📻 Corso Radioamatori ARI Toscana CRT 2025

Materiale didattico e guide di studio per il corso aspiranti radioamatori

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📘 Lezione 17 - Serata Speciale

📌 Overview


📖 Core Content

1. 🔍 Correzione quiz Lezione 16 (⏱ 00:02–09:11)

La lezione inizia con la correzione delle domande relative alla lezione precedente sugli strumenti di misura. I risultati sono molto positivi: la maggior parte dei partecipanti ha ottenuto punteggi superiori al 90%.

Vengono riepilogate le risposte corrette principali:

Esercizio sul calcolo dello shunt: un amperometro con portata 1 A e resistenza interna 10 Ω deve raggiungere una portata di 11 A. La corrente che deve passare nella resistenza di shunt è $I_{shunt} = 11 - 1 = 10$ A. Per la legge di Ohm, la resistenza di shunt è:

\[R_s = \frac{R_i \times I_{fs}}{I_{nuova} - I_{fs}} = \frac{10 \times 1}{11 - 1} = 1 \, \Omega\]

2. ⚡ Sicurezza elettrica: corrente alternata vs corrente continua (⏱ 12:15–17:27)

Il relatore Fabrizio Badiani (IU5QUO), esperto di sicurezza elettrica, introduce il tema ponendo una domanda fondamentale: è più pericolosa la corrente alternata o la continua?

La corrente alternata (AC) è molto più pericolosa della corrente continua (DC) a parità di tensione. Questo è un fatto oggettivo supportato dalle norme CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano).

Perché allora si usa la corrente alternata? Perché è molto più economica da trasportare a distanza. Se si inviano 220 V in continua su un lungo tratto di cavo, all’arrivo si misurano valori prossimi a zero; con l’alternata, la tensione si conserva praticamente intatta (es. 219 V dopo chilometri).

Viene citata la storica diatriba tra Edison (sostenitore della corrente continua) e Tesla (inventore della corrente alternata). Edison conduceva esperimenti macabri con l’alternata per dimostrarne la pericolosità, ma Tesla vinse la “guerra delle correnti” grazie alla superiorità nel trasporto.

La ragione principale della maggiore pericolosità dell’alternata è la frequenza di 50 Hz: il cuore umano batte a circa 60–70 battiti al minuto (circa 1 Hz), e il corpo non riesce ad adattarsi a cambiamenti di stato così rapidi. La corrente alternata a 50 Hz può portare il cuore in fibrillazione ventricolare.


3. 📈 Effetti della corrente sul corpo umano (⏱ 19:52–26:06)

Il grafico tempo-corrente (scale logaritmiche) degli effetti della corrente alternata sulle persone si divide in quattro zone:

Zona Corrente Effetto
Zona 1 < 0,5 mA Nessuna percezione — il corpo non sente nulla
Zona 2 0,5–10 mA Corrente percepita ma senza problematiche gravi
Zona 3 10–300 mA Tetanizzazione — i muscoli si bloccano, impossibile rilasciare la presa; possibile blocco del diaframma (muscolo semivolontario della respirazione)
Zona 4 > 100–300 mA Fibrillazione ventricolare — il cuore batte in modo caotico, non pompa più sangue, crollo della pressione, rischio morte in circa 1 minuto

Tetanizzazione — quando la corrente alternata attraversa il corpo, i muscoli si contraggono e non si riesce a “staccarsi” dalla parte sotto tensione. La soglia di tetanizzazione è circa 10–15 mA.

Fibrillazione ventricolare — il cuore, che è essenzialmente una pompa elettrica, inizia a battere in modo completamente disordinato. Il segnale ECG diventa caotico. La conseguenza è il crollo della pressione sanguigna e la mancata irrorazione del cervello. Senza intervento immediato (defibrillatore), si può morire in 1–1,5 minuti.

