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ITALIANO
2004MANUALI DIDATTICI
SISTEMI DI BASSA TENSIONE
02
38
INDICE
L’IMPIANTO ELETTRICO PAG. 43
LEGGI E NORME PAG. 46
SISTEMI DI DISTRIBUZIONE PAG. 49
DISTRIBUZIONE DORSALE PAG. 49
DISTRIBUZIONE RADIALE PAG. 49
CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DI DISTRIBUZIONE PAG. 52
IMPIANTO DI TERRA PAG. 54
SCOPI DELLA MESSA A TERRA PAG. 54
PARTI COSTITUTIVE DELL’IMPIANTO DI TERRA PAG. 55
DETERMINAZIONE DELLA RESISTENZA DI TERRA RT PAG. 58
DIMENSIONAMENTO DEI CONDUTTORI PAG. 61
IL DISPERSORE PAG. 65
PROTEZIONE CONTRO I CONTATTI ACCIDENTALI PAG. 70
GLI EFFETTI DELLA CORRENTE ELETTRICA SUL CORPO UMANO PAG. 70
I CONTATTI ACCIDENTALI PAG. 73
PROTEZIONE CONTRO I CONTATTI DIRETTI PAG. 74
PROTEZIONE CONTRO I CONTATTI INDIRETTI PAG. 77
LUNGHEZZA MASSIMA PROTETTA PER LA PROTEZIONE DELLE PERSONE PAG. 79
DISPOSITIVI CONTRO I GUASTI VERSO TERRA PAG. 81
PROTEZIONE MEDIANTE BASSISSIMA TENSIONE DI SICUREZZA (SELV E PELV) PAG. 85
CONDUTTURE E CAVI PAG. 90
DIMENSIONAMENTO DEGLI IMPIANTI PAG. 90
DEFINIZIONE DI CONDUTTURE PAG. 91
CARATTERIZZAZIONE CAVI PAG. 91
SISTEMA DI DESIGNAZIONE DEI CAVI PAG. 92
PORTATA DEI CAVI PAG. 94
METODO DI INSTALLAZIONE PAG. 96
REQUISITI PARTICOLARI PAG. 110
SEZIONI MINIME AMMESSE E CADUTA DI TENSIONE NEI CAVI PAG. 110
CADUTA DI TENSIONE NEI CAVI PAG. 114
39
PROTEZIONE CONTRO IL SOVRACCARICO E IL CORTOCIRCUITO PAG. 120
LA PROTEZIONE CONTRO LE SOVRACORRENTI PAG. 120
IL SOVRACCARICO PAG. 122
CRITERI DI PROTEZIONE SECONDO LA NORMA CEI 64-8 PAG. 124
IL CORTOCIRCUITO PAG. 126
RESISTENZA DEI CAVI AL CORTOCIRCUITO PAG. 128
SCELTA DELL’INTERRUTTORE GENERALE A VALLE DEI TRASFORMATORI PAG. 130
SCELTA DEGLI INTERRUTTORI NEI QUADRI DI DISTRIBUZIONE PAG. 133
IL POTERE D’INTERRUZIONE E CARATTERISTICHE DI LIMITAZIONE PAG. 140
CRITERI PER LA SCELTA DELLE PROTEZIONI CONTRO IL CORTOCIRCUITO PAG. 141
LUNGHEZZA MASSIMA PROTETTA PAG. 144
COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI PAG. 146
PROTEZIONE DI SOSTEGNO (O BACK-UP) PAG. 152
PROTEZIONE E COMANDO CIRCUITI UTILIZZATORI PAG. 154
RIFASAMENTO PAG. 154
PROTEZIONE CONTRO LE SOVRATENSIONI PAG. 164
PROTEZIONE DEI CIRCUITI D’ILLUMINAZIONE PAG. 168
PROTEZIONE DEI MOTORI ELETTRICI PAG. 175
GRUPPI DI CONTINUITÀ STATICI UPS PAG. 179
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE PAG. 184
INTERRUTTORI MAGNETOTERMICI PAG. 184
INTERRUTTORI DI MANOVRA SEZIONATORI PAG. 226
INTERRUTTORI DIFFERENZIALI PAG. 230
COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI PAG. 242
40
Il Sistema di Protezione GEWISS nasce dalla sinergia e perfetta integrazione di apparecchimodulari e scatolati con quadri e armadi di distribuzione, centralini e quadri combinati conprese industriali, per soddisfare ogni esigenza applicativa dal residenziale al terziarioavanzato, fino all’industriale.
Il Sistema consente di ottenere molteplici soluzioni applicative, garantite da una gamma diprodotti con corrente nominale fino a 1.600 A e potere d’interruzione fino a 100 kA. Laprogettazione è semplificata dall’accurata verifica dei coordinamenti elettrici, mentre larapidità d’installazione e la manutenzione sono garantite dalla standardizzazione deicomponenti. Infine, la forte compatibilità funzionale tra i prodotti dell’offerta, porta lasicurezza e l’affidabilità dell’impianto a livelli molto elevati. Tutto in un design moderno edesteticamente gradevole.
La realizzazione del Sistema di Protezione GEWISS è stata possibile grazie alla comprovatacapacità progettuale dell’azienda, unita al know-how sempre rinnovato nell’utilizzo deimateriali, nell’industrializzazione e nell’automazione dei processi produttivi.
Ne è una chiara testimonianza il Laboratorio Prove GEWISS, tra i pochi autorizzati a certificareIMQ la propria offerta secondo la procedura SMT (Supervised Manufacturer’s Testing): ilLaboratorio esegue prove che in precedenza venivano effettuate presso i laboratori IMQ edemette direttamente i rapporti di prova, necessari per l'ottenimento del marchio stesso, con unasemplice supervisione da parte IMQ che ne avalla la conformità.
Inoltre, GEWISS ha ottenuto l’accreditamento ACAE, che le permette di certificare LOVAG iprodotti di bassa tensione a prevalente uso industriale e terziario, non coperti dalla certificazioneIMQ. La certificazione LOVAG è riconosciuta a livello internazionale.
In particolare, GEWISS può fornire quadri di distribuzione cablati e montati già certificati,eseguendo prove di laboratorio per conto terzi e fornendo un ulteriore servizio ai propri clienti.Tutto questo dimostra ancora una volta la capacità e la qualità tecnica di GEWISS, unite adun’elevata qualità morale, comprovata dai continui feed-back positivi rilevati dagli enticertificatori tramite azioni di follow-up sul prodotto e sul mercato.
Infine, GEWISS oggi vanta l'impianto tecnologicamente più avanzato nella produzione degliinterruttori automatici compatti Serie 90 MTC: una linea produttiva di 110 m x 60 m in gradodi produrre un polo ogni 2 secondi in più di quaranta varianti. L’impianto è interamente gestitoda un sistema di supervisione informatico che permette di monitorare costantemente l’interoapparato, garantendo un elevato standard qualitativo, grazie ad accurati test sia meccaniciche elettrici effettuati su ogni singolo prodotto.
A supporto del Sistema di Protezione, GEWISS offre servizi ad alto valore aggiunto qualisoftware di progettazione e configurazione d’impianto, caratterizzati da un’interfacciagrafica semplice ed intuitiva, manuali tecnici dedicati ai diversi sistemi proposti, disponibili on-line, ed un servizio di assistenza tecnica qualificato (SAT), accessibile anche via Internet.
Nuova linea automatizzata
I PRODOTTI
IL KNOW-HOW
I SERVIZI
IL SISTEMA DI PROTEZIONE
41
L’impianto elettrico è l’insieme delle macchine, delle apparecchiature, dei componenti e degliaccessori destinati alla produzione, trasformazione, trasporto, distribuzione e utilizzazionedell’energia elettrica.La presente guida considera solo la parte di impianto utilizzatore in bassa tensione, costituitoda tutti i componenti elettrici tra loro interconnessi, con caratteristiche coordinate, nonalimentati tramite prese a spina e dagli apparecchi utilizzatori fissi alimentati tramite prese aspina destinate unicamente alla loro alimentazione.Di fatto l’impianto elettrico sopra definito è l’impianto utilizzatore che, generalmente,comprende:
- i circuiti di distribuzione;
- i circuiti terminali;
- gli apparecchi di sezionamento, di protezione e di comando;
- i quadri di ogni tipo contenenti gli apparecchi;
- le prese a spina per l’allacciamento degli utilizzatori mobili.
Dal punto di vista delle competenze progettuali e installative, l’impianto utilizzatore vaconsiderato come una unità a sé stante, in grado di garantire funzionalità e sicurezza difunzionamento.L’impianto utilizzatore deve altresì essere coordinato:
- verso monte con l’impianto dell’Ente distributore che è tenuto a fornire i necessari datiriguardanti le correnti di cortocircuito, il sistema di distribuzione, i limiti di tensione efrequenza;
- verso valle con gli utilizzatori di cui si devono almeno poter presumere le funzioni, i datielettrici e la classe di protezione contro il pericolo di elettrocuzione.
Con l’entrata in vigore della Legge 46/90 le competenze dei soggetti coinvolti (committente,progettista, installatore), sono state chiaramente definite.
In particolare il committente è tenuto a rivolgersi a una impresa abilitata e a un progettistaregolarmente iscritto al rispettivo Albo. Il progetto deve essere chiaramente definito in tutte lesue parti, sicché il progettista risulta inequivocabilmente coinvolto per la parte di suaresponsabilità.
Una corretta progettazione deve avvenire nel rispetto della Guida CEI 0-2 che indica infunzione del tipo di impianto elettrico, la documentazione di progetto necessaria (Tab. 1.1).
LA PROGETTAZIONEDELL’IMPIANTO
L’IMPIANTO ELETTRICO
42
L’IMPIANTO ELETTRICO
Tab. 1.1 - Consistenza
della documentazione di
progetto in relazione alla
destinazione d’uso degli
edifici, delle costruzioni
e dei luoghi
DOCUMENTAIZONE DI PROGETTO
DOCUMENTAZIONE DELPROGETTO DI MASSIMA
DESTINAZIONE D’USO DEGLI EDIFICI, DELLE COSTRUZIONI E DEI LUOGHI
AGRCB
CIVAB
CIVBT
CIVCB
TERBT
TERCB
IND BT
IND CB
AGRBT
Relazione tecnicaSchema elettrico generaleSchemi e piani d’installazione, tabelle delledotazioni impiantistiche, disegniplanimetriciPreventivo sommario delle spese
Relazione tecnica sulla consistenza etipologia dell’impianto elettricoSchema elettrico generaleSchemi e piani d’installazionePotenze installate, potenze assorbite erelativi dimensionamentiTabelle e diagrammi di coordinamentodelle protezioniElenco dei componenti elettriciElenco delle condutture elettricheSpecifiche tecniche dei componenti elettriciDocumenti di disposizione funzionaleSchemi delle apparecchiature assiemate diprotezione e di manovra (quadri)Disegni planimetrici Dettagli d’installazioneDocumentazione specifica relativa agliambienti e applicazioni particolariDocumentazione relativa alla protezionecontro i fulmini (quando prevista)Capitolato speciale d’appalto prestazionalee descrittivoComputi metrici, stime e prezzi unitariDisposizione di sicurezza, operative e dimanutenzione, conseguenti alle scelteprogettuali
O O O O O O O O O
F O O O O O O OO O O F F F F F F
F O O O O O O O
F O F O O O F O
O O O O O O O OO O O O O O O O
F O O O O O O O OO O O O O O O O
O O O O O O O O O
F F O O O O O OF O O O O O O OO O O O O O O O
O O O O O O O O
F F F F F F F F
F F F F F F F F FF F F F F F F F
DOCUMENTAZIONE DELPROGETTO DEFINITIVO
AGRCB
CIVAB
CIVBT
CIVCB
TERBT
TERCB
IND BT
IND CB
AGRBT
Legenda:
CIVAB: Unità immobiliari o loro parti destinate ad uso abitativo, facenti parte di un edificio con più unità immobiliari (es. appartamento), al disotto dei limiti dimensionali ai fini della progettazione, indicati nella Legge 46/90 e nel DPR 447/91.
CIVBT: Unità immobiliari diverse da quelle di CIVAB adibite ad uso civile, cioè: abitativo, studio professionale, sede di persone giuridicheprivate, associazioni, circoli, conventi e simili, alimentati direttamente a tensione non superiore a 1000 V c.a.
CIVCB: Unità immobiliari come sopra, alimentate con cabina propria. TERBT: Edifici, costruzioni e luoghi, adibiti ad attività commerciali, di intermediazione di beni e servizi, sedi di società, uffici, destinati a
ricevere il pubblico (culto, intrattenimento, pubblico spettacolo), scuole, edifici adibiti a pubbliche finalità dello Stato o di Enti pubbliciterritoriali istituzionali od economici, alimentati direttamente a tensione non superire a 1000 V c.a.
TERCB: Edifici, costruzioni e luoghi come sopra, alimentati con cabina propria.INDBT: Edifici, costruzioni e luoghi adibiti ad attività produttive (artigiane, industriali, magazzini e depositi, cantieri ecc.), alimentati
direttamente a tensione non superiore a 1000 V c.a.INDCB: Edifici, costruzioni e luoghi come sopra, alimentati con cabina propria.AGRBT: Edifici, costruzioni e luoghi adibiti ad attività agricole, alimentati direttamente a tensione non superiore a 1000 V c.a.AGRCB: Edifici, costruzioni e luoghi come sopra, alimentati con cabina propria.O: Documento previsto nella generalità dei casi. F: Documento da prevedere quando le caratteristiche del progetto lo richiedono (facoltativo).
O O O O O O O O OO O O O O O O
O O O O O O O O O
F F F F F F F F F
Relazione tecnica sulla consistenza etipologia dell’impianto elettricoSchema elettrico generaleSchemi e piani d’installazionePotenze installate, potenze assorbite erelativi dimensionamentiTabelle e diagrammi di coordinamentodelle protezioniElenco dei componenti elettriciElenco delle condutture elettricheSpecifiche tecniche dei componenti elettriciDocumenti di disposizione funzionaleSchemi delle apparecchiature assiemate diprotezione e di manovra (quadri)Disegni planimetrici Dettagli d’installazioneDocumentazione specifica relativa agliambienti e applicazioni particolariDocumentazione relativa alla protezionecontro i fulmini (quando prevista)Capitolato speciale d’appalto prestazionalee descrittivoComputi metrici, stime e prezzi unitariDisposizione di sicurezza, operative e dimanutenzione, conseguenti alle scelteprogettuali
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Si ricorda infine che la Norma CEI di riferimento per gli impianti elettrici (la CEI 64-8) individuai criteri fondamentali di progettazione che hanno per scopo:
- il corretto funzionamento per l’uso previsto;
- la protezione delle persone e dei beni in accordo con le prescrizioni contenute nellenorme CEI.
Le informazioni basilari per poter progettare correttamente l’impianto sia nella parteriguardante dimensionamento sia in quella, non meno importante, concernente la scelta deicomponenti sono le seguenti:
- natura della corrente (alternata o continua);
- natura e numero dei conduttori costituenti il sistema;
- valori caratteristici (tensione, frequenza, corrente presunta di cortocircuito all’origine ecc.);
- natura, numero, ubicazione e caratteristiche dei carichi;
- esigenza di prevedere alimentazione di sicurezza o di riserve;
- condizioni ambientali e utilizzazione (accessibilità, presenza di acqua, di polvere, pericolod’incendio ecc.).
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In qualsiasi ambito e in particolare nel settore elettrico si impone, per realizzare gli impianti “aregola d’arte”, il rispetto di tutte le norme giuridiche e tecniche di pertinenza.La conoscenza delle norme tecniche, in particolare, è il presupposto fondamentale per unapproccio corretto alle problematiche degli impianti elettrici che devono essere realizzaticonseguendo quel “livello di sicurezza accettabile” che non è mai assoluto, ma è, al progrediredella tecnologia, determinato e regolato dal normatore.
La legge di riferimento per il rispetto della regola d’arte è la 186 dello 01/03/68 “Disposizioniconcernenti materiali e impianti elettrici” che si compone di due articoli:
Art. 1 - Tutti i materiali, le apparecchiature, i macchinari, le installazioni e gli impianti elettrici edelettronici devono essere realizzati e costituiti a regola d’arte.Art. 2 - I materiali, le apparecchiature, i macchinari, le installazioni ed impianti elettrici edelettronici realizzati secondo le norme del Comitato Elettrotecnico Italiano si considerano costruitia regola d’arte.Grazie a questa legge venne offerto per la prima volta in Italia, a tutti gli operatori del settoreelettrico, un preciso riferimento (le norme CEI) per poter realizzare e gestire in modo corretto gliimpianti, le macchine e le apparecchiature elettriche ed elettroniche.
Negli anni poi sono state emanate numerose leggi concernenti gli impianti elettrici utilizzatori.
Disposizioni legislative riguardanti il settore elettrico. Nel seguito vengono richiamate quellepiù significative:
• D.P.R. n. 547 del 27/4/1955“Norme per la prevenzione degli infortuni sul lavoro” Supplemento ordinario alla Gazzetta Ufficiale 12/7/1955 n. 158
• D.P.R. n. 302 del 19/3/1956 “Norme generali per l’igiene del lavoro” Supplemento ordinario alla Gazzetta Ufficiale 30/4/1956 n. 105
• Legge n. 1341 del 13/12/1964 Linee elettriche aeree esterne
• Legge n. 791 del 18/10/1977 “Attuazione della direttiva del Consiglio delle Comunità Europee (n. 72/23/CEE) relativaalle garanzie di sicurezza che deve possedere il materiale elettrico destinato ad essereutilizzato entro alcuni limiti di tensione” Gazzetta Ufficiale 2/11/1977 n. 298
• D.M. del 15/12/1978 “Designazione del Comitato Elettrotecnico Italiano di Normalizzazione Elettrotecnica edElettronica” Gazzetta Ufficiale 28/6/1979 n. 176
• D.M. del 5/10/1984 “Attuazione della direttiva (CEE) n. 47 del 16/1/1984 che adegua al progresso tecnico laprecedente direttiva (CEE) n. 196 del 6/2/1979 concernente il materiale elettrico destinatoad essere impiegato in atmosfera esplosiva già recepito con il Decreto del Presidente dellaRepubblica 21/7/1982 n. 675” Gazzetta Ufficiale 18/10/1984 n. 338
LEGGI E NORME
LE LEGGI
45
• Legge n. 818 del 7/12/1984 “Nulla osta provvisorio per le attività soggette ai controlli di prevenzione incendi, modificaagli Articoli 2 e 3 della Legge 4/3/1982 n. 66 e norme integrative all’ordinamento delcorpo Nazionale dei Vigili del Fuoco” Gazzetta Ufficiale 10/12/1984 n. 338
• D.M. dell’8/3/1985 “Direttive sulle misure più urgenti ed essenziali di prevenzione incendio ai fini del rilasciodel Nulla osta provvisorio di cui alla Legge 7/12/1984 n. 818” Supplemento ordinario alla Gazzetta Ufficiale 22/4/1985 n. 95
• D.M. del 27/3/1985 “Modificazioni al decreto Ministeriale 16/2/1982, contenente l’elenco dei depositi eindustrie pericolosi, soggetti alle visite e controlli di prevenzione incendi” Gazzetta Ufficiale 26/4/1985 n. 98 Per quanto concerne i luoghi con pericolo d’esplosione o d’incendio le numerose leggivigenti verranno ricordate nel fascicolo 18 “Classificazione dei luoghi con pericolod’esplosione e d’incendio”.
• Legge n. 46 del 5/3/1990 “Norme per la sicurezza degli impianti”
• D.P.R. 447 del 6/12/1991 “Regolamento d’attuazione della legge 46/1990
• D.M. del 20/2/1992 “Modello di dichiarazione di conformità dell’impianto alla regola d’arte”
• Direttiva 93/68 CEE del 22-7-93 Riguardante la marcatura CE del materiale elettrico
• DPR 392 del 18-4-94 “Emendamenti alla legge 46/90 e al DPR 447”
• DPR n. 459 24/07/1996
• Regolamento per l’attuazione delle direttive 89/392/CEE, 91/368/CEE, 93/44/CEE e93/68/CEE concernenti di riavvicinamento delle legislazioni degli Stati membri relativi allemacchine
• D.LGS n. 615 12/11/1996 Attuazione della direttiva 89/336/CEE del Consiglio del 3 maggio 1989 in materia diriavvicinamento delle legislazioni degli Stati membri relative alla compatibilitàelettromagnetica, modificata e integrata dalle direttive 92/ 31/ CEE, 93/ 68/ CEE, 93/97/ CEE
• D.LGS n°626 25/11/1996 Attuazione della direttiva 93/68/CEE (che notifica la direttiva 73/23/CEE) in materia dimarcatura CE del materiale elettrico destinato all’essere utilizzato entro taluni limiti ditensione
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Sono l’insieme delle prescrizioni sulla base delle quali devono essere progettate, costruite ecollaudate, le macchine, le apparecchiature, i materiali e gli impianti, affinché sia garantital’efficienza e la sicurezza di funzionamento.Le norme tecniche in generale, sono emanate da organismi nazionali e internazionali; inparticolare, in ambiente elettrico, gli enti normatori preposti alla redazione delle norme sonoquelli riportati nella Tab. 2.1.
Il primo Ente a occuparsi del settore elettrico è stato il CEI (Comitato Elettrotecnico Italiano)fondato nel 1907 dall’AEI (Associazione Elettrotecnica Italiana) con lo scopo di emanarenormative elettriche atte a stabilire i requisiti che devono avere i componenti elettrici. Nel 1964il CEI è stato riconosciuto e oggi ne fanno parte: il CNR, l’AEI, l’ENEL e l’ANIE.Il CEI, tramite un’apposita convenzione con il CNR, è l’Ente incaricato dell’emanazione dinorme nel settore elettrotecnico ed elettronico. Nel 1967 con il DPR dell’11/7 vienericonosciuta personalità giuridica al CEI e con il DPR n. 837 del 9/9/72 viene approvato ilnuovo statuto. Nel 1968, con la Legge dell’1/3/68 n. 186, viene riconosciuta alle normeemanate del CEI la presunzione assoluta di adeguatezza alla “regola dell’arte” dei materiali,delle apparecchiature, degli impianti ecc. costituiti conformemente alle norme del ComitatoElettrotecnico Italiano. Nel 1978 con il DM del 15 dicembre il CEI viene riconosciuto comeunico organismo italiano a rappresentare l’Italia in sede internazionale nei comitati CENELEC(European Committee for Electrotechnical Standardization) e IEC (International ElectrotechnicalCommission).Anche la Legge 46/90 ribadisce la validità delle norme CEI ai fini dell’esecuzione a regolad’arte degli impianti elettrici e della rispondenza dei componenti ai requisiti di sicurezza.A tutt’oggi il CEI ha emanato una serie numerosa di norme raccolte in oltre 3000 fascicoli.Naturalmente le norme coprono tutto il settore dell’elettrotecnica e dell’elettronica, mentrequelle di maggior pertinenza nel settore degli impianti elettrici di BT sono state raccolte in unapposito CD (ELETTRA OMNIA) di cui viene nel seguito riportato l’indice.
LEGGI E NORME
IL CEI
NORME TECNICHE
Tab. 2.1
Enti normativi nazionali
e internazionali
INTERNAZIONALE EUROPEO ITALIANO
ELETTROTECNICA EDELETTRONICA
TELECOMUNICAZIONI
ALTRI SETTORI
IEC
ITU
ISO
CENELEC
ETSI
CEN
CEI
CONCIT
UNI
47
FASCICOLI N. NORMA ANNO COM. TECN. TITOLO
(segue)
3157291050265025
3825C34073703
29082911
41524565
3444
3445
4153
5696636318385066575563816358
5756
3449R
512035184610
3517
5076C5397
3482R5006
5398
3483R4802
27306331
273143086237
CEI 0-2CEI 0-3
CEI 0-3; V1CEI 11-1CEI 11-8CEI 11-17CEI 11-18
CEI 11-35CEI 11-37
CEI EN 60439-1CEI EN 60439-1/A2
CEI EN 60439-2
CEI EN 60439-3
CEI EN 60439-4
CEI EN 60947-1 (17-44)CEI EN 60947-1/A1
CEI EN 60947-2 (17-5)CEI EN 60947-2/A1
CEI EN 60947-3 (17-11)CEI EN 60947-3/A1
CEI EN 60947-4-1 (17-50)
CEI 17-43
CEI 17-52
CEI 17-70CEI UNEL 35024-1
CEI UNEL 35024-1/EC
CEI UNEL 35024-2
CEI EN 60898CEI 61008-1
CEI 61008-2-1CEI 61008-2-1/A2
EN 61009-1
CEI EN 61009-2-1CEI EN 61009-2-1/A2
CEI 23-49CEI 23-49; V1
CEI 23-51CEI 23-51; V1CEI 23-51; V3
00011111111
1111
1717
17
17
17
17171717171717
17
17
172020
20
2323
23
23
2323
2323
232323
TAB. 2.2 - NORME CONSIGLIATE PER LA REALIZZAZIONE DEGLI IMPIANTI
19971996
1999199819971997
19961996
20002000
2000
1997
1998
2000200219981999200020022002
2000
1997
199919971997
1997
19991999
19971999
1999
19971998
19962001
199619982001
Guida per la definizione della documentazione di progetto degli impianti elettrici. (1a ediz.)Legge 46/90 Guida per la compilazione della dichiarazione di conformità e relativi allegati. (1a ediz.)Legge 46/90 Guida per la compilazione della dichiarazione di conformità e relativi allegati.Impianti elettrici con tensione superiore a 1 kV in corrente alternata. (9a ediz.)Impianti di produzione, trasmissione e distribuzione di energia elettrica. Impianti di terra. (3a ediz.)Impianti di produzione, trasmissione e distribuzione di energia elettrica. Linee in cavo. (2a ediz.)Impianti di produzione, trasporto e distribuzione di energia elettrica.Dimensionamento degli impianti in relazione alle tensioni. (1a ediz.)Guida all’esecuzione delle cabine elettriche d’utente. (1a ediz.)Guida per l’esecuzione degli impianti di terra di stabilimenti industriali per sistemidi I, II e III categoria. (1a ediz.)Apparecchiature assiemate di protezione e manovra per bassa tensione (quadri BT)Parte 1: Apparecchiature di serie soggette a prove di tipo (AS) e apparecchiature nondi serie parzialmente soggette a prove di tipo (ANS). (4a ediz.)Apparecchiature assiemate di protezione e manovra per bassa tensione(quadri elettrici per bassa tensione) Parte 2: Prescrizioni particolari per i condotti sbarre. (2a ediz.)Apparecchiature assiemate di protezione e manovra per bassa tensione (quadri BT)Parte 3: Prescrizioni particolari per apparecchiature assiemate di protezione e di manovradestinate a essere installate in luoghi dove personale non addestrato ha accesso al loro uso.Quadri di distribuzione (ASD).Apparecchiature assiemate di protezione e manovra per bassa tensione (quadri BT)Parte 4: Prescrizioni particolari per apparecchiature assiemate per cantiere (ASC). (1a ediz.)Apparecchiatura a bassa tensione. Parte 1: regole generali. (3a ediz.)
Apparecchiatura a bassa tensione. Parte 2: interruttori automatici. (6a ediz.). Variante 1 (1999)
Apparecchiatura a bassa tensione. Parte 3: interruttori di manovra, sezionatori, interruttori dimanovra-sezionatori e unità combinate con fusibili. (4a ediz.)Apparecchiatura a bassa tensione. Parte 4: contattori e avviatori. Sez. 1 - contattori e avviatorielettromeccanici. (2a ediz.)Metodo per la determinazione delle sovratemperature, mediante estrapolazione per apparecchiatureassiemate di protezione e di manovra per bassa tensione (quadri BT) non di serie (ANS). (2a ediz.)Metodo per la determinazione della tenuta al cortocircuito delle apparecchiature assiemate non diserie (ANS). (1a ediz.)Guida all’applicazione delle norme dei quadri di bassa tensione. (1a ediz.)Cavi elettrici isolati con materiale elastomerico o termoplastico per tensioni nominali non superiori a1000 V in corrente alternata e 1500 V in corrente continua.Portate di corrente in regime permanente per posa in aria.Cavi elettrici ad isolamento minerale per tensioni nominali non superiori a 1000 V in correntealternata e a 1500 V in corrente continua.Portate di corrente in regime permanente per posa in aria.Interruttori automatici per la protezione dalle sovracorrenti per impianti domestici e similari. (4a ediz.)Interruttori differenziali senza sganciatori di sovracorrente incorporati per installazioni domestiche esimilari. Parte 1: prescrizioni generali. (2a ediz.)Interruttori differenziali senza sganciatori di sovracorrente incorporati per installazioni domestiche esimilari. Parte 2-1: applicabilità delle prescrizioni generali agli interruttori differenziali confunzionamento indipendente dalla tensione di rete. (1a ediz.) Variante 1 (1999)Interruttori differenziali con sganciatori di sovracorrente incorporati per installazioni domestiche esimilari. Parte 1: prescrizioni generali. (2a ediz.)Interruttori differenziali con sganciatori di sovracorrente incorporati per installazioni domestiche esimilari. Parte 2-1: applicabilità delle prescrizioni generali agli interruttori differenziali confunzionamento indipendente dalla tensione di rete. (1a ediz.) Variante 1 (1998)Involucri per apparecchi per installazioni elettriche fisse per usi domestici e similari. Parte 1: prescrizionigenerali. Parte 2: prescrizioni particolari per involucri destinati a contenere dispositivi di protezioneed apparecchi che nell’uso ordinario dissipano una potenza non trascurabile. (1a ediz.)
Prescrizione per la realizzazione, le verifiche e le prove dei quadri di distribuzione per installazionifisse per uso domestico e similare. (1a ediz.)
48
LEGGI E NORME
FASCICOLI N. NORMA ANNO COM. TECN. TITOLO
5026
2789
2895
2895
4139
4591
366629305779483054925901
5063511062736365636746184131
4132
4133
4134
4135
4136
4137
59025903
3681292448145180
6364
CEI 31-35/A
CEI 31-27
CEI 31-30
CEI EN 60079-10
CEI EN 60079-14
CEI EN 60079-17
CEI 64-12CEI 64-14
CEI 64-14; V1CEI 64-15CEI 64-17CEI 64-50
CEI 64-51CEI 64-52CEI 64-53CEI 64-54CEI 64-55CEI 64-7
CEI 64-8/1
CEI 64-8/2
CEI 64-8/3
CEI 64-8/4
CEI 64-8/5
CEI 64-8/6
CEI 64-8/7
CEI 64-8; V1CEI 64-8; V2
CEI 81-1CEI 81-4
CEI 81-4/1CEI 81/3
CEI 81-8
31
31
31
31
31
31
646464646464
64646464646464
64
64
64
64
64
64
6464
81818181
81
2001
1996
1996
1996
1998
1998
199819962000199820002001
1999200020022002200219981998
1998
1998
1998
1998
1998
1998
20012002
1998199619981999
2002
Costruzioni elettriche per atmosfere esplosive per la presenza di gas.Guida all’applicazione della Norma CEI EN 60079-10 (CEI 31-30).Classificazione dei luoghi pericolosi. Esempi di applicazioni.Guida per l’esecuzione degli impianti elettrici nelle centrali termiche non inserite in un ciclodi produzione industriale. (Abrogata il 9/2001)Costruzioni elettriche per atmosfere esplosive per la presenza di gas Parte 10: Classificazionedei luoghi pericolosi.Costruzioni elettriche per atmosfere esplosive per la presenza di gas Parte 10: Classificazionedei luoghi pericolosi. (1a ediz.)Costruzioni elettriche per atmosfere esplosive per la presenza di gas Parte 14: Impianti elettrici nei luoghi con pericolo di esplosione per la presenza di gas (diversi dalle miniere). (1a ediz.)Costruzioni elettriche per atmosfere esplosive per la presenza di gas Parte 17: Verifica emanutenzione degli impianti elettrici nei luoghi con pericolo di esplosione per la presenza di gas(diversi dalle miniere). (1a ediz.)Guida per l’esecuzione dell’impianto di terra negli edifici per uso residenziale e terziario. (1a ediz.)Guida alle verifiche degli impianti elettrici utilizzatori. (1a ediz.)Guida alle verifiche degli impianti elettrici utilizzatori.Impianti elettrici negli edifici pregevoli per rilevanza storica e/o artistica. (1a ediz.)Guida all’esecuzione degli impianti elettrici nei cantieri.Edilizia residenziale. Guida per l’integrazione nell’edificio degli impianti elettrici utilizzatori, e per lapredisposizione per impianti ausiliari, telefonici e di trasmissione dati o criteri generali.Guida all’esecuzione degli impianti elettrici nei centri commerciali.Guida all’esecuzione degli impianti elettrici negli edifici scolastici.Criteri particolari per edifici ad uso prevalentemente residenziale. (1a ediz.)Criteri particolari per locali di pubblico spettacolo. (1a ediz.)Criteri particolari per le strutture alberghiere. (1a ediz.)Impianti elettrici di illuminazione pubblica. (3a ediz.)Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a1500 V in corrente continua Parte 1: Oggetto, scopo e principi fondamenti. (4a ediz.)Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a1500 V in corrente continua Parte 2: Definizioni. (4a ediz.)Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a1500 V in corrente continua Parte 3: Caratteristiche generali. (4a ediz.)Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a1500 V in corrente continua Parte 4: Prescrizioni per la sicurezza. (4a ediz.)Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e1500 V in corrente continua Parte 5: Scelta ed installazione dei componenti elettrici. (4a ediz.)Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a1500 V in corrente continua Parte 6: Verifiche. (4a ediz.)Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a1500 V in corrente continua Parte 7: Ambienti ed applicazioni particolari. (4a ediz.)Guida alle verifiche degli impianti elettrici utilizzatori.Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V in c.a. e a 1500 V in c.c. -Ambienti particolari Sez. 710 - Locali ad uso medico.Protezione delle strutture contro i fulmini. (3a ediz.)Protezione delle strutture contro i fulmini. Valutazione del rischio dovuto al fulmine. (1a ediz.)Protezione delle strutture contro i fulmini. Valutazione del rischio dovuto al fulmine.Valori medi del numero di fulmini a terra per anno e per chilometro dei Comuni d’Italia, in ordinealfabetico. (3a ediz.)Guida di applicazione all’utilizzo di limitatori di sovratensione sugli impianti elettrici utilizzatoridi bassa tensione.
