Le caratteristiche degli interruttori

Le caratteristiche fondamentali degli interruttori automatici magnetotermici possono esser suddivise in quattro categorie:

1. in funzione delle prestazioni;
2. in funzione dell’isolamento;
3. in funzione della corrente nominale;
4. in funzione del potere di interruzione.

Considerando le caratteristiche degli interruttori automatici magnetotermici in funzione delle prestazioni, si forniscono le seguenti definizioni.

Tensione nominale di impiego(Ue).
È il valore di tensione che il costruttore specifica per l’apparecchio unitamente alla corrente nominale di impiego garantendone le prestazioni dichiarate. Allo stesso interruttore possono essere assegnati diversi valori di tensione nominale di impiego, ai quali corrispondono servizi e prestazioni diversi dell’interruttore stesso, specificati dal costruttore. I valori nominali della tensione nominale di impiego stabiliti dalla norma Cei 23-3 sono:

• 230 V per interruttori unipolari e bipolari;
• 230/400 V per interruttori unipolari;
• 400 V per interruttori bipolari, tripolari e tetrapolari.

Tensione nominale di isolamento (Ui).
È il valore di tensione per il quale è dimensionato l’isolamento elettrico dell’interruttore (verificato da prove dielettriche e assicurato da adeguate distanze di isolamento superficiali). Evidentemente, il massimo valore di tensione nominale di impiego non può essere superiore al valore della tensione nominale di isolamento; inoltre, se per un apparecchio non viene specificato il valore della tensione di isolamento, si considera come tensione nominale di isolamento la sua più alta tensione nominale di impiego.

Categoria di utilizzazione (norma Cei EN 60947-2).
La categoria di utilizzazione di un apparecchio ne definisce le possibili applicazioni, in conformità a quanto previsto dalle relative norme di prodotto. Per gli interruttori automatici sono definite due categorie di utilizzazione.

Categoria A: gli interruttori classificati in questa categoria non sono previsti per realizzare la selettività cronometrica, in condizioni di cortocircuito, rispetto ad altri dispositivi di protezione posti in serie, lato carico; non hanno quindi ritardo intenzionale applicabile all’intervento dello sganciatore di cortocircuito. Conseguentemente essi non prevedono una corrente nominale ammissibile di breve durata.

Categoria B: gli interruttori classificati in questa categoria sono previsti per realizzare la selettività cronometrica in condizioni di cortocircuito (non necessariamente fino al potere di interruzione nominale estremo dell’interruttore), rispetto ad altri dispositivi di protezione posti in serie, lato carico; hanno un ritardo intenzionale (talvolta regolabile) applicabile all’intervento dello sganciatore di cortocircuito. Tra le loro caratteristiche tecniche, il costruttore deve garantire il valore di corrente nominale di breve durata ammissibile (Icw).

Sezionamento.
Il sezionamento secondo la norma Cei 64-8 è quella funzione che contribuisce a garantire la sicurezza del personale avente il compito di svolgere lavori, riparazioni, localizzazione di guasti o sostituzione di apparecchi, su od in vicinanza di parti attive. La norma stabilisce che ogni circuito debba poter essere sezionato dall’alimentazione. Tale operazione può essere effettuata anche con un unico dispositivo per più circuiti, se le condizioni di servizio lo consentono. Secondo la norma Cei 64-8 Sezione 537, il sezionamento può essere ottenuto per esempio, a mezzo di:

• sezionatori ed apparecchi di interruzione adatti per il sezionamento, multipolari od unipolari;
• prese a spina;
• cartucce di fusibili;
• barrette;
• morsetti speciali che non richiedono la rimozione di un conduttore.

Secondo la norma Cei 64-8 (art. 537.2 parte commento), gli interruttori automatici e gli interruttori differenziali rispondenti alle norme per impianti domestici (Cei EN 60898, Cei EN 61008- 61009) assicurano la funzione di sezionamento. Gli interruttori automatici previsti per uso in ambiente industriale, rispondenti alla norma Cei EN 60947-2 (CEI 17-5), assicurano la funzione di sezionamento se sono conformi alle prescrizioni per l’attitudine al sezionamento riportate nella suddetta norma: gli interruttori automatici che garantiscono la funzione di sezionamento devono essere identificati mediante il simbolo dell’interruttore-sezionatore, illustrato nella figura 4, che deve essere riportato sul dispositivo. Per gli apparecchi che non rientrano in specifiche norme di prodotto, sono fornite, nella parte commenti della norma Cei 64- 8 Sezione 537, le minime distanze d’isolamento tra i contatti in posizione di aperto, riferite alla tensione nominale dell’impianto:

• 230/400 V: 4 mm;
• 400/690 V: 8 mm;
• 1000 V: 12 mm.

