ITMI20011327A1 - Interruttore differenziale per la protezione contro correnti di dispersione verso terra - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione è relativa ad un interruttore differenziale per la protezione contro una corrente di dispersione verso terra superiore ad un valore di soglia prefissato in un circuito elettrico di bassa tensione; più precisamente, con la definizione di interruttore differenziale per un circuito elettrico di bassa tensione, è da intendersi un interruttore per applicazioni con tensioni di esercizio fino a 1000 Volt nel caso di corrente alternata.

Come noto, gli interruttori differenziali sono dispositivi atti a determinare l'interruzione del flusso di corrente in un circuito elettrico al verificarsi di una corrente di dispersione verso terra superiore ad un valore di soglia prestabilito.

Una delle caratteristiche precipue di tali interruttori è quella di intervenire in tempi piuttosto rapidi; in tal modo essi garantiscono una adeguata protezione sia dell'impianto elettrico e dei carichi da esso alimentati dalle piccole dispersioni che di solito precedono i corto circuiti, sia soprattutto degli utenti contro i cosiddetti contatti diretti, cioè contatti accidentali con un conduttore normalmente sotto tensione, specificamente una fase del circuito (ad esempio un cavo spellato, una presa rotta etc.), e contro i contatti indiretti, vale a dire un contatto .con una massa conduttrice di norma isolata (ad esempio l'involucro di un elettrodomestico) che per un guasto o un evento casuale viene a trovarsi a contatto con una fase del circuito stesso e quindi a una tensione pericolosa.

Nel caso dei contatti indiretti, se la massa è correttamente messa a terra tramite il conduttore di protezione, indicato anche nella tecnica come "PE" o "Protection Earth'', l'interruttore differenziale di sensibilità coordinata con la resistenza dell'impianto di terra, svolge una azione preventiva del contatto, interrompendo la corrente prima che la tensione della massa raggiunga valori pericolosi (superiori a 50 Volt in c.a. secondo le attuali norme vigenti).

Nel caso dei contatti diretti, invece, od anche nel caso dei contatti indiretti qualora non esistesse un adeguato impianto di messa a terra, l'interruttore non impedisce il contatto ma ne limita le conseguenze, interrompendo nel più breve tempo possibile la corrente.

Attualmente, gli interruttori differenziali di tipo noto, pur assolvendo adeguatamente alle funzioni di protezione che sono chiamati a svolgere, presentano alcuni aspetti non pienamente soddisfacenti.

In particolare, un aspetto critico degli interruttori differenziali attualmente impiegati risiede nel fatto che, al superamento della soglia di comando prestabilita, il flusso di corrente nel circuito viene interrotto a prescindere dalla causa che produce la corrente di dispersione verso terra, sia essa imputabile ad un contatto diretto, ad un potenziale contatto indiretto, oppure ad una generica dispersione verso terra non correiabile ad alcun guasto, bensì all' intrinseca natura di alcuni apparecchi quali ad esempio filtri elettrici oppure apparati per l'elaborazione dell'informazione.

Ne consegue che, onde garantire un adeguato margine di sicurezza per gli utilizzatori, soprattutto contro i contatti di tipo diretto, cioè quelli più pericolosi e dannosi, per i quali non esiste un altro tipo di protezione attiva, nella maggior parte delle applicazioni pratiche vengono utilizzati degli interruttori differenziali ad alta sensibilità, vale a dire tarati con soglie di comando molto basse, non superiore a 30 mìlliampere, secondo le attuali norme. Questo comporta che, se da un lato viene garantito un elevato livello di protezione, dall'altro si possono avere interventi intempestivi dell'interruttore con la messa fuori servizio dell'impianto, anche in assenza di effettive situazioni di pericolo .