(SEGUE) TAB. 2.2 - NORME INDISPENSABILI PER GLI IMPIANTI
49
SISTEMI DI DISTRIBUZIONE
I circuiti di distribuzione svolgono la funzione di convogliare l’energia nei punti o lungo direttriciprestabilite al fine di elettrificare l’ambiente nel modo più conveniente.Si ottiene con essi una “rete di distribuzione” che deve assumere caratteristiche atte aprivilegiare una o più delle seguenti prerogative:
- economia di materiale e di apparecchi;
- facilità di ampliamento;
- facilità di riparazione dei guasti;
- minimo disservizio in caso di guasti;
- selettività, ove possibile, d’intervento delle protezioni da sovracorrente.
In ogni caso i circuiti di distribuzione devono consentire la corretta attuazione delle funzioni disezionamento per manutenzione elettrica, comando di emergenza, protezione dei conduttorida sovraccarico e dal cortocircuito, interruzioni delle correnti di guasto a terra.Generalmente i circuiti di distribuzione impiegati sono di due tipi: dorsale e radiale.
La distribuzione dorsale prevede un’unica linea destinata ad alimentare più utilizzatori.
Si possono avere dorsali a sezione unica, con linee sezionate e protette all’origine da un unicoapparecchio, quando si alimentano tanti utilizzatori di piccola potenza e con basso fattore dicontemporaneità (è il caso tipico delle officine con tante piccole macchine). Si possono altresìavere dorsali con più tronchi a sezione decrescente, sezionate e protette contro il cortocircuitoall’origine; ciò avviene quando si alimentano pochi utilizzatori di notevole potenzasingolarmente protetti dal sovraccarico. Questo sistema di distribuzione richiede in genere unaprogettazione abbastanza complessa.La distribuzione dorsale in genere privilegia l’economia di materiali e di apparecchi e la facilitàdi ampliamento in ambienti densamente elettrificati con bassi fattori di contemporaneità.
La distribuzione radiale prevede una singola linea per ogni gruppo di utilizzatori allacciati alpunto terminale. Non avendo derivazioni intermedie può considerarsi come una vera e proprialinea di solo trasporto di energia.La linea radiale richiede un apparecchio di protezione e di sezionamento all’origine e in generesi usa per collegare un quadro a un sottoquadro o per connettere al sottoquadro utilizzatori dinotevole potenza o che richiedono un distinto sezionamento per manutenzione elettrica o peremergenza: in quest’ultimo caso il circuito di distribuzione e il circuito terminale si identificanoessendo unico l’utilizzatore alimentato.La distribuzione radiale privilegia la facilità di riparazione, il minimo disservizio in caso diguasti e la selettività di intervento delle protezioni. Con la distribuzione radiale è altresìpossibile realizzare buone economie per utilizzatori di notevole potenza e con elevato fattoredi contemporaneità. Da ultimo si osserva che nella realtà i due sistemi convivono nello stesso impianto utilizzatoreche in genere ha circuiti di distribuzione di tipo misto e cioè radiale sino ai sottoquadri o perutilizzatori di notevole potenza e dorsale per l’impianto di illuminazione e per i piccoliutilizzatori.In questi casi si ha sovente una distribuzione a dorsale ramificata, realizzata con conduttoridella medesima sezione e perciò proteggibili con un unico apparecchio posto all’origine; è ilcaso, per esempio, del circuito che alimenta le prese a spina o i centri luce negli edifici a usoresidenziale o similare (Fig. 3.1).
DISTRIBUZIONEDORSALE
DISTRIBUZIONERADIALE
50
SISTEMI DI DISTRIBUZIONE
Fig. 3.1
Tipi di distribuzione dorsale
Dorsale ramificata a sezione unica con unica protezione
usata per utilizzatori di piccolissima potenza protetti a monte con un unico apparecchio
2,5 mm2 2,5 mm2
2,5 mm2
2,5 mm2
2,5 mm2
2,5 mm2 2,5 mm2
2,5 mm2 2,5 mm2
2,5 mm2
Dorsale a più tronchi
usata per apparecchi singolarmente protetti che assicurano anche la protezione dorsale
10 mm2 6 mm2 4 mm2
Dorsale a sezione unica
usata per utilizzatori singolarmente protetti e sezionati
10 mm2 10 mm2 10 mm2 10 mm2
4 mm2 4 mm2 2,5 mm2 2,5 mm2
51
La distribuzione dell’energia elettrica alle utenze alimentate in bassa tensione, avviene invecein funzione del sistema di conduttori attivi (vedere Tab. 3.2) e del loro modo di collegamentoa terra.
La Norma CEI 64-8 definisce sistema elettrico la “parte di un impianto elettrico costituito dalcomplesso dei componenti elettrici aventi una determinata tensione nominale”; inoltre, secondola Norma CEI 11-1 la suddivisione dei sistemi elettrici avviene in quattro categorie, comeriportato dalla Tab. 3.1.
Tab 3.1 - Classificazione
dei sistemi elettrici in
relazione alla tensione
nominale Un
Tab 3.2 - Distribuzione
dell’energia elettrica in
funzione del sistema di
conduttori attivi
SISTEMI DICATEGORIA
TENSIONE NOMINALE Un [V]
0 (zero) ≤50 c.a.≤120 c.c.
I 50 < Un ≤ 1.000 c.a.120 < Un ≤ 1.500 c.c.
II 1000 < Un ≤ 30.000 c.a.1500 < Un ≤ 30.000 c.c.
III Un > 30.000
SISTEMA N° CONDUTTORI ATTIVI
Monofase 2 (fase-fase)2 (fase-neutro)
Trifase 3 (L1-L2-L3)4 (L1-L2-L3-N)
52
SISTEMI DI DISTRIBUZIONE
CLASSIFICAZIONEDEI SISTEMI DIDISTRIBUZIONE
Fig. 3.2
Sistema TN
Delle 2 lettere TN-TT-IT, la prima indica lo stato del neutro del secondario del trasformatore didistribuzione; la seconda il modo con cui le masse sono collegate a terra presso l’utente.La lettera S significa conduttore di neutro N e di protezione PE separati; la lettera C conduttoredi neutro e di protezione riuniti in un solo conduttore (PEN).
Un punto del sistema è collegato direttamente a terra e le masse dell’impianto sono collegate aquel punto per mezzo del conduttore di protezione (PE o PEN).Il sistema TN si suddivide in:- TN-S dove il conduttore di neutro e di protezione sono separati;- TN-C dove la funzione di neutro e di protezione sono combinate in un unico conduttore;- TN-C-S dove le funzioni di neutro e di protezione sono combinate in un unico conduttore solo
in una parte del sistema.Il sistema TN è da impiegare solo in impianti con cabina propria di trasformazione.
Nel sistema TN-C-S la continuità del conduttore di protezione non deve mai venir meno; lastessa è prioritaria anche rispetto alla continuità del conduttore neutro.Pertanto, nell’effettuare la separazione del conduttore PEN nei due conduttori PE ed N si deveaver cura di collegare il PEN ed un adeguato giunto (o morsetto di separazione) realizzandopoi un collegamento stabile con un secondo giunto in corrispondenza del morsetto a cui verràcollegato il PE e viceversa omettendo il collegamento con il morsetto da cui partirà il neutro N.
Sistema TN
53
Fig. 3.4
Sistema IT
Nessuna parte attiva collegata a terra (se non tramite un’impedenza Z), mentre le masse sonocollegate a terra.
Fig. 3.3
Sistema TT
Neutro collegato direttamente a terra, masse dell’impianto collegate a un impianto di terraelettricamente indipendente da quello del sistema.
Sistema TT
Sistema IT
54
Un impianto di terra è costituito da tutti gli elementi necessari a collegare un circuito, unamassa, una massa estranea al terreno per ottenere uno o più dei seguenti scopi:
a) offrire una via di chiusura a bassa resistenza alle correnti di dispersione verso terra negliimpianti TT per facilitare l’intervento degli apparecchi di interruzione del guasto;
b) vincolare al potenziale di terra un punto di un circuito che può essere il centro stella deltrasformatore di cabina (sistemi TT e TN), il secondario di un trasformatore ecc., allo scopodi determinare in modo univoco la tensione nominale verso terra per esigenze ai finifunzionali;
c) limitare la tensione totale verso terra di una massa in avaria in un sistema IT in caso di primoguasto;
d) vincolare al potenziale di terra una massa o una massa estranea al fine di controllare lostato di isolamento rispetto a un sistema elettrico isolato da terra (sistema IT o protezionemediante separazione elettrica).
Si hanno inoltre impianti di terra per:
- l’eliminazione di cariche elettrostatiche;
- il funzionamento di speciali circuiti monofilo con ritorno a terra (ferrovie, tramvie);
- la protezione contro le scariche atmosferiche.
L’impianto di terra trattato in questo fascicolo è adatto alla funzione di protezione contro icontatti indiretti negli impianti utilizzatori in bassa tensione (cat. 0 e I). Detto impianto, nelrispetto della Norma CEI 64-8/4, deve essere unico per masse simultaneamente accessibili.
IMPIANTO DI TERRA
SCOPI DELLA MESSAA TERRA
Fig. 4.1
Impianti di terra per:
a) garantire un percorso
a bassa resistetività alle
correnti di dispersione
verso terra;
b) vincolare al potenziale
di terra il nucleo di un
trasformatore
55
Per la corretta applicazione delle norme CEI, è necessario definire l’impianto di terradistinguendo le seguenti parti, ognuna delle quali è soggetta a specifiche prescrizionidimensionali.
È costituito dai corpi metallici in intimo contatto con il terreno ed è la parte destinata adisperdere o a captare le correnti di terra. Il dispersore può essere “intenzionale” quando èinstallato unicamente per scopi inerenti alla messa a terra dell’impianto elettrico oppure “difatto” quando si utilizza una struttura avente altri scopi primari. Sono ad esempio dispersori di fatto le armature metalliche interrate delle fondazioni incalcestruzzo, le camicie metalliche di pozzi, le tubazioni metalliche interrate ecc. In ogni caso un elemento metallico fa parte del dispersore se contribuisce in misura significativaalla dispersione delle correnti oppure se, essendo necessario al funzionamento, è soggettoall’azione corrosiva del terreno: ad esempio una corda nuda direttamente interrata, destinataa collegare fra loro due parti disperdenti, fa parte del dispersore; la stessa corda se isolata dalterreno e protetta dall’azione corrosiva non è più facente parte del dispersore, bensì delconduttore di terra (CT).
È un elemento destinato a collegare il dispersore al collettore di terra oppure i diversi elementidel dispersore fra loro, ma che non è in intimo contatto con il terreno (ciò non significa chedebba essere isolato elettricamente da terra).Il conduttore di terra può essere costituito da cavo isolato, corda metallica nuda, piattinametallica, tubi metallici o altri elementi strutturali metallici inamovibili con le seguenticaratteristiche di affidabilità, di continuità elettrica e resistenza alla corrosione:
- percorso breve;
- giunzioni con saldatura a forte o con appositi robusti morsetti o manicotti protetti contro lacorrosione;
- assenza di sollecitazioni meccaniche;
- opportuno dimensionamento.
PARTI COSTITUTIVEL’IMPIANTO DI TERRA
Il dispersore
Il conduttore di terra
R i R T
R tR i
UT = U~
Fig. 4.2
Ulteriori applicazioni
dell’impianto di terra; ad
esempio per l’eliminazione
delle cariche elettrostatiche
e/o per la protezione contro
le scariche atmosferiche
Ri = resistenza di isolamento della reteRt = resistenza di terra locale
56
IMPIANTO DI TERRA
È l’elemento al quale confluiscono i conduttori di terra, i conduttori di protezione principali, iconduttori equipotenziali principali. Esso può essere costituito da un morsetto o da una sbarrameccanicamente robusti e atti ad assicurare, nel tempo, la continuità elettrica. Deve esserepossibile il sezionamento, solo mediante l’uso di un attrezzo, almeno del conduttore di terra perpoter effettuare le verifiche. Uno stesso impianto può comprendere uno o più collettori di terra(per esempio uno per ogni montante). Non è invece lecito realizzare impianti di terra senzacollettori o con una o più giunzioni inaccessibili tra dispersore e conduttori di protezione.
Sono gli elementi destinati a collegare le masse al collettore principale di terra. In genere sonocostituiti da cavi unipolari isolati o da anime di cavi multipolari isolate contraddistinte dal coloregiallo-verde. Si possono impiegare anche conduttori nudi a percorso indipendente dallaconduttura principale o altre strutture metalliche inamovibili con opportune caratteristiche dicontinuità elettrica e di affidabilità meccanica. Nei sistemi TN, quando l’interruzione del guasto a terra è affidata a dispositivi a massimacorrente, è opportuno, per ridurre la reattanza induttiva dell’anello di guasto, che i conduttoridi protezione siano incorporati nella stessa conduttura comprendente i conduttori di fase o,quanto meno, che corrano paralleli nelle immediate vicinanze.Si deve comunque evitare la concatenazione magnetica su lunghi tratti tra conduttore diprotezione ed estese strutture in ferro che potrebbero diventare sede di correnti indotte,trasformando l’anello di guasto in un circuito con comportamento simile a quello del primariodi un trasformatore di corrente (con evidente enorme aumento dell’impedenza).
conduttore di protezione PE
conduttoreequipotenziale
supplementare EQS
conduttoreequipotenzialeprincipale EQP
dispersore di fatto dispersoreintenzionale
conduttore di terra
collettore di terra
CT
Fig. 4.3
Esempi costruttivi
di un impianto di terra
Il collettore (o nodo)principale di terra
I conduttori diprotezione (PE)
57
Sono tutti gli elementi destinati a collegare le masse alle masse estranee e le masse estranee traloro, allo scopo di assicurare l’equipotenzialità.Si distinguono dai conduttori di protezione per la loro funzione elettrica. Infatti i conduttori diprotezione sono dimensionati per convogliare a terra, attraverso il dispersore, le correnti che siverificano per contatto franco fra una massa e un conduttore di fase facente parte dell’impiantostesso; si tratta quindi di correnti di intensità prevedibile in genere notevole (che nei sistemi TNpossono essere anche di diversi kA).I conduttori equipotenziali sono invece destinati solo a rendere equipotenziali (e quindi allostesso valore di tensione) tutte le masse estranee. In teoria quindi non dovrebbero, sia incondizioni ordinarie che di guasto, essere attraversati da corrente (tanto che la sezione di questiconduttori è dettata da ragioni di resistenza meccanica e non elettrica). Si distinguono inconduttori equipotenziali principali (EQP) e supplementari (EQS).I conduttori equipotenziali principali collegano le strutture metalliche principali dell’edificio(impianto termo-idraulico, armature del calcestruzzo, grondaie ecc.) al collettore di terra conconnessioni in genere realizzate alla base dell’edificio.Si ricorda che i collegamenti equipotenziali principali devono sempre essere realizzati neisistemi TT e TN con protezione contro i contatti indiretti mediante interruzione automatica delcircuito guasto.I conduttori equipotenziali supplementari collegano in loco le masse estranee (in genere giàcollegate al collettore di terra) al morsetto di terra locale per costituire un’ulteriore sicurezza. Si ricorda che questi collegamenti non sono indispensabili negli ambienti ordinari e sonoobbligatori in taluni ambienti particolari (bagni, docce, piscine, luoghi conduttori ristretti).
Tipo/Dimensioni non considerati nella NormaLe novità sono cerchiate
Tab. 4.1
Caratteristiche dei
conduttori di terra
Conduttoriequipotenziali
1 2 3 4 5
TIPO DIELETTRODO
DIMENSIONI
ACCIAIOZINCATO A
CALDO (NORMACEI 7-6) (1)
ACCIAIORIVESTITO DI
RAMERAME
Per posa nelterreno
Per infissionenel terreno
Conduttorecordato
Tondino oconduttoremassiccio
Nastro
Piastra
Picchetto atubo
Picchettomassiccio
Picchetto inprofilato
∅ est. (mm)Spess. (mm)
∅ (mm)
Spess. (mm)Dimensione
trasversale (mm)
402
20
550
303
1515 (2)(3)
550
∅ ciascun filo (mm)
Sez. corda (mm2)
Sez. (mm2)
Spess. (mm)Sez. (mm2)
Spess. (mm)
1,8
50
50
3100
3
1,8
35
35
50
3
(1) Anche acciaio senza rivestimento protettivo, purché con spessore aumentato del 50% (sezione minima 100 mm2)(2) Rivestimento per deposito elettrolitico: 100 µm(3) Rivestimento per trafilatura: spessore 500 µm
58
IMPIANTO DI TERRA
Per ricavare il valore della resistenza di terra si possono seguire le indicazioni riportate alcapitolo 2 della Guida CEI 64-12; “Guida per l’esecuzione dell’impianto di terra negli edificiper uso residenziale e terziario”, in funzione del sistema di distribuzione (TT o TN).
Il metodo che può essere eseguito per la determinazione della resistenza di terra è indicato nelseguente diagramma di Fig. 4.4, nel quale il valore della resistenza del dispersore viene presoin considerazione al posto del valore che nella Norma CEI 64-8 è indicato con Ra (resistenzadel dispersore - resistenza del conduttore di protezione). Questa semplificazione è giustificatadal fatto che la resistenza del conduttore di protezione è trascurabile rispetto a quella deldispersore.
AMBIENTI PARTICOLARI
ad esempio:- CANTIERI
- LOCALI AD USO MEDICO
Rt ≤ 25 / Ia Rt ≤ 50 / Ia
SI NO
Ia = CORRENTE DI INTERVENTO
DELLA PROTEZIONE CONTRO
LE SOVRACORRENTI
(in 5 sec. o a scattoistantaneo)
È PREVISTA
PROTEZIONE
DIFFERENZIALE
SI NO
Ia = I∆n = CORRENTE
DIFFERENZIALE NOMINALE
Fig. 4.4
Determinazione delle
resistenze di terra
nei sistemi TT
DETERMINAZIONEDELLE RESISTENZE DITERRA RT
I sistemi TT
SISTEMA TT
DETERMINAZIONE DELLA Ia
59
L’uso generalizzato di protezioni differenziali rende agevole l’ottenimento del valore richiestoper la resistenza di terra.Infatti con un interruttore differenziale avente corrente differenziale nominale I∆n = 0,3 A
Se invece l’impianto fosse protetto, per esempio, da un interruttore automatico avente correntenominale di 16 A, con corrente di funzionamento entro 5 sec. di 90 A, la resistenza di terradovrebbe essere
Si rende praticamente necessario per il sistema TT l’uso di interruttori differenziali comedispositivi di protezione, dal momento che il valore da tenere alla resistenza di terra risultamolto basso.
La resistenza di terra viene determinata sulla base dei seguenti dati che devono essere forniti,su richiesta del progettista, dall’Ente distributore:
- valore della corrente di guasto a terra (IG);
- tempo di eliminazione del guasto (t).
Noti questi dati, si può calcolare il valore della tensione totale di terra, che non deve superareil valore, aumentato del 20%, corrispondente al tempo t, riportato nella seguente tabella.
0,556 Ω≤RT
50
Ia
50
90= =
≤ 166,67 ΩRT
50
I∆n
50
0,3= =
Ad esempio si assume:
- IG = 150 A
- t = 0,7 s
si deve avere:
≤RT
1,2 × 130
150= 1,04 Ω
I sistemi TN
Tab. 4.2 TEMPO DIELIMINAZIONE
DEL GUASTO (S)
TENSIONE DICONTATTO
AMMISSIBILE UTP (V)
10 802 851 103
0,8 1200,7 1300,6 1550,5 2200,39 3000,2 5000,14 6000,08 7000,04 800
60
IMPIANTO DI TERRA
Qualora sia disponibile (o calcolabile) il valore della corrente IT che l’impianto di terra disperdenel terreno, il valore della resistenza di terra può venire calcolato sulla base di tale corrente IT,anziché sulla base della corrente IG.Dall’esempio si nota che il valore di RT deve poter risultare piuttosto basso; ciò implicaparticolare attenzione nella fase di studio del dispersore.Un esempio di metodo, che può essere seguito per la determinazione della resistenza di terra,è indicato nel seguente diagramma.
NotaNel caso che il valore RT richiesto non possa essere ottenuto perché si viene a determinare unvalore di tensione totale di terra UT superiore al limite ammesso, è necessario riconsiderare laconfigurazione del dispersore. Si precisa tuttavia che è possibile progettare l’impianto di terralimitando le dimensioni di passo e di contatto.
Fig. 4.5
Determinazione delle
resistenze di terra
nei sistemi TN
SISTEMA TN
DIMENSIONAMENTO PER GUASTO A TERRA SUL LATO MT
RICHIESTE A ENTE DISTRIBUTORE DI:- CORRENTE CONVENZIONALE DI GUASTO VERSO TERRA (IG)- TEMPO DI ELIMINAZIONE GUASTO IN MT
CALCOLO DELLA RESISTENZA DI TERRA
TEMPO DI ELIMINAZIONEDEL GUASTO (S)
10
2
1
0,8
0,7
0,6
0,5
0,39
0,2
0,14
0,08
0,04
1,2 · 80 / IG1,2 · 85 / IG1,2 · 103 / IG1,2 · 120 / IG1,2 · 130 / IG1,2 · 155 / IG1,2 · 220 / IG1,2 · 300 / IG1,2 · 500 / IG1,2 · 600 / IG1,2 · 700 / IG1,2 · 800 / IG
RESISTENZA DI TERRA RT
61
La sezione dei conduttori di protezione può essere determinata in due modi. Il primo è basato sulla considerazione che l’anello di guasto interessa sempre il conduttore difase e che tale conduttore è protetto dalle sovracorrenti se l’impianto è eseguito a regola d’arte. Si ricorda inoltre che nei sistemi TT si deve avere in genere:
dove IA è la corrente di scatto dell’interruttore automatico, oppure la corrente nominaledifferenziale dell’interruttore differenziale.Questa corrente è certamente sopportabile per 5 sec. da conduttori con sezione non inferiore aquella dei conduttori di fase, anche per resistenze di terra dell’ordine di qualche decimo diohm. Nei sistemi TN deve essere:
dove:ZS = l’impedenza dell’anello di guasto che comprende la sorgente, il conduttore attivo fino al
punto di guasto e il conduttore di protezione tra il punto di guasto e la sorgente.IA = è la corrente che provoca l’interruzione automatica del dispositivo di protezione entro un
tempo definito dalla norma in funzione della tensione nominale verso terra Uo come databella.
≤IA
U0
ZS
≤IA
50
RA
IA
50
RA
IA
50
RA
Se la protezione dal corto circuito è correttamente dimensionata (K2S2 ≥ I2t) è certamenteassicurata anche la protezione contro le correnti di guasto a terra per conduttori di parisezione. È quindi sufficiente che i conduttori di protezione non abbiano sezione inferiore ai rispettiviconduttori di fase per risultare protetti. Per conduttori di fase con sezione superiore a 16 mm2 èsufficiente un conduttore di protezione con sezione non inferiore alla metà di quella delconduttore di fase, poiché certamente gli apparecchi di protezione intervengono per correnti diguasto di notevole entità.La Tab. 4.4 riporta le sezioni del conduttore di protezione correttamente correlati con ilconduttore di fase.
DIMENSIONAMENTODEI CONDUTTORI
Dimensionamento dei conduttori diprotezione
Tab. 4.3
Tempi massimi di
interruzione per i sistemi TN
U0 (V) TEMPO DIINTERRUZIONE (S)
120 0,8230 0,4400 0,2
> 400 0,1
U0 = è la tensione nominale in c.a., tra fase e terra.
62
IMPIANTO DI TERRA
Quando un unico conduttore di protezione collega masse di elementi alimentati da più circuitila correlazione deve essere fatta con il circuito di sezione più elevata (e non con la somma dellesezioni perché non si deve considerare l’evento di più guasti contemporanei). Il metodo di dimensionamento per correlazione con la sezione del conduttore di fase è semplicema talvolta esageratamente abbondante specialmente per conduttori di grande sezione quandol’interruzione del guasto è affidata a interruttori differenziali. In questi casi è conveniente utilizzare la relazione:
dove: I2t è l’energia lasciata passare dal dispositivo (detto anche integrale di Joule)K è una costante data dalla relazione:
dove: QC = calore specifico del conduttore in J/°C mm2
B = inverso del coefficiente di temperatura della resistivitàρ20 = resistività del conduttore a 20 °Cϑ0 = temperatura iniziale del conduttore in °Cϑ f = temperatura finale del conduttore massima ammessa
20)K =
ρ20
QC (B+ln 1+
− θ0θF
+ θ0B
S I2t
K2≥
Si nota che quando, oltre i 16 mm2, non esiste una sezione unificata pari alla metà esatta diquella del conduttore di fase si deve scegliere la sezione unificata più prossima anche seleggermente minore di 1/2 SF. La correlazione di Tab. 4.4 vale per conduttori di protezione in rame; per altri materiali si devescegliere una sezione di resistenza unitaria equivalente a quella del rame (vedi Tab. 4.5).
Tab. 4.4SEZIONE DEL CONDUTTORE DI FASE IN mm2
SEZIONE MINIMA DEL CORRISPONDENTECONDUTTORE DI PROTEZIONE IN mm2
1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240
1,5 2,5 4 6 10 16 16 16 25 35 50 70 70 95 120
Tab. 4.5MATERIALE
rame 17,214 1alluminio 28,264 1,65piombo 214 12,44acciaio 138 8
Se il conduttore di protezione in rame deve avere sezionenon inferiore a 16 mm2 si può utilizzare la guaina dipiombo purché di sezione non inferiore a 200 mm2
(16 x 12,44)
RESISTIVITÀr (mW mm)
RAPPORTOCON IL RAME
ESEMPIO
63
Per i casi più ricorrenti K assume i valori indicati nelle seguenti tabelle. In ogni caso i conduttoridi protezione non compresi in cavo e non facenti parte di una conduttura in tubo protettivo o incanale, comprendente anche i conduttori di fase, devono avere sezione non inferiore a 2,5 mm2
(4 mm2 se non protetti meccanicamente).
Anche per il dimensionamento del conduttore di terra è ammesso il metodo per correlazionecon la sezione del conduttore di fase facendo riferimento alla linea di maggior sezione chealimenta l’impianto per conduttore di rame protetto meccanicamente e contro la corrosione.Per conduttore di rame non protetto meccanicamente la sezione minima è di 16 mm2.
Tab. 4.6
Valori caratteristici
dei metalli più usati
RAME PIOMBO ACCIAIO
B
QC
ρ20
235
0,0034
17,2 x 10-6
230
0,0014
214 x 10-6
202
0,0038
138 x 10-6
Tab. 4.7 Tab. 4.8
Tab. 4.9 Tab. 4.10
VALORI DI K PER CAVI UNIPOLARI ISOLATI (1)
RameAlluminioFerro
1439552
17611664
16611060
CONDUTTOREISOLANTE
PVC EPR G2
VALORI DI K PER RIVESTIMENTI METALLICIDEI CAVI (ARMATURA)
RameAlluminioFerroPiombo
122794222
149965119
140904819
CONDUTTOREISOLANTE
PVC EPR G2
VALORI DI K PER CONDUTTORE DI PROTEZIONECOMPRESO IN UN CAVO MULTIPOLARE (2)
RameAlluminio
11576
14394
13589
CONDUTTOREISOLANTE
PVC EPR G2
VALORI DI K PER CONDUTTORI NUDI POSATI INMODO TERMICAMENTE NON PERICOLOSO (3)
RameAlluminioFerro
22812582
15910558
1389150
CONDUTTORETEMPERATURA LIMITE
500 °C (3) 200 °C 150 °C
Note
(1) Vale anche per conduttori nudi acontatto con l’isolante dei cavi
(2) Questi valori sono inferiori aquelli dei cavi unipolari perchési deve considerare latemperatura interna al cavo che vale rispettivamente 70°C, 80°C e 85°C
(3) Non ammesso in ambientiaccessibili
Nota:
(1) 25 mm2 se non protetto controla corrosione
Dimensionamento delconduttore di terra
Tab. 4.11SEZIONE DEL CONDUTTORE DI FASE IN mm2
SEZIONE MINIMA DEL CONDUTTORE DITERRA IN RAME IN mm2 NON PROTETTOMECCANICAMENTE
≤35 50 70 95 120 150 185 240
16 (1) 25 35 50 70 70 95 120
64
IMPIANTO DI TERRA
Per materiali diversi dal rame si deve scegliere una sezione di resistenza unitaria equivalente aquella del rame con lo stesso criterio visto per i conduttori di protezione.Quando il metodo per correlazione con la sezione del conduttore di fase dà risultati esageratisi può utilizzare la formula:
già vista per i conduttori di protezione.
Possono costituire conduttori di protezione gli involucri metallici di quadri, i rivestimenti metallicio le armature dei cavi, i tubi protettivi metallici purché presentino:
- conduttanza equivalente alla sezione minima in rame ammessa;
- siano inamovibili;
- abbiano sufficiente robustezza meccanica e resistenza alla corrosione;
- siano appositamente previsti o successivamente adattati per la funzione di conduttori diprotezione.
Possono essere utilizzati come conduttori di terra anche elementi strutturali metallici purchéinamovibili, di conduttanza idonea, con percorso breve, non soggetti a sforzi meccanici né alpericolo di logoramento o corrosione.Le connessioni fra le varie parti devono essere eseguite con saldatura forte o autogena o conappositi robusti morsetti (bulloni con ∅ ≥ 10 mm e sezione di contatto ≥ 200 mm2). Possonoquindi costituire un tronco del conduttore di terra pali, tralicci, travi in ferro e simili.
S I2t
K2≥
Fig. 4.6
Sezioni minime dei
conduttori equipotenziali
(EQP)
P
Uso di elementistrutturali metallicicome conduttori diprotezione o di terra
65
Le sezioni minime da adottarsi per i collegamenti equipotenziali sono state fissateempiricamente dalla Norma CEI non essendo possibile prevedere l’intensità delle correntitransitanti.I conduttori equipotenziali principali, cioè che fanno capo al collettore di terra, devono averesezione non inferiore alla metà del conduttore di protezione di maggior sezione che fa capoallo stesso collettore con minimo di 6 mm2 e massimo di 25 mm2.La sezione minima dei conduttori equipotenziali supplementari (EQS) dipende dal tipo dicollegamento e dalla sezione del conduttore di protezione secondo lo schema sotto indicato.
