Esercizi di selettività delle protezioni
Errori classici di coordinamento: MCB del circuito > MCB generale, differenziale con sensibilità sbagliata, RCBO senza neutro collegato. Simuli un guasto e segui l’animazione di quale protezione interviene — e perché è sbagliato.
Simulatore di guasto — quale protezione interviene?
Configura la cascata, scegli il guasto e vedi in animazione quale protezione scatta
Generale (a monte)
Circuito (a valle)
Configura le protezioni e premi „Simula il guasto” per vedere quale scatta.
Calcolatore interruttore magnetotermico (MCB)
Corrente di impiego → In standard, campo termico, soglia magnetica (curva B/C/D)
0.85 tipico nel residenziale, 1.0 puramente resistivo
C: 5–10×In — prese, elettrodomestici
Corrente di impiego Ib
15.2 A
Interruttore In
16 A · C
Campo termico
18–23 A
Soglia magnetica
80–160 A
Ib = P / (230 × 1) = 15.22 A
In standard ≥ Ib: primo rating ≥ 15.22 A → 16 A
Curva C: soglia magnetica = 5–10 × 16 = 80–160 A
Il campo termico 1.13–1.45×In è l’intervento convenzionale al sovraccarico (IEC 60898-1); lo sganciatore magnetico è istantaneo, nella banda indicata sopra.
Calcolatore selettività dei differenziali (RCD in cascata)
Confronta RCD a valle e a monte → rapporto IΔn, gradini, verdetto V29
A valle (sul circuito)
Tipo generale (istantaneo)
A monte (generale)
Rapporto IΔn
10.0×
Gradini IEC
2
✓ Selettivo
Selettivo: a monte > a valle, rapporto ≥ 3 e ≥ 2 gradini sulla scala IEC — un guasto sul circuito fa intervenire solo l’RCD a valle. (Tipo «S» ritardato a monte = raccomandato per la selettività di tempo.)
Scala standard IΔn: 10 · 30 · 100 · 300 · 500 · 1000 mA. A valle di solito 30 mA (prese, bagni — Art. 4.1.5.2.1).
Calcolatore cortocircuito e potere di interruzione
Icc presunto (Ik) dall’impedenza dell’anello Zs vs Icn dell’apparecchio (V54)
Somma delle impedenze: sorgente + cavi fino al punto di guasto
MCB residenziale tipico: 6 kA
Icc presunto
575 A
Icc
0.57 kA
✓ Icn ≥ Icc
Ik = c × Un / (√3 × Zs) trifase · Ik = c × U0 / Zs monofase · c = 1.0
Ik = 230 / (0.4) = 575 A
L’Icc diminuisce con la distanza (Zs aumenta). Art. 4.3.5.1: Icn ≥ Icc; se Icn < Icc è ammesso solo con un dispositivo a monte adeguato (backup/filiazione). Qui c = 1.0 (Icc massima all’origine, per il potere di interruzione); il validatore dell’applicazione (regola V44) stima l’Icc MINIMA a fine linea con il fattore 0.8 (EN 60909): Icc_min = 0.8 × 230 / Zs, con Zs = 0.35 Ω (sorgente) + Σ(2·ρ·L/S).
Calcolatore impedanza dell’anello (Zs) & Icc minima
Zs dal cavo → Icc minima a fine linea (formula del validatore V44)
rete + trasformatore; nel residenziale di solito ≈ 0,35 Ω
lunghezza semplice del circuito (×2 = anello fase + neutro)
Resistenza dell’anello del cavo
0.432 Ω
Impedenza totale Zs
0.782 Ω
Icc minima a fine linea
235 A
Zs = Z_sorgente + 2 × ρ × L / S · Icc_min = 0.8 × 230 / Zs
Zs = 0.35 + 2 × 0.027 × 20 / 2.5 = 0.782 Ω → Icc_min = 235 A
ρ = 0,027 (Cu) / 0,043 (Al) Ω·mm²/m a 70 °C; il fattore 0.8 = EN 60909 (corrente minima di cortocircuito). L’Icc minima deve superare la soglia magnetica dell’MCB perché intervenga istantaneamente — esattamente la verifica della regola V44.