Infatti, è possibile che, durante il normale funzionamento delle apparecchiature collegate all'impianto, soprattutto nel caso in cui esse siano vetuste, per un degrado del loro isolamento si abbiano delle dispersioni di corrente verso terra tramite il conduttore di protezione, anche superiori alla soglia di 30 milliampere, ma che non rappresentano una situazione di pericolo in quanto il potenziale delle masse si mantiene comunque al di sotto dei 50 Volt. Inoltre vi sono delle dispersioni di corrente verso terra che non sono imputabili ad alcun degrado dell'isolamento ma all'intrinseca natura degli apparecchi stessi i quali, durante il loro normale funzionamento, sono fonte di correnti di dispersione verso terra attraverso il PE. Attualmente, questa possibilità è ancor più accentuata dall'utilizzo massiccio nelle varie apparecchiature di componenti elettronici, ad esempio filtri elettrici, che spesso sono fonte di tali correnti di dispersione verso terra, non correlate ad alcun guasto.

D'altro canto sarebbe possibile utilizzare degli interruttori differenziali con una minore sensibilità e quindi tarati con una soglia di comando più elevata, ad esempio 300 milliampere; in questo caso si eviterebbero, almeno in parte, interventi intempestivi ma si aumenterebbe la possibilità che, sia in caso di contatto diretto sia in caso di contatto indiretto in assenza di un adeguato impianto di terra, un utente vada a contatto con una parte a tensione pericolosa e sia soggetto ad elettrocuzione, anche se i livelli di corrente di dispersione sono assai bassi.

Compito precipuo della presente invenzione è quello di realizzare un interruttore differenziale per la protezione di un circuito elettrico di bassa tensione che permetta di ovviare agli inconvenienti precedentemente citati ed in particolare, che garantisca il necessario livello di protezione permettendo al contempo di eliminare, o almeno minimizzare, gli interventi indesiderati ed intempestivi, riducendo quindi la possibilità che il circuito elettrico e le utenze da esso alimentate vengano messe inutilmente fuori servizio.

Il compisto sopra esposto, nonché altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un interruttore differenziale per la protezione contro una corrente di dispersione verso terra superiore ad un valore di soglia prefissato in un circuito elettrico di bassa tensione, detto circuito essendo connesso ad un dispersore di messa a terra ed alimentando almeno un carico collegato a detto dispersore mediante un conduttore di protezione, comprendente:

conduttori attivi atti ad essere collegati in ingresso a detto interruttore ciascuno con un corrispondente conduttore del circuito di alimentazione ed in uscita da detto interruttore con detto carico;

- una unità di interruzione avente mezzi di contatto fissi e mobili separabili tra loro per l'interruzione del flusso di corrente in detti conduttori attivi, ed un meccanismo cinematico atto a movimentare detti mezzi di contatto mobili;

- una unità di sgancio atta ad interagire operativamente con detto meccanismo cinematico in modo da determinare la separazione dei mezzi di contatto al ricevimento di un segnale di comando indicativo della presenza di una corrente di dispersione verso terra superiore al valore di soglia; caratterizzato dal fatto di comprendere:

- un conduttore supplementare atto ad essere operativamente collegato in ingresso a detto interruttore con il dispersore di messa a terra ed in uscita dall'interruttore con il conduttore di protezione del carico;

- mezzi di rilevazione operativamente associati a detti conduttore supplementare e conduttori attivi, detti mezzi di rilevazione essendo atti a rilevare la presenza di una corrente di dispersione verso terra in detti conduttori attivi e/o in detto conduttore supplementare, ed a fornire un segnale di comando che provochi l'intervento dell'unità di sgancio e la separazione dei contatti quando il valore della corrente di dispersione nei conduttori attivi, diminuito di una quantità predefinita proporzionale alla corrente passante eventualmente in detto conduttore supplementare, supera detto valore di soglia.

