Classificazione della categoria di misurazione (CAT): perché è importante

Lavorare con l'elettricità ogni giorno è pericoloso. Attrezzature di sicurezza come abbigliamento, guanti, stivali, ecc., sono fondamentali per proteggere i lavoratori in ambienti elettrici da potenziali incidenti. Una precauzione di sicurezza meno evidente è la progettazione delle apparecchiature di test utilizzate per la manutenzione dell'impianto elettrico.

La norma IEC 61010 della Commissione elettrotecnica internazionale (IEC) delinea i requisiti di sicurezza delle apparecchiature elettriche atte alla misurazione, al controllo e all'uso di laboratorio. Include i requisiti per il test e la misurazione dei circuiti e per gli strumenti.

Un aspetto chiave della norma è il mantenimento della protezione dalle scosse elettriche in condizioni di guasto normale e singolo (cortocircuiti, circuiti aperti, guasti di massa, sovraccarichi, ecc.). Le condizioni in cui lo strumento viene utilizzato svolgono un ruolo fondamentale nel determinare il livello di protezione richiesto. Questo documento esamina la classificazione della categoria di misurazione (CAT) e il suo ruolo cruciale nella progettazione degli strumenti e nella scelta degli utilizzatori.

Premessa

I transienti da sovratensione sulle linee di alimentazione possono danneggiare le apparecchiature collegate, con conseguenti guasti che potrebbero comportare rischi per la sicurezza degli utenti. Sebbene i grandi transienti, come quelli causati da fulmini, siano rari, quelli moderati (1,5-2,0 volte la tensione nominale e talvolta fino a 4,0 volte), si verificano regolarmente a causa della commutazione del carico sul sistema di distribuzione. Quando si verificano, possono causare lesioni e portare alla morte se l'operatore non utilizza uno strumento classificato correttamente.

Due parole chiave nella sicurezza elettrica sono "dispersione" e "distanza di isolamento". La dispersione è la distanza più breve tra due punti a diversi potenziali elettrici lungo la superficie di un materiale isolante. La distanza di isolamento è la distanza più breve nell'aria tra due parti conduttive. Le parti conduttive con tensioni notevolmente diverse devono essere a distanza di sicurezza l'una dall'altra, altrimenti potrebbe verificarsi un guasto dovuto alla formazione di archi elettrici. I guasti dovuti alla formazione di archi elettrici causano danni al circuito, surriscaldamento e persino incendi. Soprattutto, determinano un pericolo di scosse elettriche per l'utente, soprattutto con gli strumenti portatili.

La distanza di sicurezza è stabilita dal punto in cui viene utilizzato lo strumento nel sistema di alimentazione.   

Classificazione della categoria di misurazione (CAT)

La categoria di misurazione è un modo per classificare i terminali delle apparecchiature di test e misurazione in base al tipo di circuito di alimentazione a cui saranno collegati. Le categorie di misurazione prendono in considerazione i picchi di sovratensione transitoria, i livelli di corrente di cortocircuito, la posizione nell'impianto dell'edificio in cui devono essere eseguiti i test o le misurazioni e alcune forme di limitazione di energia o protezione da transienti che possono essere incluse nell'impianto dell'edificio.

La classificazione CAT definisce il livello di transienti (picchi o colpi di corrente) a cui lo strumento è in grado di resistere per come è stato progettato. I transienti variano in dimensioni e durata a seconda della sorgente. Un transiente può avere un'ampiezza di diversi kV, ma la sua durata è notevolmente breve: l'intervallo tipico è di 50 µsec (microsecondi). Il principale pericolo correlato a esso è che, quando corre sulla tensione sinusoidale, può dare origine a un arco che continua fino alla fine del ciclo.

Le categorie di misurazione sono definite in IEC 61010-2.

Categoria di misurazione II: applicabile ai circuiti di test e misurazione collegati direttamente ai punti di utilizzo (prese e punti simili, ma esclusa l'illuminazione installata) dell'impianto di alimentazione a bassa tensione.

