3 – Dissezione di un’interruttore differenziale …

Abbiamo visto che l’interruttore differenziale, noto come salvavita (nome non propriamente tecnico e a mio avviso fuorviante, comunque…) presente a monte del circuito di alimentazione di un impianto elettrico interviene qualora rilevi una corrente di dispersione (Id nominale) aprendo i suoi contatti in un tempo rapido toglie così alimentazione al circuito e quindi all’impianto elettrico a valle; poi abbiamo visto che se assiemato con un interruttore magnetotermico si otterrà anche l’intervento in presenza di eventuali correnti di sovraccarico (Ith nominale), o in caso di eventuali correnti di cortocircuito (Icc nominale) ,realizzando così un sistema di protezione completo per il circuito a valle ovvero dell’impianto elettrico.
Ed ora dopo aver visto anche il funzionamento specifico del dispositivo ed i relativi schemini di principio,e le tipologie disponibili sul mercato, ho pensato in virtù del motto che campeggia nel sito : “Se ascolto dimentico, se vedo ricordo, se faccio capisco” sia il caso di vedere in pratica come è realizzato al suo interno un interruttore differenziale; così avendone a disposizione uno (ovviamente guasto..) lo sottoporrò ad una vera e propria autopsia …

Iniziamo con il presentare la “cavia” si tratta di un interruttore differenziale puro Legrand (02562 Id 30 mA) assiemato ad un magnetotermico bipolare sempre Legrand (C16), tipica combinazione per impianti elettrici civili, pertanto ho fra le mani un interruttore differenziale magnetotermico, per circuiti monofase in corrente alternata come serigrafato sul differenziale per una corrente differenziale di intervento Id di 30 mA.

Ora poiché a noi interessa il differenziale puro, dovremmo separarlo dal magnetotermico, e qui inizia l’autopsia … , pertanto come prima operazione si scollega l’interruttore differenziale dal magnetotermico, e fin qui è semplice si toglie il coperchietto di protezione dai contatti diretti sui morsetti di collegamento a valle del magnetotermico e si scollegano i conduttori che escono dal differenziale e vanno al magnetotermico, separando elettricamente i due dispositivi…

Ora dovremmo separare meccanicamente il differenziale dal magnetotermico e per farlo sarà sufficiente seguire a ritroso le indicazioni stampigliate di lato sullo stesso differenziale per assemblarlo con un suo collega magnetotermico …  si va..

pertanto si allentano le viti indicate per separare i moduli …

ottenendo così il risultato voluto …magnetotermico a sinistra e differenziale puro a destra …

Da questo punto in poi l’operazione di apertura del differenziale non potrà essere ripetuta a ritroso, vuoi perché un dispositivo di protezione non può e non deve essere manomesso, e vuoi per la sua complessità elettromeccanica (leverismi-molle) non si presta molto ad assemblaggi manuali, per questo si è utilizzato un dispositivo guasto, per soddisfare il nostro scopo puramente di studio e didattico si procede alla sua apertura, sapendo a priori di perdere il dispositivo …
si andrà ad agire sui rivetti che tengono insieme le parti dell’interruttore differenziale …

Ed una volta sfilati i rivetti, si potrà aprire l’interruttore differenziale che ci apparirà in tutti i suoi componenti elettromeccanici… già visti nelle precedenti considerazioni teoriche di funzionamento del dispositivo …

Iniziamo con un interessante ma poco considerato (purtroppo) particolare : il pulsante di Test …questo semplice pulsante si utilizza per testare il corretto funzionamento del dispositivo, ed ogni costruttore consiglia di utilizzarlo periodicamente, nel caso specifico dell’interruttore differenziale Legrand si consiglia di utilizzarlo una volta al mese (serigrafato sull’interruttore)…

ma come avviene,purtroppo, in genere nessuno compie questa operazione, con il rischio che quando l’interruttore dovrà fare il suo lavoro potrebbe non farlo con le immaginabili conseguenze …quindi “fate e fate fare il Test periodico agli interruttori differenziali”, tornando all’immagine precedente si vede chiaramente il “resistore” utilizzato per simulare la corrente di dispersione quando si preme il pulsante di Test che vedremo meglio avanti….proseguendo si individuano altri due componenti elettrici quali il trasformatore toroidale ed il diodo di raddrizzamento …

Per quanto concerne il trasformatore toroidale ne abbiamo visto la sua funzione, ovvero quella di rilevare al suo circuito primario (conduttori con maggior sezione) un eventuale differenza fra le correnti che lo attraversano inducendo una corrente nel suo circuito secondario (conduttori di minor sezione) che andrà a comandare una bobina di un relè che azionerà a sua volte il meccanismo di sgancio dell’interruttore con conseguente apertura del circuito di alimentazione. Cosa invece non considerata nella parte teorica che abbiamo visto è la presenza del diodo, si tratta di un generico diodo al silicio tipo 1N4007, e si trova collegato (si vedrà meglio nelle immagini a seguire) in derivazione alla bobina del relè di sgancio, con il compito di limitare eventuali disturbi presenti sull’alimentazione della bobina. A questo punto si va a conoscere il relè di sgancio, che coperto da un ulteriore separatore dovremo intervenire nuovamente sul differenziale ….