In questo modo, l'interruttore secondo l'invenzione ha una sensibilità diversa a seconda che la corrente di dispersione verso terra interessi solo i conduttori attivi del circuito, e quindi si tratti di un intervento di protezione contro possibili contatti di tipo diretto, oppure interessi anche il conduttore di protezione e si tratti quindi di un intervento contro possibili contatti di tipo indiretto; ne consegue che, essendo la sensibilità dell'interruttore ai contatti diretti maggiore di quella ai contatti indiretti, si minimizza notevolmente la possibilità di interventi inutili, mantenendo inalterato il livello di protezione allorquando la corrente di dispersione costituisce una effettiva situazione di pericolo. Inoltre, un considerevole vantaggio dell'invenzione è dato dal fatto che, potendo regolare la quantità da sottrarre al valore di corrente passante nei conduttori attivi in presenza di una corrente che interessi il conduttore supplementare, si può addirittura ottenere un interruttore totalmente desensibilizzato ai contatti di tipo indiretto.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, dell'interruttore differenziale secondo l'invenzione, illustrate a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni, in cui :

la figura 1 è uno schema a blocchi dell'interruttore secondo 1 'invenzione;

la figura 2 illustra una prima forma realizzativa dei mezzi di rilevazione utilizzati nell'interruttore secondo l'invenzione;

la figura 3 illustra una seconda forma realizzativa dei mezzi di rilevazione utilizzati nell'interruttore secondo l'invenzione;

la figura 4 illustra una terza forma realizzativa dei mezzi di rilevazione utilizzati nell'interruttore secondo l'invenzione;

la figura 5 illustra una quarta forma realizzativa dei mezzi di rilevazione utilizzati nell'interruttore secondo l'invenzione.

Nella descrizione seguente, con numeri di riferimento uguali verranno indicati nelle diverse figure elementi uguali o tecnicamente equivalenti tra loro.

In figura 1 è illustrato schematicamente l'interruttore differenziale 1 secondo l'invenzione inserito in un circuito elettrico di bassa tensione 100 il quale è collegato al dispersore del pre-esistente impianto di messa a terra 110 del circuito stesso, ed alimenta uno o più carichi 200, ad esempio motori elettrici, lampade, elettrodomestici etc.; a loro volta, i carichi sono elettricamente collegati al dispersore di terra 110 dell'impianto in cui sono utilizzati tramite il conduttore di protezione 201 (o PE: "Protection Earth"), collegato alle masse metalliche del carico, ad esempio all'involucro 202.

Come illustrato schematicamente in tale figura, l'interruttore differenziale 1 comprende, secondo forme ampiamente note nell'arte e per questo non descritte in dettaglio, dei conduttori attivi ciascuno dei quali è collegato, attraverso morsetti di collegamento, in ingresso ed uscita dall'interruttore stesso rispettivamente, con un corrispondente conduttore della linea di alimentazione del circuito e con i carichi 200 alimentati dal circuito; in particolare, in figura 1 è illustrato un circuito elettrico 100 monofase, con un conduttore di fase 101 ed uno di neutro 102 collegati in ingresso all'interruttore, tramite morsetti 30 e 31 su di esso predisposti, rispettivamente, ad un primo conduttore attivo 8 e ad un secondo conduttore attivo 9 dell'interruttore; tali conduttori 8 e 9 sono poi collegati in uscita dall'interruttore, attraverso rispettivi morsetti 32 e 33, ad un carico 200.

Inoltre, l'interruttore comprende una unità di interruzione 2 avente mezzi di contatto fissi e mobili 3 e 4 separabili tra loro per l'interruzione del flusso di corrente nei conduttori attivi ed un meccanismo cinematico 5 atto a movimentare i mezzi di contatto mobili 4; all'unità di interruzione 2 è associata una unità di sgancio 6, comprendente ad esempio un relè polarizzato a smagnetizzazione o uno sganciatore elettronico, atta ad interagire operativamente con il meccanismo cinematico 5 in modo da determinare la separazione dei mezzi di contatto mobili 4 da quelli fissi 3 al ricevimento di un segnale di comando 7 indicativo della presenza di una corrente di dispersione verso terra superiore ad una soglia prefissata.

