Un interruttore di circuito di guasto a terra (GFCI) è uno dei più comuni dispositivi di sicurezza residenziali, commerciali e industriali. I tipi più comuni sono prese elettriche monofase usate nelle case vicino a fonti d’acqua, come nelle cucine, nei bagni e nelle prese esterne. La maggior parte degli stati ha richiesto le prese GFCI in certe aree delle installazioni residenziali per decenni. Tuttavia, l’NFPA 79, lo standard elettrico per le macchine industriali, ne impone l’uso anche nelle applicazioni industriali.
Uso e manutenzione dei GFCI
I GFCI sono progettati per prevenire danni fisici da guasti elettrici che potrebbero far fluire l’elettricità a terra. Quando un interruttore GFCI scatta, disconnette rapidamente la corrente che scorre attraverso un percorso di terra non intenzionale, anche se la quantità di corrente è troppo piccola per far scattare un interruttore tipico. Sebbene i fusibili e gli interruttori automatici siano anch’essi dispositivi di protezione, sono progettati per proteggere le attrezzature e le strutture da cortocircuiti e guasti elettrici di grande entità che potrebbero causare incendi elettrici e danni alla proprietà. L’energia di azionamento per gli interruttori standard e i fusibili supera di gran lunga la quantità letale, ma la maggior parte dei GFCI scatta a circa 6 mA.
Un GFCI utilizza un trasformatore di corrente per rilevare la differenza tra la corrente di linea fornita al carico e la corrente neutra di ritorno dal carico. Idealmente, questa differenza dovrebbe essere zero perché entrambe le correnti si annullano. Se c’è un differenziale di corrente, diventa l’ingresso di un comparatore all’interno del GFCI, che cambia stato quando il differenziale è di circa 6 mA. Quando il comparatore cambia stato, innesca un raddrizzatore controllato al silicio, che disconnette l’alimentazione dall’uscita del GFCI.
I GFCI dovrebbero essere controllati mensilmente azionando i pulsanti sulla parte anteriore etichettati “Test” e “Reset”. Oltre a verificare il corretto funzionamento, il controllo mensile assicura anche che i componenti meccanici della presa siano in ordine. Semplici tester GFCI sono disponibili per meno di $15, o per meno di $150, è possibile acquistare un tester elettrico industriale di alta qualità in grado di controllare i circuiti sotto tensione, testare le tensioni AC e DC, la resistenza, la continuità e la rotazione di fase tra qualsiasi due fasi e GFCI.
Cosa causa lo scatto di un GFCI
Quando una presa GFCI continua a scattare, ci deve essere una ragione. Invece di resettare semplicemente il GFCI, dovreste anche indagare sulla causa dello scatto.
I guasti a terra si verificano quando la corrente elettrica trova un percorso non voluto verso terra. I soliti sospetti per i guasti a terra includono isolamento usurato, polvere conduttiva, acqua o altri “terreni morbidi”. I guasti a terra sono responsabili di oltre l’80% dei cortocircuiti delle apparecchiature e nel 90% di questi casi sono causati dal deterioramento dell’isolamento di fili e cavi. Se un essere umano diventa il percorso involontario, una corrente di appena 75 mA può innescare la fibrillazione ventricolare (cioè, quando il cuore smette di pompare, il che porta all’arresto cardiaco).
Un altro nome per un guasto a terra è corrente di dispersione. Anche se l’isolamento del cablaggio è progettato per mantenere l’elettricità nel conduttore, tutti gli isolanti hanno una certa conduttività. Anche se non è perfetto, anche l’aria può essere un isolante. L’isolamento conduce la corrente attraverso percorsi sia resistivi che capacitivi. Se l’isolamento è vecchio o danneggiato, la sua resistenza è inferiore e la corrente di dispersione potrebbe diventare sostanziale. L’isolamento che protegge i conduttori più lunghi ha una capacità maggiore, che può causare ancora più corrente di dispersione.
Sui circuiti protetti da GFCI, la corrente di dispersione può causare un intervento inutile e intermittente. Quando si risolvono questi interventi intermittenti “fantasma”, a volte cercare il colpevole della corrente di dispersione può essere costoso. Quando molte apparecchiature sono in funzione su un circuito, la corrente di dispersione è cumulativa e potrebbe essere dell’ordine dei milliampere. L’aggiunta di altre apparecchiature a un circuito protetto da GFCI potrebbe far scattare un GFCI in modo casuale, rendendo il problema difficile da diagnosticare.
Diagnosticare i viaggi GFCI
Iniziare misurando la corrente di dispersione e poi identificare la fonte. Usa una pinza amperometrica per effettuare queste misurazioni. I misuratori di corrente di dispersione sono simili ai misuratori a pinza utilizzati per misurare le correnti di carico; tuttavia, i misuratori di corrente di dispersione funzionano molto meglio quando misurano la corrente sotto i 5 mA.
Testare i circuiti monofase pinzando i conduttori di fase e neutro. Testare i circuiti trifase pinzando intorno a tutti i conduttori di fase. Se è presente un neutro, pinzare anche quello. Il valore misurato sarà qualsiasi corrente che scorre verso terra. Per misurare la dispersione totale che scorre verso la connessione a terra prevista, posizionate la pinza attorno al conduttore di terra.
Misurate la corrente di dispersione su ogni gamba del circuito per identificare quale ha una dispersione considerevolmente maggiore rispetto alle altre. Se una gamba ha una corrente di dispersione sospettosamente alta, assicuratevi che l’attrezzatura stia funzionando correttamente. Ricordate che i filtri di soppressione delle sovratensioni e i condensatori sull’ingresso di alimentazione di alcune apparecchiature elettroniche possono aumentare la capacità complessiva del circuito, che può aumentare la corrente di dispersione. Determinare la dispersione del circuito caricato con l’attrezzatura “on” – spegnere l’attrezzatura “off” permette di determinare solo la dispersione del cablaggio del circuito.
Se l’attrezzatura su tutte le gambe funziona correttamente e il cablaggio è accettabile, potrebbe essere che la corrente di dispersione cumulativa dovuta al filtraggio dell’ingresso dell’attrezzatura elettronica sia abbastanza alta da far scattare il GFCI casuale. In questo caso, considerare la ridistribuzione del carico su ogni gamba del circuito o l’aggiunta di circuiti per fornire più capacità.
Risorse correlate
- Perché il controllo della corrente di dispersione è importante
- Fondamenti di misurazione della corrente di dispersione
- Perché la messa a terra è molto più importante di quanto si pensi
- Fondamenti della messa a terra