Gli elementi che costituiscono il dispersore intenzionale possono assumere diverseconformazioni ed essere di rame, acciaio ramato, ferro zincato; sono utilizzabili anche altrimateriali purché siano chimicamente compatibili con il terreno e non siano soggetti adincrostazioni superficiali che possano compromettere il contatto metallo-terra.La profondità d’interro deve essere sufficiente a evitare aumenti di resistenza del terreno peressiccamento o per congelamento, danneggiamento meccanico e tensioni di passo pericolose. In genere la posa dei dispersori è tale che le parti più alte si trovano a non meno di 0,5 m sottoil piano di campagna.Per motivi di consistenza meccanica e di resistenza alla corrosione le dimensioni trasversali diciascun elemento non devono essere inferiori ai valori indicati in Tab. 4.12.
Dimensionamentodei conduttoriequipotenziali
Fig. 4.7
Sezioni minime per i
collegamenti equipotenziali
IL DISPERSORE
Criteri generali diprogettazione
66
IMPIANTO DI TERRA
Si possono realizzare dispersori complessi derivati dai due tipi fondamentali a picchetti e acorda combinati tra loro. In particolare sono molto usati i dispersori ad anello e a magliadirettamente ricavati dai tipi a corda. I dispersori ad anello, se i lati paralleli sonosufficientemente distanti, possono essere dimensionati in base alla lunghezza della cordainterrata aumentando la resistenza del 10÷20% per tener conto delle interferenze.I dispersori a maglia sono da adottare esclusivamente per ridurre le tensioni di passo sulle areecircostanti le cabine MT/BT poiché il costo per sterri e reinterri è notevole e non ripaga il bassovalore di RT.Talvolta, per migliorare il funzionamento ai vertici del dispersore ad anello o lungo il perimetrodei dispersori a maglia, si infiggono picchetti; ciò serve anche a diminuire le tensioni di passoalla periferia della maglia.Altri tipi di dispersori intenzionali (a piastra, a sfera, a rete) servono in casi speciali per officineelettriche ma sono totalmente desueti negli impianti di messa a terra di protezione nei sistemi dicategoria I.Per il dimensionamento di massima del dispersore si possono utilizzare le formule semplificateindicate in Tab. 4.13.
Tab. 4.12
Dimensioni trasversali
minime
MATERIALE
PER POSA NELTERRENO
PER INFISSIONENEL TERRENO
PIASTRA Z
ZS
S
SØC
ØE
Z
ØE
ZL
NASTRO
TONDINO O CONDUTTOREMASSICCIO
CONDUTTORE CORDATO
PICCHETTO TUBOLARE
PICCHETTO MASSICCIO
PICCHETTO TUBOLARE
ACCIAIOZINCATO
ACCIAIORAMATO
RAME
TIPO DIELETTRODO
3
3100
50
501,8
402
20
550
–
––
–
––
––
15
––
3
350
35
351,8
303
15
550
Legenda
Z = spessore in mm
S = Sezione in mm2
L = Dimensione trasversale (mm)
ØE = Diametro esterno (mm)
ØC = Diametro singolo filo (mm)
Dispersori ad anello ea maglia
67
MAGLIACORDEPICCHETTI Tab. 4.13
I principali tipi di
dispersori
TIPO
FORMULAAPPROSSIMATAPER ECCESSO
USO TIPICO
vale per L / D compresotra 30 + 40
RE = 0,8ρ
L
terreni di ridotte dimensioni conbassa resistività negli stratiprofondi
vale per L / D compreso tra 5 + 30
RE ≅ 2ρ
L
terreni estesi in lunghezza conbassa resistività negli stratisuperficiali
RE ≅ 0,8ρ
L1+L2
terreni di ridotte dimensioni(specialmente per cabine MT / BT)
DL
L2
L1
r
D
L
Ferri d’armaturadel calcestruzzo epalificazioni difondazione
Gli acquedotti
I ferri d’armatura del calcestruzzo sono proficuamente utilizzabili solo se fanno parte dellefondamenta, parzialmente o totalmente a contatto con il terreno. Le palificazioni metalliche difondazione in terreni acquitrinosi costituiscono eccellenti dispersori di fatto a bassissimaresistenza.
Le tubazioni metalliche degli acquedotti molto estesi sono eccellenti dispersori a condizione cheil metallo nudo sia a contatto con il terreno.Le tubazioni con rivestimento protettivo non sono impiegabili perché trasmettono a distanza ipotenziali di guasto e possono costituire grave pericolo per gli addetti alla manutenzioneidraulica.La Norma CEI 64-8/5, Art. 542.2.5 ammette l’uso degli acquedotti pubblici come dispersori,previo consenso dell’esercente, alle seguenti condizioni:
- la resistenza di terra, rilevata con opportune misure, sia adeguata;
- l’esercente si impegni a comunicare all’utente ogni variazione alla rete idrica che possaalterare le caratteristiche di dispersione (esempio: posa di tratte in plastica o in tubo rivestito).
In ogni caso un dispersore di fatto utilizzato come unico elemento disperdente o come parteintegrante di un dispersore intenzionale, dovrebbe avere i seguenti requisiti:
- inamovibilità;
- inalterabilità;
- dotazione di punti di connessione che assicurino la possibilità di misura.
Inoltre, se trattasi di armatura del calcestruzzo, occorre che:
- siano collegati al conduttore di terra almeno 1/4 dei ferri contenuti nelle fondazioni (con unminimo di 2);
- le giunzioni siano eseguite con saldatura a forte con robusti morsetti a compressione in puntinon sollecitati meccanicamente (ad esempio sulle estremità libere);
- la presa di terra, per prova, sia installata in posizione accessibile a edificio finito.
68
IMPIANTO DI TERRA
In ogni caso e senza alcuna misura, un dispersore di fatto può essere utilizzato come elementoaggiuntivo del dispersore intenzionale (che però da solo deve assicurare la corretta dispersionedelle correnti di guasto a terra).
Per mantenere nel tempo l’efficienza del dispersore è necessario limitare al minimo i fenomenidi corrosione del metallo in intimo contatto con il terreno. La corrosione può essere dovuta:
1) all’aggressività chimica del terreno per acidità o basicità;
2) alla formazione di coppie galvaniche tra metalli vicini con potenziale elettrochimico diverso;
3) a processi elettrochimici dovuti a correnti continue vaganti presenti nel terreno;
4) a processi elettrochimici dovuti a protezione catodica di strutture metalliche vicine aldispersore.
Aggressività chimica del terrenoNel primo caso, che si verifica quando il terreno è fortemente aggressivo, si devono usareelementi in rame o in acciaio rivestito di rame evitando l’uso dell’acciaio zincato. Si devecomunque evitare la posa di dispersori in terreni che, per la presenza di scarichi di fognature,contengano ammoniaca o sali ammoniacali che attaccano anche il rame. In genere un terrenoè tanto più aggressivo quanto più è bassa la sua resistività. In terreni mediamente aggressivi (r = 20 ÷ 50 Ωm) o poco aggressivi (r = 50 ÷ 100 Ωm) può essere usato anche l’acciaio purchézincato a caldo. Sono sconsigliabili tutti gli altri materiali a meno che non si sia certi della loro specificaresistenza chimica agli acidi e alle basi presenti nel terreno. L’alluminio puro non è adatto perché la pellicola di ossido che riveste immediatamente la suasuperficie è fortemente isolante e ostacola il buon contatto elettrico con il terreno (a questoproposito si tenga presente che la resistenza di contatto si somma sempre alla resistenza didispersione riducendo drasticamente l’efficienza).
Collare per il collegamento diretto allatubazione interrata di un acquedotto contubi metallici a contatto con il terreno
A
A
Fig. 4.8
Collegamento del conduttore
di terra all’acquedotto
Problemi di corrosionedei dispersori
69
Le coppie galvanicheSi possono formare coppie galvaniche tra metalli chimicamente affini purché a potenzialeelettrochimico diverso. Si devono evitare soprattutto le seguenti coppie:
- rame (o acciaio ramato) zinco (o acciaio zincato): in questo caso lo zinco è reattivo esubisce corrosione;
- rame (o acciaio ramato) ferro (il ferro si corrode);
- rame (o acciaio ramato) piombo (tubazioni di scarico o guaine di vecchi cavi): anchein questo caso è il piombo ad avere la peggio.
Come si vede, anche contro le coppie galvaniche il rame rappresenta la miglior soluzione.
Le correnti vagantiIn prossimità di ferrovie o tramvie il cui circuito in corrente continua si chiude attraverso la terravi possono essere correnti vaganti che interessano il dispersore e lo possono rendere reattivorispetto al terreno; in queste condizioni il metallo può diventare l’anodo di un sistemaelettrochimico e subire corrosione. Ci si può proteggere dalle correnti vaganti mediante l’installazione di dispersori di drenaggiocioè di elementi antistanti (rispetto alla direzione della corrente) che “schermano” il dispersore.
La protezione catodicaMolto più complessa è la situazione in presenza di strutture metalliche interrate in prossimità deldispersore e protette catodicamente:
- se le strutture protette non sono collegate al dispersore, si deve evitare che le correntigalvaniche impresse vadano ad interessare gli elementi del dispersore che diventerebbe inquesto caso un anodo sacrificale corrodendosi rapidamente; solitamente ci si protegge daquesto inconveniente mediante allontanamento.
- se le strutture protette catodicamente sono collegate al dispersore, esso diventa ricevitore dicorrente e perciò non si corrode ma, in situazioni particolari, può ricoprirsi (specialmente sedi rame) di sostanze isolanti che riducono l’efficienza.
In presenza di elementi catodicamente protetti è indispensabile rivolgersi a specialisti perrisolvere nel migliore dei modi lo specifico caso.Infondato è invece il timore che effetti di corrosione elettrochimica possano essere prodotti instrutture collegate in equipotenzialità dal funzionamento del dispersore: infatti il dispersorescarica a terra correnti di guasto alternate di durata e intensità limitata che non possono
produrre alcun effetto elettrochimico; inoltreeventuali fenomeni galvanici indotti neldispersore non producono alcun danno inelementi metallici che non siano in intimocontatto con terreno contenente acqua e aria.
Tab. 4.14
Potenziale elettro-chimico
dei metalli a 25°C
PER METALLI PURI IN SOLUZIONE NORMALENEI PROPRI SALI
AlluminioZincoFerroStagnoPiomboRame
+ 1,7+ 0,76+ 0,44+ 0,14+ 0,13– 0,35
METALLO E (V) COMPORTAMENTO
Catod
oAn
odo
Prote
ttoCo
rroso
70
PROTEZIONI CONTRO I CONTATTI ACCIDENTALI
Fig. 5.2
Percentuale delle persone,
in funzione della corrente,
che riescono a staccarsi in
seguito ad un contatto della
mano con parti in tensione
Il sistema nervoso di tutti gli esseri viventi è percorso da segnali di natura elettrica checomandano le diverse funzioni, fra le quali la più comune è lo stimolo dei movimenti muscolari.Non si tratta di correnti elettroniche paragonabili a quelle che percorrono i circuiti metallici, madi correnti neuroniche consistenti in cariche elettriche trasmesse da una cellula attigua dei tessutinervosi, le cui manifestazioni fisiche e fisiologiche sono del tutto equivalenti: è noto, infatti, checon stimolatori elettrici esterni si possono sostenere gli impulsi cardiaci e i movimenti muscolari.Quando alle correnti neuroniche interne si sovrappongono o si sostituiscono correnti impresseda generatori esterni, si hanno alterazioni più o meno gravi in funzione dell’organoattraversato, dell’intensità, del tipo di corrente, del tempo di permanenza.In Fig. 5.1 sono sintetizzati gli effetti prodotti dalla corrente alternata sinusoidale a 50 Hz inseguito a un contatto mano-piedi, che costituiscono lo standard fondamentale di studio condottoda oltre quarant’anni dal comitato IEC 479.Si distinguono tre tipi di danni macroscopici: la tetanizzazione muscolare, la fibrillazionecardiaca e le ustioni nel punto di contatto. Quest’ultimo fenomeno è grave quando l’intensità dicorrente assume valori dell’ordine degli ampere e perciò non si verifica in termini rilevanti neicircuiti a bassa tensione che, nella peggiore delle ipotesi, comportano intensità dell’ordine diqualche decimo di ampere. La tetanizzazione si produce quando la corrente attraversa muscoli
volontari e può manifestarsi in forme più o menoacute che vanno dalla sensazione di formicolio,alla scossa dolorosa, alle contrazioni fino allaparalisi temporanea.La tetanizzazione può avere effetti mortali pereventi che sono conseguenti alle contrazioni oalla paralisi (ad esempio l’asfissia derivantedall’impossibilità di funzionamento dei muscolipettorali che presiedono alla respirazione).Sotto l’aspetto quantitativo si distinguono per ivari tipi di corrente e di danno diverse soglie dipercezione e di rilascio. La soglia di percezioneè il minimo valore della corrente (o dell’impulsodi corrente) percepibile dall’organismo umano(ad esempio il formicolio, la scossa ecc.).Molto importante è la soglia di rilascio perchécorrisponde al massimo valore di corrente chenon provoca paralisi delle mani e degli arti,
consentendo all’infortunato di sottrarsi immediatamente e istintivamente al contatto; superatatale soglia l’infortunato rimane “attaccato” al contatto a causa della paralisi muscolare e può
subentrare l’asfissia (ve-desi a tal proposito ildiagramma di Fig. 5.2).
Fig. 5.1
Gli effetti della corrente
sul corpo umano
GLI EFFETTI DELLACORRENTE ELETTRICASUL CORPO UMANO
Contatto mano-piedi
Parti attraversate Effetto
1 Punto di contatto2 Muscoli degli arti3 Torace4 Cuore
ScossaParalisi reversibileArresto temporaneo della respirazioneFibrillazione ventricolare
4 3 2
1
71
Enormemente più gravi sono i danni causati della corrente che attraversa il cuore che possonocondurre alla fibrillazione ventricolare. Il nostro cuore è costituito da fibre muscolari che sicontraggono ritmicamente parecchie decine di volte al minuto grazie ad impulsi elettriciprovenienti da un organo, “il nodo senoatriale”, che di fatto costituisce il generatore elettricobiologico del cuore.Gli impulsi generati dal nodo senaotriale vengono trasmessi, tramite specifici tessuti diconduzione, alle fibrille (fibre muscolari dei ventricoli) che contraendosi ciclicamente generanola sistole ventricolare che spinge il sangue nel sistema arterioso.È evidente che un’elevata corrente, di provenienza esterna al corpo a causa di un contattoelettrico, stimola in modo disordinato i ventricoli, i quali, contraendosi in modo caotico,impediscono al cuore di svolgere la sua ordinaria funzione: è questo il fenomeno dellafibrillazione ventricolare.
La determinazione del valore minimo dicorrente in grado di innescare la fibrillazioneventricolare non è uniformemente accettatodagli studiosi del settore, a causa dimolteplici fattori tra i quali riveste particolarerilevanza il percorso della corrente all’internodell’organismo umano. In corrente alternata,preso come riferimento il percorso manosinistra-piedi, è stato definito un fattore dipercorso F indicante, a parità di corrente cheviene introdotta nel corpo umano, quale sia ilpercorso più pericoloso.La tabella 5.1 riporta i fattori di percorso piùcomuni, definiti dall’IEC (InternationalElectrotechnical Commission).
Tab. 5.1
Fattori di percorso per
alcuni percorsi tipici
della corrente all’interno
del corpo umano:
quanto maggiore è il
valore del fattore F
tanto più è pericoloso
il percorso.
Percorso di riferimento:mano sinistra - piedi
Altri percorsi:mano sinistra - piede sinistromano sinistra - piede destromano sinistra - mano destramano sinistra - dorsomano sinistra - toracemano destra - piede sinistromano destra - piede destromano destra - piedimano destra - dorsomano destra - toraceregione glutea verso mano destra o sinistra
1
110,40,71,50,80,80,80,31,30,7
Sulla base di quanto detto, l’IEC, allo scopo di porre le basi per l’individuazione di efficacimezzi di prevenzione e protezione contro l’elettrocuzione, ha predisposto una serie di curveindicanti la pericolosità della corrente in funzione del tempo in cui essa circola all’interno delcorpo umano.Nelle figure 5.3 e 5.4 sono riportati i diagrammi IEC validi rispettivamente per correnti continuee alternate (nella gamma di frequenza 15÷100 Hz).Ciascun diagramma è concettualmente diviso in quattro zone indicanti:
• zona 1: assenza di reazione sino alla soglia di percezione e comunque nessun dannopermanente all’organismo;
• zona 2: in genere nessun effetto fisiologico pericoloso, fino alla soglia di tetanizzazione;
• zona 3: possono verificarsi effetti patofisiologici, in genere reversibili, che aumentano conl’intensità della corrente e con il tempo; in particolare: contrazione muscolari, difficoltà direspirazione, aumento della pressione sanguigna, disturbi nella formazione e trasmissionedegli impulsi elettrici cardiaci, ma senza fibrillazione ventricolare;
• zona 4: elevata probabilità di fibrillazione ventricolare, arresto del cuore, arresto dellarespirazione, gravi bruciature. Anche in questo caso le curve C2 e C3, indicano unaprobabilità di fibrillazione ventricolare via via crescente (rispettivamente: C2 = 5%, C3 = 50%).
FATTORE DIPERCORSO (F)PERCORSO
72
PROTEZIONI CONTRO I CONTATTI ACCIDENTALI
Fig. 5.3
Zone di pericolosità
della corrente continua
Fig. 5.4
Zone di pericolosità
della corrente elettrica
alternata (15 ÷ 100 Hz)
20
0,1 I(mA)
10
50
100
200
500
1000
2000
5000
10000
t(ms)
0,5 1 5 10 50 100 500 1000 5000
1 2 3 4
a b c1 c2 c3
20
0,1 I(mA)
10
50
100
200
500
1000
2000
5000
10000
t(ms)
0,5 1 5 10 50 100 500 1000 5000
1 2 3 4
ba c1 c2 c3
73
I CONTATTIACCIDENTALI
I contatti che una persona può avere con le parti in tensione sono concettualmente divisi in duecategorie:
- contatti diretti;
- contatti indiretti.
Si ha un contatto diretto quando una parte del corpo umano viene a contatto con una partedell’impianto elettrico normalmente in tensione (conduttori, morsetti ecc.).Un contatto si dice invece indiretto quando una parte del corpo umano viene a contatto con unamassa o con altra parte conduttrice, normalmente non in tensione (ad esempio la carcassa diun motore o la scocca di un elettrodomestico), ma che accidentalmente si trova in tensione inseguito ad un guasto o all’usura dell’isolamento. Ne consegue che tutti gli impianti e leinstallazioni elettriche devono essere realizzati ponendo in atto adeguati metodi di protezionecontro i contatti accidentali. Tali metodi, imposti dalla Norma CEI 64-8, sono quelli riassuntinello schema a blocchi di Fig. 5.5.
Fig. 5.5
Metodi di protezione
contro i contatti accidentali
DIRETTI
INDIRETTI
PROTEZIONE TOTALE
isolamentoinvolucribarriere
PROTEZIONE PARZIALEostacoli
allontanamento
PROTEZIONE ATTIVAmessa a terra
+protezione differenziale
PROTEZIONE PASSIVA
doppio isolamentotrasformatori di isolamento
circuiti SELVlocali isolanti
CONTATTIACCIDENTALI
74
PROTEZIONI CONTRO I CONTATTI ACCIDENTALI
La protezione contro i contatti diretti si effettua per tutti i componenti dell’impianto adottandoopportune misure aventi lo scopo di impedire che una persona possa entrare in contatto conuna parte attiva del circuito elettrico.Come evidenziato in Fig. 5.5, la protezione può essere parziale o totale. La scelta tra laprotezione parziale o totale dipende dalle condizioni d’uso e d’esercizio dell’impianto (adesempio potrà essere parziale laddove l’accessibilità ai locali è riservata solo a personeaddestrate).
L’isolamento, destinato a impedire il contatto con parti in tensione, deve realizzare unacopertura totale delle parti attive; inoltre relativamente alle caratteristiche fisico-chimiche e allospessore, deve essere tale da resistere alle sollecitazioni meccaniche, chimiche, elettriche etermiche alle quali può essere sottoposto durante, tenendo conto della sua specifica funzioneprotettiva.
Involucri e barriere sono così definiti dalle norme CEI:
Involucro - Elemento che assicura un grado di protezione appropriato contro determinati agentiesterni e un determinato grado di protezione contro i contatti diretti in ogni direzione.
Barriera - Elemento che assicura un determinato grado di protezione contro i contatti direttinelle direzioni abituali di accesso.
La Norma CEI EN 60529 identifica il grado di protezione di un involucro o di una barrieramediante la sigla IP seguita da due cifre più eventuali lettere opzionali; la prima cifra indica ilgrado di protezione contro i contatti diretti e contro l’ingresso di corpi estranei, la seconda cifraindica il grado di protezione contro la penetrazione dei liquidi.La struttura del codice IP è rappresentata nella Fig. 5.6, mentre il significato da attribuire allesingole cifre o lettere del codice IP può essere dedotto dalla Tab. 5.2.
Note:1) quando non sia richiesta una cifra caratteristica, quest’ultima deve essere sostituita dalla lettera “X” (“XX” se sono omesse entrambe le cifre).
2) le lettere addizionali e/o supplementari possono essere omesse senza essere sostituite. Nel caso di più lettere supplementari, si deve applicarel’ordine alfabetico.
3) se un involucro fornisce diversi gradi di protezione per differenti sistemi di montaggio, il costruttore deve indicare nelle istruzioni i gradi diprotezione corrispondenti ai differenti sistemi di montaggio.
Lettere caratteristiche (Protezione Internazionale)
Prima cifra caratteristica (cifra da 0 a 6, o lettera X)
Seconda cifra caratteristica (cifra da 0 a 8, o lettera X)
Lettera addizionale (opzionale) (lettere A, B, C, D)
Lettera supplementare (opzionale) (lettere H, M, S, W)
IP 2 3 C HStruttura del codice IP
Fig. 5.6
Protezione medianteisolamento delle partiattive
Protezione medianteinvolucri e barriere
PROTEZIONE CONTROI CONTATTI DIRETTI
75
Tab. 5.2
Elementi della struttura
del codice IP
ELEMENTO
LetterecaratteristichePrima cifracaratteristica
Seconda cifra caratteristica
Lettera addizionale(opzionale)
Letterasupplementare(opzionale)
IP
0123456
012345678
ABCD
HMSW
—
Contro la penetrazione di corpi solidiestranei:(non protetto)≥50 mm di diametro≥12,5 mm di diametro≥2,5 mm di diametro≥1,0 mm di diametroprotetto contro la polverestagno contro la polvereContro la penetrazione di acqua con effetti dannosi:(non protetto)caduta verticalecaduta di gocce d’acqua (inclinazione 15 °)pioggiaspruzzi d’acquagetti d’acquagetti potentiimmersione temporaneaimmersione continua
—
Informazioni supplementari relative a:Apparecchiatura ad alta tensioneProva con acqua con apparecchiatura in motoProva con acqua con apparecchiatura non in motoCondizioni atmosferiche
—
Contro l’accesso a partipericolose con:(non protetto)dorso della manoditoattrezzofilofilofilo
—
Contro l’accesso a partipericolose con:dorso della manodito attrezzo filo
—
CIFREO LETTERE
SIGNIFICATO PER LA PROTEZIONEDELLE PERSONE
SIGNIFICATO PER LA PROTEZIONEDELL’APPARECCHIATURA
76
PROTEZIONI CONTRO I CONTATTI ACCIDENTALI
La protezione parziale è ritenuta sufficiente solo in luoghi dove operano persone addestrate allosvolgimento di una specifica e particolare attività in relazione al tipo di impianto, al tipo dioperazione e alle condizioni ambientali. Si attua mediante ostacoli o allontanamento.La protezione mediante ostacoli si ottiene utilizzando opportune strutture che hanno lo scopo diimpedire l’avvicinamento non intenzionale a parti di circuito in tensione e di evitare il contattoinvolontario dell’operatore durante interventi sul circuito elettrico in tensione per lavori diriparazione, manutenzione, modifiche e simili che per particolari ragioni di funzionalità, nonpossono essere effettuate a circuito aperto; il grado di protezione offerto dagli ostacolirealizzati impiegando birilli, parapetti ecc., può essere inferiore a IPXXB.Non è necessario che gli ostacoli siano fissati in modo da richiedere l’uso di un attrezzo per larimozione; è invece indispensabile che sia evitata la rimozione accidentale.
La protezione mediante allontanamento consiste nell’adottare opportuni criteri installativi al finedi evitare che elementi di circuito elettrico in tensione possano trovarsi a portata di mano. Siconsiderano simultaneamente accessibili parti conduttrici che distano fra di loro meno di 2,5metri in verticale o di 2 metri in orizzontale (Fig. 5.7).
Protezione parzialemediante ostacoli oallontanamento
Si intendono per parti conduttrici simultaneamente accessibili non solo le parti attive del circuitoelettrico ma anche le masse, le masse estranee, i conduttori di protezione, i dispersori, ipavimenti e le pareti non isolanti.Si ricorda che per massa estranea si intende una parte conduttrice non facente partedell’impianto elettrico, ma in grado di introdurre in un ambiente il potenziale di terra o altripotenziali. Si considerano masse estranee, per esempio, le tubazioni dell’acqua, del gas, delriscaldamento e gli elementi metallici facenti parte di strutture di edifici.
Fig. 5.7
Allontanamento oltre il
volume di accessibilità
m 2,50
m 0,75
m 1,25
77
PROTEZIONE CONTROI CONTATTI INDIRETTI
Secondo l’articolo 271 del D.P.R. 547/55 tutte “le parti metalliche degli impianti ad altatensione soggette a contatto delle persone e che per difetto di isolamento o per altre causepotrebbero trovarsi sotto tensione devono essere collegate a terra”.Un impianto di messa a terra serve pertanto a stabilire un contatto elettrico efficiente con ilterreno, allo scopo di condurre a terra le correnti elettriche. Una corrente inviata nel terrenotrova un’opposizione alla circolazione dovuta alla resistenza elettrica del terreno, il quale sicomporta come un conduttore elettrico avente un proprio valore di resistenza.Sia la normativa italiana che quella internazionale prevedono diversi tipi di sistemi elettrici,messi a terra sia direttamente che indirettamente.In particolare, limitando l’analisi alla situazione italiana, i sistemi di messa a terra sono: TT, TN,IT le cui configurazioni e varianti sono state esaminate nel capitolo precedente. Taliconfigurazioni vengono riprese nella Tab. 5.3 dove, per ciascuna di esse, vengono precisate leprescrizioni normative che devono essere soddisfatte ai fini della sicurezza.
TAB. 5.3 - PRESCRIZIONI NORMATIVE PER I DIVERSI SISTEMI DI MESSA A TERRA
Prescrizioni normativeL’art. 413.1.3.3 della Norma CEI 64-8 prescrive che le caratteristiche dei dispositivi diprotezione e le impedenze dei circuiti devono essere tali che, se si presenta un guasto diimpedenza trascurabile in qualsiasi parte dell’impianto tra un conduttore di fase e unconduttore di protezione o una massa, l’interruzione automatica dell’alimentazione avvengaentro il tempo specificato, soddisfacendo la seguente condizione:
Zs Ia ≤ Uodove:Zs è l’impedenza dell’anello di guasto che comprende la sorgente, il conduttore attivo fino al
punto di guasto ed il conduttore di protezione tra il punto di guasto e la sorgente;Ia è la corrente che provoca l’interruzione automatica del dispositivo di protezione entro il
tempo definito nella Tab. 41A in funzione della tensione nominale verso terra Uo oppurenelle condizioni specificate al successivo Art. 413.1.3.5 che prevede un tempo diintervento delle protezioni di 5 s nei circuiti di distribuzione ed un analogo tempo, ma solose si è in presenza di un collegamento equipotenziale supplementare, nei circuiti terminaliche alimentano solo componenti elettrici fissi;
Uo è la tensione nominale in c.a., valore efficace tra fase e terra.
Tab. 41A - Tempi massimi di interruzione per i sistemi TN
Protezione differenzialeLa protezione differenziale, purchè il sistemanon sia TNC, diventa consigliata quando:- l’impedenza dell’anello di guasto a valle
del punto in questione non è nota odifficilmente calcolabile;
- vi è un rischio di rottura del conduttore diterra o protezione;
- cavi di notevole lunghezza;- masse lontane non interconnesse;- si cambia il sistema del neutro.Con i dispositivi differenziali si ottiene unamaggiore sicurezza, perché le elevatecorrenti di guasto, tipiche dei sistemi TN,provocano l’intervento in un tempo di30÷40 ms, rendendo tollerabili tensioni fino280 V.
SISTEMA TN
UO TEMPO DI INTERRUZIONE
120 V 0,8 s230 V 0,4 s400 V 0,2 s
> 400 V 0,1 s
(segue)
Messa a terrae interruttoredifferenziale
78
PROTEZIONI CONTRO I CONTATTI ACCIDENTALI
Prescrizioni normativeL’Art. 413.1.4.2 richiede che sia soddisfatta la seguente condizione: RA . Ia ≤ 50dove: RA è la somma delle resistenze del dispersore e dei conduttori di protezione dellemasse, in ohm;Ia è la corrente che provoca il funzionamento automatico del dispositivo di protezione, inampere.Quando il dispositivo di protezione è un dispositivo di protezione a corrente differenziale, Iaè la corrente nominale differenziale Idn. Per ragioni di selettività, si possono utilizzaredispositivi di protezione a corrente differenziale del tipo S (vedere Norma CEI EN 61008-1,61009-1 e 60947-2) in serie con dispositivi di protezione a corrente differenziale di tipogenerale. Per ottenere selettività con i dispositivi di protezione a corrente differenziale neicircuiti di distribuzione è ammesso un tempo di interruzione non superiore a 1 s. Quando il dispositivo di protezione è un dispositivo di protezione contro le sovracorrenti,esso deve essere:• un dispositivo avente una caratteristica di funzionamento a tempo inverso, ed in questo caso
Ia deve essere la corrente che ne provoca il funzionamento automatico entro 5 s, oppure• un dispositivo con una caratteristica di funzionamento a scatto istantaneo ed in questo caso
Ia deve essere la corrente che ne provoca lo scatto istantaneo.
Protezione differenzialeConsiderato che per gli ordinari dispositividi protezione a tempo inverso il valore dellacorrente a cui corrisponde il tempo diintervento di 5 s è orientativamentecompreso tra 3 e 6 volte la In, ne deriva chesono molto rare le situazioni in cui laprotezione contro i contatti indiretti puòessere assicurata con i dispositivi diprotezione contro le sovracorrenti. Laprotezione differenziale diviene in questicasi praticamente necessaria; la stessaNorma CEI 64-8 nella parte dedicata alcommento dell’art. 413.1.4.2 precisa che idispositivi a corrente differenziale sonoadatti per assicurare la protezione contro icontatti indiretti nei sistemi TT.
SISTEMA TT
Prescrizioni normativeIn questi sistemi la Norma prevede:art. 413.1.5.1 - nei sistemi IT le parti attive devono essere isolate da terra oppure collegate aterra mediante un’impedenza di valore sufficientemente elevato. Questo collegamento puòessere effettuato al punto neutro del sistema oppure ad un punto neutro artificiale, che puòvenire collegato direttamente a terra quando l’impedenza di sequenza zero risultante siasufficientemente elevata. Se non esiste alcun punto neutro, si può collegare a terra attraversoun’impedenza un conduttore di fase.Nel caso di un singolo guasto a terra la corrente di guasto è quindi debole e non è necessariointerrompere il circuito se le prescrizioni di cui in 413.1.5.3 sono soddisfatte. Si devonotuttavia prendere precauzioni per evitare il rischio di effetti fisiologici dannosi su persone incontatto con parti conduttrici simultaneamente accessibili nel caso di doppio guasto a terra.Art. 413.1.5.2 Nota: per ridurre le sovratensioni o per smorzare le oscillazioni di tensione, può esserenecessario realizzare messe a terra attraverso impedenze o punti neutri artificiali, le cuicaratteristiche devono essere appropriate a quanto descritto per l’impianto.Art. 413.1.5.3 Le masse devono essere messe a terra individualmente, per gruppi ocollettivamente.Deve essere soddisfatta la seguente condizione: RT . Id ≤ 50 dove:RT è la resistenza del dispersore al quale sono collegate le masse, in ohm;Id è la corrente di guasto nel caso di primo guasto di impedenza trascurabile tra unconduttore di fase ed una massa, in ampere.Il valore di Id tiene conto delle correnti di dispersione verso terra e dell’impedenza totale dimessa a terra dell’impianto elettrico.Art. 413.1.5.4 Si deve prevedere un dispositivo di controllo dell’isolamento per indicare ilmanifestarsi di un primo guasto tra una parte attiva e masse o terra; questo dispositivo deveazionare un segnale sonoro e/o visivo.Note:- si raccomanda di eliminare il primo guasto con il più breve ritardo possibile;- un dispositivo di controllo dell’isolamento può essere utile anche per ragioni diverse dalla
protezione contro i contatti indiretti.
