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    Interruttori differenziali

    Come salvare la vita al tuo impianto e alle persone con l'interruttore differenziale.

    Interruttori differenziali

    Un interruttore differenziale, comunemente chiamato anche salvavita, è un dispositivo di sicurezza in grado di interrompere il flusso elettrico in un circuito elettrico di un impianto elettrico.

    Cos'è l'interruttore differenziale?

    L'interruttore differenziale è un componente elettronico di sicurezza che tutti gli impianti elettrici devono avere obbligatoriamente per essere a norma di legge. Nel caso di guasto nei circuiti elettrici che provochi dispersione elettrica oltre una soglia di sicurezza, il dispositivo differenziale interviene interrompendo il flusso di corrente per impedire che le persone si prendano una scossa elettrica e vengano folgorate.

    Questa tipologia di interruttori si definisce differenziale perchè agisce in base alla differenza di corrente tra l'ingresso e l'uscita del dispositivo. Viene messa all'interno dei quadri elettrici (contatore) ed è caratterizzata nella zona anteriore da un pulsante T.

    Da cosa protegge l'interruttore differenziale?

    Gli interruttori differenziali proteggono le persone dalla dispersione di carica elettrica ma non servono a proteggere, da soli, i circuiti elettrici. Si ha dispersione elettrica quando un mezzo conduttore carico non è ben isolato e quindi lascia passare corrente all'esterno. Potrebbe essere un difetto nella guaina isolante di un cablaggio, o di una presa elettrica o ancora di un interruttore ma anche un problema di messa a terra di un impianto, specie se vecchio o non messo a norma di legge. In ogni caso, la dispersione di corrente può causare scossa elettrica sia diretta che indiretta o addirittura folgorazione e comunque un dispendio energetico. Può anche accadere che per effetto Joule, legato al calore prodotto dalla corrente elettrica di elevata intensità, possa verificarsi un incendio.

    Se un'apparecchiatura connessa all'impianto elettrico non è ben isolata, può sorgere un collegamento tra la linea elettrica e l'involucro conduttivo dell'apparecchiatura stessa, definita massa. Quando viene toccato dal corpo umano, anch'esso conduttore, si crea un circuito con il terreno, detto ponte fase-terra, attraverso il quale fluisce la corrente: si parla allora di scossa elettrica per contatto indiretto. Sebbene gli elettrodomestici con involucro metallico debbano avere un adeguato impianto di messa a terra, può succedere che questo abbia dei problemi: l'interruttore differenziale interviene in questi casi. Interviene anche quando una persona viene a contatto diretto con una zona in tensione elettrica.

    Dove si usa l'interruttore differenziale?

    In ambiente domestico l'interruttore differenziale mette in sicurezza tutta la casa e ne basta uno solo. Nelle fabbriche invece è importante non bloccare in caso di guasto l'intero processo produttivo per cui vengono utilizzati opportunamente più differenziali a proteggere le sigole aree industriali.

    Salvavita o interruttore differenziale?

    L'interruttore differenziale puro non interviene in caso di cortocircuito o di sovracorrente, fenomeni per i quali è invece necessario utilizzare un interruttore magnetotermico. La combinazione di un differenziale e di un magnetotermico costituisce un dispositivo di protezione completo che prende il nome di salvavita ed è molto diffuso sul mercato della componentistica elettronica. Spesso però l'interrutore differenziale viene chiamato salvavita anche se puro, cioè senza l'integrazione di un magnetotermico.

    Come funzionano gli interruttori differenziali puri

    funzionamento  interruttore differenziale

    In fisica la prima legge di Kirchhoff afferma che in un circuito elettrico deve essere nulla la somma algebrica di tutte le energie entranti ed uscenti da un certo nodo. Significa che la corrente entrante in un nodo deve essere pari a quella uscente. L'interruttore differenziale opera in base a questo principio fisico e controlla costantemente la differenza tra la corrente che fluisce al proprio morsetto di ingresso e la corrente che attraversa quello in uscita. Se tale valore supera una certa soglia di sicurezza, interviene una bobina di sgancio che apre il circuito ed interrompe il flusso di corrente e quindi la diffusione di elettricità.

    Soglie di intervento e sensibilità di un interruttore differenziale

    Si è visto che gli interruttori differenziali sono dispositivi di sicurezza che intervengono automaticamente in caso di sperisione di corrente elettrica. L'intervento però non avviene sempre ma solo quando vengono superati dei limiti bene definiti, chiamati soglie di intervento e si riferiscono al valore della corrente verso terra. Il valore massimo permesso della differenza di corrente tra ingresso e uscita di un diffenziale, è indicato con la lettera Δ (Delta).

    **La soglia d'intervento Δ viene chiamata anche sensibilità **dell'interruttore differenziale ed il suo valore dipende dagli ambiti: Δ<= 0,03 Ampere per gli impianti residenziali e superiore per quelli industriali e commerciali.

    Parametri dell'interruttore differenziale

    Negli interruttori differenziali in commercio, sono presenti targhette con diciture precise di riferimento per il loro utilizzo:

    • T o Test: è un pulsante utilizzato per testare il corretto funzionamento del differenziale.
    • IΔN o corrente nominale differenziale di intervento: la differenza tra corrente in ingresso e quella di uscita che provoca l'apertura del circuito. Rappresenta la sensibilità del circuito ed ha un valore prefissato.
    • IN o corrente nominale: la corrente di lavoro, quella per cui il differenziale deve lavorare. Il valore più piccolo è 25 Ampere e permette al dispositivo di lavorare con valori di corrente compresi tra 0 e 25 A.
    • UN o tensione nominale d'impiego: la tensione di lavoro dell'impianto elettrico; per gli impianti civili è pari a 230 V.

