Come funziona un interruttore magnetotermico (MCB)

I componenti interni

Un MCB standard contiene cinque sistemi funzionali che lavorano insieme:

• I morsetti — viti o pinze di fissaggio dei conduttori
• La lamina bimetallica — due metalli saldati (di solito rame e acciaio) con coefficienti di dilatazione diversi, che si curva con il calore
• La bobina elettromagnetica — un avvolgimento percorso dalla corrente del circuito, con nucleo mobile
• Il meccanismo di sgancio — una leva a molla che trattiene o rilascia i contatti
• La camera di estinzione dell’arco — una griglia di piastre d’acciaio che frammenta e raffredda l’arco elettrico all’apertura dei contatti

1. Protezione termica — il sovraccarico

Quando la corrente supera il valore nominale In indicato sull’MCB, la lamina bimetallica inizia a scaldarsi. Poiché i due metalli si dilatano in modo diverso, la lamina si curva gradualmente. A una flessione sufficiente rilascia la leva di sgancio e i contatti si aprono.

Il meccanismo termico ha una caratteristica di tempo inversamente proporzionale al sovraccarico: a 1,5×In può durare alcuni minuti, a 5×In alcuni secondi. La norma IEC 60898-1 prescrive che l’MCB non deve intervenire in meno di 1 ora a 1,13×In (corrente di non intervento), ma deve intervenire in meno di 1 ora a 1,45×In.

2. Protezione magnetica — il cortocircuito

In un cortocircuito la corrente cresce bruscamente a valori di decine o centinaia di volte In. La bobina elettromagnetica genera istantaneamente un forte campo magnetico che attira il nucleo mobile. Questo agisce direttamente sul meccanismo di sgancio, aprendo i contatti in meno di 10 millisecondi.

La soglia della corrente magnetica di intervento varia in base alla caratteristica (curva di intervento) dell’MCB:

3. La camera di estinzione dell’arco

Quando un contatto sotto tensione si apre, tra i due contatti si forma un arco elettrico — una colonna di plasma ionizzato a migliaia di gradi Celsius. Se l’arco non viene estinto rapidamente, i contatti fondono e l’MCB diventa inutilizzabile o addirittura pericoloso.

La camera di estinzione contiene una griglia di sottili piastre d’acciaio che:

• frammentano l’arco lungo in una serie di archi corti
• raffreddano rapidamente il plasma, riducendone la conducibilità
• forzano la deionizzazione del gas tra i contatti

Tutto ciò avviene in pochi millisecondi. Il gas caldo viene evacuato attraverso le aperture di aerazione nell’involucro dell’MCB — ecco perché i quadri elettrici richiedono ventilazione e non vengono sigillati completamente.

4. Il potere di interruzione (Icu)

Il potere di interruzione (Icu) è la massima corrente di cortocircuito che l’MCB può interrompere senza distruggersi. Si esprime in kA e deve essere maggiore della corrente di cortocircuito presunta nel luogo di installazione.

Ciò che un MCB NON fa

L’MCB non rileva le correnti di guasto verso terra (correnti residue). Se una persona tocca il conduttore di fase e la corrente attraversa il corpo umano verso terra, l’MCB non interviene (la corrente nel circuito è quasi la stessa — la differenza è troppo piccola per attivare il meccanismo termico o magnetico ai valori residui di pochi milliampere letali). Questo è il compito dell’RCCB o dell’RCBO.

Norma di riferimento

La norma di riferimento per gli MCB di uso domestico è la IEC 60898-1 (SR EN 60898-1 in Romania), che definisce le caratteristiche B/C/D, il potere di interruzione minimo (1,5 kA standard, 6 kA potenziato) e i tempi di intervento in sovraccarico e cortocircuito.

La norma I7-2011 fa riferimento all’MCB nel contesto della protezione dalle sovracorrenti (Cap. 4.3) e della selettività delle protezioni (Art. 4.3.7.1): gli MCB in cascata devono essere coordinati in modo che, a un guasto, intervenga quello più vicino al guasto, non quello all’arrivo.