Interruttori magnetotermici: guida completa a tipi, curve e norme

La protezione dei circuiti è un fattore decisivo per garantire la sicurezza degli impianti elettrici. L'interruttore magnetotermico svolge un ruolo insostituibile a questo scopo, proteggendo l’impianto contro anomalie che potrebbero danneggiare i componenti dell’impianto o innescare incendi. Comprendere il funzionamento di questi dispositivi di sicurezza per impianti elettrici è essenziale per progettare e mantenere impianti elettrici civili a norma e prevenire danni alla proprietà e agli abitanti.

Per comprendere l'utilità degli interruttori magnetotermici, è necessario distinguere tra i due principali guasti elettrici per i quali sono chiamati ad intervenire: il sovraccarico e il cortocircuito.

La condizione di sovraccarico si verifica quando l’intensità di corrente che attraversa un circuito supera i valori nominali previsti, ovvero quando il numero o la potenza dei carichi collegati eccede la capacità del sistema. In tali situazioni, il flusso di corrente eccessivo può provocare il surriscaldamento dei conduttori e dei componenti elettrici, accelerandone l’usura e aumentando il rischio di guasti o interruzioni del servizio. 

Per questo motivo, è fondamentale dotare gli impianti di adeguati dispositivi di protezione, in grado di rilevare nell’arco di secondi o minuti la sovracorrente e di interrompere il circuito prima che si verifichino danni o condizioni di pericolo.

Invece, la situazione di corto circuito si verifica quando si instaura un collegamento diretto tra due punti che normalmente si trovano a diverso potenziale, determinando un improvviso ed elevato aumento della corrente. A differenza del sovraccarico, il fenomeno si manifesta in modo istantaneo e può generare effetti particolarmente critici, come forti sollecitazioni elettrodinamiche e un rapido sviluppo di calore, con conseguenti danni ai componenti e ai conduttori dell’impianto. 

Per prevenire rischi e garantire la sicurezza, è quindi indispensabile adottare dispositivi di protezione in grado di rilevare nell’arco di frazioni di secondi la corrente di corto circuito.

L’interruttore magnetotermico si attiva tramite due diversi meccanismi di protezione: uno sganciatore di tipo magnetico e uno di tipo termico, che intervengono quando sono sottoposti ad una sovracorrente, con modalità differenti.

Lo sganciatore termico agisce automaticamente aprendo il circuito quando c’è un sovraccarico, basandosi sul principio di dilatazione termica di una lamina bimetallica la cui flessione è proporzionale all’intensità di corrente che l’attraversa. L’intervento dello sganciatore termico è inversamente proporzionale all’intensità di corrente, ossia a correnti più elevate corrispondono tempi di intervento più rapidi, mentre per valori di corrente prossimi a quella nominale l’intervento avviene in tempi più lunghi. 

Invece, nello sganciatore magnetico, quando sopraggiunge un cortocircuito, una bobina interna genera un campo magnetico intenso che richiama istantaneamente un nucleo mobile, azionando il meccanismo di sgancio dei contatti. Questo effetto è determinato dall’elevatissima corrente che si sviluppa in tempi brevissimi. A differenza del sovraccarico, l’intervento è di tipo istantaneo, garantendo una rapida interruzione del circuito per limitare i danni ai componenti e preservare la sicurezza dell’impianto.

Il simbolo dell’interruttore magnetotermico è stabilito dalla norma CEI EN 60617. Presenta due componenti grafiche distinte, che rappresentano le due funzioni di protezione del dispositivo.
 

La protezione termica è indicata da una linea a forma di scalino inserita in un rettangolo, mentre la protezione magnetica è rappresentata da un semicerchio. Negli schemi unifilari, questi due elementi sono disegnati in serie sulla linea del circuito per indicare che il dispositivo garantisce una protezione completa.

La Serie 90 MCB GEWISS garantisce un’elevata protezione contro sovraccarichi e cortocircuiti. Per rispondere alle esigenze degli impianti civili, terziari e industriali, la gamma si articola in tre tipi di interruttori magnetotermici:

• interruttori magnetotermici compatti MTC, con correnti da 2 a 32A e curve B e C fino a 10kA, che permettono di proteggere due poli in un solo modulo DIN (lo spazio occupato solitamente da un singolo polo), garantendo un risparmio di spazio fino al 50% rispetto agli standard;
• interruttori magnetotermici tradizionali MT, disponibili da 1 a 63A con curve B, C e D fino a 25kA, che offrono ottime prestazioni grazie a materiali di alta qualità; 
• interruttori magnetotermici ad alte prestazioni MTHP, che coprono correnti da 20 a 125A, con curve C e D fino a 25kA, e possono essere utilizzati sia come interruttori generali sia come dispositivi di protezione nei quadri di distribuzione più complessi.

La caratteristica di intervento tempo-corrente di un interruttore magnetotermico è data dall’unione delle caratteristiche dei due sganciatori (termico e magnetico) che lo compongono, costruiti per funzionare ad un’intensità di corrente specifica misurata in ampere (A).