Vantaggiosamente, l'interruttore differenziale 1 secondo l'invenzione comprende un conduttore supplementare 10 collegato elettricamente in ingresso ed uscita dall'interruttore, mediante una ulteriore coppia di morsetti 34 e 35 su di esso opportunamente predisposta, rispettivamente, con il dispersore di messa a terra 110 del circuito e con il conduttore di protezione 201 del carico 200; inoltre, sia al conduttore supplementare 10 che ai conduttori attivi 8 e 9 sono associati mezzi di rilevazione 20 atti a fornire all'unità di sgancio 6, il segnale indicativo del livello di corrente di dispersione verso terra eventualmente circolante, secondo forme e per gli scopi che risulteranno in dettaglio dalla descrizione seguente.

In particolare, secondo una prima forma di realizzazione illustrata in figura 2, i mezzi di rilevazione 20 comprendono preferibilmente dei sensori di corrente 21, ad esempio sensori ad effetto Hall, associati ciascuno ad un corrispondente conduttore primario 8 e 9 e al conduttore supplementare 10, ed una unità di calcolo 22, preferibilmente un'unità elettronica programmabile, che riceve in ingresso i segnali di tali sensori 21 indicativi della corrente circolante nei conduttori, effettua la somma vettoriale delle correnti nei conduttori attivi, e confronta il valore di detta somma vettoriale con la corrente circolante nel conduttore supplementare.

In particolare, in normali condizioni di funzionamento, il valore della somma vettoriale delle correnti passanti nei conduttori 8, 9, nonché la corrente passante nel conduttore 10, è nullo; in questo caso, l'unità di calcolo 22 riceve dai sensori 21 dei segnali bilanciati tra loro e la elaborazione eseguita è tale da non fornire in output all'unità di sgancio 6 alcun segnale di comando. Qualora si sia in presenza di una corrente di dispersione nei conduttori del circuito, mantenendosi nulla la corrente nel conduttore supplementare 10, e si sia quindi in una condizione di potenziale contatto diretto, le correnti circolanti nei conduttori attivi 8 e 9 sono sbilanciate tra loro e di conseguenza lo sono i segnali forniti dai sensori 21 all'unità di calcolo 22; ne consegue che l'unità di calcolo 22 esegue la somma vettoriale dei segnali ricevuti fornendo all'unità di sgancio 6 un segnale di comando 7 che è indicativo del livello di corrente di dispersione presente. Quando tale livello supera il valore di soglia prefissato, il segnale di comando è tale da far intervenire l'unità 6 che a sua volta provoca la separazione dei contatti e determina in definitiva l'interruzione del flusso di corrente nell'impianto, verso i carichi 200. In tali condizioni, il conduttore supplementare 10 non è interessato da alcuna corrente di dispersione.

Nel caso invece si abbia una corrente di dispersione che interessi anche il conduttore di protezione 201 del carico 200, e si sia quindi in una condizione potenziale di contatto indiretto, l'unità di calcolo 22 riceve in ingresso il segnale del sensore 21 associato al conduttore supplementare 10 nonché quelli dei sensori 21 associati ai conduttori 8 e 9, il cui valore risente della presenza della corrente di dispersione. In tale situazione, l'unità di calcolo 22 sottrae al valore risultante dalla somma dei segnali provenienti dai conduttori attivi 8 e 9, il valore del segnale proveniente dal conduttore 10; in questo modo, il segnale di comando 7 fornito all'unità di sgancio 6 è tale da superare il limite di soglia prestabilito e provocare l'apertura del circuito solo quando la corrente di dispersione realmente presente sul carico è pari al valore di soglia prefissato aumentato di una quantità aggiuntiva prestabilita.