Protezione differenzialeIn presenza di doppio guasto a massa,risulta complesso stabilire l’impedenzadell’anello di guasto, che comprende i dueavvolgimenti di fase del trasformatore dialimentazione, i conduttori delle due fasi amassa ed una porzione dei conduttori diterra. In questi sistemi la protezionedifferenziale di utenza è efficace nel caso diuna fase a terra.
SISTEMA IT
(SEGUE) - TAB. 5.3 - PRESCRIZIONI NORMATIVE PER I DIVERSI SISTEMI DI MESSA A TERRA
79
Note
(1) Non essendo possibile praticamente effettuare la verifica per ogni configurazione di doppio guasto, il calcolo viene effettuato supponendo unaeguale ripartizione della tensione fra i due circuiti di guasto (l’ipotesi corrisponde alla condizione più sfavorevole per uno dei due circuiti interessatidal doppio guasto).
(2) Le norme raccomandano di non distribuire il neutro nei sistemi IT.
LUNGHEZZA MASSIMAPROTETTA PER LAPROTEZIONE DELLEPERSONE
La Norma CEI 64-8 suggerisce un metodo convenzionale che nella maggioranza dei casi èsufficiente per determinare, con una buona approssimazione, la lunghezza massima dellecondutture per la quale si è verificata la protezione delle persone.
Il metodo è basato sulla legge di Ohm con un adattamento opportuno.
Nella valutazione della corrente di guasto a terra sono considerate solamente le impedenzedella fase e del PE relative alla utenza in esame.
Il sistema di calcolo è efficace per effettuare una rapida valutazione della lunghezza massimaprotetta quando non si conoscono le caratteristiche della rete a monte e può essere applicato acondizione che il PE sia ubicato nelle immediate vicinanze dei conduttori attivi che compongonoil circuito. In caso contrario , la verifica della protezione delle persone può essere eseguita solodopo il completamento dell’impianto con l’esecuzione di misure.
La lunghezza massima protetta è espressa dalla seguenteformula:
Nel sistema IT possiamo avere due casi:
1) senza distribuzione del neutro (1)
la formula da adottare è la seguente
2) con il neutro distribuito (2)
Caso A - Circuiti senza neutro inseriti in un sistema con ilneutro distribuito. In questo caso la formula diventerà:
Caso B - Linea con neutro, la formula sarà:
0,8 · Uo · SN
Lmax = Kx · Kpar.
2 · 1,5 · ρ · (1+m’) · km · Im
0,8 · Uo · SF
Lmax = Kx · Kpar.
2 · 1,5 · ρ · (1+m) · km · Im
0,8 · U · SF
Lmax = Kx · Kpar.
2 · 1,5 · ρ · (1+m) · km · Im
0,8 · Uo · SF
Lmax = Kx · Kpar.
1,5 · ρ · (1+m) · km · Im
PE
C
AB
SPE S F
L
PE C
D
AB
SPE S F
VAB =2
0,8 U
PEC
D
AB
SPE S F
VAB =2
0,8 UO
SN
N
caso A caso B
Sistema di neutro TN
Sistema di neutro IT
80
PROTEZIONI CONTRO I CONTATTI ACCIDENTALI
Simboli utilizzati:
Lmax massima lunghezza in metri della conduttura per la quale è possibile l’intervento dellaprotezione.
Kx è un fattore di riduzione che considera la reattanza dei cavi con sezione maggiore di95 mm2.
SEZIONE FASE MM2
KX
120
0,90
150
0,85
185
0,80
240
0,75
300
0,72
N. CAVI IN PARALLELO
KPAR
1
1
2
2
3
2,65
4
3
5
3,2
Kpar è un fattore correttivo da utilizzare nel caso di più cavi posti in parallelo.
Km è un coefficiente che tiene conto della tolleranza della soglia di intervento magnetico. Il suovalore è di:
1,2 per gli sganciatori del tipo magnetotermico;
1,15 per gli sganciatori elettronici;
1,5 è un fattore di correzione della resistenza del circuito in quanto si ritiene che inoccasione del guasto, il valore della resistenza aumenti del 50 % rispetto a quello a20°C;
0,8 considera la riduzione all’80 % della tensione di alimentazione in occasione di unguasto, sulla parte di impianto a monte della conduttura in esame;
Uo è la tensione nominale fra fase e terra in V;
U è la tensione nominale fra fase e fase in V;
SF è la sezione del conduttore di fase in mm2;
SN è la sezione del conduttore di neutro in mm2;
ρ indica la resistività a 20°C del materiale conduttore. Il suo valore è 0,018 per il ramee 0,027 per l’alluminio;
m è il rapporto tra la sezione del conduttore di fase e quella del conduttore diprotezione, (in presenza di conduttori in parallelo occorre considerare la sezionecomplessiva);
m’ è il rapporto fra la sezione del conduttore di neutro e quella del conduttore diprotezione;
Im è il valore della taratura della protezione contro i cortocircuiti in A.
Tab. 5.4
Tab. 5.5
81
Di fatto la protezione offerta dai sistemi di messa a terra (soprattutto dal sistema TT) puòrivelarsi insufficiente e/o inadeguata, sicché è necessario migliorarla mediante l’impiego diadeguati dispositivi contro i guasti verso terra. Il principale di questi dispositivi è l’ interruttoredifferenziale.Un interruttore differenziale, come risulta dalla Fig. 5.8 è costituito da alcuni elementifondamentali:a) i contatti;b) il rilevatore differenziale;c) il relè polarizzato;d) il tasto di prova.I contatti hanno lo scopo di consentire l’apertura e la chiusura del circuito e sono dimensionatiin funzione della corrente che sono chiamati a interrompere (interruttori differenziali puri ointerruttori differenziali magnetotermici).
Fig. 5.8
Elementi fondamentali
di un interruttore
differenziale
Il rilevatore differenziale è costituito da un trasformatore con nucleo magnetico toroidale (abassa riluttanza magnetica) sul quale sono disposti due avvolgimenti principali e unavvolgimento secondario che alimenta un relè polarizzato a smagnetizzazione in grado dicomandare il dispositivo di sgancio per l’apertura dei contatti.In condizioni di funzionamento normale dell’impianto, le correnti che percorrono gliavvolgimenti principali sono uguali e pertanto in tale situazione non si genera nell’avvolgimentosecondario nessuna forza elettromotrice.Se invece si verifica una dispersione di corrente a valle del rilevatore differenziale, per difettodi isolamento o per contatto diretto, si determina una corrente risultante tale da permettere unflusso magnetico nel toroide che genera una forza elettromotrice nell’avvolgimento secondario,tale da consentire la smagnetizzazione del relè polarizzato e quindi l’apertura dei contatti.
DISPOSITIVI CONTROI GUASTI VERSO TERRA
Il differenziale
82
PROTEZIONI CONTRO I CONTATTI ACCIDENTALI
Gli interruttori differenziali sono classificati in due grandi famiglie:
- interruttori differenziali senza sganciatori di sovracorrente incorporati (chiamati anche “puri”)
- interruttori differenziali con sganciatori di sovracorrente incorporati.
I primi sono idonei alla sola protezione contro le correnti di dispersione verso terra enell’installazione richiedono l’impiego di dispositivi (fusibili o interruttori automatici) in grado diinterrompere le sovracorrenti (sovraccarico e cortocircuito) per proteggere non solo il circuitointeressato dal guasto ma anche il differenziale.
I secondi costituiscono un complesso unico in grado di aprire il circuito in caso di guasto sia chesi tratti di correnti di dispersione sia di sovracorrenti.Riguardo la destinazione d’uso i differenziali si distinguono in:
- interruttori differenziali per uso domestico e similare;- interruttori differenziali per uso generale.
Appartengono ai primi gli interruttori con soglia di intervento differenziale fino a 1 A di tipo G(generale) o S (selettivo) entrambi caratterizzati dal tempo di intervento massimo entro 1sec.; aisecondi, quelli con soglia di intervento differenziale fino a 3 A (sia istantanei che regolabili conritardo fino a 3 sec.). Non di rado, specie nei grossi quadri generali e di distribuzione,soprattutto nei sistemi di distribuzione TN, vengono utilizzati relè differenziali, separati dagliinterruttori automatici magnetotermici, con soglia di intervento differenziale fino a 25 A (e oltre)e con tempi di ritardo fino a 5 sec.Molti interruttori differenziali del primo tipo sono muniti di elementi di commutazione destinatialla regolazione della corrente differenziale di intervento e per alcuni tipi è prevista anche lapossibilità di regolazione del tempo di intervento. Con i differenziali regolabili è possibilerealizzare un’efficace protezione selettiva nel campo delle correnti di guasto.
Classificazione deidifferenziali
Interruttoredifferenziale a sganciodiretto
Interruttoredifferenziale a sgancioindiretto o dipendentedalla rete
Nel tipo di funzionamento sgancio diretto, l’energia necessaria allo sgancio viene fornita dallacorrente differenziale, basta il debole segnale dovuto ai pochi mA della corrente diffusa perinnescare il circuito di sgancio dei contatti di potenza.
Nel funzionamento con sgancio indiretto, il segnale che proviene dal toroide viene sottopostoad una elaborazione elettronica per migliorare le prestazioni dell’interruttore differenziale.Per ottenere questo risultato è però necessario ricorrere ad una sorgente di energia ausiliaria,generalmente costituita dalla stessa rete che alimenta il circuito protetto.Gli interruttori differenziali modulari per uso domestico e similare non richiedono la sorgente dialimentazione ausiliaria, mentre quando si passa ai differenziali scatolati con prestazionielevate (correnti nominali dell’ordine di centinaia di A e correnti differenziali fino a qualche A)l’energia necessaria alla rilevazione del guasto, elaborazione del segnale e sgancio finale dipotenza, viene di norma derivata dalla stessa linea di alimentazione.Questi interruttori sono usualmente installati in grossi impianti che ricadono nella condizionesuddetta.Gli interruttori a tempo dipendente possono aprire o non aprire automaticamente il circuito almancare della tensione. Nel secondo caso però se sono rispondenti alla Norma IEC 947/2 purmancando la tensione di una fase, se si verificasse un guasto a terra con pericolo dielettrocuzione, il circuito di alimentazione del relè di sgancio deve innescare comunquel’intervento della protezione.
83
Componenti di classeII, isolamento doppio orinforzato, isolamentosupplementare
Fig. 5.9
Principali segni grafici
riguardanti le protezioni
passive
La protezione effettuata con componenti a doppio isolamento o con isolamento rinforzato sieffettua impiegando materiale elettrico (apparecchi, involucri, scatole, conduttori ecc.) cherisponde a specifiche norme e che riporta il segno grafico indicato in Fig. 5.9.Per ottenere le necessarie garanzie di sicurezza si richiedono particolari attenzioni durantel’installazione dei vari componenti; in particolare:
- un componente a doppio isolamento può essere utilizzato in un punto dell’impianto privo didispositivi idonei a interrompere le correnti di guasto a terra e perciò l’eventuale PE passantedeve essere isolato come se fosse un conduttore attivo;
- nessuna parte conduttrice, né accessibile né intermedia, deve essere collegata al conduttore diprotezione;
- tutte le parti conduttrici suscettibili di entrare in contatto accidentale con parti attive in caso diguasto (masse) devono essere rese inaccessibili dal doppio isolamento; se l’involucro che leracchiude è provvisto di porte o di coperchi che possono essere rimossi senza l’uso di unachiave o di un attrezzo, è necessario prevedere barriere isolanti con grado di protezione coninferiore a IP2X o a IPXXB.
Trasformatored’isolamento
Mediante il trasformatore d’isolamento si realizza la protezione per separazione elettrica. Dettaprotezione consiste nel separare il circuito primario dal secondario così da impedire larichiusura del circuito di guasto a terra (Fig. 5.10).La tensione nominale del circuito separato non deve superare i 500 V e la sua lunghezza deveessere limitata; la Norma CEI 64-8/4 raccomanda che la lunghezza L non sia superiore alvalore dato dalla relazione:
con un massimo di 500 m.
Tutte le parti attive del circuito separato non devono avere nessun punto in comune con altricircuiti o con il conduttore di protezione.La separazione elettrica dai circuiti TT, TN, IT, è in genere ottenuta con elementi isolanti (scatole,tubi protettivi ecc.) e non necessariamente è totale. Quando non si può evitare di utilizzare uno
L100.000
VN
=
84
PROTEZIONI CONTRO I CONTATTI ACCIDENTALI
Le masse del circuito separato devono risultare completamente isolate da altre masse, masseestranee o conduttori di protezione. Una stessa sorgente può alimentare più utilizzatori(Fig. 5.11) purché vengano rispettate le seguenti indicazioni:
- tutte le masse del circuito separato devono essere collegate fra loro con conduttore diequipotenzialità, ma non connesso a quello di protezione;
Fig. 5.10
Alimentazione di un solo
utilizzatoreV max=500V
NO
Alimentazione di un solo utilizzatore: non si deve collegare la massané a terra, né al conduttore di protezione.
Circuitoprimario
Circuitosecondario
Vn L ≤ 100 000Vn in VoltL in metri
Fig. 5.11
Collegamento delle masse
a un impianto di terra
separato da quello
ordinario
stesso tubo protettivo o uno stesso condotto per contenere i circuiti ordinari e quelli separati, sidevono utilizzare cavi multipolari con guaina adatti per la tensione più elevata.Periodicamente si richiede un controllo al fine di accertare il perfetto isolamento (tutto ilcircuito con gli apparecchi utilizzatori inseriti non deve presentare verso terra una correntesuperiore a 2 mA).
85
Tab. 5.6 TENSIONENOMINALE (V)
TEMPO MASSIMO DIINTERRUZIONE (S)
120 0,8230 0,4400 0,2
> 400 0,1
- il polo di terra delle eventuali prese a spina deve essere collegato al conduttore equipotenziale;
- i dispositivi di protezione contro le sovracorrenti devono essere opportunamente dimensionatiin modo tale che, in caso di doppio guasto a massa, l’alimentazione sia interrotta entro i tempiindicati nella Tab. 5.6;
- i cavi flessibili, se soggetti a danneggiamento, devono essere visibili per tutta la lunghezza;
Fig. 5.12
Sistema SELV
230 V
N
F
PE
max. 50 V
1) Protezione assicurata contro i contatti indiretti senza messa a terra2) Protezione assicurata contro i contatti diretti anche su grandi superfici
1
2
PROTEZIONEMEDIANTE BASSISSIMATENSIONE DISICUREZZA(SELV E PELV)
- i cavi flessibili di classe I devono incorporare un conduttore di protezione da utilizzare comecollegamento equipotenziale;
- sono ammesse solo le seguenti sorgenti di alimentazione:a) trasformatore di isolamento rispondente alla Norma CEI 96-4 e 96-8;b) altre sorgenti con caratteristiche di sicurezza equivalenti.
Il sistema SELV, indicato dalla Norma CEI 64-8, si realizza alimentando il circuito da proteggerea non più di 50 V mediante trasformatore di isolamento o altra sorgente di sicurezza (Fig. 5.12).L’impianto SELV deve essere totalmente separato dai circuiti a 230/400 V e nessuna partemetallica deve essere collegata intenzionalmente a terra.La separazione tra i conduttori appartenenti al sistema a bassissima tensione e ogni altrocircuito, non alimentato dal trasformatore di sicurezza, può essere realizzata unicamente in unodei quattro modi seguenti:
- mediante la separazione materiale delle condutture, cioè con percorsi totalmente separati intubi o in canali esclusivi;
- utilizzando per la realizzazione dei circuiti SELV cavi con guaina isolante;
86
PROTEZIONI CONTRO I CONTATTI ACCIDENTALI
- utilizzando per gli altri circuiti contenuti nello stesso canale cavi con una guaina o schermometallico messo a terra;
- prevedendo per i circuiti SELV cavi aventi isolamento idoneo al sistema a tensione maggiorecontenuto nello stesso canale o nello stesso tubo.
In ogni caso quando i circuiti SELV fanno capo a una cassetta di derivazione o a unapparecchio che prevede anche circuiti a 230 V, bisogna attuare provvedimenti di separazionemolto accurati simili a quelli prescritti per il trasformatore di isolamento.I sistemi PELV si differenziano da quelli SELV per la messa a terra del circuito secondario (Fig. 5.13). I circuiti PELV sono, in generale, meno sicuri dei sistemi SELV: infatti la protezionecontro i contatti diretti è assicurata solo negli ambienti asciutti e per parti in tensione di piccoledimensioni (per esempio le viti di serraggio dei morsetti).Se la tensione secondaria è superiore a 25 V sia nei sistemi SELV che PELV è necessarioproteggere tutte le parti nude in tensione mediante gli ordinari involucri con grado diprotezione, contro i contatti diretti, non inferiore a IPXXB (cioè con le stesse caratteristicherichieste per i circuiti a 230/400 V); per i sistemi SELV rimane il vantaggio di poter evitare lamessa a terra delle masse mentre quelli PELV trovano giustificazione per l’alimentazione deicircuiti di comando delle macchine.
Fig. 5.13
Sistema PELV
I sistemi SELV e PELV possono essere alimentati con bassissime tensioni ottenute da generatoriautonomi, quali ad esempio le pile e gli accumulatori, con i quali non esiste pericolo diinterferenze accidentali con la tensione di rete a 230/400 V.La situazione non è invece sicura quando la bassissima tensione è ottenuta mediante untrasformatore collegato alla rete a 230/400 V, perché in questo caso un guasto all’isolamentofra l’avvolgimento primario e quello secondario può determinare un grave pericolo; negliordinari trasformatori, infatti, gli avvolgimenti sono isolati tra loro mediante materiali organiciche, in seguito a riscaldamento o a scarica, possono bruciare diventando conduttori e mettendoin contatto il primario a 230 V con il secondario a bassissima tensione. Se il guasto è parziale,come spesso avviene in seguito a sovracorrenti non interrotte tempestivamente o a sovratensioniimpulsive prodotte da scariche atmosferiche, l’impianto può continuare a funzionare senzamanifestare la situazione di pericolo.Per queste ragioni la Norma CEI 64-8/4 considera gli impianti a bassissima tensione,alimentati da ordinari trasformatori, pericolosi quanto le usuali installazioni a 230/400 V eimpone gli stessi mezzi di protezione contro i contatti diretti e indiretti previsti per queste ultime.
I sistemi FELV
230 V
N
F
PE
max. 25 V
1) Protezione assicurata contro i contatti indiretti con collegamento equipotenziale al PE2) Protezione assicurata contro i contatti diretti su piccole superfici solo in ambienti asciutti
1
2
87
Qualora tuttavia si realizzi un impianto con queste caratteristiche lo stesso viene denominatoFELV. È ad esempio un impianto FELV, l’impianto citofonico di un condominio, alimentato a12 V mediante trasformatore ordinario. Tale impianto richiede apparecchi e condutture ingrado di garantire un livello di protezione contro i contatti diretti e indiretti adatto alla tensionedi 230 V, nonché la messa a terra di tutte le masse, compreso il cancello o il portone d’ingresso(se metallici), su cui è installata l’elettroserratura.In ogni caso la stessa Norma CEI 64-8 sconsiglia l’adozione di sistemi FELV.
Questo tipo di protezione, utilizzabile solo in situazioni eccezionali e comunque mai negliedifici civili e similari, consiste nell’utilizzare un ambiente completamente isolante nel quale siale pareti che il pavimento presentino verso terra una resistenza minima permanente di:
- 50 kΩ per tensioni nominali ≤ 500 V;
- 100 kΩ per tensioni nominali > 500 V.
In questi particolari ambienti (Fig. 5.14) la protezione contro i contatti indiretti può essereconsiderata come un doppio isolamento costituito dall’isolamento principale degli apparecchiutilizzatori e dall’isolamento verso terra del locale.
Locali isolanti
Fig. 5.14
Locali isolanti
giunto isolante
88
PROTEZIONI CONTRO I CONTATTI ACCIDENTALI
Per mantenere efficiente il sistema si devono attuare le seguenti condizioni:
- non introdurre il conduttore di protezione;
- qualsiasi apparecchio a installazione fissa di classe I deve essere opportunamente distanziatoda altri apparecchi similari, al fine di impedire il contatto simultaneo fra due masse chepotrebbero presentare differente potenziale di guasto; tale distanziamento deve esseresuperiore a 2 m per le parti a portata di mano e 1,25 m se fuori dalla portata di mano.
Eventuali ostacoli utilizzati per impedire il contatto fra le masse o le masse estranee devonoessere di materiale isolante e la distanza minima per sormontarli non deve risultare inferiore aivalori sopra espressi.Queste barriere isolanti devono avere una sufficiente resistenza meccanica ed essere in gradodi superare la prova di tensione applicata di 2000 V per 1 minuto; inoltre, in condizioni d’usoordinarie, la resistenza deve avere valore tale da limitare a non più di 1 mA le correnti didispersione verso terra.Negli ambienti isolanti è vietato l’uso di prese a spina e tutto l’impianto deve essere sotto ilcontrollo di personale addestrato per:
- evitare l’introduzione nel locale di apparecchi collegati a terra o di masse estranee;
- impedire che durante l’accesso al locale le persone siano sottoposte a differenze di potenzialepericolose;
- le masse estranee uscenti dal locale (tubi metallici o simili) devono essere opportunamenteinterrotte, con uno o più elementi di giunzione isolanti, per impedire la propagazione dipotenziali pericolosi all’esterno del locale.
CONDUTTURE E CAVI
90
Le conduttore elettriche adempiono il loro servizio in modo ottimale solo se sono statedimensionate correttamente ed equipaggiate con adeguati dispositivi di manovra e protezione.Il progetto del dimensionamento elettrico coinvolge la completa conoscenza delle caratteristichedelle condutture stesse, dell’andamento delle correnti e dei fenomeni elettrici che si possonomanifestare.La corrente che viene considerata per il ridimensionamento di un conduttore e la corrente diimpiego IB; partendo da questo il progettista svolge una serie di considerazioni e calcoli perdeterminare le altre grandezze della rete elettrica: portata dei cavi IZ, caduta di tensione dellalinea ∆V, energia specifica passante I2t, ecc.La Fig. 6.1 riassume lo schema logico che deve essere seguito per un corretto dimensionamentodel cavo e la corretta scelta delle protezioni.
Fig. 6.1
Dimensionamento di un cavo
e scelta delle protezioni
DIMENSIONAMENTODEGLI IMPIANTI
CALCOLO DELLA CORRENTE D’IMPIEGO IB
SCELTA DEI CAVI IN BASE ALLA PORTATA
VERIFICA CADUTA TENSIONE
CALCOLO DELLE CORRENTI DI CORTOCIRCUITO
SCELTA DELLE PROTEZIONI
VERIFICHE CAVO/INTERRUTTORE
K2S2>I2T Im ≤ ICCMIN LCAVO ≤ LMAX
FINE
OKNO
SI
NO
PAG. 107 PAG. 43PAG. 107
PAG. 149-214
PAG. 92
PAG. 78
PAG. 58
AUMENTO DELLA SEZIONE
DUE ALTERNATIVE
A B
91
Si definisce conduttura l’insieme costituito da uno o più conduttori elettrici e dagli elementi cheassicurano l’isolamento, il fissaggio e la protezione necessaria.La conduttura è completata dagli elementi di giunzione e derivazione atti a realizzare l’insiemedei circuiti di distribuzione o terminali costituenti la rete di distribuzione nell’ambitodell’impianto utilizzatore.Le condutture si distinguono principalmente per il sistema di protezione meccanica e difissaggio nei tipi indicati nelle figure riportate nel paragrafo metodi di installazione.In una conduttura si distinguono: i cavi, i tubi protettivi, le cassette di giunzione e derivazione,i morsetti di giunzione e derivazione e i canali.Si definisce cavo l’insieme dei conduttori, degli isolanti, delle guaine e delle armature diprotezione o di schermatura specificamente costruito per convogliare la corrente sia ai fini deltrasporto dell’energia che di trasmissione di segnali. Si chiama cavo anche il sempliceconduttore ricoperto dall’isolamento funzionale (cavo unipolare senza guaina) talvolta definitonel gergo degli installatori con i termini di: filo, cordina, conduttore isolato.
I cavi in uso negli impianti elettrici utilizzatori in BT sono caratterizzati fondamentalmente dallatensione nominale, dal materiale isolante, dalla guaina protettiva, dalla flessibilità, dal numerodelle anime e dalla sezione del conduttore di ciascuna anima (Fig. 6.2).La tensione nominale adeguata a tensioni di esercizio di 230/400 V è Uo/U = 300/500 V percavi a posa fissa. Per sistemi di posa meno impegnativi (monofase 230 V) può essere sufficientela tensione nominale Uo/U = 300/300 V (Uo valore efficace della tensione tra uno qualsiasidei conduttori e la terra; U valore efficace della tensione tra due conduttori di un cavomultipolare o di un sistema con cavi unipolari.Per posa fissa in ambienti speciali o per posa interrata occorrono tensioni nominali più elevate(Uo/U = 450/750 V oppure 0,6/1 kV).
I materiali più usati per l’isolamento sono: il PVC, la gomma naturale, la gomma sintetica, ilpolietilene. La guaina protettiva (Fig. 6.3), indispensabile per la posa a vista o interrata, puòessere in PVC, in policloroprene o materiale equivalente; raramente si usano cavi con armaturametallica costituita da treccia di fili d’acciaio zincati o da nastri d’acciaio avvolti a spirale (caviinterrati senza protezione o posati in ambienti con pericolo d’urto).
H07-A07-FRORPosa fissa anche esterna450/750
600/1000 FG07-NIVV-KPosa fissa anche interrata (*)
(*) se autorizzata dal costruttore
300/300 H03-A03Collegamenti mobili
H05-A05-N05Posa fissa interna
300/500
Fig. 6.2
Tensione nominale
U0/U in volt
CARATTERIZZAZIONECAVI
DEFINIZIONE DICONDUTTURA
Posa a giorno senon esiste pericolod’urto.Se esiste pericolod’urto, entro tubi,canali, ripari ditipo pesante(75 kg/5 cm)
CON GUAINA
Posa entro tubiprotettivi, canali inresina o metallicipurché di tipoidoneo (IP≥20)
In ogni situazioneARMATI
SENZA GUAINA
Fig. 6.3
Protezione meccanica
CONDUTTURE E CAVI
92
La Norma CEI 20-27 in accordo con il documento CENELEC HD 361, ha fissato un sistemasintetico per descrivere, mediante sigle convenzionali, la configurazione di un cavo dal puntodi vista dei materiali che lo costituiscono, dei limiti di impiego, dei tipi di armonizzazionenormativa, della flessibilità, della forma e del numero dei conduttori. Le lettere che compaiono nelle sigle hanno il significato indicato nella Tab. 6.1.
Per collegamenti mobili è indispensabile usare conduttori flessibili (Fig. 6.4 e Fig. 6.5).
Il numero delle anime di ciascun cavo varia da 1a 5 in funzione del sistema di distribuzione edel tipo di conduttura. Le sezioni usate variano, indicativamente, da 1,5 a 35 mm2 in ambientidi tipo civile e similare fino a 240 mm2 in ambienti industriali; raramente si utilizzano cavi consezioni superiori essendo più convenienti per grandissime portate le condutture in sbarre o laposa di più cavi di media sezione in parallelo.
Tipo di cavo
flessibile
rigido a filo unico
rigido cordato
solo perposa fissa
anche percollegamentimobili
N07V-K
H07V-U
N07V-R
Cavo unipolare flessibile
Cavo unipolare rigido a filo unico
Cavo unipolare rigido cordato
F-H
U
R-K
Flessibilità Fig. 6.4
Flessibilità di alcuni
tipi di cavi unipolari
Cavo tripolare sotto guainaA) guaina protettivaB) eventuale riempitivoC) isolanteD) conduttore
A) guaina protettivaC) isolanteD) conduttoreE) guaina esternaF) armatura metallica
Cavo tripolare con armaturametallica
A
A DB C
DCFE
Fig. 6.5
Alcuni tipi di cavi tripolari
SISTEMA DIDESIGNAZIONEDEI CAVI
Per la posa fissa si usano cavi rigidi con conduttore rigido rotondo a corda o con conduttoreflessibile; per piccole sezioni (fino a 4-6 mm2) si usano anche conduttori rigidi a filo unico(sconsigliabili per la difficoltà di collegamento).
93
ORDINE DILETTURA
CARATTERISTICHECONSIDERATE
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Stato di armonizzazione
Tensione nominale Uo/U
Tipo di isolante
Rivestimenti metallici
Armatura
Guaina
Costruzione speciale
Materiale del conduttore
Forma del conduttore
Numero delle anime per sezione
HAN
010305071BB3JMNRSVXAA5A7CC2C4C7FKZ2Z3Z4Y2Y3BB3JMNRSVX
nessunaD3D4HH2H3
nessunaAZFHKRSU
Esempio4 G 6
Cavo di tipo armonizzato (valido nei Paesi CEE)Cavo di tipo nazionale (autorizzato)Altro tipo di cavo nazionaleUo/UMinore di 300/300Uguale a 300/300Uguale a 300/500Uguale a 450/750Uguale a 0,6/1 kVGomma etilenpropilenicaGomma butilicaTreccia di fibra di vetroMineralePolicloroprene (o materiale equivalente)Gomma naturale o gomma stirene-butadieneGomma siliconicaPolivinilcloruro (PVC) di uso comunePolietilene reticolatoConduttore concentrico di alluminioGuaina in alluminio a nastroSchermo di alluminioConduttore concentrico di rameGuaina di rameSchermo a treccia di rame sull’insieme delle animeSchermo di rame a fili, piattine o nastriGuaina di acciaioGuaina di zincoArmatura a fili rotondi di acciaioArmatura a piattine di acciaioArmatura a nastri di acciaioArmatura a fili rotondi di alluminioArmatura a piattine di alluminioGomma etilenpropilenicaGomma butilicaTreccia di fibra di vetroMineralePolicloroprene (o materiale equivalente)Gomma naturale o gomma stirene-butadieneGomma siliconicaPolivinilcloruro (PVC) di uso comunePolietilene reticolatoCavo rotondoOrgano portante posto al centro del cavoCavo autoportanteCavi piatti divisibili con o senza guainaCavi piatti non divisibiliCavi piatti con anime distanziate da un listelloRameAlluminioConduttore di materiale e/o forma specialiConduttore flessibile di un cavo flessibile per un servizio mobileConduttore flessibilissimo di un cavo flessibile per servizio mobileConduttore flessibile di un cavo per installazione fissaConduttore rigido, rotondo, a cordaConduttore rigido, settoriale, a cordaConduttore rigido, rotondo, a filo unico
(4 anime con sezione di 6 mm2 di cui una per PE)
SIGLEDISTINTIVE
SIGNIFICATO Tab. 6.1
Sistema internazionale di
designazione dei cavi
CONDUTTURE E CAVI
94
La portata di un cavo dipende dalla sezione, dal tipo di conduttore e dall’isolante, ma anchedalla temperatura ambientale e dalle condizioni di posa.Secondo la Norma CEI-UNEL 35024/1 (fascicolo 3516), per determinare la portata di un cavosi deve tener conto di due fattori di correzione k1 e k2 che dipendono dalla temperaturaambiente se diversa da 30 °C e dalla modalità di installazione(1).Nella Norma vengono riportate tabelle che specificano le portate dei cavi con conduttori dirame unipolari e multipolari.Per facilitare il compito di determinare la portata dei cavi, sono state predisposte le seguentitabelle, nelle quali si può leggere direttamente la portata Iz dei cavi a 30 °C, nelle condizioni diposa più usuali.Ciò evita di individuare prima la portata I0 del singolo circuito o cavo multipolare, poi di andarealla ricerca del fattore k2 adatto al caso e di eseguire la moltiplicazione.
