Premessa

Nei sistemi di distribuzione dell’energia elettrica in media e bassa tensione, il neutro è collegato a terra, di conseguenza qualsiasi contatto tra la fase di un circuito e la terra genera un passaggio di corrente.

L’interruttore differenziale è un dispositivo di sicurezza attivo, poiché, in caso di dispersione verso terra o di contatto diretto, è in grado di aprire il circuito dell’impianto elettrico interrompendo la circolazione della corrente e limitando, in tal modo, i rischi di elettrocuzione o di incendio. Non offre invece alcuna protezione contro il sovraccarico o il cortocircuito, per i quali è invece richiesto un interruttore magnetotermico. Sono sempre più diffusi apparecchi che integrano entrambi i dispositivi (Magnetotermici-differenziali). È detto differenziale perché basa il suo funzionamento sulla rilevazione dell’eventuale differenza di corrente elettrica, tra l’ingresso e l’uscita del circuito a cui è collegato.

Struttura

Guardando un interruttore differenziale dall’esterno potrete vedere i morsetti di ingresso e di uscita, una levetta di comando per l’apertura ed il riarmo del circuito elettrico ed un pulsantino per il test periodico del dispositivo.

All’interno (Vedi figura) è costituito da un nucleo ferromagnetico toroidale, sul quale sono avvolti tre solenoidi A1, A2, A3, e da un relè di sgancio. I due solenoidi A1 ed A2 sono avvolti in modo da generare due campi magnetici di segno opposto.

Funzionamento

In condizioni normali, le due correnti i1 e i2, che circolano negli avvolgimenti, A1 e A2, essendo uguali ed opposte, generano due campi magnetici che si annullano a vicenda. Nel caso di dispersione verso terra o di contatto accidentale fase-terra, una parte della corrente i1 esce dal circuito creando una differenza tra la corrente in ingresso e quella in uscita, questa differenza genera un campo magnetico non nullo che fa circolare corrente sull’avvolgimento A3 il quale attiva il meccanismo di sgancio.

Soglie di intervento

Nell’esempio precedente abbiamo visto come l’interruttore differenziale scatti al rilevamento di una differenza tra la corrente in ingresso e quella in uscita, questa differenza, detta “corrente differenziale nominale“, è  indicata  con la lettera greca Δ (delta) e rappresenta la sensibilità dell’ interruttore. Generalmente, negli impianti elettrici civili, si installano differenziali con un  Δ di 30 mA mentre negli impianti elettrici industriali si usano con un  Δ di 300 mA.

Gli interruttori differenziali possono essere classificati in base a diversi criteri:

focalizzando l’attenzione sulla forma d’onda delle correnti differenziali rilevabili distinguiamo fra:

• interruttori differenziali di tipo AC, che sono in grado di rilevare solo correnti differenziali verso terra sinusoidali
• interruttori differenziali di tipo A, che sono in grado di rilevare anche correnti differenziali verso terra pulsanti unidirezionali
• interruttori differenziali di tipo B, che sono in grado di rilevare anche correnti differenziali verso terra continue.

La scelta fra interruttori di classe AC, A, B va effettuata dal progettista dell’impianto elettrico in base alle correnti di dispersione che si prevedono per l’utenza da proteggere. Se il carico prevede la presenza di circuiti elettronici che fanno uso di raddrizzatori, chopper , inverter, la corrente di guasto può essere non sinusoidale ( o sinusoidale ad una frequenza diversa dai 50-60Hz, per cui sono predisposti molti degli interruttori AC commerciali ), ed è bene ricorrere ad interruttori di classe A o, meglio ancora, di classe B.

focalizzando l’attenzione sul valore della soglia di corrente, distinguiamo fra:

• interruttori differenziali ad alta sensibilità, se la corrente differenziale nominale di intervento è inferiore a 30mA
• interruttori differenziali a bassa sensibilità, se la IΔn è superiore a 30mA

Gli interruttori a bassa sensibilità, per prevenire opportunamente i rischi da contatti indiretti, debbono essere opportunamente coordinati con l’impianto di terra (deve essere soddisfatta la relazione Rt*Idn<=50 nei sistemi TT e Zs*Idn<=Uo nei sistemi T-N), mentre gli interruttori ad alta sensibilità funzionano correttamente anche con resistenze di terra relativamente alte.

Posizionamento

E’ buona norma prevedere un differenziale per ogni linea dell’impianto, in questo modo, in caso di guasto, si avrà il disagio solo sulla linea interessata e non su tutto l’impianto, inoltre sarà più facile trovare il guasto.

Interruttore magnetotermico differenziale

E’ un interruttore che integra le caratteristiche di intervento sia del magnetotermico che del differenziale, quindi in un unica soluzione avremo la protezione contro:

• Sovraccarico
• Cortocircuito
• Folgorazione (se coordinato con l‘impianto di terra)