LA SICUREZZA ELETTRICA DELLE APPARECCHIATURE DI LABORATORIO CHE

LA SICUREZZA ELETTRICA DELLE APPARECCHIATURE DI LABORATORIO CHE UTILIZZANO ALTE TENSIONI INFN - LABORATORI NAZIONALI di FRASCATI 26 ottobre 2004 ABAG 1

INDICE DEGLI ARGOMENTI • DEFINIZIONI E LIMITI 3 • PROGETTAZIONE E SICUREZZA 4 • CONSIGLI E TECNICHE APPLICABILI 6 ABAG 2

DEFINIZIONI E LIMITI • QUANDO SI PARLA DI ALTA TENSIONE IN LABORATORIO, NELLA MAGGIOR PARTE DEI CASI SI TRATTA DI APPARECCHIATURE CHE LAVORANO CON TENSIONE COMPRESA TRA 500 V E QUALCHE DECINA DI KV, CON POTENZE IN GIOCO NON SUPERIORI AD ALCUNI KW. TENSIONI O POTENZE SUPERIORI RICHIEDONO STUDI E TECNICHE MOLTO PARTICOLARI, CHE VANNO BEN OLTRE I LIMITI DI QUESTA PRESENTAZIONE • GLI APPARECCHI DI LABORATORIO CADONO NEL CAMPO DI APPLICABILITA’ DELLA EN 61010 -1 PER QUANTO RIGUARDA LE PRESCRIZIONI GENERALI MA POSSONO RICHIEDERE ANCHE L’APPLICAZIONE DI SPECIFICHE NORME SE COINVOLGONO PARTICOLARI FENOMENI FISICI (RADIAZIONIZZANTI, EMISSIONI LASER etc). CASO PER CASO SI DEVE DUNQUE IDENTIFICARE LA/LE NORME DA APPLICARE, NEL SEGUITO VERRANNO CONSIDERATE SOLO APPARECCHIATURE “NORMALI” ABAG 3

PROGETTAZIONE E SICUREZZA • RELATIVAMENTE AGLI ASPETTI GENERALI DELLA SICUREZZA SI DEVONO SEGUIRE LE REGOLE DI PROGETTO E VERIFICA DESCRITTE NELLA PARTE “SICUREZZA NELLA PROGETTAZIONE DELLE APPARECCHIATURE ELETTRICHE”, VANNO INOLTRE RISPETTATE ALCUNE PRESCRIZIONI AGGIUNTIVE PER LE PARTI SOTTOPOSTE AD ALTE TENSIONI, IN PARTICOLARE RIGUARDANTI IL LAYOUT E LE DISTANZE IN ARIA E SUPERFICIALI, VALUTANDO ATTENTAMENTE ANCHE LE CONDIZIONI AMBIENTALI DI LAVORO PREVISTE. • NESSUNA PARTE ACCESSIBILE ANCHE DOPO LA RIMOZIONE DEI COPERCHI DI CHIUSURA DEVE TROVARSI A POTENZIALE SUPERIORE A 50 V RISPETTO A QUALSIASI ALTRA PARTE DOPO 10 sec DALLO SPEGNIMENTO DELL’APPARECCHIO E DISCONNESSIONE DALLE SORGENTI DI ALIMENTAZIONE. SI PUO’ DEROGARE IN CASO DI ENERGIA IN GIOCO LIMITATA (<350 m. J) O PREVEDENDO CHIARE INDICAZIONI DI AVVISO. ABAG 4

PROGETTAZIONE E SICUREZZA • I MORSETTI O CONNETTORI CHE PORTANO IN USCITA TENSIONE PERICOLOSA (>1 KV) DEVONO ESSERE MARCATI DALL’APPOSITO SIMBOLO E NON DEVONO ESSERE “ACCESSIBILI” SECONDO LA DEFINIZIONE DATA DALLA STESSA EN 61010 -1. ABAG 5