Nota:
(1) Per quanto riguarda le modalità di installazione i fattori correttivi sono quelli espressi nelle tabelle associate alle Fig. 6.6 e 6.7 validerispettivamente per cavi raggruppati in fascio e per cavi raggruppati in singolo strato, mentre per quanto riguarda la temperatura ambienteϑa e di esercizio dell’isolante ϑz il fattore correttivo k2 è ricavabile dalla relazione:
valendo per ϑz la seguente tabella:
K2ϑZ − ϑA=ϑZ − 30ϒ
PORTATA DEI CAVI
1) H05SJ - K 1x 2,5 significa: cavo di tipo ARMONIZZATO CENELEC (H )- tensione nominale 300/500V (0,5) - isolamento in gomma siliconica (S) - guaina in fibra di vetro (J) - privo di armatura (manca ilsimbolo Z e Y della cifra 5) - di forma rotonda(manca il simbolo H riguardante la forma speciale dellacifra 7) - conduttori in rame (manca il simbolo A dell’alluminio) - conduttore flessibile di un cavo perposa fissa (K) - unipolare - sezione 2,5 mm2 (x 2,5).
2) H07RN - R 3 x 50 + 1 x 25 +1G25 significa: cavo di tipo armonizzato CENELEC - tensione nominale450/750 V - isolamento in gomma naturale - sottoguaina di policloroprene -privo di armatura eriempitivi, di forma rotonda - in rame - conduttore rigido cordato di un cavo rigido - 5 anime di cui 3da 50 mm2, 2 da 25 mm2, di cui uno giallo-verde per conduttore di protezione (G 25) .
3) H07V - U 1 x 2,5 significa: cavo di tipo armonizzato CENELEC - tensione nominale 450/750 V -isolato in PVC - senza guaina - conduttore in rame a filo rigido unico - unipolare - sezione 2,5 mm2.
Esempi
ISOLANTE ϑZ [°C]
Cloruro di polivinile (PVC) 70Gomma ordinaria 60
Gomme siliconiche (G9) 90Etilene propilene 90
Tab. 6.2
Si ricorda infine che per condutture posate longitudinalmente in cunicoli o gallerie con aria stagnante e sezione trasversale non superire a pochim2, la Norma CEI 20-20 suggerisce per il calcolo del fattore di correzione la seguente formula:
dove:
- Wtot = potenza specifica dissipata in calore da un metro di conduttore;
- p = perimetro (in metri) della sezione verticale dell’ambiente.
K Wtot=120p
1 –
95
Fig. 6.6
Fattori di correzione per
cavi raggruppati a fascio
Fig. 6.7
Fattori di correzione
per cavi raggruppati
su singolo strato
Condizioni di raggruppamento a fascio
Modalità di installazioneFattori correttivi
n° circuitiraggruppati
fattore
In tubi
FATTORI CORRETTIVI (VALIDI PER SEZIONI DIFFERENZIALE DI NON PIÙ DI 4 GRANDEZZE)
In canali
Numero di circuiti raggruppati
Fattore di correzione
2
0,80
3
0,70
4
0,65
5
0,60
6
0,57
7
0,54
8
0,52
9
0,50
12
0,45
16
0,41
20
0,38
Su soffitto
Su muro o su pavimento Su passerelle
Su passerelle a scala o su mensole
Cavi distanziati
Su passerelle perforate orizzontalio verticali
12345678≥92345
6-78≥9
2345
6-7≥8
2345678≥9
Qualsiasi
0,950,810,720,680,660,640,630,620,610,850,790,750,730,720,710,70
0,880,820,770,750,730,72
0,870,810,720,680,660,630,620,61
1
CONDUTTURE E CAVI
96
Le tabelle CEI UNEL 35024 distinguono 5 metodi di installazione fondamentali, ciascuno a suavolta suddiviso in più situazioni dipendenti dal tipo di isolante, dal numero di conduttori attivi edalla presenza o meno della guaina. In particolare:
Ai fini della portata massima in regime permanente devono considerarsi isolanti tutte le paretio le strutture che hanno un coefficiente di trasmissione termica di almeno 10 W/m2K; rientranoin questo caso le pareti in plastica, gli stipiti in legno di porte o finestre, i blocchi portacaviscanalati. Non rientrano le pareti in muratura, anche se perimetrali e perciò coibentate versol’esterno, i canali e i tubi anche se in resina con spessore dell’ordine di qualche millimetropurché siano installati in aria libera o incassati nei muri.
METODI DIINSTALLAZIONE
Cavi incassati entropareti isolanti
Fig. 6.8
Cavi incassati
entro pareti isolantia) Cavi unipolari con
o senza guaina
a1) Cavi multipolari
Entro tubi incassati inpareti coibenti
Entro tubi incassati inpareti coibenti
Posti direttamente entropareti coibenti Entro stipiti di porte o finestre
Entro elementi scanalatiisolanti
Entro stipiti di porte o finestre
METODO FONDAMENTALE METODI EQUIVALENTI
97
TAB. 6.3 - PORTATA DEI CAVI CON O SENZA GUAINA POSATI IN PARETI ISOLANTI
SEZIONE[mm2]
1,5
2,5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
120
150
185
240
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
14,513,5
19,518
2624
3431
4642
6156
8073
9989
119108
151136
182164
210188
240216
273245
320296
1917
2623
3631
4540
6154
8173
10695
131117
158141
200179
241216
278249
318285
362324
424380
1413
18,517,5
2523
3229
4339
5752
7568
9283
11099
139125
167150
192172
219196
248223
291261
18,516,5
2522
3330
4238
5751
7668
9989
121109
145130
183164
220197
253227
290259
329295
386346
PVC EPR PVC EPR
NUMERO COND.CARICATI
PORTATA (A)
UNIPOLARI MULTIPOLARI
CONDUTTURE E CAVI
98
Cavi contenuti entro tubi o canali protettivi posti in opera in aria libera o incassati entromuratura. È questo il caso più comune di condutture in uso nel settore residenziale e terziariosia per i circuiti principali che per quelli terminali. Nel settore industriale questa tecnicainstallativa è molto usata per circuiti dorsali e terminali. Non vi è alcuna distinzione fra tubi ocanali in plastica o in metallo e fra la posa in aria libera o incassata entro ordinaria muratura.In genere i cavi si considerano raggruppati in più strati, se posati nel canale, oppure disposti afascio se installati in tubi.
Cavi contenuti entrotubi o canali protettivi
Fig. 6.9
Cavi unipolari
incassati entro tubi o canali
in aria libera o in pareti
non isolanti
b) Cavi unipolari con o senza guaina
Entro tubi a parete Entro tubi posti in cunicoli o incavità di strutture
Entro tubi a pareteincassati sotto intonaco
Entro canali a parete oa battiscopa
Entro canali sospesi
Entro canali incassati nelpavimento
METODO FONDAMENTALE METODI EQUIVALENTI
99
SEZIONE[mm2]
1,5
2,5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
120
150
185
240
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
17,515,5
2320
1412,5
18,516
12,511
1614
11,510
1513
10,59,5
1412
109
1311,5
9,58,5
12,511
98
1210,5
98
11,510
8,57,5
119,5
2421
3128
1917
2522
1714,5
2219,5
15,513,5
2018
14,512,5
18,517
13,512
17,516
1311,5
16,515
12,511
1614,5
1210,5
15,514
11,510
1513,5
3228
4237
2622
3430
2219,5
2926
2118
2724
1917
2522
1816
2421
17,515
2320
16,514,5
2219
1614
2118,5
15,513,5
2018
4136
5448
3329
4338
2925
3834
2723
3531
2522
3229
2321
3127
2219,5
2926
2118,5
2825
2118
2724
19,517,5
2623
5750
7566
4640
6053
4035
5346
3733
4943
3430
4540
3229
4338
3127
4136
3026
3934
2925
3833
2724
3632
7668
10088
6154
8070
5348
7062
4944
6557
4641
6053
4339
5750
4137
5448
4035
5246
3834
5044
3633
4842
10189
133117
8171
10694
7162
9382
6658
8676
6153
8070
5851
7667
5548
7263
5346
6961
5145
6759
4843
6456
125110
164144
10088
131115
8877
115101
8172
10794
7566
9886
7163
9382
6859
8978
6557
8575
6355
8272
6053
7969
151134
198175
121107
158140
10694
139123
9887
129114
9180
119105
8676
113100
8272
10795
7970
10391
7667
9988
7264
9584
192171
253222
154137
202178
134120
177155
125111
164144
115103
152133
10997
144127
10492
137120
10089
132115
9686
127111
9282
121107
232207
306269
186166
245215
162145
214188
151135
199175
139124
184161
132118
174153
125112
165145
121108
159140
116104
153135
11199
147129
269239
354312
215191
283250
188167
248218
175155
230203
161143
212187
153136
202178
145129
191168
140124
184162
135120
177156
129115
170150
309275
402355
247220
322284
216193
281249
201179
261231
185165
241213
176157
229202
167149
217192
161143
209185
155138
201178
148132
193170
353314
472417
282251
378334
247220
330292
229204
307271
212188
283250
201179
269238
191170
255225
184163
245217
177157
236209
169151
227200
415369
555490
332295
444392
291258
389343
270240
361319
249221
333294
237210
316279
224199
300265
216192
289255
208185
278245
199177
266235
PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR
3 Tubi protettivi circolari posati su o distanziati da pareti4 Tubi protettivi non circolari posati su pareti5 Tubi protettivi annegati nella muratura
22 Tubi protettivi circolari posati in cavità di strutture23 Tubi protettivi non circolari posati in cavità di strutture24 Tubi protettivi non circolari annegati nella muratura31 Canali posati su parete con percorso orizzontale
32 Canali posati su parete con percorso verticale33 Canali incassati nel pavimento34 Canali sospesi41 Tubi protettivi circolari posati entro cunicoli chiusi, con percorso orizzontale
o verticale42 Tubi protettivi circolari posati entro cunicoli ventilati incassati nel pavimento72 Canali provvisti di elementi di separazione
La Tab. 7.4 vale per i tipi di posa sotto riportati, estrapolati dalla tabella 52.C della Norma CEI 64-8.Tipi di posa:
NUMERO COND.CARICATI
PORTATA (A)
NUMERO DI CIRCUITI
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
TAB. 6.4 - PORTATA DEI CAVI UNIPOLARI SENZA GUAINA POSATI IN TUBO O IN CANALE
CONDUTTURE E CAVI
100
Fig. 6.10
Cavi multipolari
incassati entro tubi o canali
in aria libera o in pareti
non isolanti
b1) Cavi multipolari
Entro tubi a parete Entro tubi posti in cunicoli o incavità di strutture
Entro tubi a pareteincassati sotto intonaco
Entro canali a parete oa battiscopa
Entro canali sospesi
Entro canali incassati nelpavimento
METODO FONDAMENTALE METODI EQUIVALENTI
101
SEZIONE[mm2]
1,5
2,5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
120
150
185
240
300
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
16,515
2219,5
1312
17,515,5
11,510,5
15,513,5
10,510
14,512,5
109
1311,5
9,58,5
12,511
98
1210,5
8,58
11,510
8,57,5
1110
87
10,59,5
2320
3026
18,516
2421
1614
2118
1513
19,517
1412
1815,5
1311,5
1715
12,511
1614
1210,5
15,513,5
11,510
1513
119,5
14,512,5
3027
4035
2422
3228
2119
2825
19,517,5
2623
1816
2421
1715,5
2320
1614,5
2219
15,514
2118
1513,5
2017,5
14,513
1917
3834
5144
3027
4135
2724
3631
2522
3329
2320
3126
2219,5
2925
2118,5
2824
2017,5
2723
1917
2622
1816,5
2421
5246
6960
4237
5548
3632
4842
3430
4539
3128
4136
3026
3934
2825
3732
2724
3631
2623
3530
2522
3329
6962
9180
5550
7364
4843
6456
4540
5952
4137
5548
3935
5246
3733
4943
3632
4742
3531
4640
3330
4438
9080
119105
7264
95684
6356
8374
5952
7768
5448
7163
5146
6860
4943
6457
4742
6255
4540
6053
4338
5750
11199
146128
8979
117102
7869
10290
7264
9583
6759
8877
6356
8373
6053
7969
5851
7667
5650
7364
5348
7061
133118
175154
10694
140123
9383
123108
8677
114100
8071
10592
7667
10088
7264
9583
6961
9180
6759
8877
6457
8474
168149
221194
134119
177155
118104
155136
10997
144126
10189
133116
9685
126111
9180
119105
8777
115101
8475
11197
8172
10693
201179
265233
161143
212186
141125
186163
131116
172151
121107
159140
115102
151133
10997
143126
10593
138121
10190
133117
9686
127112
232206
305268
186165
244214
162144
214188
151134
198174
139124
183161
132117
174153
125111
165145
121107
159139
116103
153134
11199
146129
258225
334300
206180
267240
181158
234210
168146
217195
155135
200180
147128
190171
139122
180162
134117
174156
129113
167150
124108
160144
294255
384340
235204
307272
206179
269238
191166
250221
176153
230204
168145
219194
159138
207184
153133
200177
147128
192170
141122
184163
344297
459398
275238
367318
241208
321279
224193
298259
206178
275239
196169
262227
186160
248215
179154
239207
172149
230199
165143
220191
394339
532455
315271
426364
276237
372319
256220
346296
236203
319273
225193
303259
213183
287246
205176
277237
197170
266228
189163
255218
PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR
3A Tubi protettivi circolari posati su o distanziati da pareti4A Tubi protettivi non circolari posati su pareti5A Tubi protettivi annegati nella muratura
21 Cavità di strutture22A Tubi protettivi circolari posati in cavità di strutture
25 Controsoffitti e pavimenti sopraelevati
La Tab. 7.5 vale per i tipi di posa sotto riportati, estrapolati dalla tabella 52.C della Norma CEI 64-8.Tipi di posa:
NUMERO COND.CARICATI
PORTATA (A)
NUMERO DI CAVI MULTIPOLARI
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
TAB. 6.5 - PORTATA DEI CAVI MULTIPOLARI POSATI IN TUBO O IN CANALE
CONDUTTURE E CAVI
102
Cavi in aria libera non distanziati in contatto fra loro o con la muratura. Questo gruppocomprende la posa a trifoglio o affiancata su unico strato, sospesa, a parete, su passerelle nonperforate, sotto soffitto o sotto pavimento. La dissipazione del calore è ostacolata sia dallaparete di appaggio che dai cavi adiacenti che si devono intendere su un solo strato.
Cavi in aria libera nondistanziati
Fig. 6.11
Cavi in aria libera
non distanziati
tra loro o da pareti c) Cavi unipolari conguaina
c1) Cavi multipolari
Posa a parete
Disposizione a trifoglio
Posa a soffitto Entro parete con protezionemeccanica addizionale
Posa a parete In passerelle non perforate
In intercapedini di controsoffitti opavimento sopraelevati
Entro cunicoli aperti o aerati o incavità di strutture similari
METODO FONDAMENTALE METODI EQUIVALENTI
103
SEZIONE[mm2]
1,5
2,5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
120
150
185
240
300
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
2218,5
2623
17,515
2118,5
15,513
1816
14,512
1715
1311
15,514
12,510,5
1513
1210
1412,5
11,59,5
13,512
119,5
1311,5
10,59
12,511
3025
3632
2420
2926
2117,5
2522
19,516,5
2421
1815
2219
1714,5
2118
1613,5
19,517,5
15,513
18,516,5
1512,5
1816
14,512
17,515,5
4034
4942
3227
3934
2824
3429
2622
3227
2420
2925
2319,5
2824
2218,5
2623
2117,5
2522
2017
2521
1916,5
2420
5143
6354
4134
5043
3630
4438
3328
4135
3126
3832
2925
3631
2823
3429
2722
3328
2622
3227
2421
3026
7060
8675
5648
6960
4942
6053
4639
5649
4236
5245
4034
4943
3832
4641
3631
4539
3530
4338
3429
4136
9480
115100
7564
9280
6656
8170
6152
7565
5648
6960
5446
6657
5143
6254
4942
6052
4740
5850
4538
5548
119101
149127
9581
119102
8371
10489
7766
9783
7161
8976
6858
8572
6455
8069
6253
7766
6051
7564
5748
7261
148126
185158
118101
148126
10488
130111
9682
120103
8976
11195
8472
10590
8068
10085
7766
9682
7463
9379
7160
8976
180153
225192
144122
180154
126107
158134
11799
146125
10892
135115
10387
128109
9783
122104
9480
117100
9077
11396
8673
10892
232196
289246
186157
231197
162137
202172
151127
188160
139118
173148
132112
165140
125106
156133
121102
150128
11698
145123
11194
139118
282238
352298
226190
282238
197167
246209
183155
229194
169143
211179
161136
201170
152129
190161
147124
183155
141119
176149
135114
169143
328276
410346
262221
328277
230193
287242
213179
267225
197166
246208
187157
234197
177149
221187
171144
213180
164138
205173
157132
197166
379319
473399
303255
378319
265223
331279
246207
307259
227191
284239
216182
270227
205172
255215
197166
246207
190160
237200
182153
227192
434364
542456
347291
434365
304255
379319
282237
352296
260218
325274
247207
309260
234197
293246
226189
282237
217182
271228
208175
260219
514430
641538
411344
513430
360301
449377
334280
417350
308258
385323
293245
365307
278232
346291
267224
333280
257215
321269
247206
308258
593497
741621
474398
593497
415348
519435
385323
482404
356298
445373
338283
422354
320268
400335
308258
385323
297249
371311
285239
356298
PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR
NUMERO COND.CARICATI
PORTATA (A)
NUMERO DI CAVI MULTIPOLARI
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
TAB. 6.6 - PORTATA DEI CAVI MULTIPOLARI POSATI IN FASCIO, SU PASSARELLE, MENSOLE O A CONTATTO CON LA MURATURA
CONDUTTURE E CAVI
104
Cavi in aria libera non distanziati posati in unico strato su passerelle perforate su mensole o sualtri supporti che non impediscono la libera circolazione dell’aria tutt’attorno ai cavi . Lasituazione di dissipazione termica è migliore rispetto al caso precedente perché non è impeditadal supporto di appoggio; le passerelle si intendono perforate quando la base di supporto èperforata per almeno il 30% della superficie.
Cavi in aria libera nondistanziati posati inunico strato
Fig. 6.12
Cavi su passerelle
posizionati su unico strato d) Cavi unipolari con guaina
d1) Cavi multipolari
Disposti su una sola filaentro passerelle perforate
Disposti su una sola fila supasserelle a scala
Disposti su una sola fila sumensole o collari
Disposti su una sola filaentro passerelle perforate
Disposti su una sola fila supasserelle a scala
Disposti su una sola fila sumensole o collari
METODO FONDAMENTALE METODI EQUIVALENTI
105
SEZIONE[mm2]
1,5
2,5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
120
150
185
240
300
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
2218,5
2623
1916
2320
1815
2119
17,515
2118,5
17,515
2118,5
17,514,5
2118
17,514,5
2118
1714,5
2018
1714,5
2018
3025
3632
2622
3128
2521
3026
2420
2926
2410
2926
2420
2825
2420
2825
2319,5
2825
2319,5
2825
4034
4942
3530
4337
3328
4034
3227
3934
3227
3934
3227
3933
3227
3933
3127
3833
3127
3833
5143
6354
4437
5547
4235
5244
4134
5043
4134
5043
4034
5043
4034
5043
4034
4942
4034
4942
7060
8675
6152
7565
5749
7162
5648
6960
5648
6960
5547
6859
5547
6859
5547
6759
5547
6759
9480
115100
8270
10087
7766
9482
7564
9280
7564
9280
7463
9179
7463
9179
7362
9078
7362
9078
119101
149127
10488
130110
9883
122104
9581
119102
9581
119102
9480
118100
9480
118100
9379
11699
9379
11699
148126
185158
129110
161137
121103
152130
118101
148126
118101
148126
117100
146125
117100
146125
11598
144123
11598
144123
180153
225192
157133
196167
148125
185157
144122
180154
144122
180154
142121
178152
142121
178152
140119
176150
140119
176150
232196
289246
202171
251214
190161
237202
186157
231197
186157
231197
183155
228194
183155
228194
181153
225192
181153
225192
282238
352298
245207
306259
231195
289244
226190
282238
226190
282238
223188
278235
223188
278235
220186
275232
220186
275232
328276
410346
285240
357301
269226
336284
262221
328277
262221
328277
259218
324273
259218
324273
256215
320270
256215
320270
379319
473399
330278
412347
311262
388327
303255
378319
303255
378319
299252
374315
299252
374315
296249
369311
296249
369311
434364
542456
378317
472397
356298
444374
347291
434365
347291
434365
343288
428360
343288
428360
339284
423356
339284
423356
514430
641538
447374
558468
421353
526441
411344
513430
411344
513430
406340
506425
406340
506425
401335
500420
401335
500420
593497
741621
516432
645540
486408
608509
474398
593497
474398
593497
468393
585491
468393
585491
463388
578484
463388
578484
PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR
NUMERO COND.CARICATI
PORTATA (A)
NUMERO DI CAVI MULTIPOLARI
1 2 3 4 5 6 7 8 9
TAB. 6.7 - PORTATA DEI CAVI MULTIPOLARI POSATI IN STRATO, SU PASSARELLE PERFORATE
CONDUTTURE E CAVI
106
Cavi in aria libera distanziati posti su passerelle perforate, su mensole o su altri supporti chenon impediscono la libera circolazione dell’aria tutt’attorno ai cavi (Fig. 6.13). Due cavi siintendono distanziati quando la distanza fra loro supera il doppio del diametro esterno delcavo di sezione superiore; la distanza da pareti non deve essere inferiore al 30% del diametrodel cavo.
Cavi distanziati supasserelle
Fig. 6.13
Cavi su passerelle
posizionati su unico strato e) Cavi unipolari distanziatisu piano verticale
Su mensole Su fissacavi Su staffe, traversini e simili
METODO FONDAMENTALE METODI EQUIVALENTI
Su passerelle perforateSu passerelle a scalaSu mensole
e1) Cavi unipolari distanziatisu piano orizzontale
107
SEZIONE[mm2]
1,5
2,5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
120
150
185
240
300
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
2218,5
2623
1916
2320
1815
2119
17,515
2118,5
17,515
2118,5
17,514,5
2118
17,514,5
2118
1714,5
2018
1714,5
2018
3025
3632
2622
3128
2521
3026
2420
2926
2410
2926
2420
2825
2420
2825
2319,5
2825
2319,5
2825
4034
4942
3530
4337
3328
4034
3227
3934
3227
3934
3227
3933
3227
3933
3127
3833
3127
3833
5143
6354
4437
5547
4235
5244
4134
5043
4134
5043
4034
5043
4034
5043
4034
4942
4034
4942
7060
8675
6152
7565
5749
7162
5648
6960
5648
6960
5547
6859
5547
6859
5547
6759
5547
6759
9480
115100
8270
10087
7766
9482
7564
9280
7564
9280
7463
9179
7463
9179
7362
9078
7362
9078
119101
149127
10488
130110
9883
122104
9581
119102
9581
119102
9480
118100
9480
118100
9379
11699
9379
11699
148126
185158
129110
161137
121103
152130
118101
148126
118101
148126
117100
146125
117100
146125
11598
144123
11598
144123
180153
225192
157133
196167
148125
185157
144122
180154
144122
180154
142121
178152
142121
178152
140119
176150
140119
176150
232196
289246
202171
251214
190161
237202
186157
231197
186157
231197
183155
228194
183155
228194
181153
225192
181153
225192
282238
352298
245207
306259
231195
289244
226190
282238
226190
282238
223188
278235
223188
278235
220186
275232
220186
275232
328276
410346
285240
357301
269226
336284
262221
328277
262221
328277
259218
324273
259218
324273
256215
320270
256215
320270
379319
473399
330278
412347
311262
388327
303255
378319
303255
378319
299252
374315
299252
374315
296249
369311
296249
369311
434364
542456
378317
472397
356298
444374
347291
434365
347291
434365
343288
428360
343288
428360
339284
423356
339284
423356
514430
641538
447374
558468
421353
526441
411344
513430
411344
513430
406340
506425
406340
506425
401335
500420
401335
500420
593497
741621
516432
645540
486408
608509
474398
593497
474398
593497
468393
585491
468393
585491
463388
578484
463388
578484
PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR PVC EPR
NUMERO COND.CARICATI
PORTATA (A)
NUMERO DI CAVI MULTIPOLARI
1 2 3 4 5 6 7 8 9
TAB. 6.8 - PORTATA DEI CAVI MULTIPOLARI POSATI DISTANZIATI SU MENSOLE E PASSERELLE
CONDUTTURE E CAVI
108
Cavi interrati. Questo tipo di posa non è per ora considerato dalle tabelle CEI UNEL e perciò inTab. 6.9 si fa riferimento alle portate indicate nella Pubblicazione IEC 364-5.
Cavi interrati
Fig. 6.14
Cavi interrati
f) Posati direttamentenel terreno
Cavi interrati protetti da tegolo Cavi entro tubi di PVC interrati
METODO FONDAMENTALE METODI EQUIVALENTI
Cavi entro cunicolo o altra strutturaedile interrata
Cavi entro tubi di cemento
109
TAB. 6.9 - PORTATA DEI CAVI POSA INTERRATA
SEZIONE[mm2]
1,5
2,5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
120
150
185
240
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
23
2220
2926
3834
4743
6357
8274
10595
127115
157141
191171
225201
259231
294262
330293
386342
2623
3431
4440
5449
7367
9585
122110
148133
182163
222198
261233
301268
343304
385340
450397
2118
2723
3630
4538
6151
7866
10186
123104
153129
187158
222187
256216
292248
328277
385325
2421
3227
4135
5244
7059
9177
118100
144121
178150
218184
258217
298251
340287
383323
450379
1916
2521
3328
4135
5647
7361
9479
11597
143120
175148
206175
240202
273231
307259
360304
2319
3025
3932
4941
6655
8672
11193
136114
168141
207174
245206
284238
324272
364306
428360
PVC EPR PVC EPR PVC EPR
NUMERO COND.CARICATI
PORTATA (A)
UNIPOLARI IN TUBI
INTERRATI A CONTATTO
UNIPOLARI IN
TUBO INTERRATO
MULTIPOLARI IN
TUBO INTERRATO
TAB. 6.9A - INFLUENZA DELLA RESISTIVITÀ TERMICA DEL TERRENO
Resistività del terreno (K x m/W)
Cavi unipolari fattore di correzione
Cavi multipolari fattore di correzione
1
1,08
1,06
1,2
1,05
1,04
1,5
1
1
2
0,9
0,91
2,5
0,82
0,84
TAB. 6.9B - INFLUENZA DELLA PROFONDITÀ DI POSA
Profondità di posa (m)
Fattore di correzione
0,5
1,02
0,8
1
1
0,98
1,2
0,96
1,5
0,94
CONDUTTURE E CAVI
110
Propagazione delfuoco lungo i cavi
REQUISITI PARTICOLARI
SEZIONI MINIMEAMMESSE E CADUTEDI TENSIONE NEI CAVI
I cavi in aria installati singolarmente, cioè distanziati tra loro di almeno 250 mm, devonorispondere alla prova di non propagazione della fiamma prevista dalla Norma CEI 20-35 .Quando i cavi sono raggruppati in ambiente chiuso in cui sia da contenere il pericolo dipropagazione di un eventuale incendio, devono essere conformi alla Norma CEI 20-22.
Nel caso di installazione di notevoli quantità di cavi in ambienti chiusi, frequentati dal pubblicoe di difficile e lenta evacuazione, devono essere adottati sistemi di posa atti ad impedire ildilagare del fumo negli ambienti stessi o, in alternativa, cavi a bassa emissione di fumo comeprescritto dalle Norme CEI 20-37 e 20-38.
Se i cavi sono installati in ambienti chiusi frequentati dal pubblico, oppure si trovano acoesistere in ambienti chiusi con apparecchiature particolarmente vulnerabili da agenticorrosivi, deve essere tenuto presente il pericolo che i cavi, bruciando, sviluppino gas tossici ocorrosivi.Ove tale pericolo sussista occorre fare ricorso all’impiego di cavi aventi la caratteristica di nonsviluppare gas tossici e corrosivi (Norma CEI 20-37 e 20-38).
I conduttori impiegati nell’esecuzione degli impianti devono essere contraddistinti dallecolorazioni previste dalle tabelle CEI-UNEL 00722 e 00712. In particolare i conduttori di neutroe di protezione devono essere contraddistinti rispettivamente con il colore blu chiaro e con ilbicolore giallo-verde. I conduttori di fase, devono essere contraddistinti in modo univoco, intutto l’impianto, dai colori: nero, grigio cenere, marrone.
Le sezioni dei conduttori devono essere calcolate in funzione della potenza impegnata e dellalunghezza dei circuiti; la caduta di tensione non deve superare il 4% della tensione a vuoto.Le sezioni, scelte tra quelle unificate nelle tabelle CEI-UNEL, devono garantire la portata dicorrente prevista, per i diversi circuiti. In ogni caso le sezioni minime dei conduttori in ramesono:
- 0,1 mm2 per circuiti di comando e di segnalazione ad installazione fissa destinati adapparecchiature elettroniche;
- 0,5 mm2 per circuiti di segnalazione e telecomando;
- 1,5 mm2 per illuminazione di base, derivazione per prese a spina per apparecchi con potenzaunitaria non superiore a 2,2 kW;
- 2,5 mm2 per utilizzatori con potenza unitaria compresa tra 2,2 e 3,6 kW;
- 4 mm2 per montanti singoli e linee che alimentano singoli apparecchi utilizzatori con potenzanominale superiore a 3,6 kW.
Per la verifica delle cadute di tensione massime ammissibili viene riportata nel seguito laTab. 6.10 ricavata dalla tabella UNEL 35023-70.
Provvedimenti controil fumo
Problemi connessi allosviluppo di gas tossicie corrosivi
Colori distintivi dei cavi
111
Tab. 6.10
Cadute di tensione massime
ammissibili per cavi per
energia isolati con gomma
o con materiale
termoplastico aventi
grado di isolamento
non superiore a 4
SEZIONENOMINALE
11,52,54610162535507095120150185240300400
44,229,717,811,17,414,472,821,781,280,9470,6560,4730,3750,3060,2460,1890,1520,121
35,623,914,49,086,103,722,391,551,150,8780,6410,4940,4130,3560,3060,2590,2290,202
CAVI UNIPOLARI CAVI BIPOLARI CAVI TRIPOLARI
CORRENTE ALTERNATAMONOFASE
CORRENTE ALTERNATATRIFASE
CORRENTE ALTERNATAMONOFASE
CORRENTE ALTERNATATRIFASE
cos ϕ 1 cos ϕ 0,8 cos ϕ 1 cos ϕ 0,8 cos ϕ 1 cos ϕ 0,8 cos ϕ 1 cos ϕ 0,8
mm2 mV / Am mV / Am mV / Am mV / Am mV / Am mV / Am mV / Am mV / Am38,325,715,49,656,423,872,441,541,110,8200,5680,4100,3250,2650,2130,1630,1320,105
30,820,712,57,875,283,222,071,340,9930,7600,5550,4280,3580,3080,2650,2240,1980,175
45,030,218,211,47,564,552,871,811,310,9670,6690,4840,3830,3140,2510,1930,1560,125
36,124,314,79,216,163,732,391,551,140,8660,6240,4760,3940,3410,2890,2450,2150,189
39,026,115,79,856,543,942,481,571,130,8380,5790,4190,3320,2720,2170,1670,1350,108
31,321,012,77,985,343,242,071,340,9880,7500,5410,4120,3420,2950,2500,2120,1860,164
Note:
(1) La temperatura di riferimento assunta è di 80 °C. I valori della tabella sono applicabili, con sufficiente approssimazione, per tutti i cavi perenergia, rigidi, semirigidi, o flessibili isolati con le varie qualità di gomma o di materiale termoplastico, aventi temperature caratteristiche finoa 85 °C.
(2) Per avere la caduta di tensione espressa in volt occorre moltiplicare i valori in tabella per la corrente, in ampere, e per la lunghezza dellalinea in metri, e quindi dividere per 1000.
