Sistemi di Protezione Elettrica: Sicurezza e Funzionamento dei Dispositivi

Contatto Diretto e Indiretto

Le reti di distribuzione pubbliche utilizzano solitamente un sistema TT; in questo schema, il neutro del centro di trasformazione e tutte le masse dell'impianto sono collegati a terra. Si definisce contatto diretto quando persone o animali entrano in contatto con le parti attive di un'installazione elettrica.

Il contatto indiretto si verifica invece quando persone o animali toccano la massa (il corpo metallico) di un ricevitore in cui si è verificato un difetto di isolamento.

Sovracorrente

La sovracorrente è una corrente che fluisce attraverso una linea con un'intensità superiore a quella che il conduttore è in grado di sopportare. Può essere causata da tre fattori principali:

• Sovraccarichi: dovuti a un consumo eccessivo di energia o a un lieve difetto nell'isolamento.
• Cortocircuiti (Shorts): si verificano quando due parti attive entrano in connessione attraverso una resistenza trascurabile.
• Sovratensioni da fulmini: alta tensione causata da scariche atmosferiche o da un guasto grave in una linea di fase.

Mezzi di Protezione contro le Sovracorrenti

Per la protezione contro le sovracorrenti si utilizzano dispositivi di interruzione in grado di rilevare l'anomalia e operare un distacco automatico. Il tempo di reazione è fondamentale, poiché nelle correnti di cortocircuito i valori sono estremamente elevati, mentre in caso di sovraccarico le correnti sono molto più basse. I dispositivi di interruzione più utilizzati sono gli interruttori automatici e i fusibili.

I Fusibili

La funzione principale di questi dispositivi è la protezione dei circuiti contro i sovraccarichi e i cortocircuiti.

Caratteristiche dei Fusibili

Un fusibile è definito da tre caratteristiche fondamentali:

• Corrente nominale o calibro: è l'intensità massima che può fluire attraverso il fusibile in modo continuativo.
• Potere di interruzione: è l'intensità massima di cortocircuito che il fusibile è in grado di interrompere in sicurezza.
• Curve di fusione: definiscono graficamente la relazione tra l'intensità di corrente e il tempo di intervento.

Tipologie di Fusibili

• Tipo gG o gL: fusibili di uso generale utilizzati per la protezione contro sovraccarichi e cortocircuiti nella distribuzione.
• Tipo aM: fusibili per accompagnamento (a) motori (M), utilizzati esclusivamente per la protezione dei motori contro i cortocircuiti.
• Fusibili cilindrici: utilizzati principalmente in cassette di protezione, misure generali e quadri di distribuzione per motori.
• Fusibili Diazed: comunemente chiamati "a bottiglia", una delle loro maggiori applicazioni è come fusibile di sicurezza negli edifici.
• Fusibili NH: conosciuti anche come fusibili a lama. Sono fusibili a bassa tensione ma con un alto potere di interruzione (PI).

L'Interruttore Magnetotermico

L'interruttore automatico protegge il circuito attraverso due meccanismi:

• Sganciatore Magnetico: interviene quando la corrente supera la soglia fissata dall'elettromagnete (cortocircuito), provocando l'apertura dei contatti in un tempo d'intervento rapidissimo.
• Sganciatore Termico: contiene una lamina bimetallica che, riscaldandosi a causa di un sovraccarico, subisce una distorsione che causa l'apertura del circuito.

Caratteristiche di Intervento

• Corrente nominale o calibro: è il valore massimo di corrente che l'interruttore può sopportare permanentemente.
• Potere di interruzione: indica l'intensità massima che l'interruttore è in grado di interrompere; solitamente questi interruttori hanno un potere di interruzione inferiore rispetto ad altri dispositivi industriali.
• Curve di intervento: determinano i tempi di distacco in base alla corrente che fluisce nel dispositivo. L'interruttore viene scelto non solo per il calibro, ma anche in base al tipo di carico o impianto da proteggere.

Interruttore Differenziale

L'interruttore differenziale è un dispositivo la cui missione è la protezione delle persone contro i contatti diretti o indiretti, oltre alla protezione degli impianti contro il rischio di incendio. Se è presente un guasto a terra, la corrente in ingresso e quella in uscita non sono più uguali; questa differenza genera una forza che provoca l'apertura dei contatti del differenziale. L'efficacia del differenziale è strettamente legata alla presenza di un corretto impianto di terra.

Classe di Intervento e Selettività

La classe di intervento deve garantire un'interruzione della corrente differenziale abbastanza rapida da non mettere in pericolo le persone. Deve essere associato a un interruttore con valore nominale pari o superiore a quello del dispositivo di protezione.

Selettività Cronometrica (Tempo)

La selettività si ottiene selezionando un dispositivo di protezione a monte con un certo ritardo nell'intervento. In questo modo, il dispositivo a valle ha il tempo sufficiente per scollegare il circuito guasto senza disalimentare l'intero impianto.

Selettività Amperometrica (Intensità)

Si ottiene utilizzando dispositivi di protezione a monte con una soglia di intervento superiore rispetto ai dispositivi posti a valle.

Protezione da Sovratensioni

• Sovratensioni Transitorie: sono di breve durata e si manifestano a causa di commutazioni sulla rete o fulmini; possono distruggere le apparecchiature elettroniche.
• Sovratensioni Permanenti: dovute spesso alla rottura del conduttore di neutro, causano una riduzione della vita utile dei componenti, distruzione immediata e rischio di incendi.

Caratteristiche Tecniche dei Limitatori

• Corrente di scarica nominale: valore di picco della corrente di scarica.
• Corrente massima di scarica: l'intensità massima che il limitatore può sopportare.
• Livello di protezione (Up): il valore della tensione residua ai terminali del limitatore durante l'intervento.
• Tensione nominale (Un): valore di riferimento per il funzionamento del limitatore.
• Tensione massima ammissibile (Uc): indica la tensione continua massima applicabile ai morsetti del limitatore.

Installazioni di Messa a Terra

L'obiettivo è limitare la tensione che può presentarsi sulle masse metalliche rispetto alla terra, garantendo l'intervento delle protezioni ed eliminando i rischi derivanti da guasti elettrici.

Componenti dell'Impianto di Terra

• Elettrodi di terra: insieme di elementi sepolti (picchetti, conduttori nudi, piastre, anelli o armature metalliche a maglia).
• Morsetti e conduttori di terra: ogni impianto deve avere un terminale di terra principale. Le sezioni comuni dei conduttori possono essere di 16mm², 25mm², 35mm² e 50mm².