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CORTO CIRCUITO E SOVRACCARICO
Prima di affrontare la misura di corrente, occorre parlare dei rischi legati al corto circuito (spesso scritto anche unito, cortocircuito) e al sovraccarico.
CORTO CIRCUITO
Credo che tutti, intuitivamente, comprendano che quello rappresentato nell’immagine è un corto circuito.
Collegando infatti i due poli della batteria con un filo conduttore senza la presenza di qualcosa che limiti la corrente (un resistore, una lampadina, un motorino elettrico, ecc.) questa assume valori molto elevati che hanno una serie di conseguenze:
1. Il filo di rame si surriscalda e danneggia l’isolante il quale, in casi estremi, può prendere fuoco con le conseguenze del caso.
2. La batteria si scarica inutilmente.
Finché si parla di piccole batterie il rischio è limitato in quanto l’energia immagazzinata nelle stesse si esaurisce rapidamente prima che si possa arrivare a grossi danni.
Se la tensione è erogata da un alimentatore, questo ha ipoteticamente “energia illimitata” e, quindi, il corto circuito potrebbe avere conseguenze più pesanti. Fortunatamente gli alimentatori moderni spesso hanno un sistema automatico di interruzione della corrente in caso di superamento di quella massima erogabile, ma non sempre è così (e non è il caso di sottoporre l'alimentatore a questo stress).
Se poi la corrente fosse erogata da una batteria al piombo o comunque da una di quelle per automobile, il corto circuito sicuramente arriverebbe a far bruciare l’isolante posto sul cavo in pochi istanti e il suo incendio è garantito in quanto le stesse sono in grado di erogare correnti continue molto elevate.
Se infine la batteria fosse agli ioni di litio, stile quelle installate negli smartphone oppure droni, veicoli radiocomandati, ecc. la corrente elevata erogata in caso di corto circuito può provocare una reazione nella stessa con conseguente incendio/scoppio della batteria stessa.
Il corto circuito è quindi sempre qualcosa da evitare assolutamente e da non prendere alla leggera.
Ciò che caratterizza il corto circuito è pertanto la presenza di una corrente molto maggiore di quella massima prevista che può provocare danni irreparabili in un tempo brevissimo.
SOVRACCARICO
Il sovraccarico rappresenta una condizione in cui si chiede, ad esempio, a un alimentatore o a una batteria di erogare una corrente maggiore di quella massima (di solito dichiarata come nominale) per la quale sono stati progettati, ma non così elevata da rappresentare un corto circuito.
Per comprendere i termini della questione, potremmo immaginare di avere realizzato l’illuminazione del plastico con lampioncini dotati delle classiche lampadine a incandescenza. Supponiamo di non aver fatto le opportune valutazioni e aver acquistato una alimentatore in grado di erogare al massimo 1A mentre il complesso delle lampadine ne assorbe 1,5.
Se l’alimentatore non ha una protezione interna, questo tenterà di erogare la corrente necessaria, riscaldandosi oltre il valore di progettazione e invecchiando precocemente.
Certo, se all’alimentatore da 1A chiediamo di erogarne 10, ci stiamo spostando dal caso del sovraccarico a quello del corto circuto!
Il sovraccarico è quindi una condizione di funzionamento non corretta, può essere tollerata per breve tempo, ma ha come conseguenza l’invecchiamento precoce delle apparecchiature, quindi è tollerato per qualche istante ma va eliminato il prima possibile.
Come proteggersi da sovraccarico e corto circuito?
1. Per evitare il corto circuito porre particolare attenzione e cura nella realizzazione dei cablaggi.
2. Verificare che l’alimentatore sia protetto da sovraccarichi e corto circuiti.
3. Inserire in serie al circuito un fusibile con corrente nominale pari alla corrente nominale dell’alimentatore.
NB: la scelta della corrente nominale del fusibile va fatta anche sulla base della sezione del conduttore, ma difficilmente le correnti in circolazione nei nostri impianti modellistici superano la portata dello stesso.
Portafusibili "volante" adatto per essere collegato direttamente in serie all'alimentatore.
Portafusibili da circuito stampato con fusibile installato.
Quando una corrente può essere considerata di sovraccarico e quando di corto circuito?
Non esiste una soglia precisa, ma ci si può rifare al caso dei nostri impianti elettrici domestici.
Quello riprodotto è un interruttore magnetormico da 10A come quelli normalmente installati nelle nostre abitazioni (mi raccomando, non è un "salvavita", il cui nome corretto è, tra l'altro, interruttore differenziale).
Ha il compito di proteggere la linea elettrica collegata ai suoi morsetti di uscita da sovraccarichi e corto circuiti.
Questo modello, definito "Curva C", è quello standard e funziona così:
- Fino a 10A non interviene.
- Tra 10A e 50A interviene con un certo ritardo.
Più la corrente in uscita è grande e più questo intervallo di attesa è breve. Ciò viene realizzato inserendo in serie ai morsetti di uscita una coppia di lamine di materiale differente che, riscaldandosi per il passaggio di corrente, flettono leggermente fino a curvarsi al punto da interrompere il circuito e far abbassare la leva dell'interruttore. Si comprende intuitivamente che più è alta la corrente e più velocemente le due lamine si separano. Dopo lo "scatto" per sovraccarico l'interruttore si può riarmare solo dopo averlo lasciato raffreddare. Se si prova infatti a risollevare la levetta questa riscatta immediatamente. Inoltre al tatto la parte anteriore dell'interruttore risulterà tiepida.
- Oltre 100A interviene immediatamente.
Questo è possibile perchè sempre in serie ai morsetti di uscita è collegata la bobina di un relè che oltre i 100A genera una forza sufficiente a "sganciare" istantaneamente la levetta dell'interruttore. Dopo lo "scatto" per corto circuito l'interruttore (se il corto circuito viene individuato e prontamente eliminato) può essere immediatamente "riarmato" e al tatto risulterà freddo.
Abbiamo deviato un po' dai nostri circuiti in bassa tensione, ma spero che l'esempio sia stato utile a chiarire gli ordini di grandezza di sovraccarico e corto circuito.
Come? Cosa succede nei nostri interruttori domestici da 10A di corrente nominale se percorsi da correnti comprese tra 50 e 100A?
Dato che la normativa non può pretendere che tutti gli interruttori di tutti i costruttori siano identici, lascia questo margine per considerare efficace l'interruttore nella protezione da sovraccarico e corto circuito. Comprati 100 interruttori, uno scatterà per corto circuito già a 55A, uno a 80A, uno a 99A, uno a 51A, ecc.
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