Ciò permette di variare opportunamente la sensibilità dell'interruttore, ed in particolare di diminuirla ai contatti indiretti rispetto a quelli diretti, di una desiderata quantità che permette di definire in sostanza una seconda soglia superiore alla soglia prefissata per i contatti diretti. Tale regolazione può essere effettuata in fabbrica oppure dall'installatore tramite un apposito comando posizionato sull'involucro esterno dell'interruttore. In particolare, programmando opportunamente l'unità di calcolo 22 è possibile variare la sensibilità dell'interruttore tra una prima condizione operativa in cui essa è identica per i contatti diretti ed indiretti, come in un interruttore differenziale comune, ed una seconda condizione operativa in cui l'interruttore è totalmente insensibile ai contatti indiretti. In tal caso sarebbe poi cura dell'installatore adottare le necessarie precauzioni impiantistiche per la protezione contro i contatti indiretti.

In tal modo, con un unico interruttore si ha la possibilità di coprire una vastissima gamma di applicazioni e secondo una soluzione realizzativa estremamente semplice; infatti, per ottenere i risultati sopra indicati è sufficiente impostare degli opportuni coefficienti moltiplicativi dei segnali provenienti dai sensori.

Una seconda forma di realizzazione dei mezzi di rilevazione 20 è schematicamente illustrata in figura 3; in questo caso, tali mezzi 20 comprendono un nucleo toroidale magnetico 23, su cui vengono opportunamente avvolti i conduttori attivi 8 e 9 ed il conduttore supplementare 10, che in questo caso fungono da conduttori primari. In particolare, i conduttori 8 e 9 sono avvolti in senso tra loro concorde e con un ugual numero di spire di avvolgimento N1, mentre il conduttore supplementare 10 è avvolto sul nucleo 23 con un numero di spire N2 minore di NI e medesimo verso di avvolgimento; inoltre, sul nucleo 23 è presente un avvolgimento secondario 24.

In questo caso, in normali condizioni di funzionamento, le correnti circolanti nei conduttori attivi sono bilanciate tra loro ed il segnale risultante ai capi dell'avvolgimento secondario 24 è nullo.

Allorquando si ha una corrente di dispersione nei conduttori del circuito, mantenendosi nulla la corrente nel conduttore supplementare 10, si crea uno sbilanciamento delle correnti circolanti nei conduttori 8 e 9 e sul nucleo 23 si genera un flusso magnetico proporzionale alla corrente di dispersione ed al numero di spire NI; ne consegue che ai capi dell'avvolgimento secondario 24 si induce una tensione elettrica il cui segnale rappresentativo 7, che è indicativo del livello di corrente differenziale presente, viene fornito all'unità di sgancio 6. Quando tale valore è superiore al limite prestabilito, l'unità di sgancio 6 provoca l'intervento del meccanismo cinematico 5 con la conseguente separazione dei contatti e l'interruzione del flusso di corrente nell'impianto, verso i carichi 200. In tale situazione il conduttore supplementare non è interessato da alcuna corrente di dispersione.

Nel caso si abbia una corrente di dispersione verso terra attraverso il conduttore di protezione 201 del carico 200, sia il conduttore supplementare 10 che i conduttori primari 8 e 9 sono interessati da tale corrente dispersiva e sul nucleo 23 si generano complessivamente due flussi di segno opposto tra loro in virtù dell'opposto verso delle correnti; inoltre, nel caso specifico, il flusso generato dai conduttori attivi 8 e 9 è maggiore di quello generato dal conduttore supplementare 10 in virtù del maggior numero di spire NI rispetto ad N2, ed in definitiva, la tensione elettrica indotta ai capi dell'avvolgimento secondario 24 è proporzionale alla differenza tra i due flussi. Ne consegue che, analogamente alla forma di realizzazione precedentemente illustrata, il valore del segnale di comando 7 fornito dal conduttore secondario 24 all'unità di sgancio 6 è tale da superare il limite di soglia prestabilito e provocare l'apertura del circuito solo quando la somma vettoriale della corrente di dispersione nei conduttori attivi è superiore al limite di soglia di una desiderata quantità aggiuntiva; detta quantità aggiuntiva è proporzionale alla corrente passante nel conduttore di protezione 201. In questo caso, tale quantità aggiuntiva può essere ad esempio preventivamente regolata andando ad agire sul rapporto tra il numero di spire di avvolgimento N1/N2 e quindi andando a regolare la quantità da sottrarre alla corrente circolante nei conduttori attivi. In particolare, avvolgendo i conduttori attivi e supplementare sul nucleo toroidale con un uguale numero di spire di avvolgimento, preferibilmente una sola, ed in fase tra loro, di modo, che in virtù del verso delle correnti, il flusso magnetico generato dal conduttore supplementare connesso all'impianto di terra controbilanci ed elimini totalmente il flusso magnetico generato dai conduttori attivi nel caso dei contatti indiretti, si ottiene una totale desensibilizzazione dell'interruttore ai contatti di tipo indiretto; in questo caso è come se in presenza di una corrente di dispersione nel conduttore di protezione, si aggiungesse al limite di soglia prefissato una quantità aggiuntiva sostanzialmente pari ad infinito.