Il periodo di refrattarietà è il tempo che il sangue impiega a entrare e uscire dal cuore. Se la corrente attraversa il cuore per un tempo superiore a questo periodo, la fibrillazione è probabile.


4. 🔢 Calcolo della corrente sul corpo umano (⏱ 34:34–37:02)

Applicando la legge di Ohm si può calcolare la corrente che attraversa il corpo:

\[I = \frac{V}{R}\]

Dove:

⚠️ La resistenza del corpo umano varia tra 500 e 1000 Ω secondo le norme. I bambini, avendo la pelle molto idratata, possono avere resistenza ancora più bassa.

Con $R = 1000$ Ω:

\[I = \frac{230}{1000} = 230 \, \text{mA}\]

Questo valore ricade ampiamente nella zona di fibrillazione ventricolare sul grafico.


5. 🛡️ Sistemi di protezione: differenziale e messa a terra (⏱ 30:00–34:06)

Il sistema di protezione dai contatti indiretti è un sistema combinato composto da:

  1. Impianto di messa a terra — devia la corrente di guasto verso terra
  2. Interruttore differenziale (detto anche “salvavita”) — rileva la differenza tra corrente in ingresso e in uscita

Interruttore differenziale — contiene un toroide con tre bobine. Quando una parte della corrente “scappa” verso terra (tramite un guasto), la corrente entrante non è più uguale a quella uscente. Il differenziale rileva questa differenza e scatta (apre il circuito).

Il differenziale non è un limitatore di corrente, è un limitatore di tempo: riduce il tempo di esposizione alla corrente.

Caratteristiche del differenziale ad alta sensibilità:

⚠️ Manutenzione fondamentale: premere il tasto T (test) almeno una volta al mese. Le lamelle interne di rame si ossidano nel tempo e possono “cementarsi”, ritardando o impedendo lo sgancio.


6. 📡 Confronto soglie AC vs DC (⏱ 39:25–41:35)

Parametro Corrente Alternata (AC) Corrente Continua (DC)
Soglia di percezione 0,5 mA 2 mA (4× superiore)
Soglia di tetanizzazione 10–15 mA Non esiste vera soglia di rilascio fino a 300 mA
Soglia di fibrillazione (contatto > 1 periodo cardiaco) Relativamente bassa Molte volte maggiore rispetto ad AC
Soglia di fibrillazione (contatto < 200 ms) Circa uguale Circa uguale

Con la corrente continua, paradossalmente, “conviene rimanerci attaccati” perché per contatti prolungati la soglia di fibrillazione è molto più alta rispetto all’alternata.


7. 🔌 Contatti diretti, indiretti e arco elettrico (⏱ 41:46–50:06)

Contatto indiretto

Si verifica quando si tocca una massa metallica (carcassa di un elettrodomestico, di una radio) che normalmente non è sotto tensione ma lo diventa a causa di un guasto. La protezione è il sistema combinato (messa a terra + differenziale).

Anello di guasto — è il percorso che la corrente compie quando si verifica un guasto: dalla carcassa, attraverso il corpo, fino al secondario del trasformatore in cabina, il cui centro stella è collegato a terra.

Contatto diretto

Si verifica toccando direttamente una parte sotto tensione (es. inserire le dita nella presa). In questo caso:

Arco elettrico

Un rischio spesso sottovalutato. Con un trifase (380–400 V) e cortocircuiti si possono raggiungere temperature di 3000–4000 °C. Anche a 220 V si possono superare i 1000 °C per frazioni di secondo. Le batterie in corrente continua possono anch’esse provocare archi elettrici se maneggiate scorrettamente.


8. 🔒 Doppio isolamento e separazione elettrica (⏱ 59:00–61:23)

Doppio isolamento

Il costruttore garantisce che non è possibile toccare le parti sotto tensione. I dispositivi in doppio isolamento:

Separazione elettrica

Utilizza un trasformatore di isolamento: non c’è contatto elettrico tra primario e secondario. L’anello di guasto non si può chiudere, quindi anche toccando un’attrezzatura guasta non si prende la scossa perché la corrente non può circolare.


