Gli interruttori magnetotermici sono dispositivi elettrici utilizzati a protezione degli impianti. Vengono utilizzati per proteggere gli impianti elettrici e prevenire incidenti dovuti a sovraccarichi e cortocircuiti. Li troviamo praticamente ovunque messi a protezione di impianti elettrici domestici, commerciali e industriali. Se è così facile trovarli, è per un semplice motivo ovvero sono importantissimi per assicurare adeguata protezione elettrica su una linea di potenza, che sia l’impianto di casa oppure l’alimentazione trifase di un motore di una macchina automatica. Sono piccoli, semplici e molto potenti dal punto di vista della protezione elettrica. In questo articolo vedremo le caratteristiche salienti degli interruttori magnetotermici per capirne meglio come sono fatti, quale è il principio di funzionamento e come usarli.
Cos’è un interruttore magnetotermico e a cosa serve?
Un interruttore magnetotermico è un dispositivo elettrico che viene utilizzato per proteggere gli impianti elettrici da sovraccarichi e cortocircuiti. Esso combina le funzioni di un interruttore termico e di un interruttore magnetico in un unico dispositivo.
La principale funzione di un interruttore magnetotermico è quella di interrompere il flusso di corrente in un circuito in caso di anomalie che potrebbero provocare danni o rischi per la sicurezza. Ciò avviene quando la corrente che attraversa il circuito supera la soglia preimpostata dell’interruttore.
La componente termica dell’interruttore risponde al surriscaldamento causato da una corrente eccessiva nel circuito come quella che si può verificare quando un motore va in blocco. Ad esempio, se un circuito viene sovraccaricato con corrente superiore alla sua capacità nominale per un determinato periodo di tempo, l’interruttore magnetotermico rileva l’aumento di temperatura e si apre per interrompere il flusso di corrente, proteggendo così il circuito da danni, possibili incendi ed in generale dal cedimento degli isolamenti dei cablaggi.
La componente magnetica dell’interruttore, invece, risponde ai picchi di corrente causati da un cortocircuito. Quando si verifica un cortocircuito, cioè un collegamento diretto tra due conduttori ad esempio tra fase e fase oppure tra fase e terra, la corrente aumenta rapidamente a valori molto elevati. L’interruttore magnetotermico rileva questa anomalia magnetica e si apre istantaneamente per interrompere il flusso di corrente, proteggendo il circuito e prevenendo danni ai dispositivi elettrici collegati.
Gli interruttori magnetotermici sono comunemente utilizzati in impianti elettrici residenziali, commerciali e industriali, offrendo una protezione affidabile e una sicurezza operativa per le persone e le apparecchiature elettriche presenti nel circuito. Gli interruttori magnetotermici entrano in gioco a protezione di un circuito automaticamente quando si verifica una situazione anomala oppure un guasto in quanto sono in grado di rilevare tramite un assorbimento anomalo di corrente oppure un surriscaldamento dei conduttori.
Come funziona un interruttore magnetotermico?
Un interruttore magnetotermico funziona combinando due meccanismi: un meccanismo termico e un meccanismo magnetico. Questi meccanismi sono ottenuti combinando un relè termico ed un relè elettromagnetico per rispondere a due tipi di anomalie elettriche: sovraccarichi e cortocircuiti.
Ecco come funziona il processo di interruzione di un interruttore magnetotermico:
- Meccanismo termico. Il meccanismo termico dell’interruttore magnetotermico è sensibile all’aumento di temperatura causato da una corrente eccessiva nel circuito. All’interno dell’interruttore, è presente un elemento tipicamente bimetallico che reagisce all’aumento di calore. Quando la corrente supera il valore nominale o la corrente di sovraccarico preimpostata per un determinato periodo di tempo, l’elemento bimetallico si riscalda e si curva, attivando il meccanismo di apertura dell’interruttore. L’apertura del circuito causa quindi l’interruzione del flusso di corrente e protegge il sistema dagli effetti dannosi del sovraccarico.
- Meccanismo magnetico. Il meccanismo magnetico dell’interruttore magnetotermico è sensibile ai picchi di corrente causati da un cortocircuito. All’interno dell’interruttore, è presente un sistema magnetico che genera un campo magnetico. Nel caso di un cortocircuito, la corrente aumenta rapidamente a valori molto elevati generando un campo magnetico che attiva un meccanismo di apertura dell’interruttore. L’apertura del circuito interrompe immediatamente il flusso di corrente nel circuito, proteggendo il sistema e prevenendo danni alle apparecchiature.
