15. L’impianto di terra
Oltre ai conduttori di neutro e di fase, nel nostro impianto elettrico è presente anche il conduttore di protezione collegato all’impianto di terra.
Il conduttore di protezione o come comunemente viene indicato il conduttore di messa a terra in generale non è importante per il funzionamento delle apparecchiature elettroniche o elettriche, ma viene impiegato come protezione verso cose o persone in presenza di correnti di guasto, ossia in caso di malfunzionamento dell’impianto o delle apparecchiature connesse all’impianto.
Consideriamo ad esempio il caso di un lampadario.
Quando l’impianto funziona regolarmente, i cavi di neutro e di fase sono correttamente collegati alla lampada.
In questi casi, se si viene a contatto con il lampadario, anche se realizzato in materiale conduttore, non si corre alcun rischio di folgorazione ossia non ci sono rischi di effetti fisiologici gravi sulla persona.
Se per un qualche motivo il conduttore di fase si stacca dal suo contatto con la lampadina ed entra in contatto con la struttura del lampadario e se contemporaneamente qualcuno entra in contatto con il lampadario, si corre il rischio di essere attraversati da una corrente che parte dal conduttore di fase in contatto con il lampadario e raggiunge il pavimento. Questa corrente può raggiungere valori tali da poter causare danni anche gravissimi alla salute dell’uomo.
Per evitare che simili episodi possano trasformarsi in vere e proprie tragedie, si impiega un terzo conduttore denominato conduttore di protezione (che come già detto viene chiamato generalmente conduttore di messa a terra).
Il conduttore di protezione viene collegato da un lato alla struttura metallica del lampadario e dall’altro ad un picchetto metallico o a una rete metallica o ad altra struttura conduttrice. Il picchetto metallico viene denominato dispersore di terra e viene posto in intimo contatto con il terreno per aumentare la superficie di contatto con il terreno stesso. In questo modo si realizza un collegamento elettrico con la terra favorendo quindi la dispersione della corrente di guasto proprio verso terra.
In corrispondenza del dispersore di terra o del collettore di terra (che rappresenta il punto di raccolta dei cavi di protezione) è possibile trovare l’indicazione del simbolo riportato in alto a destra e che indica appunto la presenza di un elemento dell’impianto di terra.
Si osserva che le norme di realizzazione degli impianti elettrici stabiliscono che il colore del cavo di messa a terra deve essere il giallo-verde.
Poniamoci ora nelle condizioni di impianto di terra ideale.
In queste condizioni il malfunzionamento genera una corrente che attraversa il solo conduttore di protezione mentre la persona che accidentalmente è entrata in contatto con il conduttore di fase non viene attraversata da alcuna corrente e non corre quindi alcun rischio per la propria salute.
Questo approccio viene impiegato non solo per i lampadari, ma anche per le apparecchiature elettriche o elettroniche, come nel caso di una lavatrice che ha una struttura in prevalenza metallica e, in caso di contatto del conduttore di fase con la struttura metallica, potrebbe creare gravi danni all’utilizzatore se nel medesimo istante l’utilizzatore sta adoperando la lavatrice.
Collegando la struttura metallica all’impianto di terra tramite il conduttore di protezione:
la corrente di guasto viene drenata da esso e l’utilizzatore non rischia quindi alcun danno:
Finora abbiamo considerato il caso di impianto di terra ideale. Nella realtà quello che accade è che anche la persona che entra in contatto con il conduttore di fase, viene attraversata da una corrente elettrica che è tanto più piccola quanto migliore è l’efficienza dell’impianto di terra. La corrente che attraversa il conduttore di protezione è in generale sempre molto elevata e questo, come vedremo, è un bene.
Riscontrato che in presenza di un impianto di terra reale anche la persona viene attraversata da una corrente elettrica occorre quindi evitare che questa condizione perduri per un tempo tale da creare comunque danni alla sua salute. È chiaro che se la persona avverte la scossa elettrica, può sempre allontanarsi dal punto di contatto che la sta generando, ma ci sono casi in cui questo non è possibile: si pensi ad esempio al caso in cui la persona ha un malore oppure il cavo è avvolto attorno a un braccio o ad una gamba.
Ci sono inoltre casi in cui la presenza di un guasto non è un immediato pericolo per le persone, ma può favorire lo sviluppo di un incendio.
Per tutti questi motivi è bene avere un meccanismo automatico in grado di riconoscere la presenza di un guasto e di interrompere l’erogazione di energia elettrica. Ciò che comunemente viene definito il meccanismo che fa scattare il contatore!
I sistemi di protezione che interrompono l’erogazione dell’energia elettrica si basano sul fatto che, se l’impianto terra è ben realizzato, si genera una elevata corrente di dispersione che può essere quindi rilevata dai dispositivi di protezione.
In questi casi entra in funzione l’interruttore automatico di massima corrente che, rilevata una elevata corrente nell’impianto elettrico, ne interrompe l’erogazione.
Un altro dispositivo ancora più sensibile e indispensabile è l’interruttore differenziale che misura la corrente circolante nel conduttore di fase e di neutro e se queste due correnti non risultano identiche significa che abbiamo una dispersione (ad esempio attraverso l’impianto di terra) e in tal caso l’interruttore differenziale interrompe l’erogazione. L’interruttore differenziale è molto sensibile e riesce a rilevare anche lievi differenze tra la corrente di fase e di neutro e viene impiegato come prima e indispensabile misura di sicurezza anche in quei vecchi impianti non dotati di impianto di terra.
È da notare, infatti, che anche in assenza di impianto di terra, in caso di contatto accidentale con il cavo di fase, si genera una corrente di dispersione che attraversa la persona. Questa corrente di dispersione crea anche in questo caso uno scompenso tra la corrente di fase e di neutro che viene rilevato dall’interruttore differenziale e che quindi entra in funzione interrompendo l’erogazione di energia elettrica.
Si fa notare che negli impianti dotati di conduttore di protezione la corrente di dispersione è molto più elevata e questo conferisce maggiore garanzia di corretto intervento dell’interruttore differenziale.
Si fa notare inoltre che in presenza di un impianto di terra la corrente di dispersione insorge anche se nessuna persona sta toccando la struttura metallica dell’apparecchiatura guasta e conseguentemente consente all’interruttore differenziale di entrare automaticamente in azione. Questo spiega perché gli impianti elettrici di nuova realizzazione vanno tutti dotati di adeguato impianto di terra.
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