Tripping Out: una guida sul campo alla protezione dei circuiti

Jul 20, 2023

La mia introduzione alla protezione dei circuiti è avvenuta alla tenera età di otto anni. Essendo un ragazzo curioso con una predisposizione inventiva – e apparentemente autodistruttiva – ho deciso di realizzare una lampada per mia madre. Ho messo una fascetta stringitubo attorno alla base di una piccola lampadina, ho rimosso l'isolamento da una vecchia prolunga e ho bloccato entrambe le estremità dei fili sotto la fascetta. Quando ho collegato la mia invenzione a una presa nello studio, ho visto l'isolamento staccarsi dal cavo appena prima che tutta la casa diventasse buia. In qualche modo l'interruttore sul circuito derivato si è guastato e ho fatto scattare l'interruttore principale su un pannello da 200 A. Mia madre non è mai stata così colpita da questa impresa come lo sono stata io, soprattutto ora che so qualcosa in più su come funziona l'elettricità e quanto sono arrivato vicino a diventare un vincitore del Darwin Award.

Per aiutarti a evitare un destino simile, vorrei portarti in un viaggio (ih-ih!) attraverso il tipico quadro elettrico domestico e osservare alcuni dei dispositivi che ogni giorno sono pronti, in attesa dell'occasione per salvaci da noi stessi. Come nordamericano, mi concentrerò sugli standard dei sistemi energetici residenziali più comuni da queste parti. E sebbene esista molta tecnologia progettata per tenerti al sicuro come ultima risorsa, l'elettricità nel tuo muro può comunque ucciderti. Non diventare disinvolto con la corrente di rete!

Ciò che mi ha salvato quel giorno tanto tempo fa è stato un interruttore automatico. Nella sua forma più semplice, un interruttore automatico è semplicemente un dispositivo elettromeccanico progettato per proteggere i circuiti spegnendo l'alimentazione quando la corrente che lo attraversa supera il punto di progetto. Gli interruttori devono rilevare il flusso di corrente e trasformarlo in un'azione meccanica in modo che i contatti possano essere separati fisicamente in modo rapido e sicuro. I meccanismi più comuni sono elettromagnetico, dove una maggiore sovracorrente crea un campo magnetico per separare i contatti, e bimetallico, dove un sovraccarico riscalda una striscia bimetallica e la piega, attivando l'interruttore.

Gli interruttori residenziali in Nord America sono disponibili in un paio di gusti diversi. Gli interruttori di circuito derivato vengono utilizzati per proteggere ciascun circuito derivato: prese, lampadari e apparecchi collegati in parallelo al pannello principale. Ogni circuito derivato è generalmente valutato per 15 o 20 A e, a meno che non gestisca un carico elevato come un essiccatore elettrico o una pompa da pozzo, sarà un circuito da 120 volt. Oltre agli interruttori di ramo, un pannello avrà un interruttore principale per rilevare eventuali guasti che un interruttore di ramo difettoso non rileva, come quello che è successo a me. Di solito è un affare a 4 poli: uno per ciascuna linea calda, uno per il neutro e uno per la terra. Un interruttore principale funge anche da interruttore per diseccitare tutti i circuiti derivati, rendendo più sicuro il lavoro nel quadro, ma attenzione ai capicorda che alimentano l'interruttore principale! Quelli sono sempre caldi e il prossimo interruttore sulla linea è probabilmente un grosso sezionatore su un palo della luce.

I pannelli degli interruttori principali qui intorno hanno una disposizione interessante che consente circuiti sia a 120 che a 240 volt. L'energia è distribuita in una disposizione a fase divisa, dove il trasformatore sul palo ha un avvolgimento secondario da 240 volt con presa centrale. Ciò si traduce in due gambe calde ciascuna a 120 volt rispetto al neutro, o 240 volt tra le due parti calde. All'interno del quadro di distribuzione, i due punti caldi sono collegati alle sbarre collettrici con dita che si intrecciano. Ciò consente l'installazione di interruttori unipolari, collegati a un singolo ramo caldo da 120 volt, o di interruttori bipolari, che collegano i due rami caldi per un circuito da 240 volt.

Se mai ti imbatti in un problema in cui tutti gli altri circuiti unipolari del tuo pannello funzionano e nessuno dei circuiti da 240 volt funziona affatto, saprai che uno dei rami caldi non è energizzato per qualche motivo. Probabilmente in questo caso vorrai chiamare la compagnia elettrica.

Il primo giorno di un corso di laboratorio EE al college, l'istruttore ci ha tenuto una lezione sulla sicurezza che ci ha fatto riflettere dal titolo "È la corrente che uccide". Le cifre che ha citato su quanta poca corrente sia effettivamente necessaria per uccidere mi hanno sconcertato: come avevo fatto a non ricevere almeno 30 milliampere da arresto cardiaco ad un certo punto con i vari shock di tensione di linea che avevo sperimentato? Si scopre che probabilmente ho ricevuto molta meno corrente di così, e che probabilmente non mi è passata attraverso il cuore, ma è comunque bello sapere che molti circuiti in un moderno pannello di servizio residenziale sono protetti da interruttori automatici con guasto a terra. Conosciuti come GFCI o GFI negli Stati Uniti e dispositivi a corrente residua (RCD) nel Regno Unito, questi dispositivi sono in grado di interrompere il flusso di corrente se si verificano perdite di appena 5 mA dalla linea calda. E lo fa molto rapidamente: circa 25-40 millisecondi, che è meno tempo di quello impiegato da una corrente di 30 mA per mettere un cuore umano in fibrillazione ventricolare.