Interruttori differenziali puri

A 50-60Hz, correnti elettriche di valore inferiore a circa 0,5mA non vengono rilevate dall’apparato sensoriale
della maggior parte degli esseri umani, pur transitando attraverso il corpo. Gli effetti del passaggio della corrente nel corpo umano dipendono prevalentemente dal valore della corrente e dalla sua durata con conseguenze principali sul cuore e sull’apparato respiratorio.
Nel diagramma 1 sono riportate, in funzione della corrente di elettrocuzione e del tempo di persistenza nel corpo umano, le differenti zone di pericolosità:
ZONA 1: Abitualmente nessuna reazione
ZONA 2: Abitualmente nessun effetto fisiologicamente pericoloso
ZONA 3: Abitualmente nessun danno organico. Probabilità di contrazioni muscolari e difficoltà respiratoria; disturbi reversibili nella formazione e conduzione di impulsi nel cuore, inclusi fibrillazione atriale e arresto cardiaco provvisorio senza fibrillazione ventricolare, che aumentano con l’intensità della corrente e con la sua durata.

ZONA 4: In aggiunta agli effetti della zona 3, la probabilità di fibrillazione ventricolare aumenta fino a circa il 5% (curva c2); al 50% (curva c3): oltre il 50% al di là della curva c3.
L’evento elettrocuzione si può verificare per contatto diretto con una parte attiva del circuito, oppure per contatto indiretto con una massa venutasi accidentalmente a trovare sotto tensione in seguito ad un guasto. I contatti diretti vanno contrastati prima di tutto garantendo l’isolamento delle parti in tensione e impiegando involucri con grado di protezione almeno pari a IP20.

Gli interruttori differenziali puri ad alta sensibilità (IΔn≤30mA) possono svolgere a questo fine solo una protezione addizionale, che si va cioè ad aggiungere a quello precedentemente menzionato e che interviene in modo attivo aprendo tempestivamente il circuito elettrico in caso di insuccesso delle altre misure di protezione.
La protezione contro i contatti indiretti si realizza coordinando il valore di resistenza dell’impianto di terra (dispersori + conduttori di protezione) con la soglia d’intervento differenziale dell’interruttore. La formula che deveessere rispettata in base alla norma impianti (CEI 64-8) è la seguente:

Dove Rt è la resistenza di terra e IΔn è la corrente differenziale nominale dell’interruttore differenziale. Per esempio volendo impiegare un interruttore differenziale da 30mA, il valore di RT basta che sia inferiore a 1666 ohm. Ciò significa che con un idoneo impianto di terra e un adeguato interruttore differenziale è possibile contenere entro 50V il valore massimo della tensione sulle parti metalliche collegate a terra.

La funzione dell’interruttore automatico differenziale è quella di interrompere il circuito elettrico quando nello stesso si verificano dei guasti verso terra in modo da eliminare rapidamente condizioni di pericolo.
Il dispositivo amperometrico presente nell’interruttore esegue in continuazione la somma vettoriale delle correnti di linea del sistema monofase o trifase e quando questa somma supera un valore prefissato secondo la sensibilità dell’apparecchio, quest’ultimo interrompe l’alimentazione dell’utenza.

In base alla forma d’onda delle correnti di dispersione a cui sono sensibili, gli interruttori differenziali puri si classificano in:

• Tipo AC: sono adatti per tutti gli impianti in cui si prevedono utilizzatori con eventuale corrente di terra di forma alternata sinusoidale
• Tipo A: sono destinati ad impianti con apparecchi utilizzatori muniti di dispositivi elettronici per raddrizzare la corrente o per regolare con il taglio di fase una grandezza fisica (velocità, intensità luminosa, ecc.), in quanto garantiscono la protezione in presenza di correnti di guasto sia di tipo alternato sinusoidale che pulsante unidirezionale.

• Tipo B: sono raccomandati in impianti in cui sono presenti apparecchi utilizzatori con circuiti elettronici in grado di generare correnti di guasto di tipo continuo e/o ad alta frequenza. Tipiche applicazioni riguardano installazioni in cui sono presenti azionamenti per motori a frequenza variabile, raddrizzatori, convertitori di frequenza, impianti fotovoltaici, sistemi di ricarica per veicoli elettrici, ecc.

In base alla sensibilità di intervento gli interruttori differenziali vengono tradizionalmente suddivisi in:
• Differenziali a bassa sensibilità (IΔn = 0,1A – 0,3A – 0,5A): non adatti alla protezione contro i contatti diretti, ma, se opportunamente coordinati con la resistenza dell’impianto di terra secondo la formula sopraccitata, possono garantire la protezione contro i contatti indiretti, intervenendo cioè quando una massa metallica accessibile, normalmente isolata, va in tensione per un guasto dell’isolamento.
• Differenziali ad alta sensibilità (IΔn = 0,01A – 0,03A): adatti alla
protezione contro i contatti diretti e indiretti.

In teoria con un unico interruttore differenziale è possibile proteggere contro i guasti a terra tutti i circuiti, per quanto numerosi, posti a valle dello stesso. Per poter garantire continuità di servizio anche in caso di circuiti parecchio articolati è consigliabile predisporre una selettività parziale introducendo una protezione differenziale per ogni derivazione e un interruttore generale con sensibilità almeno tripla rispetto a quella degli interruttori a valle (selettività amperometrica).

Al fine di ottenere una selettività totale è bene impiegare specifici interruttori differenziali selettivi, il cui sganciatore differenziale, a seguito di guasto a terra, inizi a muoversi dopo la completa apertura dei contatti dell’apparecchio a valle (vedi tabella).

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