Sicurezza Elettrica: un viaggio tra fase terra e neutro parte 2/2


In un post precedente, è stata presentata una breve introduzione sul mondo della sicurezza elettrica, partendo dal sistema di distribuzione adottato in Italia, fino a giungere ai dispositivi adottati nella prevenzione dei rischi elettrici. Come avevamo detto in caso di un dispositivo guasto la cui carcassa entra in contatto con il conduttore di fase, ai fini della sicurezza sull’involucro metallico non possono essere presenti tensioni maggiori ai 50 V. Tuttavia per garantire ciò occorre avere valori bassi di resistenza del dispersore di terra, minori di 3.5 Ohm, e ciò è una specifica non sempre soddisfabile.

Per cui se voglio imporre che l’involucro rimanga a 50 V con resistenze maggiori di 3.5 Ohm, anche dell’ordine di centinaia/migliaia di Ohm, devo fare in modo che attraverso la carcassa scorra una corrente minore di 14 A. Infatti dalla nota legge di Ohm si ha:

V_{50}=R_{e}*I_{dn} —-> I_{dn}=\frac{V_{50}}{R_{e}}

[*] V_{50}=50 V [*] R_{e} dipende dal terreno dove installo il dispersore di terra

Il risultato mi da il massimo valore di corrente (ovvero Idn) che può scorrere verso terra senza creare danni all’uomo.


L’interruttore differenziale si basa su:

[*] un accorgimento: in caso di corretto funzionamento, la corrente che attraversa la fase è uguale a quella che attraversa il conduttore neutro. In caso di guasto la corrente che è entrata sulla fase non esce tutta dal neutro ma torna alla cabina di trasformazione per mezzo del conduttore di terra. Si ha quindi una differenza di corrente tra fase-neutro.
[*] legge di Faraday-Lenz:d.d.p=\frac{\mathrm{d} \phi}{\mathrm{d} t}

secondo la quale in un circuito si induce una ddp dipendente dalla variazione del flusso magnetico che si concatena con la superficie delimitata dal circuito stesso. Una corrente alternata come quella della distribuzione elettrica a 50 Hz produce un campo magnetico variabile, e di conseguenza una differenza di potenziale.

Fatte queste fondamentali considerazioni, possiamo entrare in dettaglio nel funzionamento dell’interruttore differenziale. Il suo nome deriva dal fatto che è in grado di valutare la differenza di corrente tra due conduttori ed è composto da un toroide di materiale ferromagnetico. Attorno a questo nucleo vengono avvolti i conduttori di fase e neutro ed un terzo conduttore che controlla un interruttore. Nel caso in cui le due correnti sono perfettamente identiche lo sono anche i due flussi magnetici, di conseguenza il flusso totale è nullo. Tuttavia in caso di guasto, essendoci una differenza di corrente tra fase e neutro si crea un flusso netto dentro il nucleo ferromagnetico, il quale induce una ddp sul terzo avvolgimento (qui entra in ballo la legge di Faraday-Lenz). Tale ddp si traduce in una corrente che apre un interruttore il cui compito è quello di interrompere il flusso di corrente che giunge dalla cabina elettrica. Grazie al salvavita, i valori delle resistenze di terra non sono più stringenti rispetto al caso del solo impianto di terra in quanto ora non dobbiamo più considerare i 14 A, bensì la differenza sentita dal differenziale. L’interruttore deve quindi agire quando la differenza è pari a I_{dn} ovvero la massima corrente consentita. In conclusione accoppiando l’impianto di terra e l’interruttore differenziale si è abbastanza protetti dai rischi elettrici.

Riferimenti
Appunti del corso di Compatibilità Elettromagnetica

Francesco Celiberti

Ciao a tutti,


mi chiamo Francesco, sono laureato in Ing. Informatica e dell’Automazione. Sono attualmente coinvolto in un progetto di ricerca Europeo, MOTORIST. www.motorist-ptw.eu


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By Francesco Celiberti | ottobre 11th, 2011 | LEAVE A COMMENT