La progettazione e la realizzazione di impianti elettrici richiedono una rigorosa considerazione delle modalità di alimentazione, specialmente in contesti industriali e residenziali dove la sicurezza elettrica è di primaria importanza. I sistemi di alimentazione isolata, come gli schemi IT, TN e TT, sono ampiamente utilizzati per garantire un approccio sicuro e affidabile nell'erogazione dell'energia elettrica. Questi sistemi differiscono per la loro configurazione di messa a terra e per le caratteristiche di protezione delle persone e delle apparecchiature. Comprendere le differenze tra questi sistemi è fondamentale per ingegneri e tecnici del settore, poiché ogni schema presenta vantaggi e svantaggi specifici che devono essere attentamente valutati in base all'applicazione.

Il sistema IT, o sistema di terra isolato, è caratterizzato da un'alimentazione elettrica in cui il punto neutro del generatore è isolato dal terreno. In questo schema, i conduttori fase e neutro non sono collegati a terra, il che consente di mantenere la continuità dell'alimentazione anche in caso di guasto a terra. Questo sistema offre una maggiore sicurezza in ambienti dove la presenza di umidità o di materiali infiammabili è elevata, poiché la corrente di guasto non provoca un immediato cortocircuito. Tuttavia, è necessario monitorare costantemente l'isolamento per garantire che eventuali guasti non si traducano in situazioni pericolose. Gli impianti IT sono comunemente utilizzati in ospedali, laboratori e in altre strutture dove la continuità del servizio è cruciale.

Il sistema TN, o sistema di terra direttamente collegato, si distingue per la presenza di un collegamento diretto del neutro a terra. In questo schema, ci sono tre varianti: TN-C, TN-S e TN-C-S. Nel sistema TN-C, il neutro e il conduttore di protezione (PE) sono combinati in un unico conduttore, mentre nel TN-S, il neutro e il PE sono separati. Il sistema TN-C-S combina le due configurazioni. Questo tipo di alimentazione è molto comune nelle abitazioni e negli edifici commerciali, poiché offre un buon livello di protezione contro i contatti indiretti e le sovratensioni. Le protezioni differenziali e le interruzioni di corrente possono essere facilmente implementate, rendendo il sistema TN estremamente versatile e sicuro.

Il sistema TT, o sistema di terra indipendente, prevede che il punto neutro del generatore sia collegato a terra e che le masse delle apparecchiature siano messe a terra tramite un sistema di messa a terra separato. A differenza del sistema TN, il sistema TT presenta un isolamento più robusto, poiché le masse delle apparecchiature sono collegate a terra in modo indipendente. Questo schema è spesso utilizzato in aree rurali o in situazioni in cui la qualità della terra è compromessa. Anche se il sistema TT può sembrare meno sicuro rispetto agli altri sistemi, offre comunque un efficace meccanismo di protezione contro i guasti a terra, specialmente se gli interruttori differenziali sono utilizzati correttamente.

L'uso di questi sistemi varia notevolmente a seconda delle applicazioni. Ad esempio, gli ospedali e le strutture sanitarie frequentemente optano per il sistema IT per garantire la massima continuità del servizio, riducendo al minimo i rischi associati ai guasti a terra. La progettazione di un impianto di illuminazione in un'area industriale può richiedere un sistema TN per facilitare l'implementazione di interruttori di protezione e per garantire un rapido intervento in caso di anomalie. D'altro canto, un'abitazione situata in una zona rurale potrebbe beneficiare di un sistema TT, dove la qualità della terra può variare e le protezioni devono essere garantite in modo indipendente.

Le formule utilizzate per calcolare le correnti di guasto e le resistenze di terra variano a seconda del sistema di alimentazione considerato. Nel sistema IT, ad esempio, la corrente di guasto può essere calcolata tenendo conto della resistenza di isolamento del sistema e delle caratteristiche del carico. Nel caso di un sistema TN, la corrente di guasto a terra può essere determinata con la formula I_g = V_n / R_g, dove V_n è la tensione di fase e R_g è la resistenza di terra. Infine, per il sistema TT, la formula per calcolare la tensione di contatto in caso di guasto può essere espressa in termini di resistenza di terra e della corrente di guasto, facilitando l'analisi della sicurezza elettrica.

La progettazione e l'implementazione di questi sistemi di alimentazione non sono il risultato del lavoro di un singolo individuo, ma sono frutto della collaborazione di vari esperti del settore. Ingegneri elettrici, progettisti di impianti, tecnici di sicurezza e normatori hanno lavorato insieme per sviluppare linee guida e normative che regolano l'uso di questi sistemi. Organizzazioni come la Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) e l'American National Standards Institute (ANSI) hanno avuto un ruolo fondamentale nel definire le specifiche tecniche e le pratiche migliori per la progettazione di impianti elettrici sicuri ed efficienti.

In conclusione, la scelta del sistema di alimentazione isolata più adatto dipende da molteplici fattori, tra cui il tipo di applicazione, le condizioni ambientali e i requisiti di sicurezza. La comprensione approfondita delle differenze tra i sistemi IT, TN e TT consente ai professionisti del settore di progettare impianti elettrici che non solo soddisfano le normative vigenti, ma garantiscono anche un elevato livello di sicurezza e affidabilità. La continua evoluzione delle tecnologie e delle pratiche di ingegneria elettrica richiede una costante formazione e aggiornamento per tutti gli attori coinvolti, rafforzando l'importanza della collaborazione interdisciplinare nel settore dell'elettrotecnica.