1 – Interruttore differenziale, comunemente noto come “salvavita” !

Questo dispositivo apparve sul mercato italiano negli anni ’50, ed inizialmente era stato pensato per risolvere “il furto di energia elettrica” grazie all’utilizzo della tensione tra fase e terra anziché tra fase e neutro, e solo successivamente vennero utilizzati per proteggere le persone dalle correnti di dispersione. Prese poi il nome di “salvavita” da una campagna pubblicitaria del dispositivo così chiamato proprio dal distributore allora Bassani Ticino …l’attuale BTicino.

salvavita BTicino

Il nome di salvavita rimase così di uso comune, in luogo del corretto nome di “interruttore differenziale”.
L’interruttore differenziale è un dispositivo di protezione contro i pericoli dell’elettricità, e questo dispositivo assolve questa funzione assicurando l’apertura dei contatti che alimentano il circuito da proteggere non appena lo stesso rileva eventuali intensità di corrente di dispersione, causata in genere da un difetto di isolamento, che può interessare una persona, in quanto il corpo umano funge da conduttore elettrico non isolato pertanto realizza un passaggio di intensità di corrente fra il punto di contatto (circuito interessato ) e la terra, quindi sarà il corpo umano ad essere attraversato da una corrente di dispersione.
Il principio su cui si basa il funzionamento dell’interruttore differenziale è il ben noto principio di Kirchhoff, (primo principio ,considerando il circuito come un solo nodo) e condizione indispensabile è che tutte le masse metalliche dei dispositivi da proteggere siano connesse al conduttore di protezione (giallo-verde) a sua volta collegato all’impianto di terra.

In condizioni di funzionamento normali, ovvero in assenza di correnti di dispersione, la somma algebrica delle intensità di correnti che circolano attraverso i conduttori della linea di alimentazione in ogni istante è uguale a zero (Kirchhoff),pertanto l’intensità di corrente che circola verso il carico è uguale a quella che dal carico ritorna verso il generatore di energia elettrica , e questo vale sia per una linea di alimentazione di tipo monofase (fase-neutro o fase-fase) sia che si consideri una linea di alimentazione di tipo trifase (fase-fase-fase- neutro o senza neutro) .

differenziale condiz normal

Al momento consideriamo l’interruttore differenziale come un dispositivo che andrà collegato a monte dei dispositivi da proteggere, derivando da questi la loro linea di alimentazione, in breve possiamo dire che l’int. Differenziale è attraversato dalla linea di alimentazione che serve gli utilizzatori, e questi ultimi con le loro masse metalliche collegate a terra.
Nelle condizioni normali di funzionamento, ovvero in assenza di correnti di dispersione, l’interruttore differenziale non ha il suo elemento di rilevazione ( il trasformatore toroidale) interessato poiché essendo le azioni delle due correnti eguali si eliminano, quindi non c’è tensione indotta nel secondario del toro pertanto il dispositivo di protezione non è interessato.
Nel momento in cui si crea una condizione di guasto, determinata da un difetto di isolamento, si avrà che uno degli utilizzatori presenterà un’intensità di corrente di guasto o di dispersione , che si richiuderà attraverso il terreno al centro stella del trasformatore di alimentazione posto in cabina. In queste condizioni la massa metallica dell’utilizzatore assume una tensione che può risultare pericolosa (rischio elettrico) per la persona (tensione di contatto).
Ora si era detto che l’interruttore differenziale, viene attraversato dalla linea di alimentazione che assolve agli utilizzatori, nello specifico i conduttori di alimentazione (conduttore neutro compreso) che attraversano l’int. differenziale passano all’interno del un nucleo toroidale del trasformatore a formare il circuito primario del trasformatore, mentre il circuito secondario è realizzato da un avvolgimento sul nucleo di un sottile filo conduttore, nel quale si induce una tensione quando la somma delle correnti nei conduttori che attraversano il nucleo (circuito primario) è diversa da zero, questa tensione così ottenuta andrà ad intervenire sugli organi di sgancio dell’interruttore aprendo il circuito di alimentazione. Il circuito primario può anche essere realizzato con due avvolgimenti identici perfettamente uguali ed avvolti in modo da creare due flussi eguali e contrario