Ipotesi di calcolo e ambito di applicazione
- Soglie B/C/D secondo IEC 60898-1 (B = 3–5×In, C = 5–10×In, D = 10–20×In); campo termico convenzionale 1.13–1.45×In
- Selettività dei differenziali (V29): a monte > a valle, rapporto IΔn ≥ 3:1 e minimo 2 gradini sulla scala 10/30/100/300/500/1000 mA; il tipo «S» ritardato a monte è raccomandato per la selettività di tempo, ma NON entra nel verdetto V29 (Art. 4.1.5.2.7, 4.1.5.2.8)
- La corrente di cortocircuito Ik = c·Un/(√3·Zs) trifase / c·U0/Zs monofase, con fattore di tensione c = 1.0 (stima; il valore esatto si determina secondo NTE 006/06/00, Art. 3.1.4.1)
- Il potere di interruzione si verifica con Icn ≥ Icc presunto (Art. 4.3.5.1, V54); per progetti reali convalida con un calcolo completo di cortocircuito
La selettività delle protezioni — passo dopo passo
Dai due sganciatori di un interruttore al coordinamento MCB/RCD e al potere di interruzione.
A. Due sganciatori in un interruttore
Lo sganciatore termico — sovraccarico
Un bimetallo si riscalda in modo proporzionale alla corrente e si incurva, aprendo il contatto. Agisce lentamente, ai piccoli sovraccarichi prolungati. Campo convenzionale di intervento: 1.13–1.45 × In (IEC 60898-1).
Lo sganciatore magnetico — cortocircuito
Un elettromagnete apre il contatto istantaneamente quando la corrente supera una soglia (curva B/C/D). Protegge dal cortocircuito, dove la corrente cresce di colpo di decine di volte.
| Aspetto | Termico (sovraccarico) | Magnetico (cortocircuito) |
|---|---|---|
| Causa | Sovraccarico — consumo eccessivo, prolungato | Cortocircuito — guasto, corrente enorme improvvisa |
| Elemento | Bimetallo (si riscalda e si incurva) | Elettromagnete (bobina) |
| Velocità | Lento (secondi–minuti) | Istantaneo (< 10 ms) |
| Soglia | 1,13–1,45 × In | B 3–5 · C 5–10 · D 10–20 × In |
| Esempio | Troppi apparecchi sullo stesso circuito | La fase tocca il neutro o il PE |
Art. 4.3.1.2 — I7-2011
«... dispositivi che proteggono sia dalle correnti di sovraccarico sia dalle correnti di cortocircuito (interruttori automatici dotati di relè di protezione dalle sovracorrenti e di sganciatori rapidi al cortocircuito ...).»
B. Le curve B / C / D (IEC 60898-1)
| Curva | Soglia magnetica | Utilizzo tipico |
|---|---|---|
| B | 3–5×In | Illuminazione LED, circuiti lunghi (Icc piccola all’estremità) |
| C | 5–10×In | Prese, elettrodomestici (standard residenziale) |
| D | 10–20×In | Motori, trasformatori (elevate correnti di spunto) |
La caratteristica tempo–corrente (schematica)
La parte inclinata = l’intervento termico (più la corrente è grande, più il tempo diminuisce); la caduta verticale = l’intervento magnetico istantaneo alla soglia della curva. La curva «più alta» (D) ha la soglia magnetica più a destra → tollera i picchi di spunto.
La soglia magnetica = la soglia di intervento istantaneo, come multiplo della corrente nominale In. Una curva «più alta» (D) tollera i picchi di spunto senza intervenire.
C. La condizione di dimensionamento della protezione
La protezione dal sovraccarico
Ib ≤ In ≤ Iz
Corrente di impiego Ib ≤ corrente nominale della protezione In ≤ corrente ammissibile del cavo Iz. La protezione deve «stare» tra il carico e il cavo.
La corrente convenzionale di intervento
I2 ≤ 1.45 × Iz
I2 (la corrente che fa intervenire con certezza la protezione nel tempo convenzionale) non deve superare 1.45 × Iz, per non danneggiare l’isolamento del cavo.
Art. 4.3.2.1.3 — I7-2011
«Ic ≤ IN ≤ Iadm» — la corrente di calcolo ≤ la corrente nominale del dispositivo ≤ la corrente ammissibile nel conduttore.
D. Selettività tra interruttori in cascata
Le bande magnetiche non devono sovrapporsi
A un cortocircuito su un circuito deve intervenire solo l’interruttore a valle, non anche il generale. La condizione: la soglia magnetica minima della protezione a monte > la soglia magnetica massima di quella a valle.
Differenza di almeno due gradini
In pratica, tra le correnti nominali delle protezioni consecutive servono almeno due gradini standard (es. 16 A a valle → 40 A a monte). Se l’Icc sul circuito supera la soglia istantanea a monte, intervengono entrambi — perdita di selettività.
Art. 4.3.7.1 — I7-2011
«Nei casi in cui più dispositivi di protezione sono inseriti in serie in una distribuzione, le loro caratteristiche si scelgono in modo da garantire la selettività della protezione. In caso di guasto deve intervenire la protezione più vicina ad esso, isolando solo la porzione interessata, senza mettere fuori servizio l’intero impianto ...»
