La misurazione dell’impedenza dell’anello di guasto viene utilizzata per verificare il livello di sicurezza degli impianti elettrici e dei relativi utenti. Scopri cos’è e come farlo correttamente.

Indice:

1. Impedenza dell’anello di guasto – glossario Impara i termini importanti
2. Misura dell’impedenza dell’anello di guasto – requisiti normativi e condizioni legali
3. Come eseguire la misura dell’impedenza dell’anello di guasto? Istruzioni passo passo
4. La misurazione dell’impedenza dell’anello di guasto non rappresenterà più una sfida per te

Impedenza dell’anello di guasto – glossario Impara i termini importanti

Secondo la legge, ogni impianto elettrico deve avere una protezione efficace contro le scosse elettriche. In condizioni di funzionamento normali, è generalmente sufficiente la protezione di base (per il contatto diretto), cioè l’isolamento delle parti conduttrici. È efficace quando tutti i dispositivi collegati all’impianto e che lo proteggono funzionano in modo efficiente.

In caso di guasto o cortocircuito, esiste il rischio di contatto con le parti conduttrici accessibili dell’apparecchiatura che non dovrebbero essere sotto tensione durante il normale funzionamento. Tale situazione richiede una protezione aggiuntiva (contro il contatto indiretto). Per garantirla, nell’impianto sono installati degli interruttori – protezione da sovracorrenti – grazie ai quali, in caso di guasto, l’alimentazione del circuito viene automaticamente interrotta entro il tempo specificato dalla norma. La protezione si estende non solo all’utente dell’impianto, ma anche ai dispositivi che possono subire gravi danni o addirittura incendiarsi durante un cortocircuito.

La maggior parte di noi ha avuto a che fare con questo meccanismo, descritto nei termini più semplici, in diverse occasioni, ad esempio durante l’intervento delle protezioni nel quadro di distribuzione di un appartamento. La loro efficacia viene verificata misurando l’impedenza dell’anello di guasto.

I dettagli di questa misurazione verranno illustrati più avanti in questo articolo. Prima, però, cerchiamo di approfondire alcuni termini utili:

• anello di guasto – un sistema elettrico chiuso in cui si verifica un cortocircuito,
• impedenza dell’anello di guasto (Z_S) – l’impedenza misurata tra i terminali che alimentano il componente passivo, compresi: la sorgente, il conduttore di linea fino al punto di cortocircuito, il conduttore di protezione delle parti conduttrici accessibili, il conduttore di terra, la terra dell’impianto e la terra della sorgente,
• corrente nominale (I_n) – il valore della corrente che attraversa il dispositivo durante il normale utilizzo,
• corrente di cortocircuito (I_k) – il valore della corrente che scorre nel circuito durante un cortocircuito, ovvero una riduzione improvvisa e significativa della resistenza del circuito elettrico (ad esempio a causa di un danno all’isolamento),
• corrente di interruzione (I_A) – il valore più piccolo della corrente che scorre nel circuito danneggiato e provoca una disconnessione automatica dell’alimentazione entro il tempo specificato nella norma;;
• tensione nominale (U₀) – il valore di tensione nel sistema di rete.

Misura dell’impedenza dell’anello di guasto – requisiti normativi e condizioni legali

In parole povere, la misurazione dell’impedenza dell’anello di guasto consente di determinare se le protezioni contro le sovracorrenti di un circuito elettrico si attiveranno entro il periodo di tempo specificato dalla norma, senza esporre per lungo tempo parti sensibili dell’impianto a tensioni di contatto pericolose.

I tempi massimi di spegnimento sono specificati nella norma HD 60364-4-41:2017-09 e si riferiscono ai circuiti passivi:

1. prese a spina con corrente nominale non superiore a 63A,
2. con dispositivi passivi installati in modo permanente con una corrente nominale ≤ 32 A (a seconda del sistema di rete – TN o TT)

 Il tempo di spegnimento massimo accettabile in secondi, secondo la norma citata, è riportato nella tabella seguente:

NOTA 1: Potrebbe essere necessario uno spegnimento per motivi diversi dalla protezione da scosse elettriche.

NOTA 2: In pratica, per determinare la corrente di intervento dell’RCD possono essere necessari altri multipli della corrente nominale differenziale.

Vale la pena di aggiungere che se nel sistema TT la disconnessione è ottenuta tramite una protezione da sovracorrente, mentre il collegamento equipotenziale è collegato a parti conduttrici dell’impianto, si possono utilizzare i tempi massimi di disconnessione previsti per il sistema TN.