È importante notare che gli interruttori magnetotermici sono progettati per essere riarmabili manualmente dopo che si sono aperti a causa di sovraccarichi o cortocircuiti. Dopo aver risolto il problema che ha causato l’intervento dell’interruttore, è possibile riattivare l’interruttore manualmente per ripristinare l’alimentazione elettrica nel circuito.
In sintesi, l’interruttore magnetotermico funziona rilevando sia il surriscaldamento dovuto a sovraccarichi che i picchi di corrente causati da cortocircuiti. Utilizzando un meccanismo termico e un meccanismo magnetico, l’interruttore apre il circuito quando viene superata la soglia preimpostata, garantendo la protezione del sistema e delle apparecchiature elettriche.
Caratteristica tempo-corrente di un interruttore magnetotermico
Nella figura seguente vediamo la rappresentazione grafica dell’andamento tempo-corrente tipica di un interruttore magnetotermico. La linea rossa indica i valori di corrente a cui si ha l’intervento dell’interruttore per valori di tempo indicati nell’asse verticale.
Come si può notare dal grafico, l’intervento del meccanismo termico avviene per valori bassi di corrente ed in un tempo che è più lento per correnti più basse e questo è dovuto al tempo necessario alla lamina bimetallica di deformarsi sotto l’effetto del calore. Per valori alti di corrente, invece, interviene il meccanismo magnetico che è decisamente più rapido nell’aprire l’interruttore.
Parametri di un interruttore magnetotermico
I parametri principali che caratterizzano un interruttore magnetotermico sono:
- Valore nominale. Valori delle grandezze di corrente, tensione e frequenza che definiscono le condizioni di funzionamento previste dal costruttore del dispositivo;
- Corrente nominale. Per gli interruttori magnetotermici destinati all’uso in impianti domestici il valore di corrente nominale, per convenzione, è uno di questi: 6A, 10A, 13A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A, 50A, 63A, 80A, 100A e 125A.
- Potere di interruzione. Il valore di corrente che si ha su un polo dell’interruttore all’inizio dell’arco elettrico.
- Limiti della corrente di intervento.
Altri parametri che possono essere presi in considerazione riguardano la classificazione dei tipi di interruttori magnetotermici e sono descritti di seguito.
Tipi di interruttore magnetotermico
Gli interruttori magnetotermici sono principalmente classificati sulla base delle seguenti caratteristiche:
- Numero di poli
- interruttori unipolari
- interruttori bipolari con un polo protetto;
- interruttori bipolari con due poli protetti;
- interruttori tripolari con tre poli protetti;
- interruttori quadripolari con tre poli protetti;
- interruttori quadripolari con quattro poli protetti.
- Modalità di installazione
- interruttore a vista
- interruttore incassato
- interruttore per montaggio su guida DIN
- Modalità di connessione elettrica
- interruttore a spina
- interruttore a bullone
- interruttore a vite
- Corrente di intervento It
- tipo B
- tipo C
- tipo D
- tipo K
- tipo Z.
Corrente di intervento – Interruttore magnetico di tipo B, tipo C, tipo D, tipo K e tipo Z
Gli interruttori magnetotermici sono classificati secondo la propria caratteristica di intervento tramite una delle seguenti lettere: B, C, D, K, Z. Per convenzione, sulla base di quanto definito dalle norme di prodotto ad ogni lettera è associato un limite superiore ed uno inferiore relativo ai valori di corrente che portano all’intervento del dispositivo. Ad ogni coppia di limiti corrisponde quindi una lettera ma ogni fabbricante è libero di definire un valore di corrente preciso all’interno di quei limiti. I limiti definiscono la tolleranza entro cui il fabbricante può classificare la tipologia di interruttore sulla base della caratteristica di intervento.
Nella figura seguente viene mostrato il grafico delle curve di intervento per ogni tipologia di interruttore magnetotermico.
 | Caratteristica di intervento: B |
| Corrente nominale In: da 6 A a 63 A | |
| Corrente di non intervento termico: 1,13 A x In | |
| Corrente di intervento termico: 1,45 A x In | |
| Range di intervento magnetico: > 3 A x In e <= 5 A x In |
 | Caratteristica di intervento: C |
| Corrente nominale In: da 0,5 A a 63 A | |
| Corrente di non intervento termico: 1,13 A x In | |
| Corrente di intervento termico: 1,45 A x In | |
| Range di intervento magnetico: > 5 A x In e <= 10 A x In |
 | Caratteristica di intervento: D |
| Corrente nominale In: da 0,5 A a 63 A | |
| Corrente di non intervento termico: 1,13 A x In | |
| Corrente di intervento termico: 1,45 A x In | |
| Range di intervento magnetico: > 10 A x In e <= 20 A x In |
 | Caratteristica di intervento: K |
| Corrente nominale In: da 0,5 A a 63 A | |
| Corrente di non intervento termico: 1,05 A x In | |
| Corrente di intervento termico: 1,2 A x In | |
| Range di intervento magnetico: > 10 A x In e <= 14 A x In |
 | Caratteristica di intervento: Z |
| Corrente nominale In: da 0,5 A a 63 A | |
| Corrente di non intervento termico: 1,05 A x In | |
| Corrente di intervento termico: 1,2 A x In | |
| Range di intervento magnetico: > 2 A x In e <= 3 A x In |
Simbolo dell’interruttore magnetotermico
L’interruttore magnetotermico è rappresentato negli schemi elettrici con il seguente simbolo.