Categoria di misurazione III: applicabile ai circuiti di test e misurazione collegati tra la Categoria di misurazione II e la Categoria di misurazione IV dell'impianto di alimentazione a bassa tensione dell'edificio.

Categoria di misurazione IV: applicabile ai circuiti di test e misurazione collegati tra la sorgente dell'alimentazione a bassa tensione dell'edificio e il primo interruttore di isolamento accessibile in grado di scollegare tutte le connessioni di linea e neutre. Le correnti di cortocircuito ad alto potenziale, generalmente superiori a 50 kA, esistenti in questi circuiti possono creare una pericolosa scarica elettrica ad alta energia attraverso un cortocircuito accidentale causato durante le misurazioni.

Ogni categoria ha anche una tensione nominale per mostrare la tensione massima sicura dell'impianto fase-terra, normalmente 50 V, 100 V, 150 V, 300 V, 600 V o 1000 V. Una tensione nominale CAT senza tensione associata è inutile.

Il grafico seguente mostra quale classificazione CAT è richiesta in base all'area di lavoro:

In un ambiente CAT IV, la corrente di cortocircuito disponibile può superare i 1000 A. All'interno di uno strumento che esegue il test del circuito, questo può generare centinaia di kilowatt di calore in uno spazio ridotto per alcuni millisecondi. La rapida espansione dell'aria può causare la disintegrazione o l'esplosione dello strumento, con conseguenti incendi, ustioni e detriti volanti pericolosi.

Uno strumento con classificazione CAT IV richiede distanze di dispersione e di isolamento maggiori rispetto a uno con classificazione CAT III. Gli strumenti non collegati a circuiti sotto tensione devono soddisfare una classificazione della categoria relativa alla tensione in ingresso che aziona lo strumento. La norma è CAT II 300 V. Inoltre, devono soddisfare le distanze di dispersione e di isolamento per le tensioni di test dei circuiti secondari (tensione in uscita) derivate dal circuito di rete.

Utilizzo della classificazione CAT

La classificazione CAT è data da due parametri: uno indica il livello del sistema e l'altro indica la tensione di esercizio nominale. La designazione "CAT IV 600 V" significa che l'unità può funzionare in sicurezza in qualsiasi ambiente elettrico fino alla CAT IV inclusa, su cavo o apparecchiatura con valore nominale fino a 600 V. La conoscenza dell'ambiente di test e della tensione nominale massima dell'apparecchio da testare determinano la classificazione CAT richiesta.

Presta attenzione ai prodotti che specificano la classificazione CAT ma non i livelli di tensione. La mancata indicazione di un livello di tensione comporta informazioni incomplete e la sua assenza può rivelarsi costosa in termini di sicurezza di funzionamento. Dubita anche degli strumenti la cui scheda tecnica riporta semplicemente "con classificazione CAT". Questo termine non ha alcun significato nel mondo reale dei test elettrici. Fornitori di strumenti affidabili definiranno chiaramente una classificazione di categoria e una tensione nominale.

Conclusione

Comprendere la classificazione CAT di un'apparecchiatura di test è fondamentale per garantire la tua sicurezza. Quando lavori, questa influisce sulla classificazione CAT richiesta per qualsiasi strumento di test utilizzato. Maggiore è la classificazione CAT, maggiori sono le distanze di dispersione e di isolamento all'interno dello strumento, che possono influire sulla relativa progettazione.

Di seguito sono riportate le considerazioni chiave da tenere a mente durante la valutazione degli strumenti di test:

• Basare la classificazione CAT richiesta sull'apparecchiatura e sull'ambiente di test peggiori.
• Anche gli strumenti che testano un apparecchio "morto" devono avere una classificazione CAT (tensione in uscita derivata dalla tensione in ingresso).
• Una classificazione CAT deve essere composta da due parti: un livello di misurazione e un livello di tensione. Fai attenzione a una classificazione CAT in cui è assente il livello di tensione associato.
• Fai attenzione al termine generale "con classificazione CAT" come unico riferimento della classificazione CAT.

Uno strumento con una classificazione CAT appropriata o superiore per l'ambiente di test sarà lo strumento più sicuro da utilizzare.