(3) La caduta di tensione dev’essere calcolata con i seguenti riferimenti:
- tra fase e neutro in caso di corrente alternata monofase
- tra fase e fase nel caso di corrente alternata trifase.
(4) Nei casi in cui i valori di cos ϕ sono diversi da quelli previsti nella tabella, si può utilizzare la seguente formula per il calcolo della caduta ditensione:
∆V = k x (R cos ϕ + X cos ϕ)
dove:
∆V = caduta di tensione per valori unitari di corrente e lunghezza
k = coefficiente (1 per linee monofasi, 1,73 per linee trifasi)
R = resistenza unitaria del cavo
X = reattanza unitaria del cavo
ϕ = fattore di potenza.
Il valore ∆V deve essere moltiplicato per la corrente, per la lunghezza della linea e diviso per 1000.
CONDUTTURE E CAVI
112
Sezione minima dei conduttori di neutro
Sezione minima del conduttore di terra
Sezione dei conduttori di terra e protezione
I conduttori di neutro non devono avere la stessa sezione dei conduttori di fase.Per i conduttori dei circuiti polifasi, con sezione superiore a 16 mm2 se in rame (25 mm2 se inalluminio), è ammesso il neutro di sezione ridotta, ma comunque non inferiore a 16 mm2
(rame), 25 mm2 (alluminio), purché siano soddisfatte le seguenti condizioni:
- il carico sia essenzialmente equilibrato e comunque il neutro di sezione ridotta assicuri lanecessaria portata in servizio ordinario
- sia assicurata la protezione contro le sovracorrenti.
La sezione dei conduttori di terra e protezione, può essere dedotta dalla Tab. 6.11. Sedall’applicazione della tabella risultasse una sezione non unificata occorrerà adottare ilconduttore avente sezione unificata in eccesso rispetto al valore calcolato.
Tab. 6.11
Sezione dei conduttori
di terra e protezione
Se il conduttore di protezione non facesse parte della stessa conduttura dei conduttori di fase,la sua sezione non dovrà essere minore di:
- 2,5 mm2 in presenza di una protezione meccanica
- 4 mm2 se non vi è alcuna protezione meccanica.
La sezione del conduttore di terra deve essere calcolata sulla base dei criteri indicati al-l’art. 543.1 della Norma CEI 64-8.Tale sezione può essere ricavata dalla Tab. 6.12 che indica i valori minimi ammessi.
Tab. 6.12
Sezioni minime dei
conduttori di terra
SEZIONE Sf (mm2) DEI CONDUTTORIDI FASE DELL’IMPIANTO
SEZIONE Sp (mm2) DEL CORRISPONDENTECONDUTTORE DI PROTEZIONE
Sf ≤ 1616 < Sf ≤ 35
Sf > 35
Sp = Sf
16Sp = Sf / 2
CARATTERISTICA DI POSA DEL CONDUTTORE
MATERIALESEZIONE
MINIMA (mm2)
Protetto contro la corrosione, ma non meccanicamenteNon protetto contro la corrosione
RameFerroRameFerro
16162550
113
I conduttori equipotenziali devono essere conformi alle prescrizioni contenute nella sezione 708della Norma CEI 64-8, che qui vengono sinteticamente riassunte:
1) Detta Se la sezione del conduttore equipotenziale dev’essere:
Se ≥ Sp / 2
dove Sp è la sezione del conduttore di protezione principale.
2) Il valore minimo della sezione Se dev’essere di 6 mm2.
3) Se il conduttore equipotenziale è in rame non è richiesta una sezione Se maggiore di25 mm2.
4) Se il conduttore equipotenziale è di altro materiale la sezione può non superare la sezioneequivalente di quella del conduttore di rame di cui al precedente punto 3.
Un conduttore equipotenziale supplementare che connette due masse deve avere sezione noninferiore a quella del conduttore di protezione di sezione minore.Un conduttore equipotenziale supplementare che connette una massa a masse estranee deveavere sezione non inferiore a metà della sezione del corrispondente conduttore di protezione.Un conduttore equipotenziale che connette fra di loro due masse estranee, o che connette unamassa estranea all’impianto di terra, deve avere sezione non inferiore a 2,5 mm2 se è previstauna protezione meccanica, 4 mm2 se non è prevista una protezione meccanica.Nel caso si utilizzino masse estranee per assicurare il collegamento equipotenzialesupplementare, devono essere soddisfatte le prescrizioni indicate all’articolo 543.2.4 dellaNorma CEI 64-8.
Sezioni minimedei conduttoriequipotenzialiprincipali
Sezioni minimedei conduttoriequipotenzialisupplementari
Conduttori equipotenziali
CONDUTTURE E CAVI
114
Si definisce caduta di tensione la differenza fra il valore della tensione nel punto dialimentazione (origine) e quello nel punto di utilizzazione dell’energia elettrica.
È noto come una tensione troppo bassa ai morsetti dell’utenza, costituisce un elemento negativoper il buon funzionamento dell’impianto poiché a parità di potenza erogata, una tensioneinferiore alla nominale provoca un aumento della corrente assorbita con conseguenteriscaldamento dei conduttori delle apparecchiature alimentate.
Nella Norma CEI 64-8 troviamo una raccomandazione volta a contenere la c.d.t ai morsettidell’utilizzatore entro il limite del 4% della tensione nominale. Il motivo è che i motori elettricisono costruiti per funzionare in servizio normale, con una variazione di tensione non superioreal ± 5 % del valore nominale. Un abbassamento eccessivo di tensione causa sicuramente:- problemi per le utenze più sensibili- un aumento del tempo di avviamento dei motori.
Poiché la coppia motrice di un motore asincrono trifase varia in funzione del quadrato dellatensione, ne consegue che è importante contenere il valore della caduta di tensione entro il 10%nella fase di avviamento del motore. Inoltre tale inconveniente è anche sinonimo di perditepoiché la potenza dissipata è proporzionale al quadrato della corrente.
Nella tabella sono contenuti i valori della resistenza e della reattanza dei cavi unificati dedottidalla tabella UNEL CEI 35023-70.
Il valore della caduta di tensione può essere calcolato mediante la formula classica:
(1) ∆U = k · IB · L · (R· cos ϕ + X · sen ϕ)
volendo il valore percentuale si avrà:
(2)
Dove:IB è la corrente assorbita dall’utenza in AK è un fattore di tensione pari a 2 nei sistemi monofasi e bifasi e a
1,73 nei sistemi trifasiL è la lunghezza della linea in kmR è la resistenza di un chilometro di cavo (Ω/km)X è la reattanza di un km di cavo (Ω/km)Un è la tensione nominale dell’impianto in Vcos ϕ è il fattore di potenza del carico.
∆U∆u % = --------------- 100
Un
CADUTA DI TENSIONENEI CAVI
Definizione e metodidi calcolo
Valore della caduta ditensione
115
Si voglia verificare la caduta di tensione dell’utenza rappresentata in figura avente i seguentidati:
Sezione del cavo 35 mm2
Lunghezza 100 mCorrente assorbita dall’utenza 120 ATensione nominale dell’impianto 400 VCaduta di tensione massima ammessa 3 %Fattore di potenza 0,9
Dalla tabella rileviamo per un cavo tripolare da 35 mm2
r = 0,654x = 0,0783
Applicando la formula (1) si ottiene:∆U =1,73 · 120 · 0,1 · (0,654 · 0,9 + 0,0783 · 0,436) = 12,923 V
Ed applicando la (2) si avrà una ∆U % = 3.23 %
Volendo rientrare nella massima ∆U ammessa del 3 % occorre aumentare la sezione del cavo.
Ripetendo i calcoli con un cavo di sezione 50 mm2 i cui dati sono:r = 0,483 x = 0,0779
applicando la formula (1) si otterrà una ∆U =9,74V
ed applicando la (2) una ∆U % = 2,43 %
La caduta di tensione risulta inferiore al valore imposto (3 %) pertanto la scelta della sezione delcavo è corretta.
Esempio
S = 35 mm2 CuL = 100 mIB = 120 ACOS ϕ = 0,9
cavo multipolare Cu/EPRposa in aria libera ravvicinatasu passerella non perforata
CAVO BIPOLARE, TRIPOLARE
CAVO UNIPOLARE
1,5
14,8
0,168
15,1
0,118
2,5
8,91
0,156
9,08
0,109
4
5,57
0,143
5,68
0,101
6
3,71
0,135
3,78
0,095
10
2,24
0,119
2,27
0,0861
16
1,41
0,112
1,43
0,0817
25
0,889
0,106
0,907
0,0813
35
0,641
0,101
0,654
0,0783
50
0,473
0,101
0,483
0,0779
70
0,328
0,0965
0,334
0,0751
95
0,236
0,0975
0,241
0,0762
120
0,188
0,0939
0,191
0,0745
150
0,153
0,0928
0,157
0,0745
185
0,123
0,0908
0,125
0,0742
240
0,0943
0,0902
0,0966
0,0752
300
0,0761
0,0895
0,0780
0,0750
sez. [mm2]
r [mΩ/m]
x [mΩ/m]
r [mΩ/m]
x [mΩ/m]
TAB. 6.13 - RESISTENZA E REATTANZA SPECIFICA DEI CAVI UNIFICATI (TABELLA UNEL 35023-70) (1)
Note(1) Materiale conduttore: rame, temperatura di riferimento 80°C
CONDUTTURE E CAVI
116
Con l’ausilio delle tabelle che seguono è possibile ricavare la ∆U % per valori diversi del fattoredi potenza considerando:
- La tensione nominale 400 V
- La lunghezza del cavo 100 m
- Il sistema di distribuzione sia trifase
- I cavi conformi alle tabelle UNEL 35023-70.
La caduta di tensione percentuale effettiva della conduttura si ottiene nel seguente modo:
∆U % eff = ∆U % tab.x (L/100) x (IB/IB Tab).
dove:L è la lunghezza della linea in metriIB è la reale corrente di impiego della lineaIB tab. è il valore della prima colonna della tabella immediatamente superiore al valore di IB.∆U% tab è il valore della caduta di tensione percentuale fornito dalla tabella in corrispondenza
a IB Tab.
La tabella relativa al cos ϕ = 0,35 è riferita all’alimentazione di un motore elettrico. Il calcolodella ∆U è considerato nella fase di avviamento del motore supponendo che Ibeff sia uguale allacorrente di avviamento pari a 5 x IB.
Se il circuito è composto da più conduttori in parallelo per fase occorre considerare il valore∆U % in corrispondenza della sezione del singolo conduttore, ad una corrente pari a IB/n° diconduttori in parallelo.
Calcolo della caduta ditensione per diversi valori di cos ϕ
NoteNel caso di distribuzione monofaseoccorre moltiplicare il valore della
tabella per 2
sez. [mm2]Ib [A]
46
10162025324050638090
100125150175200225250275300325350375400450500
1,5
2,073,105,178,27
10,3412,93
2,5
1,251,883,135,006,257,82
10,01
4
0,791,181,973,153,934,926,297,879,83
6
0,530,791,322,112,643,304,225,286,608,32
10,56
10
0,320,480,811,291,612,022,583,234,035,086,467,268,07
16
0,210,310,520,831,041,291,662,072,593,264,144,665,186,477,769,06
10,35
25
0,130,200,340,540,670,841,071,341,682,112,683,023,354,195,035,876,717,55
35
0,150,250,400,500,620,790,991,241,561,992,232,483,103,724,354,975,596,21
50
0,110,190,300,380,480,610,760,951,201,521,711,902,382,853,333,804,284,755,23
70
0,140,220,280,350,440,550,690,871,111,251,391,732,082,432,773,123,473,814,16
95
0,110,170,210,270,340,430,540,670,860,961,071,341,611,872,142,412,682,943,213,48
120
0,140,180,220,290,360,450,560,720,810,901,121,341,571,792,012,242,462,692,913,13
150
0,120,150,190,250,310,390,490,620,690,770,961,161,351,541,731,932,122,312,512,702,89
185
0,110,130,170,210,260,330,420,530,600,660,830,991,16
1,3321,491,651,821,992,152,322,482,65
240
0,110,140,180,220,280,350,450,500,560,700,840,981,121,261,401,541,681,821,962,102,242,52
300
0,120,160,200,250,310,400,450,500,620,740,870,991,121,241,361,491,611,741,861,982,232,48
Tab. 6.14
Caduta di tensione %
a cos ϕ = 0,8 per 100 m
di cavo
117
1,5
2,19
3,29
5,49
8,78
10,97
13,71
2,5
1,33
1,99
3,32
5,30
6,63
8,29
10,61
4
0,830,1252,083,334,175,216,668,3310,41
6
0,56
0,84
1,40
2,23
2,79
3,49
4,47
5,59
6,98
8,80
11,17
10
0,34
0,51
0,85
1,36
1,70
2,13
2,73
3,41
4,26
5,37
6,81
7,66
8,52
16
0,22
0,33
0,54
0,87
1,09
1,36
1,74
2,18
2,72
3,43
4,36
4,90
5,45
6,81
8,17
9,53
10,89
25
0,14
0,21
0,35
0,56
0,70
0,88
1,12
1,41
1,76
2,21
2,81
3,16
3,51
4,39
5,27
6,15
7,03
7,91
35
0,16
0,26
0,41
0,52
0,65
0,83
1,04
1,29
1,63
2,07
2,33
2,59
3,24
4,88
4,53
5,18
5,83
6,47
50
0,12
0,20
0,32
0,39
0,49
0,63
0,79
0,99
1,24
1,58
1,77
1,97
2,46
2,96
3,45
3,94
4,44
4,93
5,42
70
0,14
0,23
0,29
0,36
0,46
0,57
0,71
0,90
1,14
1,28
1,43
1,78
2,14
2,50
2,85
3,21
3,57
3,93
4,28
95
0,11
0,17
0,22
0,27
0,35
0,44
0,55
0,69
0,87
0,98
1,09
1,36
1,64
1,91
2,18
2,46
2,73
3,00
3,27
3,55
120
0,14
0,18
0,23
0,29
0,36
0,45
0,57
0,72
0,82
0,91
1,13
1,36
1,59
1,81
2,04
2,27
2,49
2,72
2,95
3,17
150
0,12
0,15
0,19
0,25
0,31
0,39
0,49
0,62
0,70
0,77
0,97
1,16
1,36
1,55
1,74
1,94
2,13
2,32
2,52
2,71
2,91
185
0,11
0,13
0,16
0,21
0,26
0,33
0,42
0,53
0,59
0,66
0,82
0,99
1,15
1,32
1,48
1,65
1,81
1,98
2,14
2,31
2,47
2,64
240
0,11
0,14
0,18
0,22
0,28
0,35
0,44
0,50
0,55
0,69
0,83
0,97
1,11
1,24
1,38
1,52
1,66
1,80
1,94
2,07
2,21
2,49
300
0,12
0,15
0,19
0,24
0,31
0,39
0,44
0,48
0,61
0,73
0,85
0,97
1,09
1,21
1,33
1,45
1,57
1,70
1,82
1,94
2,18
2,42
sez. [mm2]
Ib [A]
4610162025324050638090100125150175200225250275300325350375400450500
1,5
2,323,485,809,28
11,6014,50
2,5
1,402,103,505,607,008,75
11,21
4
0,881,322,203,524,405,497,038,79
6
0,881,472,352,943,684,715,897,36
10
0,540,901,431,792,242,873,584,485,647,168,068,95
16
0,340,570,911,141,431,832,282,853,604,575,145,717,138,569,99
11,41
25
0,220,370,590,730,921,171,471,832,312,933,303,664,585,506,417,338,25
35
0,160,270,430,540,670,861,081,341,692,152,422,693,364,034,715,386,056,72
50
0,120,200,330,410,510,650,811,021,281,631,832,032,543,053,564,074,585,095,59
70
0,150,230,290,370,470,580,730,921,171,311,461,832,192,562,923,293,654,024,38
95
0,110,180,220,280,350,440,550,700,880,991,101,381,661,932,212,482,763,043,313,59
120
0,150,180,230,290,360,450,570,730,820,911,141,361,591,822,052,272,502,732,963,18
150
0,120,150,190,250,310,390,490,620,690,770,961,161,351,541,741,932,122,312,512,702,89
185
0,100,130,160,210,260,330,410,520,590,650,810,981,141,301,461,631,791,952,122,282,442,60
240
0,110,130,170,220,270,340,430,480,540,670,810,941,081,211,341,481,611,751,882,022,152,42
300
0,120,150,190,230,290,370,420,470,580,700,810,931,051,161,281,401,511,631,751,862,092,33
sez. [mm2]Ib [A]
46
10162025324050638090
100125150175200225250275300325350375400450500
Tab. 6.15
Caduta di tensione %
a cos ϕ = 0,85 per 100 m
di cavo
Tab. 6.16
Caduta di tensione %
a cos ϕ = 0,9 per 100 m
di cavo
CONDUTTURE E CAVI
118
Tab. 6.17
Caduta di tensione %
a cos ϕ = 0,35 per 100 m
di cavo
1,5
4,62
6,93
11,56
18,49
23,11
28,89
2,5
2,83
4,24
7,07
11,31
14,14
17,67
22,62
4
1,80
2,71
4,51
7,22
9,02
11,28
14,43
18,04
6
1,23
1,85
3,09
4,94
6,17
7,71
9,87
12,34
15,43
10
0,78
1,16
1,94
3,10
3,88
4,85
6,20
7,75
9,69
12,21
15,51
17,45
19,39
16
0,52
0,78
1,30
2,07
2,59
3,24
4,15
5,18
6,48
8,16
10,36
11,66
12,96
16,19
19,43
22,67
25,91
29,15
25
0,36
0,53
0,89
1,42
1,78
2,22
2,84
3,55
4,44
5,60
7,11
8,00
8,89
11,11
13,33
15,55
17,77
19,99
22,22
35
0,28
0,41
0,69
1,10
1,38
1,73
2,21
2,76
3,45
4,35
5,52
6,22
6,91
8,63
10,36
12,08
13,81
15,54
17,26
50
0,23
0,34
0,56
0,90
1,13
1,41
1,80
2,25
2,82
3,55
4,51
5,07
5,63
7,04
8,45
9,86
11,27
12,67
14,08
15,49
70
0,18
0,27
0,44
0,71
0,89
1,11
1,42
1,78
2,22
2,80
3,55
4,00
4,44
5,55
6,66
7,77
8,89
10,00
11,11
12,22
13,33
95
0,15
0,23
0,38
0,60
0,75
0,94
1,21
1,51
1,88
2,37
3,01
3,39
3,77
4,71
5,65
6,59
7,53
8,47
9,41
10,36
11,30
12,24
120
0,13
0,20
0,33
0,53
0,67
0,83
1,07
1,33
1,66
2,10
2,66
3,00
3,33
4,16
4,99
5,83
6,66
7,49
8,32
9,15
9,99
10,82
11,65
150
0,12
0,18
0,30
0,49
0,61
0,76
0,97
1,22
1,52
1,92
2,43
2,74
3,04
3,80
4,56
5,32
6,08
6,84
7,60
8,36
9,12
9,88
10,64
11,41
185
0,11
0,17
0,28
0,44
0,55
0,69
0,89
1,11
1,39
1,75
2,22
2,50
2,77
3,47
4,16
4,85
5,55
6,24
6,93
7,63
8,32
9,01
9,71
10,40
11,09
240
0,10
0,15
0,25
0,41
0,51
0,64
0,81
1,02
1,27
1,60
2,04
2,29
2,54
3,18
3,82
4,45
5,09
5,72
6,36
7,00
7,63
8,27
8,90
9,54
10,18
11,45
300
0,14
0,24
0,38
0,48
0,60
0,77
0,96
1,20
1,51
1,91
2,15
2,39
2,99
3,59
4,19
4,78
5,38
5,98
6,58
7,18
7,77
8,37
8,97
9,57
10,76
11,96
sez. [mm2]
Ib [A]
4610162025324050638090100125150175200225250275300325350375400450500
Con un cavo trifase in rame della sezione di 50 mm2 e lunghezza 130 m (0,13 km) si alimentaun motore trifase (400 V) che assorbe:
125 A nominali con cos ϕ = 0,8625 A (pari a 5 In) in fase di avviamento concos ϕ = 0,35
La caduta di tensione sul quadro di alimentazione, pereffetto di altri carichi, è di 3,5 V tra le fasi.
Si chiede la caduta di tensione percentuale ai morsetti delmotore nel funzionamento normale ed in fase diavviamento.
Esempio
M
S = 50 mm2 CuL = 130 mIB = 125 AIAVV = 625 A
119
Dalla tabella della caduta di tensione a cos ϕ 0,8 in corrispondenza della corrente di 125 A edella sezione 50 mm2 troviamo una c.d.v di 2,38 % per 100 m che diventa (2,38x 1,3) = 3,094 %riferita alla lunghezza reale del nostro cavo.
La caduta di tensione percentuale sul quadro è di:∆U % = (3,5/400) x100 = 0,875 %
La c.d.v totale sarà quindi:∆TTOT = ∆U % cavo + ∆U % quadro = 3,094 + 0,875 = 3,97 %
Il valore risulta inferiore a quello suggerito dalla norma e pertanto è accettabile.
Dalla tabella della caduta di tensione a cos ϕ 0,35 (fase di avviamento) in corrispondenza dellacorrente di 125 A e della sezione di 50 mm2 troviamo una c.d.v. del 7,04 % per 100m di cavocon una corrente di avviamento pari a 5 In. Quella corrispondente ad una lunghezza di 140 msarà:∆U % = 7,04 x 1,4 = 9,856 %
Il valore calcolato risulta contenuto nel 10 % suggerito, pertanto si può ritenere accettabile. Incaso contrario è necessario aumentare la sezione del cavo.
Nota: La verifica effettuata si considera normalmente accettabile a meno che il motore abbiauna corrente nominale superiore al 30 % del totale dei carichi allacciati allo stesso quadro. Inquest’ultimo caso si rende necessaria la verifica della caduta di tensione sull’intero sistema dialimentazione.
Un ulteriore metodo veloce per calcolare le cadute di tensione nei cavi unipolari, bipolari etripolari isolati in gomma o materiale termoplastico con grado superiore a 4 nei casi confattore di potenza uguale a 1 o a 0,8 con è indicato nella Tab. 6.10.
Caduta di tensione infunzionamentonormale
Caduta di tensione infase di avviamento
120
PROTEZIONE CONTRO IL SOVRACCARICO ED IL CORTOCIRCUITO
La protezione contro le sovracorrenti nelle reti di distribuzione elettrica in bassa tensione, è unacomponente importante del problema più generale della sicurezza e dall'affidabilità degliimpianti elettrici.
In tale ottica è necessario che i conduttori attivi di un circuito elettrico siano protetti da uno o piùdispositivi in grado di interrompere automaticamente l'alimentazione quando si producesovracorrente.
Sovracorrente è una qualsiasi corrente superiore alla portata IZ che può circolare nel cavo. Si tratta di correnti dannose, giacché producono aumenti di temperatura oltre il limiteammissibile. In funzione della loro entità e del tempo di mantenimento le sovracorrenti possonogenerare aumenti lenti o repentini della temperatura e anche la fusione degli isolanti se nonaddirittura del conduttore di rame.Per meglio studiare il problema si usa suddividere le sovracorrenti in due famiglie: isovraccarichi e i corto circuiti.
La protezione contro i sovraccarichi e i corto circuiti può essere assicurata sia in modo separato,con dispositivi distinti, sia in modo unico con dispositivi che assicurano entrambe le protezioni.
Per assicurare la protezione il dispositivo deve:
- interrompere sia la corrente di sovraccarico sia quella di corto circuito, in qualunque puntodella linea, prima che esse provochino nel conduttore un riscaldamento tale da danneggiarel'isolamento;
- essere installato in generale all'origine di ogni circuito e di tutte le derivazioni aventi portatedifferenti (diverse sezioni dei conduttori, diverse condizioni di posa e ambientali, nonché undiverso tipo di isolamento del conduttore) (Fig. 7.1).
La frontiera tra sovracarico e cortocircuito è quanto mai labile e soggettiva, mancando unoggettivo criterio per fissarla. Nella Tab. 7.1 sono evidenziate le differenze principali.Anche le Norme CEI non si sbilanciano eccessivamente a riguardo; pur tuttavia studianoseparatamente queste correnti e ne prevedono il controllo e l'interruzione secondo procedurediverse e quasi indipendenti.
Fig. 7.1
Ciascuna partenza ha
un proprio dispositivo di
protezione
LA PROTEZIONECONTROLE SOVRACORRENTI
121
Una prima differenza riguarda lo stato dell'impianto. I sovraccarichi si manifestano mentrel'impianto è elettricamente sano, cioè privo di guasti e sottoposto a normali modalità di lavoro.
In questo caso responsabile dell'evento è ovviamente un operatore, che sta sfruttando oltremisura (per la quantità o per la sollecitazione unitaria) gli apparecchi utilizzatori a suadisposizione (motori, pompe, corpi illuminanti, ecc.) e, di conseguenza, sollecitaeccessivamente le conduttore coinvolte che assorbono correnti elevate, superiori alla portata edunque sovraccaricano i cavi.
Il corto circuito si verifica invece in un impianto o in un componente in seguito ad un guasto. Perguasto si intende un cedimento casuale e involontario dell'isolamento di uno o più cavi intensione verso massa o fra loro. Tale situazione causa un assorbimento di corrente elevatissimatra i due punti in avaria.
Una seconda differenza è puramente quantitativa e convenzionale e riguarda corrente etempo. Consiste nel limitare a una corrente pari ad esempio a 10 volte la IZ, il confine didemarcazione tra correnti di sovraccarico o di corto circuito e nel fissare in pochi secondi (finoa cinque) il tempo di mantenimento, che caratterizza i cortocircuiti, mentre tempi di duratasuperiore si considerano dovuti a sovraccarichi.
Una terza differenza riguarda la termodinamica del fenomeno. Il sovraccarico, per le limitatecorrenti in gioco, può essere tollerato per qualche tempo e poi interrotto, con assoluta facilità,dai dispositivi interni di apertura degli interruttori automatici. Il cortocircuito, al contrario, deveessere interrotto istantaneamente ed inoltre l'apertura della corrente sollecita pesantemente idispositivi spegniarco interni agli interruttori.
Una quarta differenza si intravede nel diverso modo di rilevazione e sgancio. Il sovraccaricoviene controllato da relè a bimetallo, precisi, ma lenti e tolleranti, mentre il corto è individuatoe sganciato da relè elettromagnetici, sensibilissimi e alquanto rapidi. Del problema dellaprotezione contro le sovracorrenti si fa carico per antonomasia l'interruttore magnetotermico,che deve essere costruito rispettando le specifiche di costruzione, di taratura e di prova fissatedalle norme nazionali ed internazionali.
Tab. 7.1
Differenze tra sovraccarichi
e corto circuiti
SOVRACCARICHI CORTO CIRCUITO
STATO DELL’IMPIANTO
RANGE DI VALORI
TERMODINAMICA
CAUSE
TEMPO-DURATA
APPARECCHIO DI PROTEZIONE
INSTALLAZIONE DELLA PROTEZIONE
RELÈ DI SGANCIODELL’INTERRUTTORE
Integro
IZ == 10 IZ
fenomeno lento e diabatico
umane volontarie
dai secondi, ai minuti alle ore
interruttore automatico
qualsiasi punto sulla linea
termico bimetallo
Guasto
== 10 IZ
fenomeno velocissimo e adiabatico
umane involontarie o accidentali
millisecondi
interruttore automatico o fusibile
all’inizio della linea
bobina elettromagnetica
123
Rapporto di sovraccarico n = IB/IZ
0 0,5 1 1,5 2 2,5 330
40
45
50
60
70
8090
100
150
200
250
300
400
ϒC
ΦZ = 70°C (PVC)
ΦZ = 90 °C (EPR)
Fig. 7.3
Diagramma per
determinare la temperatura
di regime in funzione del
rapporto di sovracarico n
tracciato per θA = 30 °C
Così, ad esempio, un cavo isolato in PVC (ϑR = 70 °C) per un sovraccarico pari a 3 volte IZassumerebbe una temperatura di regime pari a circa 400 °C con inevitabile bruciaturadell'isolante.
Per sovraccarichi più modesti, per esempio pari a 1,5 IZ, il PVC assumerebbe una temperaturadi regime di circa 120 °C e la gomma G2 una temperatura di regime di circa 150 °C; in questaipotesi non si avrebbe la "bruciatura" ma una drastica riduzione della vita del cavo.
Installando un dispositivo con caratteristica d'intervento interamente al di sotto dellacaratteristica di sovraccaricabilità dei cavi (Fig. 7.4) la protezione sarebbe assicuratarispettando la sola condizione:
IN ≤ IZdove:
IN è la corrente nominale del dispositivo
IZ è la portata massima in regime permanente del cavo da proteggere.
Purtroppo, come si è detto, non tutti i dispositivi rispondono a questa condizione e ciò spiegaperché la Norma CEI 64-8/4 imponga ulteriori vincoli.
124
PROTEZIONE CONTRO IL SOVRACCARICO ED IL CORTOCIRCUITO
caratteristica disovraccaricabilitàdel cavo
Fig. 7.4
Confronto tra
le caratteristiche
tempo-corrente del cavo e
del dispositivo di
protezione
CRITERI DI PROTEZIONESECONDOLA NORMA CEI 64-8
I conduttori attivi devono essere protetti da dispositivi idonei ad interrompere automaticamentel’alimentazione quando si produce un sovraccarico.Tale protezione non è necessaria se nel circuito non si possono produrre sovraccarichi perqualsiasi motivo (per esempio perché l’utilizzatore non è in grado di assorbire correnti superiorialle portate IZ dei conduttori o perché il generatore non è in grado di erogarle).In casi particolari la protezione può essere omessa purché il sovraccarico sia tale da nonprovocare pericoli per le persone o danni all’ambiente.Si precisa che in tal caso la protezione riguarda i conduttori facenti parte dell’impiantoutilizzatore, e che pertanto possono non risultare protette tutte le parti a valle di prese a spinao del punto di allacciamento di utilizzatori fissi quali ad esempio:
- cavi flessibili di collegamento di utilizzatori, trasportabili mobili o portatili;
- circuiti interni degli utilizzatori;
- avvolgimenti di motori.
I dispositivi idonei ad assumere la tempestiva interruzione dell’alimentazione possono essere,oltre agli interruttori automatici e ai fusibili, anche i relè termici di protezione dei motori o altriapparecchi sensibili alle sovracorrenti con potere di interruzione superiore alla corrente dicortocircuito presente purché abbiano i seguenti requisiti:
- caratteristica tempo/corrente in accordo con quanto specificato nelle norme CEI di prodotto ecomunque tali da interrompere le correnti di sovraccarico prima che possano provocare nociviriscaldamenti degli isolanti, dei terminali e dell’ambiente circostante le condutture;
- corrente nominale non inferiore alla corrente d’impiego della conduttura;
- protezione incorporata o esterna contro i danneggiamenti da cortocircuito.
Quando una conduttura è correttamente protetta dal sovraccarico secondo i criteri dicoordinamento sotto indicati, essa è anche correttamente protetta contro le sovracorrenti di
125
Fig. 7.5
Condizioni limite (minima
e massima protezione)
di una conduttura
contro il sovraccarico
qualsiasi natura che abbiano valori dello stesso ordine di grandezza (guasti a terra,cortocircuiti in fondo a linee lunghe ecc).
La condizione di protezione dal sovraccarico di una conduttura avente corrente di impiego IB eportata IZ è espressa dalle seguenti relazioni:
1) IB ≤ IN ≤ IZ 2) If ≤ 1,45 IZ
Come si nota, la corrente nominale IN del dispositivo di protezione deve essere compresa tra lacorrente di impiego IB e la portata del conduttore IZ e la sua corrente convenzionale diintervento If non deve superare del 45% IZ entro il tempo convenzionale di apertura del relativodispositivo di protezione. Quest'ultima condizione si impone quando il dispositivo di protezioneha caratteristica d'intervento non interamente contenuta entro valori inferiori alla curva limite disovraccaricabilità dei cavi.
Nella Fig. 7.5 si evidenzia la possibilità di trovare la migliore condizione di protezione solo nelcaso in cui la corrente di impiego IB è significativamente inferiore alla portata IZ dei conduttori.
I dispositivi di protezione contro i sovraccarichi possono essere installati in qualsiasi punto dellaconduttura protetta purché a monte non sia prevista alcuna derivazione e la conduttura siaprotetta anche contro il cortocircuito.