La norma CEI EN 60898-1 ha definito diverse tipologie di interruttore fissando per ciascuna i limiti dei valori del tempo di intervento in funzione della corrente: le curve di intervento magnetotermico, denominate tipo B, tipo C e tipo D. 

Approfondendo le applicazioni delle curve, gli interruttori in curva B sono adatti per la protezione di circuiti in cui il carico si trova lontano dell’interruttore, ossia quando le linee sono particolarmente lunghe. Infatti, in questo caso, la corrente di guasto a fondo linea è più bassa, perché la resistenza e l’impedenza del cavo sono più alte rispetto a una linea corta.

Gli interruttori in curva C risultano i più diffusi negli impianti elettrici civili, avendo una caratteristica di intervento media tra quelli in curva B e D. I valori minimi e i tempi di intervento sono stabiliti dalla norma CEI EN 60898-1 e forniti dal costruttore stesso per agevolare il lavoro di progettazione.
 

Gli interruttori in curva D sono adatti a proteggere circuiti con carichi fortemente induttivi, come motori e trasformatori, per evitare interventi indesiderati dello sganciatore magnetico al momento dell’accensione del carico.

Per la scelta della corrente nominale dell’interruttore In si applica un criterio fondamentale di coordinamento elettrico: la corrente nominale dell’interruttore In deve essere superiore alla corrente di esercizio Ib del circuito e, allo stesso tempo, non deve superare la portata del cavo Iz.

In altre parole, il dispositivo di protezione va dimensionato in modo da garantire la continuità di servizio in condizioni normali ed assicurare la protezione del conduttore da sovracorrente, evitando fenomeni di surriscaldamento. Questo principio rappresenta un requisito essenziale per la sicurezza, l’affidabilità e la conformità degli impianti elettrici.

Alcuni esempi pratici:

• la linea dell'illuminazione utilizza conduttori da 1,5 mm², i quali richiedono un interruttore magnetotermico da 10A, ottimale per gestire il carico di lampade e sistemi LED;
• per prese di uso generale in camere e soggiorno, con TV o piccoli elettrodomestici, si impiegano cavi da 2,5 mm² protetti da interruttori da 16A;
• in ambienti più energivori, con elettrodomestici che superano i 3 kW di assorbimento, si opta per un magnetotermico c16 o c20 in base alla configurazione delle linee: se la linea è dedicata a carichi pesanti con cavi da 4 mm², è possibile optare per i 20A;
• il magnetotermico si utilizza anche per i fornelli a induzione, che dato il loro elevato assorbimento ne richiedono uno dedicato, tipicamente da 20A.
• per caldaie o climatizzatori, la taglia varia tra i 10A e i 16A, seguendo le indicazioni dei produttori delle apparecchiature.

Per garantire impianti elettrici civili a norma, gli interruttori magnetotermici devono rispettare le disposizioni della norma di riferimento principale, ovvero la CEI EN 60898-1. Essa copre i dispositivi con corrente nominale fino a 125A, non regolabili, con potere di interruzione fino a 25kA e per l'impiego in corrente alternata. Per tutti i dispositivi che superano queste specifiche o sono destinati ad ambiti prettamente industriali, si applica la norma CEI EN 60947-2.

Oltre a queste specifiche di prodotto, è fondamentale la norma CEI 64-8, che disciplina la progettazione e l'installazione degli impianti elettrici in bassa tensione. Applicata in combinazione alle specifiche norme CEI per interruttori magnetotermici differenziali, essa garantisce che ogni componente sia installato correttamente per prevenire rischi di folgorazione e incendio.

L’alimentazione in ingresso viene inserita nei morsetti superiori o inferiori, collegando la fase al morsetto L e il neutro al morsetto N. Dai morsetti rimasti liberi partiranno i cavi destinati alle singole linee.

È fondamentale rispettare la corrispondenza dei poli: nei dispositivi di tipo 1P+N, infatti, la protezione magnetica e termica agisce fisicamente solo sul polo della fase, mentre il polo del neutro viene solo sezionato (interrotto meccanicamente) senza protezione attiva. Un'inversione della polarità lascerebbe la fase non protetta, creando gravi rischi di sicurezza in caso di guasto.

Una volta inseriti i conduttori, è essenziale serrare a fondo le viti con la giusta coppia: un contatto lento è infatti una delle cause principali di surriscaldamento e pericolosi archi elettrici all’interno del quadro.

Oltre ai parametri tecnici chiave, come la corrente nominale e la curva di intervento, è utile considerare il potere di interruzione del magnetotermico. Questo valore indica la massima corrente di corto circuito che l'interruttore può interrompere. Negli impianti civili si utilizzano solitamente poteri di interruzione di 4,5kA o 6kA; nel terziario o industriale, invece, i 10kA, 15kA o 25kA.

La scelta finale deve garantire equilibrio tra protezione e continuità operativa. L'uso di interruttori sezionatori a monte può agevolare le operazioni di manutenzione, mentre l'integrazione tra interruttori differenziali e interruttori magnetotermici assicura una protezione a 360 gradi sia per l'infrastruttura che per le persone che la abitano.