Una terza forma di realizzazione dei mezzi di rilevazione 20 è illustrata in figura 4. In questo caso, secondo una forma di realizzazione vantaggiosa dal punto di vista degli ingombri e della facilità di realizzazione, i mezzi di rilevazione 20 comprendono, analogamente al caso illustrato in figura 3, un nucleo toroidale 23 ma in questa forma di realizzazione gli avvolgimenti dei conduttori 8 e 9 e del conduttore supplementare 10 hanno numero di spire uguale, preferibilmente solo una. In questo caso, la corrente circolante nel conduttore supplementare 10 viene almeno parzialmente derivata al di fuori del nucleo mediante mezzi partitori di corrente 25, tipicamente una resistenza variabile posizionata esternamente al nucleo 23, la cui regolazione permette di sottrarre almeno parte della corrente dispersiva eventualmente circolante nel conduttore supplementare e di variare quindi la sensibilità che l'interruttore deve avere relativamente ad una corrente di dispersione verso terra nel conduttore di protezione 201 del carico 200, quindi ad un contatto indiretto.

Anche in questo caso, regolando opportunamente il resistore variabile, si può rendere l'interruttore totalmente insensibile ai contatti indiretti; la regolazione del resistore variabile può essere fatta in fabbrica al momento della costruzione dell'interruttore oppure demandata all'installatore che potrà quindi decidere quanto l'interruttore è meno sensibile ai contatti indiretti rispetto ai diretti.

Le soluzioni precedentemente illustrate per un circuito di tipo bipolare 100 sono implementabili in maniera del tutto analoga per un circuito multipolare, ad esempio trifase, e con qualsivoglia numero di carichi 200 da esso alimentati.

In tali casi, una forma di realizzazione dei mezzi di rilevazione 20 particolarmente preferibile per un circuito trifase è illustrata schematicamente in figura 5. Come illustrato in figura, i mezzi 20 comprendono due nuclei toroidali 23 di cui: un primo nucleo 23 su cui vengono avvolti, con ugual numero di spire NI, i conduttori attivi, per semplicità descrittiva non illustrati, in numero pari ai conduttori attivi del circuito 200, ed un avvolgimento secondario 24; ed un secondo nucleo toroidale 23 su cui vengono avvolti, con numero di spire N2, preferibilmente uguale a NI, o eventualmente minore, il conduttore supplementare, anch'esso non illustrato, ed un ulteriore avvolgimento secondario 24. Inoltre, in uscita dai rispettivi nuclei 23, i due avvolgimenti secondari 24 sono accoppiati tra loro. In questo modo, se vi è una corrente di dispersione che interessi i conduttori attivi del circuito, i conduttori attivi dell'interruttore sono interessati da correnti che inducono ai capi del primo secondario 24 un segnale 7 indicativo del valore di corrente differenziale presente; se tale corrente supera la soglia prefissata, il segnale di comando 7 viene fornito all'unità di sgancio 6 che determina la separazione dei contatti. In tale situazione, analogamente ai casi precedenti, il conduttore supplementare 10 non è interessato da alcuna corrente di dispersione.