Il dispositivo di sgancio, come già detto altro non è che un piccolissimo ma sensibile relè elettromeccanico la cui bobina è alimentata dal secondario del trasformatore toroidale quando si presenta una differenza fra le correnti che circolano nel circuito primario. Questo relè risulta accoppiato attraverso un’ancora (cerchio giallo) ai leverismi di apertura dell’interruttore, pertanto attraverso l’attrazione di questa ancora il relè di sgancio realizza l’apertura dei contatti che alimentano il circuito o dell’impianto elettrico.

e dopo aver tolto il dispositivo di sgancio, meglio si possono vedere i leverismi di apertura-chiusura dell’interruttore …

ora volendo fare il punto della situazione, si può riassumere i componenti del circuito elettrico dell’interruttore differenziale con un’immagine ….che vale più di mille parole … 🙂

Pertanto, riepilogando si ha il componente principale quale il trasformatore toroidale che si occupa in caso di dispersione (guasto) di rilevare l’eventuale differenza (di qui il nome di int.differenziale) fra le due correnti al circuito primario ed indurre una corrente al circuito secondario, i conduttori di maggior sezione sono appunto quelli del primario, in quanto devono supportare l’intera corrente che assorbe il circuito elettrico…

e poi proseguiamo con il particolare del dispositivo di sgancio, a sua volta (non contenti… ) ulteriormente smontanto per mostrarne le piccole dimensioni e la costruzione di un relè elettromeccanico …

Per poi meglio vedere i due componenti elettronici passivi, il resistore ..
La funzione di questo componente , come già visto, è quella di simulare una corrente di dispersione nel circuito quando si preme il pulsante di test… ora avendo presente la fondamentale legge di Ohm e conoscendo il valore ohmico del resistore interpretando il suo codice RETMA sarà pari a 1200 Ω ed il valore della tensione nominale di alimentazione del circuito ovvero quella di rete di 230 V , sostituendo questi valori noti all’espressione della legge di Ohm possiamo calcolarci il valore della corrente di simulazione (test) in questo caso …

[math]I=\frac{V}{R}= \frac{230}{1200}=191 mA [/math]

 

ed il diodo al silicio utilizzato per raddrizzare la forma dìonda alternata ai capi della bobina di sgancio, un comune diodo al silicio 1N4007 …

per finire con le parti che realizzano la struttura dell’interruttore differenziale ovvero l’involucro o scatola in materiale plastico ed ignifugo ….

Una nota di approfondimento va fatta per quanto riguarda il pulsante di Test, già visto in precedenza. Occorre precisare che ogni interruttore differenziale è corredato di questo pulsante per consentire all’utente una prova periodica del suo dispositivo e questo pulsante si trova frontalmente all’apparecchio ed è indicato con una lettera “T” o la dicitura “test”, e questo deve essere premuto periodicamente ad interruttore differenziale chiuso ed alimentato, e si deve verificare che l’interruttore apra!

Altra precisazione va fatta sulla connessione al circuito di questo test, o meglio questi risulta collegato ad un morsetto di ingresso a monte e ad un morsetto di uscita di polarità diversa a valle attraverso un resistore R, quando l’interruttore differenziale è alimentato, premendo il pulsante scorrerà nel resistore una corrente determinata dal valore ohmico del resistore.

A questo punto dopo la carrellata di immagini spero di aver raggiunto lo scopo nel farsi un’idea di come sia realizzato o meglio sia realizzato un’interruttore differenziale, e senza avere la pretesa di aver esaurito l’argomento, anche di come sia importante unire le conoscenze di base dell’elettrotecnica per poter apprendere il funzionamento e quindi l’utilizzo di ogni dispositivo che realizza un impianto elettrico; di fatto le leggi che governano il funzionamento dell’interruttore differenziale sono anche le stesse che governano i circuiti elettrici,pertanto non si può prescindere da queste nell’intento di realizzare un circuito elettrico e/o elettronico, quindi ben vengano le “esperienze di laboratorio” in cui il Docente prima di iniziare l’attività pratica imposta lo studio teorico di quanto poi si andrà ad analizzare-verificare-testare in laboratorio,per poi concludere relazionando quanto riscontrato e/o raffrontato.

Certo di non essere perfetto, e preparatissimo si accettano eventuali consigli-suggerimenti e correzioni.
Disclaimer
Il testo scritto, le immagini e schemi utilizzati per l’esposizione sono a puro titolo di studio e didattico, pertanto l’autore non si assume nessuna responsabilità esplicita o implicita, per possibili danni, o incidenti derivanti dall’uso improprio di quanto esposto.
Continua ….