Interruttore differenziale
L'interruttore differenziale ( salvavita ) è un dispositivo capace di interrompere (aprire) un
circuito in caso di contatti accidentali fase-terra o dispersione dell'impianto elettrico verso terra.
Viceversa non offre protezioni da cortocircuiti o sovracorrenti per i quali è necessario ricorrere
a dispositivi denominati magnetotermici. Esistono in commercio dispositivi che integrano sia la
protezione del interruttore differenziale sia del magnetotermico.
Principio di funzionamento
Il principio alla base del funzionamento di questo dispositivo si basa sul 1° prima legge di
Kirchhoff, che prevede che la somma algebrica delle correnti entranti ed uscenti da un nodo
sia uguale a zero. Semplificando il concetto si può dire che questo dispositivo verifica la
differenza tra le correnti uscenti ed entranti ai suoi morsetti e nel caso questa differenza sia
superiore ad un determinato valore intervenga aprendo il circuito.
Schema di principio di un interruttore differenziale
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Alimentazione
Uscita verso circuito utilizzatore
Toroide in materiale ferroso al alta permeabilità
Avvolgimenti dei conduttori di linea (con correnti uguali
in entrata è uscita i flussi generati si annullano)
Avvolgimento rivelazione corrente differenziale(se i
flussi generati dai conduttori di linea sono diversi si
genera nel toroide un flusso magnetico che induce a
sua volta una f.e.m con il compito di comandare il
dispositivo di sgancio
Dispositivo di sgancio per l'apertura dell'interruttore
Tasto di prova
Resistore per limitare corrente di prova
Contatti dell'interruttore
In condizioni normali di funzionamento (somma algebrica delle correnti pari a 0) nel toroide
non scorre alcun flusso magnetico che viceversa, viene a crearsi quando si ha una differenza
di corrente , detta appunto corrente differenziale indicata con: IΔ.Questa induce a sua volta
una forza elettromotrice che tramite il dispositivo di sgancio (relè differenziale) apre il circuito.
Parametri di classificazione
Possiamo identificare alcune caratteristiche principali in base alle quali è possibile classificare
gli interruttori differenziali
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L'interruttore presenta anche una protezione contro le sovracorrenti, in questo caso si
parla di differenziale magnetotermico viceversa si parla di differenziale puro
Potere d'interruzione intrinseco. È Il valore massimo della corrente verso terra che il
dispositivo può interrompere prima di essere distrutto e non garantire più il
disinserimento dell'impianto.
Forma d'onda rilevabile
Tipo AC
Solo per corrente alternata. Questa tipologia di interruttori differenziali è adatta per
impianti in cui le eventuali correnti di guasto siano del tipo sinusoidale "puro".
Appartengono a questa categoria la maggior parte dei differenziali impiegati nelle
abitazioni ad uso civile
Tipo A
Oltre alla protezione garantita da tipo AC questi dispositivi garantiscono l'intervento per:
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Correnti pulsanti unidirezionali
Correnti pulsanti unidirezionali con componente corrente continua fino a 6 mA
Tipo B
Oltre alla protezione garantita dal tipo A questi dispositivi garantiscono l'intervento per:
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Correnti differenziali sinusoidali fino a 1000Hz
Correnti differenziali continue
Tempo d'intervento
Per questa caratteristica possiamo identificare tre tipi diversi:
o Interruttori differenziali di tipo generale ( Tipo G )
o Interruttori differenziali selettivi ( Tipo S ). Questi dispositivi intervengono con un
tempo di ritardo fisso, vengono impiegati a monte dei differenziali di tipo
generale permettendo così una selettività dell'impianto assicurando la continuità
dell'impianto non interessato dal guasto
o Differenziale ritardati. L'intervento può essere ritardato secondo un tempo
selezionabile
Valore della corrente differenziale d'intervento
Per questa caratteristica possiamo identificare :
o Differenziali a bassa sensibilità. Il valore della corrente differenziale d'intervento
supera i 30 mA valori previsti dalle norme sono:0.1 - 0.3 - 0.5 - 1 A
o Differenziali ad alta sensibilità. Il valore della corrente differenziale d'intervento
inferiore o uguale a 30 valori previsti dalle norme sono:10 - 30 mA
Scelta dell'interruttore differenziale
Nel paragrafo parametri di classificazione abbiamo visto alcune caratteristiche che ci
porteranno alla scelta del differenziale. Altri dati che determineranno la scelta del differenziale
saranno:
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Il numero dei poli (2-3-4 poli)
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Tensione nominale: Valore della tensione di esercizio in cui opera l'apparecchio (es.
