Sistema di distribuzione TT
Le reti distribuzione pubblica, a bassa tensione, adottano, specialmente in Italia, il sistema di distribuzione TT (Fig. 6), in cui le masse metalliche dell'utente sono collegate ad un impianto di messa a terra indipendente da quello utilizzato dall’azienda distributrice per collegarvi il centro stella del suo trasformatore MT/BT, cioè il neutro.
Il valore della resistenza di terra dell’utentedeve essere tale che, quando l’impianto di terra disperde la massima corrente che può circolare tra fase e terra, la caduta di tensione non superi il valore ammesso dalle norme (50 o 25 V, a secondo dei casi), deve cioè essere "coordinato" con la protezione.
Il massimo valore di corrente che può essere disperso a terra dipende dal tipo di protezione installata a monte della linea, che interverrà per quel valore di corrente per cui è tarata e nel tempo corrispondente.
Protezione mediante fusibili
Il fusibile interviene in funzione di una caratteristica corrente-tempo, in cui a correnti più elevate corrispondono tempi d’intervento più brevi (caratteristica di intervento a tempo inverso).
La corrente che provoca la fusione del fusibile deve essere sufficientemente più elevata della corrente che normalmente circola nella linea (almeno 4 o 5 volte la corrente nominale), per cui le linee che alimentano utenze di potenza non molto piccola sono protette da fusibili con correnti di intervento elevate (centinaia di ampere), quindi si richiede un valore di resistenza di terra molto piccolo per non superare la tensione di sicurezza.
Protezione mediante interruttore automatico magnetotermico
Gli interruttori automatici sono generalmente dotati di due relè:
- uno che interviene in caso di corto circuito (relè magnetico), in cui la corrente deve superare almeno di 5-10 volte la corrente nominale;
- l'atro che interviene dopo un tempo inversamente proporzionale al valore dell’intensità di corrente, in pratica quando viene superato il valore della corrente nominale (relè termico).
In entrambi i casi tali correnti non sono piccole e nel caso di dispersione a terra, per guasto dell'isolamento verso massa, occorre che la resistenza di terra sia sufficientemente piccola affinché non vengano a instaurarsi valori di tensione fra massa e terra superiori a quella di sicurezza.
Ad esempio: una utenza domestica da 3 kW, monofase, è protetta con un interruttore magnetotermico da 16A; in caso di guasto tale interruttore può non intervenire fino a valori di corrente di circa 150 A , quindi, affinchè la tensione fra massa e terra si mantenga sotto il valore di 50 V, la resistenza di terra di protezione delle masse deve avere un valore non superiore a 0,3 Ohm.
Protezione mediante interruttore differenziale:
L'interruttore differenziale è dotato di sistemi in grado di rilevare la somma algebrica fra le correnti del circuito e può essere progettato in modo da interviene allorché tale differenza supera un determinato valore.
Nella Fig.7 è rappresentato un interruttore differenziale monofase, in cui il sensore differenziale è costituito da un circuito magnetico, in cui la corrente che percorre la fase e che ritorna attraverso il neutro, induce due forze magnetomotrici uguali ed opposte, con risultante nulla. Se, a valle dell’interruttore parte della corrente si chiude attraverso la terra, (dispersione) la risultante della f.m.m. sarà diversa da zero, per cui darà origine ad un flusso magnetico (alternato) che genererà delle f.e.m. nelle spire del circuito che comanda l’apertura dell’interruttore.
Fig. 7 Schema di principio dell’interruttore differenziale monofase
La migliore protezione contro i contatti accidentali "indiretti" è costituita dall'interruttore differenziale.
Il valore della corrente di dispersione a cui corrisponde l’apertura dell’interruttore è indipendente dal valore della corrente del carico alimentato dalla linea, pertanto si può scegliere una corrente di intervento sufficientemente piccola, che, in caso di dispersione attraverso le masse metalliche, provochi una tensione tra massa e terra il cui valore sia inferiore a 50 V o a 25 V nei luoghi a maggior rischio elettrico.
L’interruttore differenziale offre quindi il fondamentale vantaggio di rendere agevole il coordinamento fra il valore della resistenza di terra e la protezione, anche con valori di resistenza di terra elevati la tensione fra massa e terra può risultare inferiore a quella di sicurezza.
Inoltre, scegliendo correnti di intervento dell'interruttore di valore inferiore alla corrente considerata pericolosa per il corpo umano (30 mA), si può realizzare una efficace protezione anche dai contatti "diretti". Quest'ultima considerazione ha procurato a tale tipo di interruttore la denominazione commerciale di "salvavita". Denominazione inopportuna, perché non in tutti i casi l'apparecchio può intervenire, in dipendenza:
- delle modalità del contatto accidentale;
- della presenza di componenti continue della corrente nella rete;
- della resistenza effettivamente presentata dal circuito in cui risulta inserito l'infortunato;
- di guasti dell’apparecchio stesso; etc.
