ALLEGATO D
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Addendum sui trasformatori di isolamento.
Il trasformatore di isolamento con schermo elettrostatico è parte
importante
nella
struttura
di
un
sistema
di
"grounding"
dell'alimentazione di un sistema elettronico.
Si ritiene sia la miglior vai per interfacciare l'elettronica con la rete di
alimentazione ac e l'insieme della struttura di messa a terra presente
nell'insediamento. Sfortunatamente esistono opinioni errate su come
questi trasformatori (con schermo elettrostatico) ed altre parti non
schermate vengono messe a terra. In aggiunta, i fornitori di diverse
ditte costruttrici di trasformatori non forniscono nè dati relativi
all'installazione nè informazioni che implichino ( o praticamente
descrivano) le possibili violazioni delle norme nella messa a terra
degli stessi. Prima di tutto, in termini elettrici, nel caso ci debba
cautelare da correnti di guasto e da pericoli di scariche elettriche, un
trasformatore
di
isolamento
trasformatore
con
viene
avvolgimento
definito
primario
e
come
"
qualsiasi
secondario",
non
connesso come autotraformatore.
A tutti i riguardi, esso deve soddisfare le norme per quanto riguarda
la messa a terra di sicurezza e, nel contempo, le regole specifiche per
i trasformatori ed anche altri articoli più generali.
Quanto sopra detto sta ad indicare che tutti i trasformatori di
alimentazione con gli avvolgimenti secondari che possono essere
messi a terra per limitare la tensione verso "ground", non devono
essere
installati
con
avvolgimenti
secondari
"floating"
oppure
"ungrounded", e neppure in alcuna altra maniera che impedisca alle
correnti di guasto di fluire verso terra nel caso di cortocircuiti.
In termini elettronici, invece, si considera un trasformatore di
isolamento
generalmente di piccole dimensioni che una bassa
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potenzialità di causare correnti di guasto o scariche elettriche poichè
esso è di solito contenuto in una parte di equipaggiamento
elettronico. Ecco perchè gli elettronici spesso pensano ad un
trasformatore
"floating":
di
essi
isolamento
infatti
lo
come
utilizzano
qualcosa
così
con
il
all'interno
secondario
di
alcune
apparecchiature elettroniche.
Dal momento che gli elettronici spesso scrivono le procedure di
installazione
per
il
sistema
elettronico,
e
spesso
sono
non
completamente consapevoli di cosa prevedono le normative, essi
frequentemente tendono a mal applicare la loro filosofia sulle
tecniche di messa a terra al sistema di cavi dell'impianto ed alle
interfacce verso l'elettronica.
In Fig. D1 vengono illustrati alcuni importanti punti relativi sia ad una
corretta che errata messa a terra del trasformatore di isolamento.
Fig. D1
Eccoli qui descritti di seguito ( puntualizzando soprattutto le
situazioni di errata installazione):
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1) dove un (*) viene indicato nel percorso di una canalina, esso sta
ad indicare un punto dove boccole isolanti di plastica sono state
erroneamente indicate come necessarie per l'installazione. Esse
dovrebbero servire a rompere i "loops" di terra ma, in pratica, sono
utili solo a provocare maggiori pericoli di scariche ed incendio.
Esse palesemente violano le normative e, naturalmente, la maggior
parte dei paragrafi delle norme dedicate alla messa a terra.
Qualunque interruzione del percorso di una canalina metallica per
mezzo di un isolante o un dielettrico è molto pericolosa e deve essere
evitata.
Le correnti di guasto e quelle dovute ai fulmini incontrando tale
interruzione isolante lungo la canalina, possono facilmente essere
dirottate nel sistema elettronico e causare danni peggiori.
Per queste correnti di guasto il sistema elettronico si può coem un
cammino ad impedenza più bassa di una canalina non elettricamente
continua; inoltre, è molto probabile si possano verificare scariche in
prossimità delle boccole isolanti.
2) Laddove un conduttore di grounding ( filo giallo-verde) venga
previsto ed installato, esso non deve mai venir interrotto in alcun
punto della sua lunghezza (●). Dove esso esiste la sua funzione è
quella di provvedere un cammino verificabile ed affidabile in
alternativa alla parallela canalizzazione metallica.
NOTA: una canalizzazione metallica è fatta di spezzoni uniti insieme
attraverso qualche tecnica di accoppiamento meccanico- Spesso tale
accoppiamento presenta significative discontinuità di impedenza
( soprattutto in AF) nei confronti dei disturbi o sovracorrenti che
cercano di fluire nella canalina nella sua funzione anche di schermo.
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Il filo giallo-verde dell'apparecchiatura contenuto all'interno della
canale agisce, in questo caso, come cavo di schermo che contribuisce
alle caratteristiche di schermatura totali.
Di solito il costruttore del sistema elettronico richiede che tale filo
presenti una sezione pari a quella degli analoghi conduttori di linea
associati, anche se le norme ne permetterebbero una sezione più
ridotta. E' così che il filo giallo-verde presenta una più bassa
impedenza alle frequenze medio/basse e quindi può portare più
correnti di disturbo creando un effetto schermate migliore.
