Lo potete scaricare gratuitamente acquistando il manuale “Progettare un impianto fotovoltaico in parallelo con la linea elettrica”.

PROGETTARE UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO IN PARALLELO CON LA RETE ELETTRICA

L’interruttore differenziale, che viene chiamato anche salvavita, è un dispositivo che interrompe un circuito in caso di dispersione elettrica verso terra in caso di guasto o folgorazione: proteggendo la persona in caso di contatti diretti o indiretti, ma non protegge da sovracorrenti o cortocircuiti, in questi casi si utilizza un interruttore magnetotermico.

Questa tipologia di interruttori differenziali agiscono in base alla differenza di corrente tra l’ingresso e l’uscita del dispositivo, ed è caratterizzata nella zona anteriore da un pulsante T (TEST).

Esempio. Se una persona tocca un conduttore scoperto: è un contatto diretto. Se è la persona che scarica a terra la corrente, nel caso che l’apparato collegato all’impianto elettrico non è ben isolato, si parla di scossa elettrica per contatto indiretto. Gli elettrodomestici con involucro metallico di norma hanno un adeguato impianto di messa a terra, ma può succedere che questo abbia dei problemi: in questo caso l’interruttore differenziale interviene.

COME FUNZIONA

Per spiegare come funziona utilizzo la prima legge di Kirchhoff che afferma: la somma algebrica delle correnti che entrano in un nodo (o in una superficie chiusa) è uguale a zero.

La somma delle correnti entranti = alla somma delle correnti uscenti

I1-I2+I3 +I4-I5=0

I1+I3+I4=I2+I5

Per cui la corrente entrante in un nodo deve essere pari a quella uscente, e l’interruttore differenziale opera in base a questo principio fisico. L’interruttore controlla continuamente la differenza tra la corrente che entra al 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.

SOGLIE DI INTERVENTO O SENSIBILITA’

Gli interruttori differenziali intervengono nel caso di dispersione di corrente elettrica, l’intervento avviene solo quando vengono superati dei limiti ben definiti, che vengono chiamati soglie di intervento e si riferiscono al valore della corrente verso terra. Il valore massimo di corrente permesso della differenza tra la corrente in ingresso e uscita viene indicato con la lettera Delta (∆). La soglia di intervento ∆ o sensibilità dipende dal settore in cui si usa: ∆<=0,03 Ampere per gli impianti residenziali, di valore superiore per quelli industriali e commerciali.

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PARAMETRI DEL DIFFERENZIALE PRESENTI SULLE TARGHETTE

T o Test: è un pulsante utilizzato per testare il corretto funzionamento del differenziale.

IΔN o corrente nominale differenziale di intervento: è la differenza tra la corrente in ingresso e quella di uscita che provoca l’apertura del circuito, e rappresenta la sensibilità del circuito ed ha un valore prefissato.
IN o corrente nominale: è la corrente di lavoro, quella per cui il differenziale deve lavorare.
UN o tensione nominale d’impiego: la tensione di lavoro dell’impianto elettrico; per gli impianti civili è pari a 230 Volt.

TIPOLOGIE DEGLI INTERRUTTORI DIFFERENZIALI

Gli interruttori differenziali si dividono in 4 categorie: AC, tipo A, tipo F e tipo B.

Si differenziano 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 atti a mettere in sicurezza gli impianti a norma di legge.

INTERRUTTORI DIFFERENZIALI TIPO AC

È adatto con correnti alternate sinusoidali differenziali improvvise o che aumentano piano, è impiegato soprattutto negli impianti civili dove si prevedono pochi apparecchi elettronici usati contemporaneamente, come a esempio le seconde case.

SIMBOLO AC

Sensibile a: Alternata sinusoidale

INTERRUTTORI DIFFERENZIALI TIPO A

È adatto con correnti alternate sinusoidali e correnti unidirezionali improvvise o che aumentano nel tempo. Sono utilizzati nella maggioranza degli impianti moderni come sostituti degli AC in quanto sono sensibili anche alle correnti pulsanti e unidirezionali. Sono efficaci in particolar modo quando avvengono brevi sovratensioni dovute ad apparecchiature elettroniche, a variazioni di tensione dovuta a temporali, ecc.

