Guida rapida agli interruttori differenziali di tipo B

Nella maggior parte delle applicazioni di tipo domestico e similare, per la protezione dell’impianto elettrico e delle persone è sufficiente installare interruttori differenziali di tipo AC o di tipo A, conformi alle Norme CEI EN 61008 o CEI EN 61009(1).

Tuttavia, l’utilizzo sempre più frequente di tecnologie elettroniche di potenza negli apparecchi utilizzatori con collegamento a terra può dar luogo, sia in condizioni di guasto, sia in assenza di guasto, a correnti di dispersione con forme d’onda caratterizzate da un’elevata componente continua e/o ad alta frequenza, che, non previste per gli interruttori di tipo A o di tipo AC, ne potrebbero pregiudicare il corretto funzionamento.

Ad esempio, gli interruttori differenziali di tipo A, come da Norma, sono immuni alla sovrapposizione alla corrente differenziale di una corrente continua solo fino a 6 mA e, in caso di superamento di questo valore, potrebbero non intervenire correttamente.

In funzione delle applicazioni, gli interruttori differenziali di tipo A o di tipo AC potrebbero, quindi, presentare i seguenti inconvenienti:

• desensibilizzazione dell’interruttore differenziale, che potrebbe non intervenire correttamente in caso di guasto a terra di apparecchi che generano correnti con elevata componente continua o ad elevata frequenza (intervento mancato, ritardato o a valori eccessivi della corrente differenziale);
• desensibilizzazione dell’interruttore differenziale che potrebbe non intervenire correttamente in caso di guasto su un altro circuito alimentato dal medesimo interruttore differenziale (anche nel caso questo guasto abbia forma alternata sinusoidale);
• interventi intempestivi in assenza di guasto.

Panorama normativo

Per risolvere queste problematiche, negli anni ’90 sono stati introdotti gli interruttori differenziali di tipo B, la cui prima edizione della Norma di prodotto IEC 62423 risale al 2007. In attesa di una Norma di prodotto vera e propria, per gli interruttori differenziali di tipo B si faceva riferimento al rapporto tecnico IEC 60755 (General requirements for residual current operated protective devices), che contiene le caratteristiche generali degli interruttori differenziali, tipo B inclusi.

Con l’emissione nel 2013 della seconda edizione della Norma CEI EN 62423 (Interruttori differenziali di Tipo F e B con e senza sganciatori di sovracorrente incorporati per installazioni domestiche e similari), derivata con alcune piccole modifiche dalla corrispondente seconda edizione della Norma internazionale IEC 62423, è stata completata l’evoluzione normativa degli interruttori differenziali di tipo B per uso domestico e similare. Questa seconda edizione, oltre a contenere qualche piccola modifica nei requisiti per gli interruttori di tipo B, introduce i differenziali di tipo B bipolari e quelli di tipo F, prima non previsti.

Gli interruttori differenziali di tipo B conformi all’ultima edizione della Norma CEI EN 62423 si riconoscono per la marcatura di figura 1, che ricorda nella grafica le diverse forme della corrente differenziale per le quali sono predisposti questi tipi di dispositivi.

Figura 1: Marcatura degli interruttori differenziali di tipo B

La Norma CEI EN 62423 deve essere utilizzata congiuntamente alla CEI EN 61008 o alla CEI EN 61009 in quanto essa contiene solo i requisiti e le prove aggiuntive a quelle previste nelle suddette Norme per gli interruttori di tipo A. A queste Norme, per le sole applicazioni industriali, va aggiunta la Norma CEI EN 60947-2.

Forme d’onda della corrente differenziale per gli interruttori di tipo B

La nuova edizione della CEI EN 62423 arricchisce ulteriormente l’insieme delle forme d’onda della corrente differenziale con le quali devono essere provati gli interruttori di tipo B. La vastità delle forme d’onda previste – che includono diverse forme unidirezionali, la continua senza ondulazione, le correnti ad alta frequenza e diverse combinazioni di esse – permette di affermare che un interruttore differenziale di tipo B garantisce il corretto intervento con ogni possibile corrente di guasto, per quanto possa essere strano e complesso l’apparecchio che l’ha generata. È, quindi, giustificato l’attributo “universale” con cui talvolta si denota l’interruttore differenziale di tipo B(2).

Figura 2: Forme d’onda d’intervento per gli interruttori di tipo B

Le forme d’onda della corrente differenziale di prova previste attualmente per gli interruttori di tipo B sono:

• corrente alternata sinusoidale alla frequenza di rete;
• corrente unidirezionale pulsante, con o senza parzializzazione di fase;
• corrente unidirezionale generata da raddrizzatori a due o tre fasi;
• corrente alternata sinusoidale sino alla frequenza di 1 kHz;
• corrente continua senza ondulazione;
• corrente ottenuta dalla sovrapposizione della corrente continua alla corrente alternata;
• corrente ottenuta dalla sovrapposizione della corrente continua alla corrente unidirezionale pulsante;
• corrente ottenuta dalla sovrapposizione di più frequenze.

Per quanto riguarda le prove sugli interruttori, queste sono eseguite con entrambe le polarità, positiva e negativa, con corrente differenziale applicata sia lentamente, sia improvvisamente.

Per le varie forme d’onda sono previsti diversi valori d’intervento e di non intervento, espressi come multiplo della corrente differenziale nominale d’intervento I∆n, che è sempre riferita alla corrente alternata alla frequenza di rete. I valori limite della corrente differenziale d’intervento tengono conto della diversa pericolosità per le persone delle differenti forme d’onda e, allo stesso tempo, consentono di aumentare la continuità di servizio riducendo il rischio d’interventi intempestivi in assenza di guasto (vengono filtrati i disturbi).

Note
1) La norma CEI EN 61008 riguarda gli interruttori differenziali “puri”, mentre la CEI EN 61009 tratta degli interruttori differenziali con protezione magnetotermica incorporata, compresi quelli ottenuti con l’aggiunta di un blocco differenziale ad un interruttore magnetotermico.

2) Questa terminologia non deve trarre in inganno: gli interruttori differenziali di tipo B sono previsti per l’impiego su reti in tensione alternata (le forme d’onda non sinusoidali sono quelle della corrente differenziale). Gli interruttori differenziali per le reti in continua sono allo studio (cosiddetti interruttori “tipo DC”).

La seconda parte della guida rapida agli interruttori differenziali di tipo B è stata pubblicata a questo link

Autore: Ing. Claudio Amadori R&D ABB S.p.A. ABB SACE Division per ElettricoMagazine