Come eseguire la misura dell’impedenza dell’anello di guasto? Istruzioni passo passo

La misurazione dell’impedenza dell’anello di guasto si applica ai circuiti a corrente alternata. Per farlo correttamente, devi seguire tre passaggi.

1. Determinare la corrente di intervento I_A

Innanzitutto, determina prima la corrente di intervento I_A. Tenere in considerazione:

• Sistema di rete (TN, TT, IT)
• Corrente nominale di rete I_n.
• Tempo di spegnimento conforme alla norma (leggi dalla tabella sopra).

Per determinare I_A ti servirà la caratteristica di banda di un determinato tipo di protezione – l’interruttore di sovracorrente tipo B, C o D.  Per calcolare la corrente di intervento utilizza la formula e la tabella:

I_A = I_n * k

Illustriamolo con un esempio.

Supponiamo che tu stia testando un interruttore di sovracorrente di tipo C da 16A in circuito di corrente alternata, in sistema TT, dove la tensione di linea è di 230V.

Per determinare I_A, ti serve la molteplicità (k). Per conoscerla, leggi innanzitutto il tempo in cui la protezione deve intervenire sull’asse delle ordinate della curva caratteristica (blu per la corrente AC, giallo per la corrente DC – quindi il tempo sarà pari a 0,2 s). Successivamente, sull’asse delle ascisse, verifica qual è la molteplicità della corrente nominale che fa scattare la protezione. Vedrai due valori estremi: 5 e 10.

Per sicurezza, utilizza sempre il valore più alto. In questo caso sarà 10. Segui la stessa procedura per gli interruttori di tipo B e D.

Quindi, conoscendo la molteplicità e I_n e usando la formula sopra, puoi trovare la corrente di intervento:

I_A = 16 A * 10 = 160 A.

2. Calcolo dell’impedenza dell’anello di guasto mediante la formula

Il passo successivo consiste nel verificare se la condizione in base alla quale il circuito può essere considerato effettivamente protetto sia soddisfatta. È descritto dalla formula per l’impedenza dell’anello di guasto:

Z_s ≤ U₀ / I_A

dove:

• Z_S– impedenza dell’anello di guasto,
• I_A– corrente di interruzione,
• U₀– tensione nominale della rete rispetto alla terra.

A seconda del sistema della rete, questi modelli possono presentarsi come quelli di seguito:

• Sistema TN: Z_s ≤ (U₀/I_A) 
• Sistema TT: Z_s * I_A ≤ U₀
• Sistema IT: 2I_AZ_S ≤ U

Dunque, calcolando l’impedenza per il circuito di cui abbiamo scritto sopra, verifica la condizione con la formula:

Z_s ≤ 230V / 160A

Il valore dell’impedenza dell’anello di guasto nel tuo caso è ≤ 1,4375 Ω.

E adesso?

3. Misura dell’impedenza dell’anello di guasto

Conoscendo il valore di impedenza ammissibile, puoi procedere con la misurazione. Di solito viene eseguita con un metodo tecnico, creando il cosiddetto cortocircuito artificiale. Il dispositivo misura quindi la tensione senza carico e durante un breve carico con il resistore di cortocircuito. L’impedenza dell’anello di guasto viene calcolata in base alla differenza delle cadute di tensione. 

Il valore dell’impedenza deve essere sufficientemente basso (e il valore della corrente di cortocircuito sufficientemente alto) da consentire il passaggio di una corrente nel circuito che permetta l’intervento della protezione da sovracorrente e la disconnessione dell’alimentazione entro un tempo non superiore a quello massimo consentito dalla norma.

Se hai misurato l’impedenza dell’anello di guasto con un valore non superiore a quello ottenuto nei calcoli precedenti (1,4375 Ω), puoi ritenere la protezione contro le scosse elettriche efficace.

La misurazione dell’impedenza dell’anello di guasto non rappresenterà più una sfida per te

In sintesi, l’obiettivo della misurazione dell’impedenza dell’anello di guasto è quello di determinare l’efficacia della protezione aggiuntiva contro le scosse elettriche nell’impianto elettrico. Questo ti consente di verificare se l’interruttore di alimentazione scatterà in tempo quando il sistema andrà in cortocircuito. Per misurare correttamente l’impedenza dell’anello di guasto, devi prima determinare la corrente di intervento e calcolare l’impedenza dell’anello di guasto consentita.

Con un misuratore professionale di impedenza dell’anello di guasto è possibile effettuare misure comode ed efficaci.

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