Sicurezza Impianti Elettrici: Protezioni, Funzionamento e Componenti Chiave

Protezione Elettrica: Fondamenti e Scopo

La protezione elettrica ha lo scopo di salvaguardare gli impianti, le persone e tutto ciò che è circostante dagli effetti che un malfunzionamento dell'impianto può causare.

Effetti della Corrente Elettrica sul Corpo Umano

I parametri che indicano il grado di pericolo per il corpo umano sono principalmente due:

• L'intensità della corrente elettrica.
• La durata del flusso di corrente attraverso il corpo.

Tipi di Contatti Elettrici

Si distinguono due tipi principali di contatti elettrici:

• Contatto diretto: Si verifica quando una persona entra in contatto con parti dell'impianto elettrico normalmente in tensione.
• Contatto indiretto: Si verifica quando una parte conduttiva, normalmente non in tensione, diventa tale a causa di un difetto di isolamento e viene toccata.

La Messa a Terra: Funzione e Importanza

La messa a terra è un collegamento elettrico diretto tra la massa di un circuito elettrico o parti conduttrici ad esso appartenenti e la terra. Questo sistema permette il passaggio della corrente di dispersione verso terra e lo scarico di sovratensioni di origine atmosferica, garantendo la sicurezza.

Sistemi di Messa a Terra

Esistono diversi sistemi di messa a terra, tra cui:

• Sistema TN-C: Le funzioni di neutro e di protezione sono combinate in un unico conduttore per l'intero sistema.
• Sistema TT: Il punto di alimentazione (generalmente il neutro) è collegato direttamente a terra. Le masse dell'impianto sono collegate a una messa a terra indipendente.

Protezione dalle Sovracorrenti: Sovraccarichi e Cortocircuiti

Le protezioni dalle sovracorrenti sono fondamentali e possono essere di due tipi:

• Sovraccarichi: Sono causati da un eccesso di corrente rispetto alla capacità nominale del circuito. La durata del sovraccarico può variare da pochi secondi a ore o persino giorni.
• Cortocircuiti: Si verificano come conseguenza di un contatto accidentale tra due punti a diverso potenziale in un impianto. Il valore della corrente può raggiungere migliaia di volte la corrente nominale del circuito. La sua durata può variare da pochi millisecondi a 1 secondo.

Il Fusibile: Componente Essenziale per la Sicurezza Elettrica

Il fusibile è un elemento di protezione utilizzato per salvaguardare gli impianti dalle sovracorrenti causate da un sovraccarico o un cortocircuito. I fusibili offrono una combinazione vantaggiosa di caratteristiche, come un'elevata capacità di interruzione, in grado di rilevare ed eliminare correnti di cortocircuito fino a 120kA o più.

Componenti del Fusibile

Un fusibile è composto principalmente da:

• Cartuccia fusibile
• Base fusibile

Le parti principali di una cartuccia fusibile sono:

• Il corpo del fusibile
• Il materiale di riempimento
• I contatti
• L'elemento fusibile
• L'indicatore di stato (o percussore)

Funzionamento del Fusibile

Quando la corrente che scorre attraverso un fusibile supera il valore consentito, l'elemento fusibile si fonde ed evapora, provocando un forte aumento della temperatura e l'interruzione dell'alimentazione.

Criteri di Scelta e Tipi di Fusibili

La scelta di un fusibile si basa sulle seguenti condizioni:

• La tensione nominale del fusibile deve essere uguale o superiore alla tensione nominale dell'impianto.
• La corrente nominale del fusibile deve essere uguale o superiore alla corrente nominale dell'applicazione.
• La capacità di interruzione del fusibile deve essere uguale o maggiore della corrente di cortocircuito prevista nel circuito.

Classificazione dei Fusibili

I tipi comuni di fusibili includono:

• Tipo gG: Fusibili per uso generale.
• Tipo aM: Fusibili per la protezione dei motori. Devono essere necessariamente associati a dispositivi di protezione termica contro il sovraccarico.
• Tipo aR: Fusibili per semiconduttori.

Interruttori Magnetotermici: Funzione e Tipi

Un interruttore magnetotermico è un dispositivo meccanico in grado di stabilire, sostenere e interrompere correnti in condizioni normali e anormali. Protegge sia dai sovraccarichi che dai cortocircuiti.

Nei quadri elettrici e nelle abitazioni, si distinguono tre tipi principali di interruttori magnetotermici:

• ICP (Interruttore di Controllo della Potenza): Utilizzato per limitare la potenza istantanea prelevata. La fornitura di energia elettrica dipende dalla potenza nominale contrattata dall'utente.
• IGA (Interruttore Generale Automatico): Utilizzato come protezione generale per tutti i circuiti dell'impianto domestico.
• PIA (Protezione Interruttore Automatico): Protegge i singoli circuiti interni dell'abitazione.

Componenti Principali di un Interruttore Magnetotermico

Le parti principali di un interruttore magnetotermico sono:

• Corpo: Si compone di due parti che racchiudono tutti i componenti interni del dispositivo.
• Morsetti di connessione: Generalmente due, uno di ingresso e uno di uscita.
• Leva di comando: Consente la connessione e la disconnessione manuale.
• Contatti (fisso + mobile): Permettono o interrompono il passaggio della corrente.
• Bobina magnetica di sgancio: Consiste in una bobina di filo di rame isolato che, in caso di cortocircuito, genera un campo magnetico che aziona un nucleo mobile (martello) per lo sgancio.
• Bimetallo termico: Si tratta di una lamina bimetallica, composta da due metalli con differenti coefficienti di dilatazione, che si deforma al passaggio di una corrente di sovraccarico.
• Camera di estinzione dell'arco: Dove l'arco elettrico viene spento durante l'interruzione.

Principio di Funzionamento dell'Interruttore Magnetotermico

Come suggerisce il nome, l'interruttore magnetotermico presenta due distinti meccanismi di protezione: uno magnetico e uno termico.

Meccanismo Magnetico (Protezione da Cortocircuito)

Consiste in una bobina con alcuni giri di filo di rame isolato, al cui centro è presente un cilindro d'acciaio. Quando si verifica un cortocircuito, la grande corrente genera un forte campo magnetico che spinge il cilindro d'acciaio verso l'esterno per colpire il contatto mobile e provocare l'apertura immediata del circuito.

Meccanismo Termico (Protezione da Sovraccarico)

Si tratta di una lamina bimetallica. In caso di sovraccarico, il bimetallo si riscalda a causa del passaggio della corrente elettrica e si deforma, azionando un meccanismo di sgancio che rilascia il contatto mobile e provoca l'apertura del circuito. La velocità di intervento è inversamente proporzionale all'intensità della corrente di sovraccarico.