Dove per le applicazioni vengono impiegate canalizzazioni non
metalliche, il filo giallo-verde di ground dell'apparecchiatura è il
percorso prioritario per le correnti di guasto, e diventa il solo
schermo che sia disponibile per il circuito.
3) Abbiamo notato che i trasformatori di isolamento sono spesso
installati in maniera non sicura in quanto dal lato del primario
vengono montate delle boccole isolanti sulle canali che portano i cavi
delle rete elettrica in entrata (*), ed il filo di terra è interrotto in più
punti (●) o addirittura mancante. Inoltre in alcuni casi esso + stato
collegato a qualche forma di elettrodo di terra isolato e ciò può
essere molto pericoloso.
In tutte queste situazioni dobbiamo sempre chiederci:
che cosa accade quando avviene un cortocircuito ( dovuto ad un
guasto) tra l'avvolgimento primario ed il nucleo/schermo/involucro
del trasformatore ?
Quale strada prende la corrente di guasto e come ritorna alla sua
sorgente ?
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4) Il secondario del trasformatore è spesso trattato alla stessa
stregua del primario ( e cioè erratamente): accade che i cammini
della corrente di guasto lungo la canalina sono interrotti, i fili gialloverdi sono dirottati verso elettrodi di terra isolati, o vengono eliminati
ecc. Quando ciò accade il secondario ( al quale è agganciato il carico
elettronico) è soggetto al pericolo di correnti di guasto ed al pericolo
di scariche elettriche.
In aggiunta, la domanda è: "che cosa accade se gli avvolgimenti del
primario
o
secondario
vanno
in
corto
con
il
nucleo/schermo/involucro" oppure "che cosa succede alle correnti di
guasto all'interno dell'unità elettronica e precisamente all'ingresso
delle alimentazioni dei cabinets" ?
5) Spesso il secondario è lasciato "floating" poichè, durante
l'installazione, non viene effettuato il collegamento tra il neutro e
l'involucro del trasformatore ( punto C di Fig. D1), ed, in aggiunta, il
sistema di ground ( punto D) è spesso assente. In alcuni casi inoltre
il sistema di terra viene associato ad un elettrodo di terra isolato.
Quando una qualunque di tali situazioni si verifica, la normativa è
violata in quanto no sono stati realizzati affidabili percorsi per le
correnti di guasto ed il pericolo di scariche elettriche si presenta
molto elevato.
6) I punti ed i mezzi di messa a terra dello schermo elettrostatico
sono, in molti casi, non definiti. I costruttori dei trasformatori dicono
molto poco a tal proposito, limitandosi ad identificare un terminale
con la parola "shield" ( schermo). E' noto a tutti che deve essere
messo a terra, ma in che modo e dove ?
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Il punto preferito per mettere a terra lo schermo, sia in funzione delle
correnti di guasto alla frequenza fondamentale AC sia delle correnti di
disturbo in AF, è indicato nel punto A.
Una semplice
e diretta connessione all'involucro, o ad un punto
stabilito sul piano di riferimento generale ZSRG, è la via più corretta.
La connessione con un punto di ground isolato o distante ( punto B) è
altamente sconsigliata. Prima di tutto essa può rappresentare un
pericolo nel caso gli avvolgimenti del primario potessero andare in
cortocircuito con lo schermo e la corrente di ritorno tentasse di
tornare
alla
sua
sorgente
attraverso
la
terra
(
punto
B).
Secondariamente se i terminali sono molto lunghi renderebbero
comunque inutili in alta frequenza tale collegamento.
La via corretta per installare un trasformatore di isolamento si può
riassumere come segue.
a) utilizzare canaline metalliche per contenere i cavi di collegamento
in ingresso ed uscita del trasformatore.
b) Tirare i cavi di terra giallo-verdi degli equipaggiamenti assieme a
quelli degli avvolgimento primario e secondario , e collegarli
all'involucro del trasformatore all'interno di quest'ultimo: a tale scopo
un unico punto dell'involucro può essere designato come nodo di
collegamento con il piano di riferimento generale.
c) Connettere lo schermo elettrostatico all'involucro nello stesso
punto dove i suddetti fili giallo-verdi sono stati collegati.
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d) Collegare il sistema di terra generale richiesto dalle norme al
punto del trasformatore comune a involucro, schermo, neutro, filo
giallo-verde equipaggiamenti. L'altro capo del sistema di terra
generale deve essere portato al più vicino punto della struttura di
acciaio dell'edificio o al paletto di terra della cabina di distribuzione
energia elettrica (ENEL).
e) Nel caso sia stato previsto un piano di riferimento ZSRG, non
dimenticare di porre il trasformatore di isolamento sopra di esso ed il
più vicino possibile ai carichi elettronici che va ad alimentare.
Collegare inoltre il punto di terra dell'involucro del trasformatore al
piano ZSRG per un miglior controllo dei disturbi.