9. ⚡ Fulmini: fenomeno e classificazione (⏱ 65:01–69:01)

Il secondo relatore, Gabriele (IZ5JLW), progettista impiantistico, introduce il tema dei fulmini.

Fulmine — fenomeno legato all’elettricità atmosferica. La parte pericolosa è la corrente elettrica generata, che si misura in kiloampere (migliaia di ampere).

Tipi di fulmini:

Le condizioni per lo sviluppo dei fulmini sono i cumulonembi — nubi a sviluppo verticale che generano temporali. Dalla nuvola si forma un canale ionizzato nel quale si genera la scarica elettrica. Tipicamente non si osserva un singolo fulmine ma una serie di scariche nello stesso punto. La seconda scarica (scarica di ritorno) è solitamente più luminosa della prima.

La scarica si propaga verso la nube con una velocità di circa 1/3 della velocità della luce, ed è per questo che vediamo l’effetto luminoso.


10. 📊 Valutazione del rischio di fulminazione (⏱ 70:11–76:13)

La normativa di riferimento è la CEI 81, redatta dal Comitato 81 del CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano), associazione di diritto privato senza scopo di lucro dedicata alla normazione in ambito elettrotecnico.

Sorgenti di rischio

Il fulmine può essere pericoloso per:

  1. La struttura stessa
  2. Le vicinanze della struttura
  3. Le linee (elettriche o dati) collegate
  4. Le vicinanze delle linee

Tipi di danno e perdita

Tipi di perdita:

Rischio tollerabile (perdita media annua)

Tipo di perdita Rischio tollerabile
Vite umane / danni permanenti $10^{-5}$ anni$^{-1}$
Servizio pubblico $10^{-3}$ anni$^{-1}$
Patrimonio culturale $10^{-4}$ anni$^{-1}$

Non esiste il rischio zero, esiste solo il rischio tollerabile. Una struttura “autoprotetta” non significa sicura al 100%.

Procedura di valutazione

  1. Identificare la struttura da proteggere
  2. Identificare i tipi di perdita
  3. Per ciascun tipo, calcolare il rischio R1
  4. Confrontare R1 con il rischio tollerabile RT
  5. Se R1 > RT → servono protezioni
  6. Se R1 ≤ RT → struttura autoprotetta

11. 🏠 Fattori che influenzano la valutazione (⏱ 76:38–83:52)

Densità di fulminazione (Ng)

Il dato fondamentale è il numero di fulmini che cadono a terra per anno per km² nella zona oggetto della valutazione. Questo valore:

Tipo di ambiente

Ambiente Caratteristiche Livello di protezione
Urbano Edifici di altezza uguale o superiore Più protetto
Suburbano Zone periferiche, edifici di altezza simile Protezione media
Rurale/isolato Collina, campagna, edificio isolato Più pericoloso

Caratteristiche dell’edificio

Valutazione prima e dopo l’antenna

La valutazione del rischio va fatta due volte: prima e dopo l’installazione dell’antenna. È raro che un edificio autoprotetto diventi non autoprotetto dopo l’installazione di un’antenna, a meno che non ci si trovi già “a cavallo” del limite (es. collina isolata con alta densità di fulminazione).


12. 🔧 LPS — Lightning Protection System (⏱ 85:51–87:33)

L’LPS (sistema di protezione esterno contro i fulmini) è composto da:

Le discese devono avere tutte la stessa sezione per scaricare l’energia in modo equo. Se c’è una sola calata, l’energia passante può strapparla dal muro.

Il collegamento tra dispersori verso il basso può essere ridondante (collegamento dispersore-dispersore nel terreno) per garantire continuità in caso di ossidazione delle giunzioni.


