Definizione e validazione di un modello per il dimensionamento di un relè differenziale per applicazioni in bassa tensione

This thesis is about the analysis of the behavior of the high sensitivity residual current circuit breaker at different frequencies from the ones of the net which vary depending on the elements it is composed of. The in-depth study of the magnetic materials that form the tape wound core, of the electronic board and the electromechanical relay, has brought development of a mathematical model apt to simulate the operating principles of the residual current circuit breaker. The attention is principally paid to verify the veracity of the tripping current calculated and to attest the immunity of the devices from unwanted tripping in presence of external electromagnetic interference through the analysis of the electromagnetic flux. At the end the results of the mathematical model and of the analysis of the finite elements are compared with the related laboratory proofs, showing a satisfying correspondence on the whole selection of the switches in the planning phase.

Questa tesi tratta l’analisi del comportamento dell’interruttore differenziale ad alta sensibilità a frequenze differenti da quella di rete al variare degli elementi che lo compongono. Lo studio approfondito dei materiali magnetici costituenti il trasformatore differenziale, della scheda elettronica e del relè elettromeccanico ha portato allo sviluppo di un modello matematico atto a simulare il funzionamento dell’interruttore differenziale. L’attenzione è principalmente rivolta a verificare la veridicità della corrente di intervento calcolata e a verificare l’immunità dei dispositivi dagli scatti intempestivi in presenza di disturbi elettromagnetici esterni tramite l’analisi dei flussi elettromagnetici. I risultati del modello matematico e delle analisi agli elementi finiti sono infine confrontati con relative prove sperimentali di laboratorio, mostrando un accordo soddisfacente su tutta la gamma di interruttori in fase di studio.