Sezionamento visualizzato.
Gli interruttori sezionatori per impianti industriali devono assicurare in posizione di aperto una distanza tra il contatto fisso e quello mobile conforme ai requisiti necessari a soddisfare la funzione di isolamento e devono essere muniti di un dispositivo che indichi la posizione dei contatti mobili.

Curve degli interruttori.
In base ai campi di intervento istantaneo dell’interruttore automatico magnetotermico, ossia delle soglie di intervento del relè magnetico, si distinguono le seguenti curve:

• curva tipo B, con campo di intervento istantaneo da 3In fino a 5In compreso.
• curva tipo C, con campo di intervento istantaneo da 5In fino a 10In compreso;
• curva tipo D, con campo di intervento istantaneo da 10In fino a 20In compreso;
• curva tipo K, con campo di intervento istantaneo da 10In fino a 14In compreso;
• curva tipo Z, con campo di intervento istantaneo da 2,4In fino a 3,6In compreso.

La tipologia degli interruttori viene scelta in base ai carichi presenti nell’impianto:

• interruttori con curva tipo B sono utilizzati per la protezione di generatori e di cavi di notevole lunghezza;
• interruttori con curva tipo C sono utilizzati per la protezione di cavi ed impianti che alimentano classici apparecchi utilizzatori;
• interruttori con curva tipo D e K sono utilizzati per la protezione di cavi che alimentano utilizzatori con elevate correnti di avviamento;
• interruttori con curva tipo Z sono utilizzati per la protezione di circuiti elettronici.

Nelle figure 5, 6, 7, 8 e 9 vengono riportate nei grafici tempo-corrente le curve B, C, D, K e Z. Nella tabella vengono riportate le differenze fra la norma Cei EN 60898 e la norma Cei EN 60947- 2, per quanto riguarda il campo di funzionamento degli sganciatori magnetici, in relazione alle curve di intervento.

Integrale di Joule.
La norma Cei 64-8 prevede che il dispositivo di protezione debba intervenire in un tempo inferiore a quello che potrebbe far superare al conduttore la sua temperatura massima ammissibile.
Deve pertanto essere verificata la relazione I2t¡ÜK2S2, ossia occorre che l’energia specifica lasciata passare dall’interruttore (I2t) a seguito di un cortocircuito sia inferiore all’energia che il cavo riesce a sopportare (K2S2, dove K è un parametro che dipende dal cavo, ed S è la sezione del cavo). La verifica dell’energia specifica passante può essere condotta anche per via grafica tracciando sulla caratteristica I2t/Icc dell’interruttore automatico magnetotermico la retta K2S2 relativa al cavo da proteggere.
Osservando la figura 10, la precedente relazione risulta verificata nella parte di grafico che si trova a sinistra della retta passante per il punto P: in tale regione infatti la curva dell’energia specifica sopportata dal cavo K2S2 sovrasta la curva dell’energia lasciata passare dall’interruttore I2t.

Nel caso di conduttore protetto dal sovraccarico e per interruttori che rispettano la Cei EN 60898 e dotati di curva B o C, o per interruttori che rispettano la Cei EN 60947-2 e aventi soglia di intervento magnetico dell’ordine di 10In, è sufficiente considerare solo la massima corrente di cortocircuito Iccmax, calcolata ai morsetti dell’interruttore. Pertanto, in tal caso, per la verifica è sufficiente che il punto P si trovi a destra della retta condotta per il valore di Iccmax. Nelle figure 11 e 12 vengono riportate alcune curve, che solitamente i costruttori degli interruttori forniscono, dell’energia specifica passante espressa in A2s2, in funzione del valore efficace della corrente simmetrica di corto circuito, per un interruttore automatico magnetotermico di tipo B e C. In ogni grafico sono riportate varie curve in funzione della corrente nominale.

Norma	Curva B	Curva C	Curva D	Curva K	Curva Z
Cei EN 60898 (Cei 23-3)	3÷5 In	5÷10 In	10÷14
Cei EN 60947-2	3,2÷4,8 In	6,4÷9,6 In	9,6÷14,4In	9,6÷14,4 In	2,4÷3,6 In

Figura 4 - Gli interruttori automatici che garantiscono la funzione di sezionamento devono essere identificati mediante il simbolo dell’interruttore-sezionatore
Figura 5 - Curva B
Figura 6 - Curva C
Figura 7 - Curva D
Figura 8 - Curva K
Figura 9 - Curva Z
Figura 10 - Verifica dell’energia specifica passante
Figura 11 - Caratteristica I2t - curva B (interruttore 2P 230V) Figura 12 - Caratteristica I2t - curva C (interruttore 2P 230V)
Figura 12 - Caratteristica I2t - curva C (interruttore 2P 230V)