13. ⚙️ SPD — Scaricatori di sovratensione (⏱ 87:33–98:01)

Gli SPD (Surge Protection Device) proteggono gli impianti elettrici dalle sovratensioni causate dai fulmini (anche indiretti). Si dividono in tre classi:

Tipo Posizione Protezione Corrente max
Tipo 1 Al contatore (gruppo di misura) Scariche dirette Fino a 50 kA
Tipo 2 Centralino di casa, ripetuto ogni 20 m Scariche indirette Fino a 20 kA
Tipo 3 Sull’utenza finale (schede, ciabatte) Protezione fine Correnti minori

La cosa fondamentale degli SPD è la vicinanza con il dispersore. Lo scaricatore deve essere collegato a un dispersore il più vicino possibile.

Ogni SPD protegge fino a 20 m di linea. Se la distanza tra contatore e centralino supera 20 m, la protezione va ripetuta.

Negli ambienti urbani e suburbani della Toscana (escludendo zone appenniniche e colline) è sufficiente il tipo 2. Gli SPD andrebbero installati sempre e ovunque, non solo dove obbligatorio.

Riferimenti normativi: legge 46/90 (in vigore dal 5 marzo 1990 al 22 gennaio 2008), sostituita dal DM 37/08 (Decreto Ministro Sviluppo Economico n. 37).


14. 📡 Impianto di messa a terra per la stazione radio (⏱ 98:51–104:05)

L’impianto di messa a terra nella sala radio è fondamentale sia per la sicurezza sia per il buon funzionamento della stazione.

Collettore (barra equipotenziale)

Tutti i dispositivi con morsetto GND devono essere collegati a una barra equipotenziale posta nella sala radio. Questa barra si collega poi al dispersore di terra e all’impianto di terra di casa.

Sezioni dei conduttori

Tipo conduttore Sezione minima
Conduttore di protezione (isolato) 16 mm²
Conduttore di protezione (nudo) 25 mm²
Conduttore equipotenziale Uguale alla sezione di fase (min. 2,5 mm²)
Consigliato per sala radio 6 mm²

I dispositivi in doppio isolamento (simbolo: quadrato nel quadrato) non devono essere collegati a terra: si rischierebbe di reintrodurre un potenziale di terra dove non serve.

Correnti di modo comune

Una buona equipotenzialità nella stazione radio elimina le correnti di modo comune, che causano:

L’impianto equipotenziale è importante non solo per la protezione dai fulmini, ma anche per il buon funzionamento complessivo della stazione, specialmente per i modi digitali.


15. 🏗️ Consigli pratici per i radioamatori (⏱ 105:08–134:53)

Dalla sessione di domande e risposte emergono importanti consigli pratici:

Traliccio e messa a terra

Eccezione: edifici con LPS

Se l’edificio è protetto da un LPS (parafulmine), le norme CEI 81 obbligano la messa a terra dei supporti delle antenne. In questo caso il conduttore di terra del palo va fatto passare all’esterno dell’edificio (es. in tubazione PVC esterna) per evitare campi elettromagnetici nelle condutture interne.

Comportamento durante i temporali

Le antenne come captatori

Resistenza di terra e differenziale

Con un interruttore differenziale da 0,03 A (30 mA), la resistenza di terra massima accettabile è:

\[R_T \leq \frac{50}{I_{dn}} = \frac{50}{0,03} \approx 1600 \, \Omega\]

Senza differenziale, si richiedevano valori non superiori a 20 Ω.


🔗 Concept Map (testuale)


📝 Key Takeaways

  1. La corrente alternata a 50 Hz è molto più pericolosa della corrente continua a parità di tensione, perché può indurre fibrillazione ventricolare nel cuore umano. La soglia di percezione AC è 0,5 mA contro i 2 mA della DC.

  2. La resistenza del corpo umano è compresa fra 500 e 1000 Ω secondo le norme. Con 230 V di rete, la corrente che attraversa il corpo può raggiungere 230–460 mA, ben oltre la soglia di fibrillazione.