Se si è in presenza di una corrente di dispersione nel conduttore di protezione 201 di un carico 200, sia il conduttore supplementare che i conduttori attivi sono influenzati da tale corrente e generano sui rispettivi nuclei 23 un flusso magnetico che induce sui relativi avvolgimenti secondari 24 una tensione elettrica. In virtù dell'accoppiamento tra i due avvolgimenti secondari 24, si ha in definitiva che il segnale 7 fornito all'unità di sgancio 4 è dato dal contributo dovuto ai conduttori attivi ridotto di quello dovuto al conduttore supplementare; ne consegue che anche in questo caso l'interruzione del flusso di corrente in presenza di una corrente di dispersione nel conduttore di protezione 201 del carico 200 avviene quando essa supera il valore di soglia prefissato di una determinata quantità aggiuntiva. Tale quantità può essere regolata agendo anche in questo caso sul numero di spire sia degli avvolgimenti dei conduttori primari attivi e/o supplementare che degli avvolgimenti secondari, oppure scegliendo per i due nuclei dei materiali magnetici caratterizzati da differenti prestazioni, od anche impiegando due nuclei di dimensioni diverse tra loro, nonché agendo sulla combinazione dei fattori precedentemente menzionati.

In questo modo si ha una soluzione che permette di ridurre notevolmente gli ingombri, tenendo conto dei livelli di corrente che i conduttori devono portare e quindi delle loro sezioni, nonché degli avvolgimenti necessari.

Si è in pratica constatato come l'interruttore secondo l'invenzione assolva pienamente il compito prefissato fornendo significativi vantaggi rispetto all'arte nota; infatti, rispetto agli interruttori tradizionali, l'interruttore secondo la presente invenzione è dotato di una ulteriore coppia di morsetti per il collegamento a monte e a valle, rispettivamente, al collettore centrale di terra e quindi al dispersore e al conduttore di protezione (PE) del carico, e di opportuni mezzi di rilevazione che permettono di misurare la corrente eventualmente passante nel conduttore di protezione stesso e di regolare la sensibilità di intervento. In questo modo esso è in grado di fornire un'adeguata protezione sia contro contatti di tipo diretto che indiretto, presentando una sensibilità differente rispetto ai due tipi di eventi e permettendo quindi, tramite una sensibilità di comando ai contatti indiretti inferiore e regolabile rispetto ai contatti diretti, di eliminare o ridurre notevolmente le possibilità di intempestivi ed inutili interventi per questo tipo di guasti nonché nel caso di alimentazione di carichi, tipicamente filtri elettrici che, anche in assenza di guasti, sono fonte di dispersione di corrente verso terra tramite il conduttore di protezione. Inoltre, proprio in virtù della possibilità di regolare la sensibilità ai diversi tipi di eventi, l'interruttore secondo l'invenzione è caratterizzato da un'estrema flessibilità nelle applicazioni; infatti, come precedentemente descritto, andando a regolare la quantità da sottrarre al valore di corrente passante nei conduttori attivi in presenza di una corrente sul conduttore supplementare, è addirittura possibile rendere l'interruttore sensibile unicamente ai contatti diretti, cioè totalmente insensibile alle dispersioni a terra che interessano il conduttore supplementare e quindi il conduttore di protezione. In questi casi sarà carico dell'installatore provvedere diversamente alla protezione dai contatti indiretti, per esempio utilizzando in aggiunta all'interruttore differenziale secondo l'invenzione un interruttore differenziale tradizionale ma di bassa sensibilità, ad esempio con una soglia di 500 milliampere.