E. Selettività tra differenziali (RCD)
Tipo generale vs tipo «S»
L’RCD di tipo generale interviene senza ritardo (40–300 ms); quello di tipo «S» è ritardato (150–500 ms). Per la selettività, a monte si mette il tipo «S» (ritardato), a valle il tipo generale (istantaneo).
Rapporto di almeno 3:1
IΔn_monte / IΔn_valle ≥ 3
La corrente residua nominale a monte deve essere ≥ 3 × quella a valle (es. 300 mA a monte, 30 mA a valle → rapporto 10). Così un piccolo guasto fa intervenire solo l’RCD a valle.
Art. 4.1.5.2.8 — I7-2011
«... la selettività tra un dispositivo di tipo «S» e un altro di tipo generale in serie può essere considerata realizzata se il rapporto tra le rispettive correnti differenziali residue nominali è di almeno 3.»
F. Corrente di cortocircuito e potere di interruzione
La corrente di cortocircuito presunta (Icc)
Ik = c × Un / (√3 × Zs) · Ik_mono = c × U0 / Zs
Zs = impedenza dell’anello di guasto (sorgente + cavi). Più il punto di guasto è lontano, maggiore è Zs e minore l’Icc. All’estremità della linea, l’Icc minima deve comunque superare la soglia magnetica dell’MCB, altrimenti l’intervento non è più istantaneo.
Il potere di interruzione: Icn ≥ Icc
Il dispositivo di protezione deve poter interrompere la massima corrente di cortocircuito del suo punto (Icn ≥ Icc). Nel residenziale, l’Icc al quadro principale è tipicamente 3–6 kA → MCB con Icn ≥ 6 kA.
Art. 4.3.5.1 — I7-2011
«Il potere di interruzione deve essere almeno uguale a quello della corrente di cortocircuito presunta, nel luogo di installazione ... è ammesso un potere di interruzione inferiore, se un altro dispositivo di protezione avente il potere di interruzione necessario è installato a monte ...»
Esercizi — scegli l’opzione corretta
Affronti ogni passo scegliendo la risposta corretta. Sbagliato? Riprovi.
Magnetotermico — circuito prese
Un circuito prese è protetto con un interruttore da 16 A, curva C.
Passo 1: Che cosa fa lo sganciatore termico dell’interruttore?
Selettività — due interruttori in cascata
Generale: 40 A curva C (soglia magnetica 200–400 A). Circuito: 16 A curva C (soglia magnetica 80–160 A).
Passo 1: Si sovrappongono le bande magnetiche dei due interruttori?
Selettività — differenziali in cascata
A valle: RCD 30 mA tipo generale. A monte: RCD 300 mA tipo «S» (ritardato).
Passo 1: Qual è il rapporto IΔn a monte / a valle?
Cosa metti sul generale — 3 circuiti
Quadro con 3 circuiti, ciascuno con DDR 30 mA: prese 16 A/C, illuminazione 10 A/B, bagno 16 A/C. Scegli la protezione generale (a monte).
Passo 1: Quale DDR generale metti perché sia selettivo rispetto ai 30 mA a valle?
Esercizi — calcoli ogni passo
Ora inserisci tu il valore di ogni passo. Hai dei suggerimenti se sbagli.
Interruttore — scegli In e la soglia magnetica
Carico 4400 W (monofase, cos φ = 1), protetto con MCB curva C.
Passo 1: La corrente di impiego Ib = P / (230 × cos φ) = ?
Selettività dei differenziali — il rapporto
RCD a valle da 30 mA e RCD a monte da 300 mA.
Passo 1: Il rapporto IΔn a monte / a valle = ?
Cortocircuito — l’Icc diminuisce con la distanza
Circuito monofase (U0 = 230 V). Al quadro Zs = 0,1 Ω; all’estremità della linea Zs = 0,46 Ω.
Passo 1: Icc al quadro: Ik = U0 / Zs = ?
In minimo sull’MCB generale
Circuito a valle 16 A curva C; anche il generale è curva C. Soglia magnetica massima a valle = 10 × 16 = 160 A.
Passo 1: In minimo del generale (5 × In > 160), scelto dalla serie standard = ?
Esercizi — risposta diretta
Risolvi da solo e dai la risposta finale. La soluzione passo dopo passo è disponibile all’occorrenza.
Soglia magnetica — curva B
Interruttore In = 25 A, curva B (3–5×In). Quanto vale la soglia magnetica MINIMA (A)?
Gradini sulla scala IEC
RCD a valle 30 mA, RCD a monte 300 mA. Quanti gradini ci sono tra loro sulla scala standard IΔn?
Cortocircuito e potere di interruzione
Circuito monofase, U0 = 230 V, Zs = 0,115 Ω. Quanto vale l’Icc presunta (A)?
Discussione
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