  3. Il sistema di protezione combinato (messa a terra + interruttore differenziale da 30 mA) è la difesa fondamentale contro i contatti indiretti. L’interruttore differenziale non limita la corrente ma il tempo di esposizione.

  4. Il tasto test del differenziale va premuto almeno una volta al mese per evitare che le lamelle si ossidino e si cementino, impedendo lo sgancio in caso di guasto.

  5. I dispositivi in doppio isolamento non devono essere collegati a terra (è vietato). Il trasformatore di isolamento impedisce la chiusura dell’anello di guasto.

  6. Il rischio di fulminazione si valuta secondo la CEI 81, confrontando il rischio calcolato R1 con il rischio tollerabile RT ($10^{-5}$ anni$^{-1}$ per perdita di vite umane). Se R1 ≤ RT la struttura è autoprotetta.

  7. La densità di fulminazione (Ng) aumenta nel tempo a causa dei cambiamenti climatici. L’ambiente (urbano, suburbano, rurale) influenza significativamente il livello di rischio.

  8. Gli SPD (scaricatori di sovratensione) andrebbero installati sempre: tipo 1 al contatore (50 kA), tipo 2 al centralino (20 kA, ripetuto ogni 20 m), tipo 3 sulle utenze finali.

  9. L’impianto di messa a terra deve essere unico: la terra della stazione radio e la terra dell’impianto domestico devono essere collegate. Avere due impianti di terra separati è pericoloso.

  10. Non collegare il traliccio/palo antenna al dispersore di terra in ambiente domestico: si crea un percorso privilegiato per il fulmine. Scollegare sempre i bocchettoni dell’antenna durante i temporali.


❓ Comprehension Questions

  1. Perché la corrente alternata a 50 Hz è più pericolosa della corrente continua a parità di tensione? Quali sono le differenze nelle soglie di percezione, tetanizzazione e fibrillazione?

  2. Un radioamatore tocca accidentalmente la carcassa metallica di un amplificatore lineare andato in dispersione. Descrivi cosa succede se: (a) c’è il sistema combinato messa a terra + differenziale, (b) c’è solo la messa a terra senza differenziale, (c) non c’è né messa a terra né differenziale.

  3. Perché il differenziale viene definito “limitatore di tempo” e non “limitatore di corrente”? Qual è la differenza pratica?

  4. Spiega perché è vietato collegare a terra un dispositivo in doppio isolamento. Cosa potrebbe accadere?

  5. In che modo l’installazione di un’antenna può modificare la valutazione del rischio di fulminazione di un edificio? Quali parametri cambiano?

  6. Qual è la differenza tra uno scaricatore di sovratensione di tipo 1, tipo 2 e tipo 3? In quali posizioni dell’impianto vanno installati?

  7. Perché è importante che l’impianto di messa a terra sia unico e non si abbiano due impianti separati (uno per la stazione radio e uno per la casa)?

  8. In base alla legge di Ohm, calcola la corrente che attraversa il corpo di una persona che tocca una fase a 230 V, considerando una resistenza corporea di 700 Ω. In quale zona del grafico tempo-corrente ricade questo valore?

  9. Come funziona il collegamento equipotenziale nella sala radio e perché è importante anche per il buon funzionamento della stazione (non solo per la sicurezza)?

  10. Perché si consiglia di scollegare i bocchettoni dell’antenna durante un temporale piuttosto che collegare il palo antenna a terra?


📚 Glossary


👥 Partecipanti


📅 Informazioni Lezione

Campo Valore
Lezione numero 17
Data 02/07/2025
Durata stimata ~2 ore 15 minuti
Numero argomenti 15
Parole chiave sicurezza elettrica, corrente alternata, corrente continua, fibrillazione ventricolare, tetanizzazione, differenziale, messa a terra, contatto diretto, contatto indiretto, doppio isolamento, fulmini, CEI 81, LPS, SPD, scaricatore di sovratensione, barra equipotenziale, dispersore, rischio tollerabile