Concetti generali per le prove di sicurezza
elettrica
La sicurezza elettrica nei confronti dell’utilizzatore dei prodotti alimentati dalla rete viene controllata con prove e misure elettriche che sono globalmente indicate come “Prove di Sicurezza”.
Le prove, che normalmente si effettuano sul 100% della produzione , sono:
Rigidità dielettrica
Isolamento
Continuità ed integrità del contatto di terra
Corrente dispersa
In alcune situazioni è utile controllare inoltre:
Assorbimento della rete
Anche se questo controllo non rientra, a rigore, tra le prove di sicurezza.
Prova di rigidità dielettrica
È la prova più significativa e la più spesso eseguita ed ha lo scopo di sollecitare dal punto di vista elettrico l’isolamento tra i conduttori di rete (con quanto ed essi elettricamente connesso) e tutte le parti che possono direttamente o indirettamente venire a contatto con l’operatore.
La sollecitazione cui vengono sottoposti gli isolanti durante questa prova è ottenuta applicando alta tensione (il valore è fissato dalle norme in base alla tensione nominale di lavoro dell’apparecchio in prova) tra i conduttori di rete e le parti che in funzionamento non sono in tensione e possono venire in contatto con l’operatore. Per la sua natura di “sollecitazione” di solito questa prova richiede che l’alta tensione rimanga applicata per un tempo ben definito (un valore tipico è un minuto).
Le norme richiedono che durante l’applicazione dell’alta tensione, non avvengano scariche e che comunque la corrente non superi i valori prefissati.
La prova di rigidità può venir fatta sia con tensione continua sia con tensione alternata. La scelta tra questi due modi di sollecitare gli isolamenti deve tener conto di alcune caratteristiche della struttura elettrica dell’oggetto in prova.
All’isolamento è associata una capacità dovuta sia ai parametri intrinseci degli isolamenti stessi (capacità tra gli avvolgimenti dei trasformatori, capacità parassite dei cablaggi, capacità degli schermi elettrostatici…) sia capacità intenzionalmente introdotte (filtri antidisturbi sui conduttori di alimentazione).
Se la prova è eseguita con tensione alternata, tutte le capacità presenti provocano assorbimenti di corrente proporzionali al loro valore e tali assorbimenti, sovrapponendosi e sommandosi alle correnti di perdita degli isolamenti possono renderne difficile o impossibile la valutazione. La prova con tensione alternata è quindi eseguita quando le capacità sono relativamente piccole e le correnti assorbite da tali capacità, assieme a quelle di perdita degli isolamenti sono inferiori a una decina di milliampere.
Quando le capacità sono maggiori si usa eseguire la prova di rigidità con tensione continua. In questo caso, esaurito il transitorio di carica delle capacità, la corrente di perdita di oggetti ben isolati si riduce a valori bassissimi (inferiori a pochi microampere) ed è quindi più facile riconoscere e misurare le correnti di perdita e le scariche vere e proprie.
Il circuito di prova è schematizzato nelle figure 1 e 2 per i due casi di prodotti in classe (1) e in classe (2).
Fig. 1 Fig. 2
Ricordiamo che prodotti in classe (1) sono quelli che nel cavo di alimentazione dispongono del conduttore di protezione o terra. I prodotti di classe (2) sono quelli che non dispongono del conduttore di protezione e sono realizzati con “doppio isolamento” o “isolamento rinforzato”.
In entrambi casi il dispositivo di prova applica una tensione e misura la corrente che ne deriva. La prova viene considerata superata se tale corrente è inferiore ed un valore prefissato.
I valori di tensione più comunemente impiegati nelle prove di rigidità vanno da 500 a 4000 V.
PROVA
DI ISOLAMENTO
Lo scopo della prova di isolamento è misurare la bontà dell’isolamento che esiste tra i conduttori del circuito di alimentazione e le parti che possono venire a contatto con l’operatore.
La prova viene sempre eseguita con tensione continua ed i valori normalmente usati sono 500V e 1000V.
I circuiti di misura usati corrispondono a quelli delle prove di rigidità dielettrica sia per gli apparecchi in classe (1) sia per quelli in classe (2).
La prova viene considerata valida se il valore di resistenza misurato supera un limite prefissato (oppure se la corrente misurata è inferiore ad un valore prefissato, in questo caso la corrispondenza è data dalla legge di Ohm I=V/R).
Valori tipici dei limiti di accettazione vanno da 10 a 1000 megaohm, cui corrispondono, alle tensione di prova di 500V, limiti di accettazione di corrente di, rispettivamente, 50×10-6 A e 500×10-9 A.
Spesso il limite di accettazione per la prova di isolamento è variato in funzione dell’umidità relativa dell’ambiente in cui la misura è eseguita. Infatti la stessa qualità e bontà di un isolamento può dar luogo a misure di valore diverso a seconda del valore di umidità relativa ambientale in cui l’oggetto si trova.
Continuità e integrità del conduttore di terra
Questa prova, come quella della rigidità dielettrica, consiste in una sovrasollecitazione ed una contemporanea misura. Essa infatti ha lo scopo di verificare che il conduttore di terra sia adeguato alla sua funzione protettiva. Poiché negli apparecchi di classe(2) non esiste il conduttore di terra, questa prova si esegue solo per gli apparecchi di classe (1).
La prova si esegue forzando una corrente (generalmente alternata) di valore elevato nel conduttore di protezione o terra e misurando la caduta di tensione che ne consegue.
Per avere carattere di sovrasollecitazione la durata della prova deve essere superiore ad un valore minimo.
Lo scopo della sovrasollecitazione è quello di surriscaldare eventuali tratti di conduttore troppo sottili e provocarne l’interruzione.
Il valore di corrente impiegato è normalmente di 12,5 A o 25A, il tempo di applicazione della corrente è dell’ordine di grandezza di 10 secondi e la caduta di tensione limite per il superamento della prova è di alcuni Volt. Spesso le norme impongono un limite superiore alla tensione a vuoto del generatore usato per forzare la corrente di prova.
I terminali cui fa riferimento la prova sono la presa di terra nella spina di alimentazione ed un punto elettricamente significativo della struttura metallica dell’apparecchio da provare (v.fig. 3).
Fig. 3
Prova di corrente dispersa
È la prova che misura la corrente che circola nel conduttore di protezione quando l’apparecchio è alimentato o, qualora esso manchi o sia interrotto, circola in un possibile collegamento esterno tra parti metalliche accessibili dell’apparecchio in prova e la terra.
Viene eseguita applicando in modo normali all’apparecchio in prova la tensione nominale di alimentazione, eventualmente maggiorata di una percentuale stabilita dalle norme. Il conduttore di protezione e/o una parte elettricamente significativa della struttura conduttrice dell’apparecchio vengono collegati, attraverso un amperometro, prima a uno e poi all’alto conduttore di alimentazione. La misura di corrente viene quindi eseguita due volte.
La prova è considerata superata se le due correnti misurate sono inferiori a dei limiti prefissati. L’ordine di grandezza di tali limiti è di 1 mA.
I collegamenti per la misura sono indicati in fig. 4.
Fig. 4