SIMBOLO A

Sensibile a: Pulsante unidirezionale; Alternata sinusoidale

INTERRUTTORI DIFFERENZIALI TIPO F

Gli interruttori differenziali di tipo F (F sta per frequenza) vengono messi sul mercato quando è entrata in vigore la normativa IEC/EN 62423. Gli interruttori differenziali di tipo F sono specifici 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 differenziali con frequenze composite che non sono correttamente rilevate dagli interruttori differenziali di tipo AC e A.

SIMBOLO F

Sensibile a: Multifrequenza; Pulsante unidirezionale; Alternata sinusoidale

INTERRUTTORI DIFFERENZIALI TIPO B

Gli interruttori differenziali di tipo B sono in grado di lavorare con corrente continua o ad alta frequenza. Adatti quando si è in presenza di circuiti non lineari in grado di generare corrente verso terra con una elevata componente continua, oltre i 6 mA e/o ad alta frequenza.

SIMBOLO B

Sensibile a: Continua; Multifrequenza; Pulsante unidirezionale; Alternata sinusoidale

CONCLUSIONI

Gli interruttori differenziali sono essenziali per rendere a norma di legge gli impianti elettrici sia civili che industriali utilizzando quello che più si adatta alla situazione in cui deve operare oltre al grado di rischio. In linea di massima nel settore civile si tende a preferire i differenziali di tipo A anche se in molti casi potrebbe essere sufficiente l’AC negli impianti semplici. Nel settore industriale è necessario affidarsi a dei progettisti , se l’attività è piccola si potrebbero usare i differenziali di tipo A.

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INTERRUTTORE MAGNETOTERMICO

L’interruttore Magnetotermico è un dispositivo salvavita (in Italia anche chiamato Stotz, dal nome dell’inventore Hugo Stotz) che interviene quando nell’impianto elettrico si verifica un malfunzionamento, o un’anomalia. Protegge sia in maniera diretta evitando che si prenda la scossa, che in maniera indiretta, quando è il dispositivo elettronico a non funzionare in modo corretto.

Ha in sé due diversi meccanismi: interruttore termico e magnetico. La parte termica protegge dal sovraccarico, la parte magnetica protegge dai cortocircuiti. L’interruttore termico interviene in tempo minore quando è maggiore la corrente. Quello magnetico interviene in tempi brevissimi quando la corrente supera il valore di soglia Im.

SIMBOLO ELETTRICO

PROTEZIONE CONTRO IL SOVRACCARICO

Il concetto si basa sul fatto che la corrente transitando in un circuito, in un cavo, ecc., produce calore. La rilevazione viene effettuata monitorando due lamine accoppiate che possiedono un coefficiente di dilatazione termica diverso. In caso di aumento della corrente, la temperatura delle lamine aumenta fino a provocarne la deformazione. Quando giunge ad una deformazione critica il sistema fa scattare una molla alla quale è collegato un perno che fa aprire i contatti e fa scattare così l’interruttore, ma non istantaneamente, in quanto viene lasciato un tempo di tolleranza per evitare aperture per falsi sovraccarichi. La norma da rispettare è la CEI 64-8/4 del Comitato Elettrico Italiano.

PROTEZIONE CONTRO IL CORTOCIRCUITO

Quando ci sono dei guasti all’interno dell’impianto elettrico o in uno degli apparecchi elettrici si genera un cortocircuito, questo è un fenomeno molto pericoloso in quanto la corrente di cortocircuito (Icc) potrebbe essere molto elevata e danneggiare l’impianto o mettere a rischio la vita delle persone. Quando si verifica il guasto è immediato lo sgancio magnetico dell’interruttore.

SCELTA DEL PRODOTTO

Per scegliere il Magnetotermico adatto si deve sapere: quanti Ampere assorbono gli apparati, e se esiste la probabilità che tutti funzionino contemporaneamente.

Per fare un esempio: l’illuminazione in una abitazione potrebbe essere gestito da un Magnetotermico da 6A, per le prese si potrebbe usare un valore più grande, di solito 16A. Valori che possono variare a seconda di quanti apparecchi elettrici sono stati previsti. Nel caso di un impianto fotovoltaico con un carico di 500 Watt per cui gli Ampere sarebbero 2,3 (A=W/V= 500/220=2,3 A), chiaramente il valore in Ampere del Magnetotermico dovrà essere superiore.