Negli impianti IT la protezione contro i sovraccarichi deve sempre essere installata all’originedel circuito a meno che:
- il circuito non sia protetto all’origine conto le correnti di guasto verso terra da un interruttoredifferenziale;
- l’intero circuito, utilizzatori e condutture comprese, sia del tipo a doppio isolamento (classe II)
126
PROTEZIONE CONTRO IL SOVRACCARICO ED IL CORTOCIRCUITO
Preliminarmente si ritiene utile ribadire la differenza concettuale tra sovraccarico e cortocircuito che non dipende solo dall’intensità delle correnti in gioco ma dalla situazione delcircuito:
- Il sovraccarico presuppone che l’intero circuito di alimentazione sia correttamente isolato eche l’anomalia sia imputabile esclusivamente agli utilizzatori, nel senso che essi prelevano uncarico superiore alla corrente d’impiego prevista;
- Il cortocircuito presuppone invece che la corrente si chiuda a monte dell’impedenza costituentel’utilizzatore a causa di un guasto d’isolamento sul circuito di alimentazione che può verificarsiin linea; ne consegue che ogni circuito può presentare infinite situazioni di corto circuito indipendenza del punto di guasto e dell’impedenza di guasto e che l’apparecchio di protezionedeve essere installato all’origine della linea da proteggere.
Non è quindi corretto concepire il sovraccarico come una sovracorrente di poco superiore allacorrente d’impiego ed il corto circuito come una sovracorrente intensissima: infatti un cortocircuito, su circuiti ad alta impedenza, può comportare correnti dello stesso ordine digrandezza di quelle dovute al sovraccarico.
Per il calcolo della corrente di cortocircuito, necessario ai fini della scelta degli apparecchi diprotezione, vengono convenzionalmente imposte alcune semplificazioni che sonoesplicitamente definite dalla Norma CEI 64-8; più precisamente:
1) nel calcolo della corrente di cortocircuito va trascurata l’impedenza del guasto (art. 25-8della Norma CEI 64-8/2);
2) la corrente di cortocircuito presunta nei circuiti a corrente alternata è il valore efficace dellacomponente simmetrica.
Il concetto di componente simmetrica è sintetizzato in figura 7.6.
Per la scelta degli apparecchi di protezione si deve considerare sia la corrente presunta dicortocircuito massima sia la minima; il primo valore è significativo ai fini antinfortunistici,poiché lo si può ottenere trascurando le impedenze incognite con errori per eccesso che tornanoin favore alle indicazioni della Norma CEI.
Il valore minimo è invece convenzionale e per il suo calcolo si deve fare riferimento alle formulesemplificate fornite dalla Norma CEI 64-8, all’articolo 533.3 (commenti):
a) I = quando il conduttore di neutro non è distribuito
dove:
U = tensione concatenata di alimentazione in volt;
ρ = resistività a 20 °C del materiale dei conduttori (Ω • mm2/m) (0,018 per il rame - 0,027 perl’alluminio);
L = lunghezza della conduttura protetta (m);
S = sezione del conduttore (mm2);
I = corrente di cortocircuito presunta (A).
0,8U
1,5ρ 2LS
IL CORTOCIRCUITO
Corrente realee corrente presuntadi cortocircuito
127
corrente di cortocircuito
componente unidirezionale
tempo (t)
componente simmetricaAndamento reale
corrente (I)
corrente (I)
Andamento convenzionale
Intempo (t)
I CC = ICCM sen (ω t + ψcc - ϕcc) + (in - icc) et
T__
Componente simmetrica Componente unidirezionaledove:
ICCM =
ψ = angolo di attacco del cortocircuito rispetto alla tensione
ϕcc = angolo di sfasamento della corrente di cortocircuito rispetto allatensione
in = valore istantaneo di In all'attacco del cortocircuito
icc = valore istantaneo della componente simmetrica Icc all'attacco delcortocircuito
T = costante di tempo del circuito a monte del guasto
Tensione di fase (MAX) V f M
Impedenza di c.to c.to ZCC=
2 ICC
Fig. 7.6
Transitorio di cortocircuito
128
PROTEZIONE CONTRO IL SOVRACCARICO ED IL CORTOCIRCUITO
RESISTENZE DEI CAVIAL CORTOCIRCUITO
b) I = quando il conduttore di neutro è distribuito
dove:
Uo = tensione di fase di alimentazione in volt;
m = rapporto tra la resistenza del conduttore di neutro e la resistenza del conduttore di fase(nel caso essi siano costituiti dallo stesso materiale, esso è uguale al rapporto tra lasezione del conduttore di fase e quella del conduttore di neutro).
Generalmente, salvo il caso di guasto in fondo a linee lunghe di bassa potenza e quindi dinotevole impedenza, il cortocircuito è un guasto che si caratterizza con un’elevata correntedovuta al contatto con impedenza trascurabile, fra due elementi del circuito a diversopotenziale.
Appare subito evidente che in questa situazione lo sviluppo di calore è tale che, se non siprovvede ad una rapida interruzione della corrente che fluisce nel circuito elettrico, tutti glielementi dello stesso possono risultare danneggiati non solo per l’elevato effetto termico, maanche per gli sforzi elettrodinamici di attrazione o di repulsione che si manifestano fra i varicomponenti dell’impianto.
Per effetto della correte di cortocircuito i cavi possono subire, se non intervengonoadeguatamente i dispositivi di protezione, danni irreversibili sia per effetto termico che pereffetto elettrodinamico.
Ciascun tipo di materiale isolante è caratterizzato da una temperatura massima sopportabileper tempi brevi (in genere non superiori a 5 s), chiamata temperatura di cortocircuito θcc.
In generale la temperatura θcc varia da 150 a 300 °C e, per evitare che venga superata, ilcortocircuito è un fenomeno che deve essere estinto in pochi millisecondi.
Con temperature e tempi di quest’ordine di grandezza il transitorio termico di riscaldamentodei cavi può considerarsi adiabatico.
La Norma CEI 64-8/434.3.2 prevede che il dispositivo di protezione debba intervenire intempo inferiore a quello che potrebbe fare superare al conduttore la massima temperaturaammessa. Da cui la condizione:
Dove I2 t = energia specifica passante, k = fattore dipendente dal tipo di conduttore e isolamentoe S = sezione del conduttore da proteggere.
Nel paragrafo che segue vengono forniti i valori di K una volta fissati i valori di θo e θcc infunzione della tipologia del cavo e dell’isolante dove: θcc è la temperatura finale del conduttoredurante il cortocircuito in °C e θz è la temperatura iniziale del conduttore all’inizio delcortocircuito in °C.
PVC: θz = 70 °C; θcc = 160 °C K = 115
Gomma: θz = 70 °C; θcc = 200 °C K = 135
Polietilene: θz = 75 °C; θcc = 220 °C K = 143
Per giunzioni saldate a stagno θcc = 160 °C K = 115
Conduttore nudo non a poratata di mano θcc = 500 °C K = 200
Nella Tab. 7.2 sono riportati i valori di K2S2 x 103 relativi a questi tre tipi di isolanti.
K 2S2 ≥ I2 t
0,8UO
1,5ρ (l+m) LS
129
Tab. 7.2
Valori massimi ammissibili
in k(A2s) dell'integrale
di Joule
SEZIONE MM2 CAVI IN RAME - ISOLAMENTOIN PVC K=115
CAVI IN RAME - ISOLAMENTOIN GOMMA K=135
CAVI IN RAME - ISOLAMENTO IN GOMMAG5 O POLIETILENE RETICOLATO K=143
11,52,54610162535507095120150185240
13,229,782,6211,6476,11322,53385,68265,616200,63306264802119355190440297562452625761760
18,24111329165618224665113902232545562893021644802624404100626257501049760
20,44946,010127,806327,184736,1642044,952341278125050511221002001753242944654601026998671177862
Per quanto riguarda l’effetto elettrodinamico, esso ha rilevanza significativa solo nel caso dielevate correnti di corto circuito.
In linea di massima la forza di attrazione o repulsione tra i conduttori è data dalla seguenterelazione:
dove:
F = forza in Newton
IM = corrente di picco in kA
d = distanza media tra i conduttori in cm
L = lunghezza dei conduttori in cm.
Generalmente il calcolo degli sforzi elettrodinamici si effettua per il dimensionamento degliancoraggi per le sbarre, nei grossi quadri di distribuzione, mentre non si tiene conto delfenomeno negli impianti di distribuzione in bassa tensione con correnti di cortocircuito inferioria 20-30 kA.
F =0,2I2 L
M
d
130
PROTEZIONE CONTRO IL SOVRACCARICO ED IL CORTOCIRCUITO
Per la protezione lato BT dei trasformatori MT/BT la scelta degli interruttori deve tenere contofondamentalmente della corrente nominale del trasformatore protetto, lato B.T., da cuidipendono la portata dell’interruttore e la taratura delle protezioni e della massima corrente dicorto circuito nel punto di installazione, che determina il potere di interruzione minimo che devepossedere l’apparecchio di protezione.La corrente nominale del trasformatore, lato BT, vienedeterminata dall’espressione
In =Sn x 103
√3 x U20
conSn = potenza nominale del trasformatore, in kVA.U20 = tensione nominale secondaria (a vuoto) deltrasformatore, in V.In = corrente nominale del trasformatore, lato BT, in A(valore efficace).
La corrente di corto circuito trifase a piena tensione,immediatamente ai morsetti di BT del trasformatore, èesprimibile con la relazione (nell’ipotesi di potenzainfinita al primario)
Icn =In x 100
Ucc%dove:Ucc% = tensione di corto circuito del trasformatore, in %.In = corrente nominale, lato BT, in A (valore efficace).Icn = corrente di corto circuito nominale trifase, lato BT, in A (valore efficace).
La corrente di corto circuito si riduce, rispetto ai valori dedotti dall’espressione precedente, sel’interruttore è installato ad una certa distanza dal trasformatore tramite un collegamento incavo o in sbarra, in funzione dell’impedenza del collegamento.
U20
SCELTADELL’INTERRUTTOREGENERALE A VALLEDEI TRASFORMATORI
Scelta dell’interruttoreMTS Gewiss
SN [KVA]
TAB. 7.3 - SCELTA DELL’INTERRUTTORE MTS IN FUNZIONE DEL TRASFORMATORE IN OLIO
160 200 250 315
Ucc(1) %
In (2) [A]Icn
(2) [kA]Perdite a vuoto WPerdite in c.c. WInterruttore MTS Gewiss
42315,84602350
MTS250MTSE250
42897,25502750
MTSE630(400)
43619
6503250
MTSE630(400)
445511,47803850
MTSE630
100
41443,63201750
MTS160
400
457714,49304600
MTSE800
500
472218
11005450
MTSE800
630
690915,213006500
MTSE1600
800
6115519,315507900
MTSE1600
1000
6144324,1170010500
MTSE1600
La tabella che segue mostra alcune possibili scelte di interruttori MTS Gewiss in funzione dellecaratteristiche del trasformatore da proteggere.Attenzione: le indicazioni sono valide alle condizioni indicate in tabella; per condizioni diverseè necessario rivedere i calcoli e adeguare le scelte.
Sn
InIccn
50
4721,890
1100MTS160
131
Per il calcolo della corrente nominale del trasformatore vale quanto indicato precedentemente.Il potere di interruzione minimo di ogni interruttore di protezione lato BT deve risultare superioreal maggiore dei seguenti valori (l’esempio è relativo alla macchina 1 della figura e vale per tremacchine in parallelo):
- Icc1 (corrente di corto circuito del trasformatore 1) in caso di guasto immediatamente a valledell’interruttore I1;
- Icc2 + Icc3 (Icc2 e Icc3 = correnti di corto circuito dei trasformatori 2 e 3) in caso di corto circuitoa monte dell’interruttore I1.
Gli interruttori I4 e I5 sulle partenze devono possedere un potere di interruzione superiore a Icc1+ Icc2 e Icc3; naturalmente il contributo alla corrente di corto circuito di ciascun trasformatoreviene attenuato dalla linea di collegamento trasformatore-interruttore (da determinare caso percaso).
(1) Per valori della tensione di corto circuito percentuale U’cc% diversi dai valori Ucc% indicati in tabella, la corrente di corto circuito nominaletrifase I’cn diventa:
I’cn =Icn Ucc%
U’cc%
(2) I valori calcolati sono relativi ad una tensione U20 di 400 V, per valori di U’20 diversi, moltiplicare In e Icn per i fattori k seguenti:
Esempio applicativo
I1
1
I2
2
I3
3
I4 I5
Icc1
Icc2 + Icc3
Icc1 + Icc2 + Icc3
Interrutore AInterrutore B
SN [KVA]
TAB. 7.4 - SCELTA DELL’INTERRUTTORE MTS IN FUNZIONE DEL TRASFORMATORE IN RESINA
160 200 250 315
Ucc(1) %
In (2) [A]Icn
(2) [kA]Perdite a vuoto WPerdite in c.c. WInterruttore MTS Gewiss
62313,94802400
MTS250MTSE250
62894,85602820
MTSE630(400)
63616
6453150
MTSE630(400)
64557,67804050
MTSE630
100
61442,43601785
MTS160
400
65779,69104550
MTSE800
500
672212,110605600
MTSE800
630
690915,212106750
MTSE1600
800
6115519,313008000
MTSE1600
1000
6144324,116559200
MTSE1600
132
PROTEZIONE CONTRO IL SOVRACCARICO ED IL CORTOCIRCUITO
TRASFORMATORI INTERRUTTORE A (SECONDARIO DEL TRASFORMATORE)
Attenzione: la tabella sottostante fa riferimento alle condizioni specificate nella paginaprecedente; le indicazioni per la scelta degli interruttori sono fornite solo in funzione dellacorrente di impiego e della corrente presunta di corto circuito. Per una scelta corretta devonoessere considerati anche altri fattori quali selettività, protezione di back-up, decisione diimpiegare interruttori limitatori, ecc. È quindi indispensabile una puntuale verifica da parte deiprogettisti.Occorre inoltre tenere presente che le correnti di corto circuito riportate in tabella sonodeterminate nell’ipotesi di potenza infinita a monte dei trasformatori e trascurando leimpendenze delle sbarre e delle connessioni agli interruttori: i valori così determinanti risultanosuperiori a quelli reali.
1x1002x1001x1602x1601x2002x2001x2502x2501x3152x3151x4002x4001x5002x5001x6302x6303x6301x8002x8003x8001x10002x10003x1000
INTERRUTTORE B (PARTENZA LINEA UTENZA)
144144231231289289361361455455577577722722909909909115511551155144314431443
3,63,65,85,87,27,299
11,311,314,414,41818
15,115,130,219,319,338,624,124,148,2
MTS160BMTS160B
MTS250N/MTSE250NMTS250N/MTSE250N
MTSE630N (320A)MTSE630N (320A)MTSE630N (400A)MTSE630N (400A)
MTSE630NMTSE630NMTSE630NMTSE630NMTSE800NMTSE800N
MTSE1600N (1000A)MTSE1600N (1000A)MTSE1600N (1000A)MTSE1600N (1250A)MTSE1600N (1250A)MTSE1600N (1250A)
MTSE1600NMTSE1600NMTSE1600S
1442882314622895783617224559105771154722144490918182727115523103465144326864329
3,67,25,811,67,214,4
918
11,322,614,428,81836153045
19,338,657,924,148,272,3
BB-NB-NB-NB-NB-NB-NN
B-NN-SB-NN-SN
N-SN-SS-HS-HN-SS-H
LS-HHL
TAB. 7.5 - SCELTA DEGLI INTERRUTTORI MTS IN FUNZIONE DELLA CORRENTE D’IMPIEGO E DELLA CORRENTE PRESUNTA DI CORTOCIRCUITO
NUMERO DI
TRASFORMATORI
IN PARALLELO
E RELATIVA
POTENZA SN
[KVA]
CORRENTE
NOMINALE DEL
TRASFORMATORE
LATO B.T.IN[A]
CORRENTE
DI CORTO CIRCUITO
PRESUNTA
ICC
[KA]
TIPO DIINTERRUTTORE
CORRENTE
TOTALE
DISPONIBILE
I[A]
CORRENTE
DI CORTO
CIRCUITO
PRESUNTA
[KA]
CLASSE DI PRESTAZIONEIN CORTOCIRCUITO
133
SCELTA DEGLIINTERRUTTORI NEI QUADRIDI DISTRIBUZIONE
Scopo del presente paragrafo è il calcolo delle correnti di corto circuito nei vari punti didiramazione dell’impianto e la conseguente appropriata scelta dei dispositivi di manovra eprotezione. Nel primo esempio viene sviluppato un calcolo di tipo rigoroso mentre negli esempisuccessivi vengono proposti due metodi approssimati che permettono però una soluzionerapida del problema.
R1 = (U202/Pcc • 103) cosϕcc = (4002/500 • 103) • 0,15 = 0,0480 mΩ
X1 = (U202/Pcc • 103) senϕcc = (4002/500 • 103) • 0,98 = 0,313 mΩ
Z1 = R12 + X1
2 = 0,317 mΩ
U202 Ucc 4002 5
Ztrasf = • = • = 6,4 mΩ Ztrasf ≅ Xtrasf
An 100 1250 100
L 12 R3 = ρ = 18 • = 0,225 mΩ
S 4 • 240
U20
Calcolo della Icc presunta:3 • (X1 + X2 + X3)2 + (R1 + R3)2
400 VIcc presunta = = 32,91 kA
3 • (0,313 + 6,4 + 0,30)2 + (0,048 + 0,225)2
È pertanto opportuno installare un apparecchio avente Icu ≥ Icc ossia, ad esempio unMTS 160 N o MTS 250 N (Icu = 36 kA).
Pcc = 500 MVA
cosϕcc = 0,15
Xl 0,1 X3 = l • = 12 • = 0,30 mΩ
n° 4conduttori
Supponendo la sezione del PE = 1/2 sezione di fase RPE = 0,45 mΩ XPE = 0,30 mΩ
20000/400 V
1250 kVA
Ucc% = 5%
Linea 4 x 240 mm2/per faselunghezza 12 m
Icc presunta = 32,91 kA
Esempio di calcolorigoroso della correntedi cortocircuito
Nella situazione circuitale presunta, la reattanza per metrolineare Xl = 0,1 mΩ
134
PROTEZIONE CONTRO IL SOVRACCARICO ED IL CORTOCIRCUITO
La situazione rappresentata è la seguente: il quadro principale si trova sotto un trasformatore inolio da 1000 kVA; dal quadro principale partono più linee, tra cui la linea 1 che va adalimentare un quadro di distribuzione acui fanno capo le seguenti utenze:- forno elettrico: potenza 420 kW- motore asincrono: potenza 60 kW- impianto di illuminazione: potenza
22 kW.Occorre precisare, prima di sviluppare icalcoli, che mentre per quanto riguardala determinazione delle correnti d’im-piego IB nelle varie sezioni dell’impian-to è necessario tener conto delle utenzeallacciate all’impianto stesso e dei lorocoefficienti di contemporaneità, per ladeterminazione delle correnti presuntedi corto circuito alle partenze di ciascuninterruttore si considerano le carat-teristiche delle varie linee (lunghez-za, resistenza e reattanza indutti-va), nonché la potenza di corto circui-to nominale Scc all’ingresso deltrasformatore che è stata posta pari adinfinito (normalmente si assume il valoredi 500 MVA che raramente vienesuperato).
Il calcolo della generica corrented’impiego IBn viene effettuatoapplicando la formula:
IBn =Pn
√3 Un cosϕ
dove Un deve intendersi la tensione alla sbarra del quadro di distribuzione che, nell’esempio èpari a 400 V, mentre il cosϕ, angolo di sfasamento tra tensione e corrente delle singole utenze,è pari a 1 per il forno e le lampade, pari a 0,8 per il motore.La tabella riassume i valori calcolati:
Calcoli
FornoMotoreIlluminazione
Un (V)400400400
10,81
60610832
Pn (kW)4206022
cosϕ IB (A)
UTENZE
M3
Iccn
AQuadro principale
Icc1
IBTOT
Icc2 Icc3 Icc4
D E F
IB3
IB3
KHIB2IB1 G
5 6 7
C
Esempio di calcoloapprossimato dellacorrente di cortocircuito
B
135
Assunto c (fattore di contemporaneità) uguale a 1, la corrente IBTOT nel tratto di linea BC è datadalla relazione:
nIBTOT = Σ i (Ibi x c)
I
che nell’esempio diviene nel punto A:IBTOT = IB1 + IB2 + IB3 = 746 A
Per quanto concerne la determinazione delle correnti di corto circuito, avendo assunto l’ipotesidi un trasformatore da 1000 kVA dalla Tab. 7.3 si ritrova un valore di Icc di 28,9 kA in A equindi B. Nota Icc1 e IBTOT la scelta dell’interruttore all’inizio della linea BC diviene automatica ed inparticolare: MTSE 800, tipo N-36 kA.Per determinare le correnti di corto circuito nei punti D, E, F del quadro di distribuzionesecondaria, oltre alla potenza Pn del trasformatore (nel nostro esempio: 1000 kVA) risulta difondamentale importanza conoscere il valore dell’impedenza Zc del cavo che è funzione; dellalunghezza del cavo, nonché dalla sua resistenza ed induttanza, valore quest’ultimo di nonsempre facile determinazione dipendendo da molteplici fattori (tipo del cavo, tipo di posa,distanziamento dei conduttori, ecc.). Con l’intento di fornire una metodologia operativa edefficace, viene fornita la tabella 7.6 dove, per cavi in rame, in funzione della lunghezza e dellasezione viene immediatamente individuato il valore di Zc
(1), noto il quale (Tab. 7.7) si ricavaimmediatamente il valore della corrente di corto circuito.
(1) L’impedenza Zc è data dalla formula Zc = Rc2 + Xc
2 dove a sua volta la reattanza Xc è legata all’induttanza Lc dalla relazione Xc = 2 π FLc.Mentre la resistenza Rc è, a parità di temperatura, un parametro sempre noto e facilmente determinabile, l’induttanza Lc dipende da moltifattori tra cui: frequenza, disposizione cavi ecc. che possono variare caso per caso. La tabella pertanto fornisce valori approssimati validinella maggioranza dei casi per applicazioni standard.
TAB. 7.6 - IMPEDENZA ZC NEI CAVI IN RAME TRIPOLARI
SEZIONE CAVO (MM2)
Lungh.cavo(m) Impedenza cavo Zc in Ω (cavi tripolari)1 19 12,7 7,6 4,7 3,2 1,9 1,2 0,8 0,5 0,4 0,3 0,2 0,17 0,15 0,13 1,11 0,093 57 38 22,8 14,2 9,5 5,7 3,6 2,3 2,6 1,2 0,84 0,64 0,53 0,44 0,38 0,33 0,295 95 63,3 38 23,8 15,8 9,5 5,9 3,8 2,7 1,9 1,4 1,1 0,88 0,74 0,64 0,54 0,498 152 101,3 60,8 25,3 25,3 15,2 9,5 6,1 4,4 3 2,2 1,7 1,4 1,2 1 0,87 0,7910 190 126,7 76 31,7 31,7 19 11,9 7,6 5,5 3,9 2,8 2,1 1,8 1,5 1,3 1 0,9815 285 190 114 47,5 47,5 28,5 17,9 1,5 8,2 5,8 4,2 3,2 2,6 2,2 2,9 1,6 1,520 380 253,3 152 71,3 63,4 38 23,8 15,3 11 7,7 5,6 4,3 3,5 2,9 2,5 2,2 1,925 475 316,7 190 95 79,2 47,6 29,3 19,1 13,7 9,7 7 5,3 4,4 3,7 3,2 2,7 2,430 570 380 228 118,8 95 57 35,7 22,9 16,5 11,6 8,4 6,4 5,3 4,4 3,8 3,3 2,935 665 443 266 142,5 110,9 66,6 41,7 26,7 19,2 13,6 9,9 7,5 6,1 5,1 4,4 3,8 3,440 760 506 304 166,3 126,7 76 47,6 30,6 21,9 15,5 11,3 8,5 7 5,9 5 4,4 3,960 1140 760 456 190 190 114 71,4 45,9 32,9 23,2 16,9 12,8 10,5 8,8 7,6 6,5 5,9100 1900 1266 760 316,8 316,8 190,2 119 76,4 54,9 38,7 28,2 21,4 17,5 14,7 12,7 10,9 9,8
1 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300
136
PROTEZIONE CONTRO IL SOVRACCARICO ED IL CORTOCIRCUITO
TAB. 7.7 - VALORI DELLA ICC IN FUNZIONE DELLA POTENZA DEL TRASFORMATORE E DELL’IMPEDENZA DEL CAVO
PN (KVA)
Lungh.cavo(m) Icc in kA a 400 V (per un solo trasformatore di alimentazione)
2,26 3,58 4,46 5,7 7,1 8,84 11,1 14 17,3 21,6 24,2 27,11 2,25 3,55 4,42 5,63 6,99 8,66 10,8 13,5 16,7 20,6 23 25,53 2,2 3,44 4,25 5,35 6,57 8,03 9,84 12 14,5 17,4 19 20,75 2,16 3,33 1,09 5,1 6,2 7,5 9 10,9 12,8 15 16,2 17,48 2,1 3,19 3,87 4,77 5,71 6,8 8,04 9,46 10,9 12,4 13,3 14,110 2,06 3,1 3,74 4,57 5,43 6,39 7,49 8,71 9,9 11,2 11,8 12,515 1,97 2,89 3,45 4,14 4,83 5,58 6,40 7,26 8,08 8,9 9,32 9,7120 1,88 2,72 3,2 3,78 4,35 4,95 5,58 6,23 6,82 7,4 7,68 7,9525 1,81 2,56 2,98 3,48 3,96 4,45 4,95 5,46 5,9 6,33 6,54 6,7330 1,73 2,42 2,79 2,23 3,63 4,04 4,45 4,85 5,20 5,53 5,69 5,8335 1,67 2,29 2,62 3,01 3,35 3,7 4,04 4,37 4,65 4,91 5,04 5,1550 1,5 1,98 2,22 2,49 2,73 2,95 3,17 3,36 3,53 3,68 3,75 3,81100 1,12 1,36 1,48 1,59 1,68 1,76 1,84 1,9 1,96 2 2,02 2,04200 0,74 0,84 0,88 0,92 0,95 0,98 1 1,02 1,03 1,05 1,05 1,06
63 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000
Con riferimento all’esempio proposto, supponendo che il tratto di linea BC sia lungo 20 m eche il cavo prescelto abbia una sezione di 300 mm2, posato in area libera su piano orizzontalela consultazione delle tabelle 2 e 3 indica quale probabile valore massimo della corrente dicorto circuito nei punti D, E, F il valore di 25,5 kA (avendo assunto, prudenzialmente il valoredi Zc = 1 mΩ, anziché 1,9 mΩ).Con ragionamento analogo, nota la lunghezze e la sezione del cavo nel tratto: FK, chenell’esempio viene ipotizzato uguale a:DG = l1 = 10 m S1 = 185 mm2
EH = l2 = 30 m S2 = 70 mm2
FK = l3 = 35 m S3 = 10 mm2
si ricavano i valori delle correnti di corto circuito nei punti: 5, 6 e 7; Icc5, Icc6, Icc7 (ricordarsi inquesto caso di sommare(1) all’impedenza del tratto di cavo FK quella già determinata del trattoBC). I valori dedotti dalle tabelle 7.6 e 7.7 sono i seguenti:
Icc2 = Icc6 = Icc7 = 3,81 kA
Dopo aver determinato tutti gli elementi necessari, la scelta consigliata delle apparecchiature dimanovra e protezione è riassunta nella Tab. 7.8.
POSIZIONE DELL’INTERRUTTORE INTERRUTTORE IN(A)
1234567
MTS 800MTS 630MTS 160MTS 160MTC 45MTC 45MTC 45
800630160125161616
50363616
4,5(2)
4,5(2)
4,5(2)
(1) La somma dei moduli delle varie impedenze comporta un errore che sarà tanto minore quanto più vicini tra loro saranno gli angoli di fasedelle impedenze degli elementi considerati.
2) Relativamente agli interruttori modulari (serie MTC), in conformità alla Norma, viene fornito il valore del potere di interruzione Icn anziché delpotere nominale limite di corto circuito Icu.
Tab. 7.8
Scelta dell’interruttoreIN(A) ICN(KA)
137
Nei confronti del corto circuito, la norma relativa agli interruttori definisce due grandezzecaratteristiche relative alla tenuta alle sollecitazioni termiche ed elettrodinamiche degliapparecchi:Corrente ammissibile di breve durata Icw (kA efficaci) rappresenta il valore di corrente chel’interruttore è in grado di sopportare, senza essere danneggiato per un certo tempo, (ad es. 1sec.)Potere di chiusura in cortocircuito Icm (kA di cresta): rappresenta il valore della corrente dicortocircuito che un interruttore può stabilire, senza essere danneggiato, al momento dellachiusura su un cortocircuito
Un interruttore di manovra sezionatore, è in grado di interrompere la corrente nominale manon quella di cortocircuito occorre pertanto proteggerlo dal cortocircuito, inserendo a montedei fusibili o un interruttore automatico limitatore di corrente. Entrambi i componenti citatihanno l’effetto di limitare sia il valore di cresta della corrente di cortocircuito che l’energiapassante I2t a valori che l’interruttore di manovra può sopportare.
Con la protezione ed il potere limitatore dei fusibili e degli interruttori automatici, risultapertanto possibile inserire un sezionatore in un punto della rete in cui i valori di cresta edefficaci della corrente di cortocircuito siano superiori a quelli ammissibili dall’interruttore dimanovra.
Il valore efficace della corrente di cortocircuito presunta che un apparecchio è in grado disopportare viene anche definito”corrente condizionale di cortocircuito”
Per la scelta di un interruttore non basta tener conto della corrente nominale, ma èindispensabile conoscere la corrente di cortocircuito Icc nel punto di installazione. Le tabelle cheseguono permettono di definire il valore della corrente di cortocircuito trifase in un punto dellarete a valle di un cavo conoscendo i seguenti dati:- Il valore della corrente di cortocircuito trifase a monte del cavo.- La lunghezza e la sezione del cavo (supponendo che sia in rame).
Conoscendo il valore della corrente di cortocircuito a valle risulterà agevole dimensionare inmodo corretto l’interruttore automatico scegliendo un potere di interruzione almeno pari osuperiore al valore della corrente di cortocircuito Icc. nel punto di installazione.
Nota: qualora i valori della Icc a monte e della lunghezza del cavo, non risultino in tabella, èopportuno adottare i seguenti valori:- Il valore della Icc a monte immediatamente superiore.- La lunghezza del cavo immediatamente inferiore
In questo modo la Icc a valle risulterà sempre maggiore di quella effettiva a favore dellasicurezza.
Scelta rapida degliinterruttori secondari eterminali
138
PROTEZIONE CONTRO IL SOVRACCARICO ED IL CORTOCIRCUITO
Considerando la rete elettrica indicata in figura sapendo che
La tensione nominale è di 400 V.
La sezione del cavo è di 35 mm2 e la sua lunghezza 20 m.
Supponendo una Icc a monte di 32 kA si vuol conoscere il valore della Icc a valle.
Procedere sulla riga relativa alla sezione 35 mm2 sino ad incontrare la lunghezza approssimataimmediatamente inferiore ai 20 m dall’esempio (= 19 m).
Determinare la corrente di cortocircuito a valle nell’intersezione tra: la colonna della lunghezzadel cavo di 19 m e la riga relativa alla Icc immediatamente superiore ai 32 kA dell’esempio(= 35kA).
Nel nostro caso, il valore della corrente di cortocircuito a valle sarà di 16 kA. Si dovrà pertantoscegliere un interruttore con potere di interruzione almeno di 16 kA.
Scelta degli interruttori:interruttore A - MTS 250 Ninterruttore B - MT 250interruttore C - MTS 160 B
C
A
400 V
B
IB IB
35 mm2
20 m
Icc = 32 kA
Esempio
139
Note alla tabella:
1) I valori della tabella sono stati calcolati considerando:La tensione trifase di 400 VI cavi trifasi in rameLa temperatura del rame di 20° C
2) Nel caso di una tensione trifase concatenata di 230 V dividere le lunghezze indicate nella tabella per √3 = 1,732
3) Se sono installati cavi in parallelo occorre dividere la lunghezza per in numero dei cavi in parallelo.