L'interruttore differenziale così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali, nonché le dimensioni, e le forme contingenti potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Interruttore differenziale per la protezione contro una corrente di dispersione verso terra superiore ad un valore di soglia prefissato in un circuito elettrico di bassa tensione, detto circuito essendo connesso ad un dispersore di messa a terra ed alimentando almeno un carico collegato a detto dispersore mediante un conduttore di protezione, comprendente: - conduttori attivi atti ad essere collegati in ingresso a detto interruttore ciascuno con un corrispondente conduttore del circuito di alimentazione ed in uscita da detto interruttore con detto carico; - una unità di interruzione avente mezzi di contatto fissi e mobili separabili tra loro per l'interruzione del flusso di corrente in detti conduttori attivi, ed un meccanismo cinematico atto a movimentare detti mezzi di contatto mobili; - una unità di sgancio atta ad interagire operativamente con detto meccanismo cinematico in modo da determinare la separazione dei mezzi di contatto al ricevimento di un segnale di comando indicativo della presenza dì una corrente di dispersione verso terra superiore al valore di soglia; caratterizzato dal fatto di comprendere: - un conduttore supplementare atto ad essere operativamente collegato in ingresso a detto interruttore con il dispersore di messa a terra ed in uscita dall'interruttore con il conduttore di protezione del carico; - mezzi dì rilevazione operativamente associati a detti conduttore supplementare e conduttori attivi, detti mezzi di rilevazione essendo atti a rilevare la presenza di una corrente di dispersione verso terra in detti conduttori attivi e/o in detto conduttore supplementare, ed a fornire un segnale di comando che provochi l'intervento dell'unità di sgancio e la separazione dei contatti quando il valore della corrente di dispersione nei conduttori attivi, diminuito di una quantità predefinita proporzionale alla corrente passante eventualmente in detto conduttore supplementare, supera detto valore di soglia.
2. 2. Interruttore differenziale secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di rilevazione comprendono sensori di corrente associati a ciascuno dei conduttori attivi e al conduttore supplementare, ed una unità di calcolo che riceve in ingresso i segnali di detti sensori e calcola, fornendolo all'unità di sgancio, un segnale indicativo della somma vettoriale delle correnti circolanti in detti conduttori attivi, o risultante dalla differenza tra detta somma vettoriale e il segnale proveniente dal sensore di corrente associato al conduttore supplementare.
3. 3. Interruttore differenziale secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che detta unità di calcolo è una unità elettronica programmabile.
4. 4. Interruttore differenziale secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di rilevazione comprendono un nucleo toroidale su cui sono avvolti detti conduttori attivi con un numero di spire di avvolgimento NI uguale tra loro e medesimo verso di avvolgimento, e detto conduttore supplementare con un numero di spire di avvolgimento N2, su detto nucleo toroidale essendo inoltre avvolto conduttore secondario ai capi del quale viene generato detto segnale di comando.
5. 5. Interruttore differenziale secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto conduttore supplementare è avvolto sul nucleo con un numero di spire di avvolgimento N2 minore di NI.
6. 6. Interruttore differenziale secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto conduttore supplementare è avvolto sul nucleo con un numero di spire di avvolgimento N2 uguale ad NI.
7. 7. Interruttore differenziale secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di rilevazione comprendono: - un primo nucleo toroidale su cui sono avvolti detti conduttori attivi con un numero di spire di avvolgimento NI uguale tra loro e nel medesimo verso di avvolgimento, ed un primo avvolgimento secondario; - un secondo nucleo toroidale su cui sono avvolti, detto conduttore supplementare con numero di spire N2, ed un secondo avvolgimento secondario; detti primo e secondo avvolgimenti secondari essendo tra loro operativamente accoppiati in modo da generare detto segnale di comando.
8. 8. Interruttore differenziale secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto primo e secondo nucleo toroidale sono diversi tra loro.
9. 9. Interruttore differenziale secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di rilevazione comprendono un nucleo toroidale su cui sono avvolti detti conduttori attivi e supplementare con un numero uguale di spire di avvolgimento, e mezzi partitori di corrente, collegati elettricamente a detto conduttore supplementare in modo che almeno una parte della corrente circolante in detto conduttore supplementare transiti all'esterno del nucleo toroidale.