Come si può vedere il simbolo dell’interruttore magnetotermico è realizzato combinando il simbolo dell’interruttore termico con il simbolo dell’interruttore magnetico.
Qual è il valore nominale di corrente di un interruttore magnetotermico?
Il valore nominale di corrente di un interruttore magnetotermico si riferisce alla corrente massima che può fluire attraverso l’interruttore senza che questo scatti. Questo valore è indicato sulla targhetta dell’interruttore ed è espresso in ampere (A).
I valori nominali di corrente possono variare in base al tipo e al modello dell’interruttore magnetotermico. Nell’ambito residenziale, gli interruttori magnetotermici comuni possono avere valori nominali di corrente tra 6A e 63A.
La scelta del valore nominale di corrente di un interruttore magnetotermico dipende dalle caratteristiche del carico elettrico che dovrà proteggere. È importante selezionare un interruttore con un valore nominale di corrente adeguato in modo che possa gestire la corrente richiesta dal carico senza scattare in modo indesiderato, ma allo stesso tempo garantendo una protezione efficace in caso di sovraccarico o cortocircuito.
Quando si sceglie un interruttore magnetotermico, è necessario valutare il tipo di carico elettrico, la potenza richiesta, la sezione dei cavi e le normative di sicurezza applicabili per determinare il valore nominale di corrente appropriato.
Cosa succede se un interruttore magnetotermico scatta?
Quando un interruttore magnetotermico scatta, significa che si è verificato un evento che ha superato i limiti di protezione dell’interruttore. Ciò può essere causato da due situazioni principali: sovraccarico o cortocircuito.
- Sovraccarico: Un sovraccarico si verifica quando la corrente che scorre attraverso l’interruttore supera il suo valore nominale per un periodo di tempo prolungato. Ad esempio, se un circuito progettato per una corrente massima di 10A viene sovraccaricato a 15A per un lungo periodo, l’interruttore magnetotermico scatta per interrompere il flusso di corrente e proteggere il circuito. In questo caso, lo scatto dell’interruttore è dovuto alla protezione termica, che rileva l’eccesso di calore generato dal sovraccarico.
- Cortocircuito: Un cortocircuito si verifica quando due conduttori si connettono direttamente senza resistenza nel circuito, generando un flusso di corrente molto elevato. In questa situazione, l’interruttore magnetotermico scatta rapidamente per interrompere il flusso di corrente e proteggere il sistema da danni e rischi di incendio. Lo scatto dell’interruttore in caso di cortocircuito è dovuto alla protezione magnetica, che rileva il rapido aumento della corrente e attiva l’interruzione immediata.
Quando un interruttore magnetotermico scatta, interrompe l’alimentazione del circuito in modo da prevenire danni alle apparecchiature, ridurre il rischio di incendio e proteggere la sicurezza delle persone. Dopo lo scatto, è necessario identificare e correggere la causa del problema prima di riattivare l’interruttore.
Una volta risolta la causa del problema, l’interruttore magnetotermico può essere riattivato manualmente. Tuttavia, se l’interruttore continua a scattare in modo indesiderato o se si riscontrano frequenti scatti senza una causa apparente, potrebbe essere necessario un controllo più approfondito del sistema e l’intervento di un elettricista qualificato per identificare e risolvere il problema sottostante.
Cosa causa il sovraccarico di un circuito e come può essere evitato?
Il sovraccarico di un circuito può essere causato da diverse situazioni, tra cui:
- Utilizzo eccessivo di carichi: Collegare troppi dispositivi o apparecchi elettrici a un unico circuito può far sì che la corrente richiesta superi la capacità di gestione dell’interruttore magnetotermico. Ad esempio, collegare molti elettrodomestici alla stessa presa o utilizzare prolunghe multiple può portare a un sovraccarico del circuito.
- Cavi sottodimensionati: L’uso di cavi con una sezione trasversale inadeguata per il carico in questione può limitare la capacità del circuito di gestire la corrente richiesta. I cavi sottodimensionati possono causare un aumento della resistenza elettrica, che a sua volta genera calore e può portare a un sovraccarico.
