Il ruolo di sicurezza del trasformatore di isolamento

Il valore fondamentale di un trasformatore di isolamento consiste nel interrompere, mediante “isolamento fisico”, il percorso della corrente pericolosa, riducendo così il rischio di folgorazione.

Le funzioni di sicurezza del trasformatore di isolamento si manifestano principalmente sotto tre aspetti; in sostanza, tutte prevedono l’interdizione del collegamento elettrico diretto tra il primario (ingresso) e il secondario (uscita), con la protezione assicurata esclusivamente tramite il trasferimento di energia per induzione elettromagnetica.

I. Funzione principale di sicurezza: interrompere il circuito di terra della rete elettrica, prevenendo la folgorazione monofase

Si tratta della funzione di sicurezza più critica. Nelle normali alimentazioni di rete (ad esempio 220 V), il neutro è collegato a terra; qualora un apparecchio presenti una dispersione di corrente, questa forma un circuito attraverso “fase → corpo umano → terra → neutro”, causando la folgorazione. Nel trasformatore di isolamento, invece, il secondario (l’uscita) non è messo a terra e tra i avvolgimenti del primario e del secondario non esiste alcun collegamento diretto; l’energia elettrica viene trasmessa unicamente per accoppiamento magnetico. In tali condizioni, anche se il corpo umano dovesse entrare in contatto con uno dei conduttori del secondario, non potrebbe instaurarsi un circuito di corrente “corpo umano → terra”, pertanto non si verificherebbe alcun incidente di folgorazione monofase.

• Caso tipico: durante la manutenzione di elettrodomestici, se si alimenta l’apparecchio tramite un trasformatore di isolamento, anche se la mano entra in contatto con parti interne sotto tensione, non si corre il rischio di folgorazione.

II. Inibizione delle interferenze in modalità comune, a tutela degli apparecchi sensibili

Nella rete elettrica sono spesso presenti “interferenze in modalità comune” (ad esempio scariche atmosferiche o disturbi generati dall’accensione e dallo spegnimento di apparecchi ad alta potenza); tali interferenze possono colpire simultaneamente gli apparecchi tramite il conduttore di terra o quello di fase, con il rischio di provocare guasti a strumenti di alta precisione. Nel trasformatore di isolamento, tra gli avvolgimenti del primario e del secondario è presente uno strato di isolamento che blocca il percorso di propagazione delle interferenze in modalità comune, riducendo così l’impatto di tali disturbi sugli apparecchi del secondario.

• Caso tipico: le apparecchiature mediche (come gli elettrocardiografi) e gli strumenti di laboratorio di alta precisione vengono generalmente utilizzate in abbinamento a un trasformatore di isolamento, al fine di evitare che le interferenze compromettano l’accuratezza dei dati o la sicurezza dell’apparecchiatura.

III. Isolamento tra alta e bassa tensione, per l’adattamento a tensioni di sicurezza

Alcuni trasformatori di isolamento sono in grado di svolgere contemporaneamente sia la “conversione di tensione” sia l’“isolamento”: essi convertono la tensione elevata della rete (ad esempio 220 V) in una tensione ridotta (come 36 V o 24 V, considerata tensione di sicurezza) e, grazie alla progettazione di isolamento, riducono ulteriormente i rischi. Questa combinazione consente di soddisfare le esigenze di alimentazione a bassa tensione degli apparecchi, evitando al contempo che, per un eventuale contatto accidentale con il lato ad alta tensione, possa insorgere un pericolo sul lato a bassa tensione.

• Caso tipico: nell’illuminazione o in piccoli apparecchi utilizzati in ambienti umidi (come bagni o officine), l’alimentazione tramite un trasformatore di isolamento a bassa tensione garantisce una doppia protezione della sicurezza.

IV. Avvertenze d’uso: evitare i fraintendimenti sulla sicurezza

Il trasformatore di isolamento non è “assolutamente sicuro”; occorre prestare attenzione a due punti, altrimenti il rischio persiste:

1. Non protegge dalla “folgorazione tra fasi”: se il corpo umano entra contemporaneamente in contatto con due conduttori del secondario del trasformatore di isolamento (ad esempio due fasi), si instaura comunque un circuito di corrente “corpo umano → due conduttori”, con il rischio di folgorazione.
2. È necessario effettuare controlli periodici dell’isolamento: se lo strato di isolamento tra gli avvolgimenti del primario e del secondario si deteriora o si rompe, può verificarsi un “bypass cortocircuito”, con conseguente perdita della funzione di isolamento; in tal caso il rischio di folgorazione persiste, pertanto è indispensabile verificare regolarmente le caratteristiche di isolamento.