispettare.

Per il settore industriale i parametri di scelta diventano molto specifici ed è necessario conoscere (e saper comprendere) i grafici delle curve di intervento.