230V, 400V)
Corrente nominale: Valore massimo di corrente in cui deve lavorare l'apparecchio valori
nominali previsti dalle norme sono 6 - 10 - 13 - 16 - 20 - 25 - 32 - 40 - 50 - 63 - 80 - 100
- 125 A
Se l'interruttore differenziale è sprovvisto di una protezione contro le sovracorrenti, questa
dovrà essere prevista a monte dello stesso differenziale. Viceversa se il il dispositivo incorpora
la protezione magnetotermica basterà scegliere il taglio a seconda dell'utilizzo.
Un chiarimento riguardo la caratteristica della forma d'onda rilevabile, in base a cui
determinare il tipo AC, A, B, può essere riassunto col dire, che normalmente negli impianti
civili tradizionali l'utilizzo di un differenziale del Tipo AC (quindi con correnti sinusoidali a 50-60
Hz), garantirebbe una protezione sufficiente. Tuttavia negli ultimi anni, e tendenzialmente ad
aumentare nei prossimi, i produttori di elettrodomestici, ricorrono sempre più a circuiti
elettronici che aumentano e migliorano le prestazione di questi prodotti ma che possono
generare forme d'onda pulsanti o pulsanti con componente continua ecc (es variatori di
velocità dei motori, regolatori di luminosità). In caso di guasto a valle di questi componenti i
differenziali tradizionali AC che sono progettati per intervenire in corrente alternata A 50/60Hz
risultano insensibili a questi guasti non rilevando queste correnti pulsanti e risultando
pericolose per le persone o le cose. In questo caso scegliendo un tipo A in sostituzione del
"tradizionale" AC riusciremmo a coprire anche una casistica di guasto con correnti differenziali
con forme d'onda non sinusoidali. La soluzione di sostituire un differenziale tradizionale con
uno di tipo A sembrerebbe quindi logica, tenendo conto del fatto che in alcuni paesi europei i
differenziali AC sono già stati sostituiti dal tipo A. Naturalmente un differenziale del tipo A a
parità delle restanti caratteristiche con uno del tipo AC risulterà più costoso. I differenziali di
tipo B per quello che riguarda le installazioni civili, oltre a risultare superfluo tranne per
specifici casi, presenta anche un costo considerevolmente superiore sia al tipo AC che al tipo
A, e quindi anche se in grado di coprire le diverse forme d'onda (pulsanti, continue ecc) non
sono economicamente consigliati . Altra caratteristica da approfondire per una corretta scelta
del dispositivo riguarda il Valore della corrente differenziale d'intervento , la scelta di tale
valore in relazione ad impianti civili è legata sia alle norme ( in particolare la legge 46/90), sia
allo stato dell'impianto. Semplificando per gli impianti precedenti a tale legge, essa prevede la
presenza di un interruttore differenziale ad alta sensibilità (massimo 30 mA), mentre per i
nuovi impianti successivi all'entrata in vigore della legge essa prevede che l'impianto sia
completo del sistema di messa a terra e di interruttore differenziale con corrente nominale di
intervento minore di 1 A. In ogni caso deve essere rispettata la condizione dettata dalla
formula
RE =
50
I dn
50=Valore di tensione non ritenuto pericoloso per le persone [V]]
Id=Corrente differenziale d'intervento [A]
RE=Resistenza di terra espressa in ohm [Ω]
Tale formula fornisce il valore massimo della resistenza di terra a dipendenza del valore
d'intervento del differenziale. Con un differenziale da 30 mA la resistenza di terra potrà essere
anche di 50/0.03 A = 1666, viceversa utilizzando un differenziale da 300 mA la resistenza di
terra dovrà essere al massimo di 166.
Esempio di un differenziale puro e di un mgt differenziale
A: Corrente nominale
B: Tensione Nominale
C: Potere d'interruzione intrinseco
D: Forma d'onda rilevabile in questo
caso solo sinusoidale, quindi tipo AC
E: Corrente differenziale d'intervento qui
10 mA
F: Marchio di qualità
Da notare che il differenziale in figura è del tipo "puro", necessita quindi di un interruttore
magnetotermico a sua protezione con corrente nominale massimo pari a quella del
differenziale in questo caso 16 A
A: Ingresso dispositivo per fase e neutro
B: Uscita dispositivo per fase e neutro
C: Corrente nominale del magnetotermico
(16A) e del differenziale 32A Come visto in
precedenza è fondamentale che la
protezione del magnetotermico sia al
massimo
uguale
a
quella
del
differenziale.In questo caso è di taglio
inferiore e quindi garantisce la protezione
del differenziale
D: Levetta per attivare/disattivare
differenziale. Si evidenzia il fatto che in
questo caso un intervento del differenziale
disinserisce anche la protezione
magnetotermica, mentre in caso ad
esempio di un sovraccarico interverrà la
sola protezione magnetotermica cosi da
distinguere la causa del problema
E: Corrente differenziale d'intervento qui
30 mA
F: Tasto di prova. Questo tasto causa
l'intervento del differenziale creando una
"dispersione" di corrente