- Malfunzionamento o guasto di apparecchiature: Le apparecchiature elettriche difettose o guaste possono causare un flusso di corrente anomalo che supera la capacità del circuito. Ad esempio, un cortocircuito all’interno di un elettrodomestico può causare un sovraccarico del circuito.
Per evitare il sovraccarico di un circuito, è possibile adottare le seguenti precauzioni:
- Distribuire il carico: Distribuire il carico elettrico in modo equilibrato tra i diversi circuiti disponibili. Evitare di collegare un numero eccessivo di apparecchi o dispositivi a un unico circuito.
- Calcolare la capacità di carico: Verificare la capacità di carico massima del circuito in base al valore nominale dell’interruttore magnetotermico. Assicurarsi che la somma delle correnti richieste dagli apparecchi collegati al circuito sia inferiore alla capacità dell’interruttore.
- Utilizzare cavi adeguati: Utilizzare cavi con una sezione trasversale corretta per il carico previsto. È possibile consultare le tabelle e le norme di dimensionamento dei cavi per garantire che siano in grado di gestire la corrente richiesta senza surriscaldarsi.
- Monitorare e sostituire le apparecchiature difettose: Verificare regolarmente lo stato delle apparecchiature elettriche per individuare eventuali malfunzionamenti o guasti. In caso di problemi, sostituire o riparare le apparecchiature prima che possano causare un sovraccarico del circuito.
Prendere precauzioni adeguate per evitare il sovraccarico dei circuiti è fondamentale per garantire la sicurezza degli impianti elettrici, prevenendo guasti che potrebbero danneggiare irrimediabilmente l’impianto.
Come si testa un interruttore magnetotermico per assicurarsi che funzioni correttamente?
Il test di un interruttore magnetotermico può essere eseguito per assicurarsi che funzioni correttamente e si attivi quando necessario. Ecco alcuni passaggi generali per testare un interruttore magnetotermico:
- Assicurarsi che l’alimentazione sia spenta: Prima di iniziare il test, assicurarsi che l’alimentazione dell’impianto elettrico sia spenta per evitare rischi di scossa elettrica.
- Verificare il collegamento dei cavi: Assicurarsi che i cavi di alimentazione e quelli collegati all’uscita dell’interruttore magnetotermico siano collegati correttamente e saldamente.
- Caricare il circuito: Collegare il carico o un dispositivo di prova al circuito controllato dall’interruttore magnetotermico. Assicurarsi che il carico corrisponda alla capacità dell’interruttore, ma senza superarla.
- Riattivare l’alimentazione: Riattivare gradualmente l’alimentazione dell’impianto elettrico.
- Verificare il funzionamento: Verificare che l’interruttore magnetotermico si attivi correttamente in risposta a una condizione di sovraccarico o cortocircuito. Ciò può essere fatto attraverso diverse modalità: a. Sovraccarico: Collegare temporaneamente un carico superiore alla capacità nominale dell’interruttore magnetotermico. Monitorare se l’interruttore scatta entro il tempo di intervento specificato (ad esempio, 5 secondi per un sovraccarico). b. Cortocircuito: Simulare un cortocircuito nel circuito utilizzando un dispositivo di prova appositamente progettato per generare una corrente di cortocircuito. Verificare che l’interruttore magnetotermico si attivi immediatamente e interrompa il flusso di corrente.
- Riattivazione e verifica: Dopo aver completato i test, riportare l’interruttore magnetotermico nella posizione normale, riattivare completamente l’alimentazione elettrica e verificare che il carico funzioni normalmente.
È importante notare che i test degli interruttori magnetotermici devono essere effettuati con attenzione e seguendo le norme di sicurezza appropriate. Se si è inesperti o non si è sicuri di come eseguire il test correttamente, è consigliabile consultare un elettricista qualificato per effettuare il test o fornire indicazioni specifiche in base alle normative locali.
Breve panoramica sugli interruttori magnetotermici
L’interruttore magnetotermico è progettato per proteggere il circuito da sovraccarichi e cortocircuiti. Contiene un meccanismo termico che risponde al surriscaldamento causato da una corrente eccessiva nel circuito e un meccanismo magnetico che risponde ai picchi di corrente causati da un cortocircuito. Quando la corrente supera una soglia preimpostata, l’interruttore magnetotermico si apre interrompendo il flusso di corrente e proteggendo il circuito.
Gli interruttori magnetotermici svolgono un ruolo cruciale nella protezione degli impianti elettrici, assicurando che i circuiti siano protetti da sovraccarichi e cortocircuiti per garantire la sicurezza delle persone e degli apparecchi elettrici.