CONSIGLI E TECNICHE APPLICABILI • MATERIALI CONSIDERANDO LA SCARSA (E MOLTO INFLUENZATA DALL’AMBIENTE) RIGIDITA’ DIELETTRICA DELL’ARIA, E’ SPESSO NECESSARIO OD OPPORTUNO RICORRERE A MATERIALI ISOLANTI DI SEPARAZIONE O RIEMPIMENTO, CHE SI POSSONO DIVIDERE IN TRE CATEGORIE PRINCIPALI: - ISOLANTI SOLIDI, ADATTI A REALIZZARE PEZZI PER LAVORAZIONE ALLE MACCHINE UTNSILI, I PIU’ COMUNI SONO: PVC, NYLON, TEFLON, POLICARBONATI, VETRONITE; PER LA SCELTA DEVONO ESSERE VALUTATE LE CARATTERISTICHE MECCANICHE RICHIESTE E LA TEMPERATURA DI ESERCIZIO -RESINE ISOLANTI, ADATTE ALLA REALIZZAZIONE DI PEZZI STAMPATI O AL RIEMPIMENTO DI SPAZI, SONO DI SOLITO COSTITUITE DA DUE COMPONENTI CHE MISCELATI FORMANO UN IMPASTO PIU’ O MENO FLUIDO CHE POLIMERIZZA CON DIVERSE CARATTERISTICHE FINALI DI FLESSIBILITA’ E DUREZZA, LE PIU’ COMUNI SONO: RESINE EPOSSIDICHE, SILICONICHE E POLIURETANICHE; PER LA SCELTA OLTRE ALLE CARATTERISTICHE MECCANICHE/AMBIENTALI SONO IMPORTANTI ANCHE LE CARATTERISTICHE ELETTRICHE, RIGIDITA’ E COSTANTE DIELETTRICA -LIQUIDI ISOLANTI, ADATTI AL RIEMPIMENTO DI CAVITA’, CON FUNZIONE ANCHE DI TRASPORTO DEL CALORE, I PIU’ COMUNI SONO: OLII MINERALI O SILICONICI, LIQUIDI FLUORINERTI; PER LA SCELTA SI DEVONO VALUTARE LE CARATTERISTICHE ELETTRICHE COME PER LE RESINE, LA COMPATIBILITA’ DEI MATERIALI A CONTATTO ED IL RANGE DI TEMPERATURA DI ESERCIZIO ABAG 6

CONSIGLI E TECNICHE APPLICABILI • COMPONENTI E CONFIGURAZIONI CIRCUITALI LA VARIETA’ DI FUNZIONI RICHIESTE E’ NOTEVOLE MA SPESSO CI SI RICONDUCE A UNA DELLE DUE FAMIGLIE: -ALIMENTATORI HV IN CORRENTE CONTINUA: CON LA TECNOLOGIA ATTUALE E’ FACILE REALIZZARE APPARATI PICCOLI ED EFFICIENTI LAVORANDO CON LA GENERAZIONE, MOLTIPLICAZIONE E RADDRIZZAMENTO DI SEGNALI A FREQUENZA RELATIVAMENTE ALTA, SI GUADAGNA ANCHE IN SICUREZZA DATO LA RIDOTTA DIMENSIONE DEI BANCHI DI CAPACITA’ DI FILTRO; I PROBLEMI RISIEDONO NELLA REALIZZAZIONE DEGLI ISOLAMENTI E NELLA PRESENZA DI PARAMETRI ELETTRICI PARASSITI ED INTERFERENZE EM, PIU’ EVIDENTI AD ALTA FREQUENZA. SCHEMI CLASSICI SONO AD ESEMPIO QUELLI USATI PER GENERARE LA TENSIONE ANODICA DEI CRT. -GENERATORI HV IN CORRENTE ALTERNATA: SONO GLI APPARATI PIU’ SEMPLICI, SPESSO BASATI SU UN SOLO TRASFORMATORE HV A FREQUENZA DI RETE, E A QUESTO COMPONENTE SONO RICONDUCIBILI LE PRESTAZIONI E GLI EVENTUALI PROBLEMI. PROGETTARE E REALIZZARE TRASFORMATORI HV CON TENSIONI DI USCITA SUPERIORI A 4 -5 KV E’ UNA ATTIVITA CHE E’ OPPORTUNO DEMANDARE A SOCIETA’ SPECIALIZZATE, CHE PERALTRO VENDONO VOLENTIERI ANCHE IL SINGOLO COMPONENTE. ABAG 7

CONSIGLI E TECNICHE APPLICABILI • DISPOSITIVI DI PROTEZIONE/LIMITAZIONE I FENOMENI ASSOCIATI AD UN GUASTO IN UNA APPARECCHIATURA CHE LAVORA CON ALTA TENSIONE SONO SPESSO VIOLENTI E POSSONO ESSERE CAUSA DI GRAVI DANNI A PERSONE E COSE, BISOGNA PER QUANTO POSSIBILE: - AVERE AMPI MARGINI DI AFFIDABILITA’ SOVRADIMENSIONANDO IL PROGETTO, TENENDO CONTO DEI CASI PEGGIORI DI: UTILIZZO, CONDIZIONI AMBIENTALI E LINEE DI ALIMENTAZIONE. - PREVEDERE DISPOSITIVI CHE INTERVENGANO RAPIDAMENTE A LIMITARE O INTERROMPERE TENSIONI E CORRENTI IN CASO DI USCITA DAI LIMITI DI NORMALE FUNZIONAMENTO. ABAG 8