Che Cos'è la Rigidità Dielettrica?
La rigidità dielettrica si riferisce al campo elettrico massimo che un materiale può sopportare senza subire guasti elettrici. Misura la capacità di resistere alla rottura elettrica, distinguendosi dalla costante dielettrica che indica la capacità di un materiale di immagazzinare energia elettrica.
Il guasto elettrico indica una perdita significativa delle proprietà isolanti del materiale a seguito di uno stress elettrico. Questo fenomeno si manifesta attraverso forature, carbonizzazione o decomposizione del materiale dovute al passaggio della corrente elettrica. La tensione alla quale il materiale subisce una rottura, nelle condizioni di prova prescritte, viene definita tensione di rottura (breakdown voltage).
I materiali isolanti sono utilizzati per impedire il flusso di elettricità, calore o suono. Nelle applicazioni elettriche, questi materiali aiutano a proteggere i conduttori dai guasti elettrici e a garantire la sicurezza. Un esempio notevole è il Teflon (PTFE), noto per le sue eccellenti proprietà dielettriche, la resistenza alle alte temperature e la stabilità chimica.
Standard e Metodologie di Prova per Materiali Isolanti
Norme di Riferimento
Le normative EN 60243-1 e ASTM D149 definiscono i metodi di prova per la determinazione della rigidità dielettrica (dielectric strength) dei materiali isolanti solidi sottoposti a tensione alternata a frequenza industriale.
- IEC 60243-1:2013: Questo standard internazionale è utilizzato per misurare la rigidità dielettrica di materiali isolanti solidi come plastiche, gomme e ceramiche.
- ASTM D149-20: È un metodo di prova standard per misurare la tensione di rottura dielettrica e la rigidità dielettrica dei materiali isolanti, compresi i cavi elettrici, i fili e i rivestimenti.
Procedura di Prova della Rigidità Dielettrica
Durante l’esecuzione della prova, il campione viene inserito tra due elettrodi metallici (la cui geometria o forma può variare in base alle caratteristiche del provino). A questi elettrodi viene applicata una tensione crescente, fino a provocare il guasto del materiale. L’applicazione della tensione può avvenire in modo continuo o a step, secondo quanto previsto dalle norme di riferimento.
La Verifica Dielettrica nei Quadri Elettrici secondo la Norma CEI EN 61439-1
Per i quadri elettrici, la verifica delle loro caratteristiche dielettriche è un'attività fondamentale. Una lettura della Norma CEI EN 61439-1 offre i valori efficaci delle tensioni di prova da applicare in laboratorio, che possono essere in alternata (a 50 Hz) o in continua (aumentata di 1,41 volte). I valori efficaci delle tensioni di prova da applicare in laboratorio (indicati nella Tabella 8 della IEC 61439-1), sono stati ridotti rispetto al passato.
L'Importanza della Prova di Tenuta Dielettrica
Questa prova, in corrente alternata e alla frequenza di 50 Hz oppure in corrente continua (maggiorata rispetto all’alternata del canonico rapporto 1,41), consente di definire la tensione nominale d’isolamento Ui. È necessaria ed esclusiva, nel senso che non ammette verifiche alternative di calcolo o attraverso regole di progetto; è dunque imperativa per il costruttore originale.
Fasi di Esecuzione della Prova sui Quadri Elettrici
Per effettuare la prova di tenuta dielettrica, si sezionano a monte e a valle i circuiti attivi. La prova si effettua in due fasi distinte, sui circuiti principali e su quelli ausiliari. La tensione di prova, generata da specifici macchinari da laboratorio, è applicata attraverso i classici puntali di sicurezza alle parti in misura.
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Verifica delle Distanze Superficiali
Affine alla prova di tensione in alternata appena descritta, c’è poi la verifica del rispetto delle minime distanze superficiali all’interno del quadro. Questa prescrizione coinvolge tutti i componenti interni dotati di parti isolate sia tra le parti attive che verso massa.
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