.Nella considerazione del possibile rischio elettrico, occorre aver presente che la possibilità di venire a contatto con parti in tensione di un’apparecchiatura può avvenire principalmente in due modi:
– Contatto diretto = cioè con parti attive o normalmente in tensione, ad esempio un alveolo di una presa, o un morsetto di connessione, o una parte non isolata di un conduttore elettrico attivo.
– Contatto indiretto = parti di un dispositivo accidentalmente in tensione, ad esempio la scocca di un motore elettrico che assume una tensione per perdita di isolamento di un conduttore, in questo caso la tensione a cui viene esposta la persona viene definita “tensione di contatto”.

differenziale condiz guasto
Approfondimento:
Il trasformatore toroidale che realizza lo sganciatore dell’interruttore differenziale è sensibile alla differenza vettoriale fra due correnti (Id= corrente differenziale) ovvero I1 (corrente del circuito primario) ed I2 (corrente del circuito secondario).
Il trasformatore di corrente è composto da un nucleo toroidale il cui interno è attraversato da due conduttori (che alimentano il circuito da proteggere) percorsi da due intensità di corrente in versi opposti I1 ed IN e che realizzano l’avvolgimento primario del trasformatore (N1) mentre l’avvolgimento secondario (N2) viene realizzato da una bobina avvolta sul nucleo toroidale e che alimenta a sua volta la bobina (Ka) del relè di apertura dell’interruttore differenziale.

schema di principio int differenzialeSe le correnti I1 ed I2 sono uguali sarà nulla la Id corrente di dispersione pertanto la bobina Ka non sarà interessata da alcuna tensione e rimarrà in condizioni di riposo. Ora se a causa di un difetto di isolamento di un conduttore o parte attiva del circuito interessato, le due correnti sono differenti il flusso Φ del nucleo proporzionale alla loro differenza vettoriale interesserà l’avvolgimento secondario e a sua volta la bobina Ka, che verrà interessata appunto da una corrente di dispersione Id data da:

Id = K ( I1 -I2 )     ed      IT = ( I1- I2 )      e         Id = ( K^ IT )

Negli interruttori differenziali, si trova sempre un tasto di Test, che viene utilizzato per simulare una condizione di difetto di isolamento così da poter testare l’int. Differenziale , come andrebbe periodicamente fatto. Pigiando il pulsante di test si viene ad inserire nel circuito del differenziale un resistore opportunamente dimensionato che realizza il passaggio di una corrente I pari al valore della corrente Id differenziale di taratura dell’interruttore determinandone l’intervento.
I valori di intensità di corrente di dispersione disponibili sono quelli di 0,003 A -0,3 A -0,5 A- 1A – ai quali dovranno corrispondere i valori della resistenza di terra in ohm, rispettivamente pari a 1666 Ω,166 Ω,100 Ω e 50 Ω.

differenziale schema princ completo

Mentre gli schemi di principio sino ora visti si riferivano ad un differenziale puro, ovvero con solo protezione differenziale, lo schema di sopra rappresentato è relativo ad uno schema di principio di un interruttore differenziale con protezione termica (RT) per eventuali sovraccarichi sulla linea di alimentazione da proteggere, ed una protezione di tipo magnetico (RM) per la protezione da eventuali correnti di corto circuito sulla linea da proteggere.
Riferimenti:

http://it.wikipedia.org/wiki/Leggi_di_Kirchhoff

 

Disclaimer.

Quanto rappresentato in questa esposizione,testo,immagini disegni sono frutto di una elaborazione propria,e rappresentata a scopo di studio e didattico, pertanto ogni possibile danno a cose e persone per un utilizzo improprio delle informazioni non è responsabilità dell’autore,che declina ogni responsabilità.

–continua

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2 Risposte a “1 – Interruttore differenziale, comunemente noto come “salvavita” !”

  1. BUON GIORNO
    NON MI E’ CHIARO PERCHE SE INSTALLO UN DIFFERENZIALE SU UN GRUPPO ELETTROGENO CON NEUTRO ISOLATO IL DIFFERENZIALE NON INTERVENGA.

    1. Salve Marco,
      la protezione differenziale efficiente necessita di un riferimento di terra del generatore e del carico interessato, pertanto perchè lo sia è necessaria l’equipotenzialità delle terre generatore/carico.

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