In un impianto residenziale l’impianto elettrico e costituito da due fili (fase + neutro) e a seconda del tipo di magnetotermico può intervenire nei seguenti tre modi:

interruzione della sola fase mentre il neutro rimane operativo. Collegamento sconsigliato.

interruzione della fase con il circuito magnetico e termico, mentre il neutro è un semplice un interruttore. Mediamente buono.

interruzione della fase e del neutro ognuno con un circuito magnetotermico dedicato. Buono

DOVE VIENE INSTALLATO L’INTERRUTTORE MAGNETOTERMICO

Gli interruttori salvavita sono installati dopo il contatore della rete elettrica, in questo modo in caso di guasto isolano gli apparati a valle.

Nel contatore della rete elettrica c’è un interruttore che scatta quando viene superata la potenza limite stabilita da contratto con il gestore. A valle viene posto il salvavita.

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MAGNETOTERMICI DIFFERENZIALI

Questi apparati, chiamati anche salvavita, sono progettati per applicazioni che richiedono sia una protezione contro le sovracorrenti (sovraccarichi e cortocircuiti) sia una protezione contro le correnti di dispersione verso terra. Questi interruttori aprono il circuito garantendo la protezione sia delle persone che delle apparecchiature collegate.

COMPOSIZIONE

Il dispositivo è costituito da tre parti, la parte magnetica, la parte termica e l’interruttore differenziale.

La parte magnetica agisce se c’è un cortocircuito, quando la fase va in contatto diretto con il neutro. In questi casi la corrente elettrica è molto elevata e fa scattare l’interruttore istantaneamente.
La parte termica protegge da sovraccarichi, cioè un assorbimento di corrente superiore al valore di corretto funzionamento (vedi interruttore magnetotermico).
La parte differenziale è la parte che ha la funzione di controllo della corrente elettrica, misurata in Ampere, in entrata e in uscita dall’impianto (vedi interruttore differenziale).

SCHEMA ELETTRICO

SIMBOLO

COLLEGAMENTO

Per prima cosa si collegano al differenziale i cavi provenienti dall’impianto di casa e successivamente si collegano quelli che provengono dal contatore. L’interruzione avviene su entrambi i conduttori e non solo su quello di fase.

Nel quadro elettrico, a un apposito frutto, o a un idoneo morsetto isolato, si fa giungere anche il cavo della terra dell’impianto di casa, al quale si collega il conduttore di terra che prosegue verso l’esterno e termina in un dispersore inserito nel terreno che deve essere sempre collegato.

Esistono anche interruttori magnetotermici differenziali compatti che occupano meno spazio all’interno del quadro elettrico e a parità di prestazioni conviene, a livello economico, un magnetotermico-differenziale piuttosto che un differenziale abbinato ad un magnetotermico.

METODI DI RIATTIVAZIONE E CONNESSIONE

In linea generale per riattivare l’interruttore non è sempre necessario farlo fisicamente, in quanto, grazie alle nuove tecnologie, ora è possibile fare questa operazione anche a distanza.

Cosa si intende per riattivazione o riarmo, è semplicemente quell’operazione che viene fatta quando scatta l’interruttore per un malfunzionamento è cioè spostare l’interruttore verso l’alto ripristinando la condizione di funzionamento.

Il classico interruttore a riarmo manuale non è l’unica esistente, oggi esistono diverse tipologie di interruttore magnetotermico utilizzabili. Vediamo quali sono.

Interruttore con ripristino manuale: è quello presente nella maggior parte delle abitazioni; quando scatta deve essere riattivato manualmente;

Interruttore con ripristino automatico: in questo caso dopo alcuni secondi dallo scatto dell’interruttore questo viene automaticamente riattivato. Per cui non c’è bisogno di alcun intervento: se l’interruttore è scattato, a esempio, perché abbiamo superato la potenza disponibile non ci sarà bisogno della riattivazione manuale ma basta scollegare uno degli apparati. Se scatterà di nuovo sarà in modo definitivo (e diventerà quindi a riarmo manuale), in attesa dell’intervento dell’elettricista.

Interruttore connesso (o a riarmo IoT): si tratta di interruttori di nuova generazione connessi alla Wi-Fi tramite un’antenna integrata. Non sono a riarmo automatico ma in caso di scatto inviano una notifica all’applicazione dedicata. In questo modo è possibile, anche a distanza, sapere che l’interruttore è scattato, e si può riattaccare utilizzando uno smartphone. L’attivazione (o la disattivazione) può essere anche fatta per un motivo diverso dallo scatto automatico, a esempio quando siamo assenti per qualche giorno e ci siamo dimenticati di staccarla.

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