    Tipologie di interruttori differenziali

    Gli interruttori differenziali si dividono in 4 categorie a seconda della natura della corrente con cui essi possono lavorare. Esistono delle normative che regolano sia la classificazione che la scelta di questi dispositivi perchè gli impianti possano essere messi in sicurezza a norma di legge. Gli interruttori differenziali sono quindi classificati in: tipo AC, tipo A, tipo F e tipo B.

    Differenziale di tipo AC

    Differenziale di tipo AC lavora bene con le correnti alternate sinusoidali differenziali improvvise o che aumentano piano, ed è impiegato in particolare negli impianti civili.

    Sono utilizzati prevalentemente quando nell'impianto si prevedono "pochi" apparecchi "elettronici" costantemente in uso, come ad esempio in seconde case dove il periodo di stazionamento è limitato e con esso il fabbisogno energetico.

    Differenziale di tipo A

    Differenziale di tipo A lavora in modo ottimale con correnti alternate sinusoidali e correnti unidirezionali improvvise o che aumentano nel tempo.

    Si possono considerare come i sostituti degli AC e si trovano nella maggioranza degli impianti moderni, in quanto sono sensibili oltre che alle correnti sinusoidali anche a quelle pulsanti e unidirezionali.

    La loro efficacia si nota in particolare con la presenza di brevi sovratensioni dovute ad apparecchiature elettroniche, variazioni di tensione dovute a temporali, ecc.

    Differenziale di tipo F

    Differenziale di tipo F (dove “F” sta per frequenza), introdotti con l'entrata in vigore della Normativa di prodotto IEC/EN 62423.

    Questi differenziali hanno un funzionamento simile a quello di tipo A ma lavorano anche con corrente a frequenza multipla sino a 1kHz e con correnti di altra natura.

    Gli interruttori differenziali di tipo F sono specificamente stati sviluppati per la protezione contro i contatti indiretti quando si utilizzano apparecchi che fanno uso di alimentazione tramite inverter in circuiti monofase. In caso di guasto a massa dell'inverter, si possono produrre correnti di guasto differenziali con frequenze composite che non sono correttamente rilevate dagli interruttori differenziali di tipo AC e A.

    Differenziale di tipo B

    Differenziale di tipo B, capace di operare con correnti continue o ad alta frequenza.

    Questi differenziali sono adatti ad un utilizzo in presenza di circuiti non lineari in grado di generare corrente di guasto a terra con elevata componente continua (oltre 6 mA) e/o ad alta frequenza.

    Normalmente si tratta di:

    • raddrizzatori trifase o bifase in genere;
    • raddrizzatori a semionda con elevata capacità di livellamento;
    • raddrizzatori con correzione attiva del fattore di potenza (PFC);
    • generatori di tensione continua permanentemente connessi senza separazione galvanica a reti in corrente alternata (es. pannelli fotovoltaici );
    • inverter a frequenza variabile

    In commercio inoltre si trovano questi modelli di interruttori differenziali:

    • Interruttori differenziali puri monofase
    • Interruttori differenziali trifase con neutro
    • Interruttori differenziali magnetotermici
    • Interruttori differenziali con riarmo automatico

    Conclusioni

    Questi dispositivi elettronici sono molto importanti per rendere a norma di legge un impianto elettrico sia civile che industriale. Ogni impianto deve essere dotato dei dispositivi più adatti all'ambito di utilizzo oltre che al grado di rischio.

    Al fine di una corretta scelta, bisogna ovviamente conoscere la tipologia di correnti di guasto differenziale presenti e future (buon senso ed esperienza) nell'impianto che sui cui si sta operando, nonchè le apparecchiature e i macchinari che vi verranno connessi.

    La scelta deve quindi essere preceduta da una analisi, semplice per un impianto civile, articolata fino a complessa negli altri settori, mettendo in relazione i parametri forniti dal costruttore con quelli rilevati dallo studio.

    A grandi linee si potrebbe dire che nel settore civile si tendono a preferire i differenziali di tipo A con controllo della corrente di guasto e l'autoriarmo, anche se in molti casi può essere sufficiente l'AC, soprattutto per impianti semplici. Tuttavia, l'obsolescenza dell'impianto può essere determinante nella scelta, specie se l'impianto non è mai stato messo a norma e/o protetto con un impianto a terra.

    Nel settore industriale normalmente esiste un progetto dell'impianto ed un coordinamento, la scelta è quasi obbligata se non con un margine di discrezionalità nei sottoquadri di distribuzione e/o per le utenze finali. Se l'attività è "piccola", tipicamente si installano differenziali tipo A e selettivi/regolabili, a seconda delle lavorazioni.

    Nel settore commerciale dipende dalle dimensioni, dalla potenza impegnata. Si ricade come nell'industria se con progetto obbligatorio, diversamente si ritengono valide le stesse considerazioni del settore civile, con qualche coordinamento in più.

    Alcuni produttori di interruttori differenziali

    ABB

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    Detentrice di numerosi brevetti internazionali, ABB è il punto di riferimento d'eccelenza per le componentistiche elettriche.

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    Siemens

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    Proteggiti contro errori di cablaggio, difetti di isolamento, o guasti nei carichi grazie ai dispositivi di protezione differenziale (RCD) S

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    Schneider Electric

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    Sviluppo senza sosta nuove di soluzioni per migliorare l'esperienza elettrica di clienti industriali e privati.

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