SEZIONE
DEI CAVI [MM2] LUNGHEZZA DEI CAVI [M]
11,62,33,14578891011151718232528
7167615549423935312723211510754
1,42,23,3568101213151617232629353944
6057534944383632292622201410754
1,22
3,156912151720222426353944525966
4947454238343229272421191310754
1,21,72,847913172226303437415259677789100
383736343229272523211917139754
11,62,43,969131824313743495560748698112130147
292928272524232120181715129754
1,42,33,46914192636465565748492111129147166194221
212121201918181716151413108654
1,21,93571218253548627689102116127151177203227266304
16161616151514141313121197644
1,72,64610162534486686104122140161177208244281312367
1212121212111111111010986544
2,33,9691524385274101132160189218250276321378
88888888877765443
3,358122133517199136178217256295340375
66666666666654433
56101525396185120164215262310357
55555555555544433
61017254166103143201276362
33333333333333322
91320305070123174242332435
33333333333333322
121625376299154215303
22222222222222222
11,31,61,92,12,32,42,62,7455677
9183756657484439343025221510754
1,21,52
2,52,93,33,63,944778101112
8679726455474338342925221510754
1,11,62,12,83,6455667101112151617
8074686153454137332924211510754
Icc a monte [kA] Icc a valle [kA]
1,52,54610162535 esempio5070951201501852403002 x 1202 x 1502 x 1853 x 1203 x 1503 x 185
1009080706050454035 esempio30 25221510754
TAB. 7.9 - DETERMINAZIONE ICC A VALLE DI UN CAVO
140
PROTEZIONE CONTRO IL SOVRACCARICO ED IL CORTOCIRCUITO
Gli apparecchi destinati all’apertura in caso di cortocircuito devono possedere caratteristichetali da assicurare l’interruzione ottimale del circuito.
La caratteristica fondamentale è che l’apparecchio deve possedere un potere nominale diinterruzione non inferiore alla corrente presunta di cortocircuito nel punto considerato, ossia:
Icn ≥ Icc
Per potere nominale di interruzione si intende il massimo valore efficace della componentesimmetrica che l’apparecchio è in grado di interrompere in condizioni di tensione e concaratteristiche circuitali specificate dalle norme.
Il potere di interruzione degli apparecchi e le relative norme di riferimento sono specificate daicostruttori.
Per la scelta corretta del dispositivo di protezione non basta valutare attentamente il potere diinterruzione, ma occorre anche conoscere quale è il massimo dell’energia specifica passanteche il dispositivo lascia passare durante l’interruzione.
Il valore dell’energia specifica passante è di notevole importanza in quanto deve risultareinferiore al massimo valore dell’energia specifica passante sopportata dal cavo in condizionedi cortocircuito, per cui si deve sempre verificare la seguente relazione:
K2S2 ≥ I2t
In relazione al tipo di dispositivo adottato per la protezione da cortocircuito, per fusibili ointerruttori automatici si presentano gli andamenti tipici dell’energia specifica passante (Fig. 7.7e 7.8).
I t(A S)
22
Icc (kA)
Fig. 7.7
Andamento l2t/Icc
tipico dei fusibili
IL POTEREDI INTERRUZIONEDEGLI APPARECCHI E LECARATTERISTICHEDI LIMITAZIONE
141
I criteri per la scelta del dispositivo di protezione contro i cortocircuiti vengono indicati dallaNorma CEI 64-8 al capitolo 53.
Tutti i conduttori devono risultare adeguatamente protetti dal cortocircuito all’inizio dellaconduttura fatta eccezione per i seguenti tre casi per i quali è richiesta però la verifica delminimo pericolo in caso di cortocircuito e che non vi sia presenza nelle vicinanze di materialicombustibili:
1) condutture che collegano sorgenti di energia (generatori, batterie, trasformatori,raddrizzatori) con i rispettivi quadri purché siano previsti su questi ultimi adeguati dispositividi protezione;
2) circuiti la cui interruzione improvvisa può dar luogo a pericoli;
3) alcuni circuiti di misura.
E’ concesso installare il dispositivo di protezione dal cortocircuito entro una distanza massimadi 3 m dall’inizio della conduttura quando il tratto considerato sia realizzato in modo tale darendere minima la possibilità che si manifesti un cortocircuito e che sia ridotto al minimo ilpericolo di incendio o di danni alle persone.
I dispositivi per la protezione da cortocircuito devono:
a) presentare un potere di interruzione adeguato in funzione della massima corrente presuntadi cortocircuito che si può manifestare nel circuito considerato. Per i circuiti trifase occorreconsiderare sia il guasto trifase che quello monofase.
b) intervenire in tempi tali da evitare surriscaldamenti dei conduttori oltre il limite ammesso.
Questa condizione deve essere verificata in qualsiasi punto dell’impianto (normalmenteall’inizio e nel punto più lontano della conduttura).
La condizione da rispettare per corto circuito all’inizio della conduttura è:
I2t ≤ K2S2
CRITERI PER LA SCELTADELLE PROTEZIONICONTRO ILCORTOCIRCUITO
Fig. 7.8
Andamento l2t/Icc
tipico degli interruttori
automatici
Diagramma dei valori maggiori(da indicare nella documentazionedi accompagnamento degliinterruttori automatici)
I t(A S)
22
Icc (kA)
142
PROTEZIONE CONTRO IL SOVRACCARICO ED IL CORTOCIRCUITO
I t2
I t del cavo2
I tdell’interruttoreautomatico
2
IccIm Icumin Icc presunta
Fig. 7.9
La protezione del cavo
si realizza nel tratto
compreso tra la doppia
intersezione delle due curve.
La precedente condizione è verificata quando la curva di K2 S2 si trova sopra la caratteristicaI2t del dispositivo di protezione per tutti i valori fino alla corrente Icc presunta (Fig. 7.9).
Nei casi in cui la protezione termica del cavo è omessa o sovradimensionata bisogna verificareanche la condizione di cortocircuito nel punto più lontano della conduttura. Questo si realizzacalcolando la Iccmin e confrontandola con la corrente magnetica del dispositivo di protezione:Iccmin ≥ Im (Fig. 7.9).
La Norma CEI 64-8, all’art. 533.3 (commento) suggerisce una formula approssimativa percalcolare Icc in fondo ad una conduttura basata sui presupposti che, durante il cortocircuito,all’inizio della conduttura considerata si abbia una tensione pari all’80% del valore nominale ela resistenza della linea aumenti del 50% per l’incremento della temperatura del cavo in cortocircuito. Nel caso invece in cui sia nota l’impedenza del circuito a monte della linea la formulanon è più valida, pur restando validi i coefficienti riduttivi.
A) in caso di neutro non distribuito (cortocircuito fase-fase)
dove:
U = tensione conca tonda
ρ = resistività del conduttore a 20°C (Ω mm2/m)
L = lunghezza della conduttura protetta (m)
S = sezione della conduttura protetta (mm2)
Icc/MIN=0,8U
1,5ρ 2LS
143
I t2
Icc presunta
I t del cavo2
I tdell’interruttoreautomatico
2
Icc
Fig. 7.10
Cavo protetto
dal sovraccarico
B) in caso di neutro distribuito (cortocircuito fase-neutro)
dove:
ρ, L, S hanno gli stessi significati di cui al punto (A)
Uo = tensione di fase
m = rapporto tra la resistenza del conduttore di neutro e quella del conduttore di fase (rapportotra le sezioni se sono costituite dallo stesso materiale).
Le due formule non tengono conto della reattanza delle condutture; occorre perciò introdurre incaso di cavi con sezione superiore a 95 mm2 i seguenti fattori correttivi.
Icc/MIN=0,8Uo
1,5ρ(1+m) LS
SEZIONE MM2
K
120
0,9
150
0,85
185
0,80
240
0,75
Anche se si utilizzano interruttori automatici, non correttamente scelti per la protezione dasovraccarico, occorre verificare sia il valore massimo sia quello minimo della corrente dicortocircuito.
La Fig. 7.10 mostra una conduttura protetta sia dal cortocircuito che dal sovraccarico, mentrela Fig. 7.11 rappresenta una conduttura protetta parzialmente solo dal cortocircuito.
144
PROTEZIONE CONTRO IL SOVRACCARICO ED IL CORTOCIRCUITO
Per correnti inferiori a Icc min o superiori a Icc MAX la protezione è inefficace
I t2
Icc MAX
I t del cavo2
I tdell’interruttoreautomatico
2
IccIcc min
zona nonprotetta
zona nonprotetta
Fig. 7.11
Cavo non protetto
dal sovraccarico
MONOFASE 4230 V FASE + NEUTRO
Le tabelle che seguono devono essere usate quando non è presente la protezione termica, etengono conto di un coefficiente di tolleranza di intervento magnetico di 1,2.
LUNGHEZZA MASSIMAPROTETTA
TRIFASE 400 V O BIFASE 400 V SENZA NEUTRO
TRIFASE 400 V + NEUTRO
1
0,58
0,58
0,39
S fase
S neutro= 1
S fase
S neutro= 2
Note: nelle formule si è tenuto conto di una riduzione dell’80 % della tensione di alimentazionedovuta alla corrente di cortocircuito rispetto alla tensione nominale di alimentazione (coeff. 0,8e dell’aumento della resistenza dei conduttori dovuti al riscaldamento (coeff. 1,5).
Tab. 7.10
Fattore di correzione da
applicare alle lunghezze
massime
145
sez.
[mm2]
1,5
2,5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
120
150
185
240
300
TAB. 7.11A - PROTEZIONE DEL CAVO - LUNGHEZZA MASSIMA PROTETTA [M]
20
370
617
30
247
412
658
40
185
309
494
741
50
148
247
395
593
60
123
206
329
494
70
106
176
282
423
705
80
93
154
247
370
617
90
82
137
219
329
549
100
74
123
198
296
494
790
120
62
103
165
247
412
658
140
53
88
141
212
353
564
160
46
77
123
185
309
494
772
180
41
69
110
165
274
439
686
200
37
62
99
148
247
395
617
240
31
51
82
123
206
329
514
720
280
26
44
71
106
176
282
441
617
320
23
39
62
93
154
247
386
540
772
400
19
31
49
74
123
198
309
432
617
440
17
28
45
67
112
180
281
393
561
786
480
15
26
41
62
103
165
257
360
514
720
520
14
24
38
57
95
152
237
332
475
665
regolazione magnetica [A]
sez.
[mm2]
1,5
2,5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
120
150
185
240
300
TAB. 7.11B - PROTEZIONE DEL CAVO - LUNGHEZZA MASSIMA PROTETTA [M]
700
28
42
71
113
176
247
353
494
670
800
25
37
62
99
154
216
309
432
586
667
900
22
33
55
88
137
192
274
384
521
593
1000
20
30
49
79
123
173
247
346
469
533
630
1100
27
45
72
112
157
224
314
426
485
572
664
1250
40
63
99
138
198
277
375
427
504
585
1600
31
49
77
108
154
216
293
333
394
457
556
667
2000
25
40
62
86
123
173
235
267
315
365
444
533
3200
25
39
54
77
108
147
167
197
228
278
333
4000
20
31
43
62
86
117
133
157
183
222
267
5000
25
35
49
69
94
107
126
146
178
213
6300
20
27
39
55
74
85
100
116
141
169
8000
15
22
31
43
59
67
79
91
111
133
10000
12
17
25
35
47
53
63
73
89
107
12500
10
14
20
28
38
43
50
58
71
85
regolazione magnetica [A]
560
35
53
88
141
220
309
441
617
600
33
49
82
132
206
288
412
576
650
30
46
76
122
190
266
380
532
2500
20
32
49
69
99
138
188
213
252
292
356
427
146
PROTEZIONE CONTRO IL SOVRACCARICO ED IL CORTOCIRCUITO
Il coordinamento dei dispositivi di protezione può essere di due tipi:
- selettivo (cronometrico, amperometrico, di zona);
- di sostegno (o back-up).
La mancanza di energia elettrica, anche per un breve tempo, può causare danni economici e,in alcuni casi, compromettere la sicurezza delle persone. Ad esempio, in alcuni impianti ove èrichiesta la massima continuità di esercizio, quale:
- impianti industriali a ciclo continuo;
- impianti ausiliari di centrali;
- reti di distribuzione civili (ospedali, banche, ecc.);
- impianti di bordo;
predomina sulle altre esigenze quella di garantire il più possibile la continuità difunzionamento.
La soluzione normalmente adottata è quella del coordinamento selettivo delle protezioni dimassima corrente, che consente di isolare dal sistema la parte di impianto interessata dalguasto, facendo intervenire il solo interruttore situato immediatamente a monte di esso.
Si ricorre pertanto alla protezione selettiva, il cui scopo è quello di coordinare l’intervento fradue interruttori, ad esempio A e B (Fig. 7.12) disposti tra loro in serie, in modo che in caso diguasto in C si apra solo l’interruttore B, garantendo così la continuità del servizio al restodell’impianto alimentato dall’interruttore A.
Al fine di realizzare un corretto coordinamento selettivo, si devono tener presente le seguentiregole fondamentali:
1) Allo scopo di ridurre gli effetti di tipo termico ed elettrodinamico e contenere i tempi diritardo entro valori ragionevoli, il coordinamento selettivo non dovrebbe avvenire tra più diquattro interruttori in cascata (Fig. 7.13).
2) Ciascun interruttore deve essere in grado di stabilire, supportare ed interrompere la massimacorrente di cortocircuito nel punto dove è installato.
3) Per assicurarsi che gli interruttori di livello superiore non intervengano, mettendo fuoriservizio anche parti di impianto non guaste, si devono adottare soglie di corrente diintervento, ed eventualmente di tempo di intervento, di valore crescente partendo dagliutilizzatori andando verso la sorgente di alimentazione.
C
B
A
Fig. 7.12
Protezione selettiva
COORDINAMENTODELLE PROTEZIONI
Coordinamentoselettivo
147
4) Per assicurare la selettività, l’intervallo dei tempi di intervento dovrebbe essereapprossimativamente di 0.1- 0.2 s. Il tempo massimo di intervento non dovrebbe superare i0.5 s.
La selettività fra due interruttori in cascata, può essere totale o parziale (Fig. 7.14);in particolare:
“F”4
3
2
1
t1IST
t1 td (0,1)
t1 td (0,3)
t1 td (0,5)
0,250,75
0
0,50
0,250,75
0
0,50
0,250,75
0
0,50
0,250,75
0
0,50
Fig. 7.13
Tempi di intervento massimi
consentiti per assicurare
la selettività
C
B
A
I
t
IL =
IParzialeTotale
AB
limite diselettivitàtra A e B
Fig. 7.14
Selettività totale e parziale
Gradi di selettività
148
PROTEZIONE CONTRO IL SOVRACCARICO ED IL CORTOCIRCUITO
- Selettività totale. La selettività è totale se si apre solo l’interruttore B, per tutti i valori di correnteinferiori o uguali alla massima corrente di cortocircuito presunta nel punto in cui è installato B.
- Selettività parziale. La selettività è parziale se si apre solo l’interruttore B per valori dicorrente di cortocircuito in C inferiori al valore IL, oltre il quale si ha l’intervento simultaneodi A e B.
In molti tipi di impianto la selettività parziale viene ammessa, specie se la grande maggioranzadei guasti viene coperta dall’intervento selettivo (nel caso di impianti di B.T. con linee di utenzaabbastanza lunghe a valle dell’interruttore B) e l’intervento simultaneo si verifica solo per guastipoco probabili in prossimità del dispositivo di protezione B.
I tipi di selettività che si possono avere sono: cronometrica, amperometrica e di zona; nelseguito verranno esaminati separatamente.
È il tipo di selettività più efficace e si realizza con l’impiego di sganciatori o relè muniti didispositivi di ritardo intenzionale dell’intervento.
I ritardi vengono scelti con valori crescenti risalendo lungo l’impianto per garantire chel’intervento sia effettuato dall’interruttore immediatamente a monte del punto in cui si èverificato.
L’interruttore A interviene con ritardo ∆t rispetto all’interruttore B, nel caso che entrambi gliinterruttori siano interessati da una corrente di guasto di valore superiore a Im (Fig. 7.15).
C
B
A
I
t
Im
AB
∆ t
Fig. 7.15
L’interruttore A, ovviamente, dovrà essere in grado, come già detto, di sopportare lesollecitazioni dinamiche e termiche durante il tempo di ritardo.
Questo tipo di selettività, usata abbastanza frequentemente negli impianti di B.T., si realizzaregolando la soglia di intervento istantaneo a valori di corrente diversi fra gli interruttori A e Be sfruttando la condizione favorevole del diverso valore assunto dalla corrente di cortocircuitoin funzione della posizione in cui si manifesta il guasto a causa dell’impedenza dei cavi.
Per effetto della limitazione dovuta a questa impedenza in certi casi è possibile regolarel’intervento istantaneo dell’interruttore a monte del cavo ad un valore dell’intensità di correntesuperire a quello del massimo valore raggiungibile dalla corrente di guasto che percorrel’interruttore a valle, pur assicurando quasi completamente la protezione della parte di impiantocompresa tra i due interruttori.
Tipi di selettività
Selettività cronometrica
Selettivitàamperometrica
149
A seconda degli interruttori impiegati, la selettività amperometrica può assumere condizionidiverse (Fig. 7.16):
a) Con interruttori tradizionali sia a monte che a valle: la selettività è tanto più efficace e sicuraquanto più grande è la differenza fra la corrente nominale dell’interruttore posto a monte equella dell’interruttore posto a valle.
Inoltre la selettività amperometrica generalmente risulta totale se la corrente di cortocircuitoin C è inferiore alla corrente magnetica d’intervento dell’interruttore A.
b) Con interruttori tradizionali con breve ritardo a monte e interruttori tradizionali a valle: laselettività amperometrica, per valori di corrente di cortocircuito elevati, può essere miglioratautilizzando interruttori a monte provvisti di relè muniti di breve ritardo (curva “S”).
La selettività è totale se l’interruttore A non si apre.
La possibilità di avere interventi selettivi senza l’introduzione di ritardi intenzionali riduce lesollecitazioni termiche e dinamiche all’impianto in caso di guasto e frequentemente permettedi sotto-dimensionare alcuni suoi componenti.
c) Con interruttori tradizionali a monte e interruttori limitatori a valle: usando interruttorilimitatori a valle e, a monte di essi, interruttori tradizionali (dotati di potere d’interruzioneadeguato con sganciatori di tipo istantaneo) è possibile ottenere selettività totale.
In questo caso la selettività dell’intervento si realizza grazie ai tempi di interventoestremamente ridotti dell’interruttore limitatore che riducono l’impulso di energia dovuto allacorrente di guasto a valori tanto bassi da non causare l’intervento dell’interruttore a monte.
Con questo principio è possibile realizzare la selettività totale anche tra interruttori limitatoridi diverso calibro fino a quei valori di corrente che non provocano l’apertura transitoria deicontatti del limitatore a monte.
È un tipo di selettività alla quale si ricorre quando fra due interruttori non è possibile impostareun tempo di ritardo nell’intervento.Questo sistema può consentire di ottenere un livello di selettività che va oltre il valore dellasoglia magnetica dell’interruttore a monte, impiegando un interruttore limitatore a valle. Nelcaso si abbia a monte un interruttore del tipo B ma con Icw ≤ Icu, in funzione della limitazioneeffettuata dall’interruttore a valle possiamo ottenere un limite di selettività superiore al valoredella soglia istantanea dell’interruttore a monte.
C
B
A
“S”
t
a
I
AB
t
b
I
AB
t
c
I
AB
Fig. 7.16
Diverse tipologie di
selettività amperometrica
Selettività energetica
150
PROTEZIONE CONTRO IL SOVRACCARICO ED IL CORTOCIRCUITO
Per lo studio della selettività energetica non si confrontano le curve di intervento corrente/tempodei componenti installati in serie ma le curve dell’energia specifica (I2t) lasciata passaredall’interruttore a valle e la curva dell’energia dell’interruttore a monte. Si ottiene la selettivitàenergetica se le due curve non hanno punti di intersezione. L’effetto di limitazione dell’energiaspecifica passante è funzione del tipo di interruttore (meccanismo di apertura, contatti ecc.)mentre il livello energetico di non sgancio è legato alle caratteristiche di intervento dellosganciatore (soglia istantanea, tempo di intervento), nonché dalla soglia di repulsione deicontatti (apertura incondizionata).
ICC
1
2
t1
2
ICC
1
2
I t(A S)
22
Per poter realizzare in maniera ottimale una selettività energetica occorre pertanto impiegare:- sganciatori istantanei con tempo di risposta legato alla corrente di cortocircuito e di taglia
diversa.- interruttori con una forte limitazione di corrente ed i contatti differenziati per taglia.
L’impiego di interruttori limitatori a valle permette inoltre una sensibile riduzione dellesollecitazioni termiche ed elettrodinamiche alle quali è soggetto l’impianto e di contenere iritardi intenzionali imposti agli interruttori installati a livello primario.
L’adozione del coordinamento selettivo delle protezioni comporta per sua natural’allungamento dei tempi di eliminazione dei guasti man mano che ci si avvicina alla sorgentedell’energia e quindi dove il valore della corrente di guasto è maggiore.
In impianti importanti, nei quali i livelli di distribuzione possono diventare molti, questi tempipotrebbero diventare inaccettabili sia per il valore elevato dell’energia specifica passante I2t ,sia per l’incompatibilità con i tempi di estinzione prescritti dall’Ente fornitore di energia.In questi casi può essere necessario adottare un sistema di selettività di zona o “accelerata”.
Questa tecnica, più sofisticata, consente di accorciare i tempi determinati dalla selettivitàcronometrica tradizionale pur mantenendo la selettività degli interventi.
Questo tipo di coordinamento si basa sulle seguenti operazioni:- immediata individuazione dell’interruttore a cui compete l’eliminazione selettiva del guasto;- abbreviazione del tempo di intervento di tale interruttore;- mantenimento del coordinamento selettivo degli interruttori a monte.
Selettività di zona o”accelerata“
Fig. 7.17
Selettività energetica
151
Il principio su cui basarsi per determinare quale sia l’interruttore più vicino al guasto consistenell’utilizzare la corrente di guasto come unico elemento di riferimento comune per i variinterruttori e creare un interscambio di informazioni in base alle quali determinare in modopraticamente istantaneo quale parte dell’impianto deve essere tempestivamente staccata dalsistema.
C
B
0 s
a
0,1 s
0,2 s A
Fig. 7.18
Esempio delle varie
condizioni di guasto
Guasto a valle dell’interruttore C: l’interruttore C interviene istantaneamente per guasti dicortocircuito che insorgono a valle di esso, e gli interruttori A e B, in virtù dei ritardi impostati,non intervengono e ritornano alle condizioni di esercizio normalmente non appena lasovracorrente si estingue (pochi millisecondi).
Guasto a valle dell’interruttore B: il guasto dà luogo all’intervento dell’interruttore Bistantaneamente dall’insorgere del guasto stesso. L’interruttore A si comporta come nel casoprecedente.
Guasto a valle dell’interruttore A: la corrente di guasto interessa solo l’interruttore A e pertantodà luogo all’intervento istantaneo dell’interruttore stesso.
152
PROTEZIONE CONTRO IL SOVRACCARICO ED IL CORTOCIRCUITO
La protezione di sostegno è basata sul principio esattamente contrario rispetto a quello“selettivo”: è richiesta l’apertura contemporanea dell’interruttore a monte e dell’interruttore avalle, oppure quella del solo interruttore a monte per valori della corrente di cortocircuitosuperiori ad un certo valore limite. Tale tipo di protezione è ammesso dalle norme CEI 64-8 eCEI EN 60947-2 A1.
Come rappresentato nella Fig. 7.19, gli interruttoriA e B, disposti in serie in un circuito, sono coordinatiin modo tale da intervenire simultaneamente in casodi guasto in C per un valore di corrente superiore aduna prefissata soglia, detta corrente di scambio. Intal modo i due interruttori interagiscono tra lorocomportandosi come fossero una sola unità con dueinterruzioni poste in serie che interrompono ilcortocircuito. Tutto ciò conferisce all’insieme equindi anche all’interruttore B un potere diinterruzione superiore a quello che l’interruttore Bstesso potrebbe fronteggiare da solo.
L’impiego di interruttori limitatori a monte consente maggiori margini di sicurezza.
La protezione di sostegno viene utilizzata in impianti elettrici in cui la continuità di eserciziodella parte non guasta non è requisito fondamentale, ma esistono altre esigenze prioritariequali:
1) la necessità di limitare gli ingombri delle apparecchiature elettriche;
2) la necessità di non modificare impianti esistenti anche se non più idonei alle nuove correntidi guasto
3) il problema tecnico-economico di contenere il dimensionamento dei componenti dell’im-pianto elettrico
La protezione di sostegno, pertanto, è applicabile quando non vi sono esigenze di selettività,consente, in particolare, di proteggere impianti sottodimensionati rispetto alla corrente diguasto presunta (ossia consente sensibili risparmi nel dimensionamento degli interruttori avalle).
Condizioni indispensabili per la realizzazione della protezione di sostegno:
1) l’interruttore a monte deve avere un potere di interruzione almeno pari alla corrente dicortocircuito presunta nel punto di installazione dell’interruttore a valle;
2) la corrente di cortocircuito e l’energia specifica, lasciata passare di fatto nell’impiantodall’interruttore a monte non devono danneggiare l’interruttore a valle;
3) i due interruttori devono essere realmente in serie in modo da essere percorsi dalla stessacorrente in caso di guasto.
È comunque necessario, in caso di adozione della protezione di sostegno, sceglierecombinazioni di apparecchi delle quali siano state verificate dal costruttore attraverso provepratiche, l’efficienza e le caratteristiche del complesso. Si deve infatti precisare che il valore delpotere di interruzione della serie non può essere ricavato teoricamente, ma può essere definitosolo con prove dirette, fatte in laboratorio.
C
B
A
Fig. 7.19
Protezione di back-up
PROTEZIONEDI SOSTEGNO(O BACK-UP)
PROTEZIONE E COMANDO CIRCUITI UTILIZZATORI
154
Negli impianti funzionanti a corrente alternata sinusoidale, le tensioni e le correnti vengonorappresentate mediante fasori (vettori rotanti).
Accade pertanto che in funzione del tipo di utilizzatore il vettore tensione può essere in fase conil vettore corrente, oppure sfasato in anticipo o in ritardo.
Generalmente, nelle applicazioni industriali, gli utilizzatori sono di tipo ohmico-induttivo epossono presentare un angolo di sfasamento tensione-corrente ϕ che può essere ancheparticolarmente elevato.
Si rende allora necessario rifasare, cioè diminuire tale angolo per ridurre il modulo dellacorrente totale IT circolante in linea e di conseguenza la potenza persa.
Per rifasare si allaccia in parallelo al carico un condensatore che assorbe una corrente ICsfasata di 90° in anticipo rispetto la tensione come mostrato nella Fig. 8.1 .
Il valore della capacità C, necessaria per effettuare il rifasamento totale, oppure parziale (nelcontratto con l’Ente distributore è di norma sufficiente garantire un cosϕ ≥ 0.9) è dato dalleseguenti formule:
rifasamento totale
rifasamento parziale
dove:
P = potenza attiva dell’utilizzatore
tgϕ = tangente dell’angolo ϕ dell’utilizzatore (ricavabile dal cosϕ dello stesso) ovverosiarapporto tra la reattanza induttiva e la resistenza dell’utilizzatore
tgϕ’ = tangente dell’angolo ϕ’ ossia dell’angolo tensione-corrente dopo il rifasamento (nelcaso si rifasi a cos ϕ’ = 0.9 si ha : tg ϕ’= 0.484)
f = frequenza di rete (50 Hz)
V = tensione di rete di alimentazione dell’utilizzatore.
Il rifasamento di un impianto porta vantaggi economici sia per chi rifasa (riduzionenell’addebito di energia reattiva da parte dell’Ente distributore) sia per l’Ente stesso che riducele perdite sulle linee e quindi riduce le spese di generazione e trasporto dell’energia elettrica.
C =P(tgϕ - tgϕ ‘)
2πfV2
C =Ptgϕ
2πfV2
A
B
V
IT I
IC
T
C
X
R
IC
IT
I
ϕϕ’
Fig. 8.1
Esempio di rifasamento di
un carico ohmico-induttivo
e diagramma fasoriale
prima del rinfasamento
(interruttore T aperto) e
dopo rifasamento
(interrutore T chiuso)
RIFASAMENTO
155
Inoltre, il rifasamento consente di:
- aumentare la potenzialità dell’impianto esistente perché a parità di dimensioni (trasformatorie cavi) viene utilizzata maggiore energia attiva;
- ridurre le cadute di tensione lungo la linea elettrica e sull’impianto interno.
Sono possibili le seguenti tipologie di rifasamento:
- centralizzato
- distribuito
- parzializzato
Nel rifasamento centralizzato, le unità rifasanti (i condensatori) sono allacciati a monte di tuttii carichi da rifasare e installate immediatamente a valle del punto di misura del cosϕ, adesempio nella cabina MT/BT o in prossimità del quadro generale di distribuzione. (Fig. 8.2)
Il rifasamento centralizzato trova applicazionenegli impianti con molti carichi eterogenei chelavorano saltuariamente, nei quali l’assor-bimento di energia reattiva da parte dei carichicontemporaneamente in servizio risulta abba-stanza complesso e mediamente costante. Ciòpermette di installare una batteria di potenzanotevolmente inferiore alla potenza complessivache sarebbe altrimenti necessaria qualoravenisse adottato un rifasamento di tipodistribuito.
È altresì opportuno prevedere quando l’assor-bimento di potenza reattiva è molto variabile,
una regolazione automatica dell’impianto rifasante mediante una batteria a più gradini.
Si realizza allacciando direttamente le singole unità rifasanti ai morsetti di ciascun utilizzatoreda rifasare, secondo lo schema mostrato in Fig. 8.3.
Tecnicamente rappresenta la miglior soluzioneper i seguenti motivi:
- condensatore e apparecchio utilizzatoreseguono esattamente le stesse vicende per cui laregolazione del cosϕ risulta sistematica edautomatica;
- oltre all’Ente distributore beneficia dellosgravio dell’energia reattiva anche l’utente che,oltre alla riduzione tariffaria, ottiene unvantaggio nel dimensionamento delle lineeinterne dell’impianto che collegano la cabinaMT/BT con carichi “rifasati” (cosϕ più basso,reattanza più bassa, quindi cavi con una
sezione inferiore a parità di corrente richiesta);
- condensatore e carico possono essere inseriti e disinseriti contemporaneamente, usufruendoinoltre delle stesse protezioni contro i sovraccarichi e i corto circuiti.
Fig. 8.2
Rifasamento centralizzato
Fig. 8.3
Rifasamento distributivo
Rifasamentodistribuito
Rifasamentocentralizzato
Tipologie dirifasamento e sceltadel condensatore
PROTEZIONE E COMANDO CIRCUITI UTILIZZATORI
156
Nel rifasamento parzializzato le unità di rifasamento vengono poste in parallelo a ciascuno deiquadri elettrici che alimentano più utenze tra loro raggruppate, per omogeneità del carico e/oper potenze similari (Fig. 8.4).
Fig. 8.4
Rifasamento parzializzato
È una soluzione intermedia tra le due esaminate in precedenza e trova impiego laddovel’impianto è molto esteso e alimenta utenze (ad esempio officine) con diverso andamento deicarichi.
Dopo aver individuato la tipologia di rifasamento più appropriata per lo specifico impianto, siprocede al dimensionamento alla scelta del condensatore, avvalendosi delle formule generalimostrate in precedenza oppure consultando la Tab. 8.1 che permette di calcolare, per ognivalore di cosϕ prima e dopo il rifasamento, la potenza necessaria della batteria di condensatoriin kVAR per kW.
Esempio di utilizzo della tabella:
vi sia un’installazione di potenza media di 240 kW a 400 V avente un cosϕ di 0,75; perelevare il cosϕ a 0,90 occorre una batteria di condensatori di potenza:
Qc = 240 X 0,398 = 95,52 kVAR a 400 V
Nei casi in cui si hanno problemi nell’individuazione del cosϕ nell’impianto, si può utilmentericorrere alla lettura, per esempio mensile, dei contatori di energia attiva e reattiva. Utilizzandola Tab. 8.2, si può rilevare il valore di cosϕ attraverso il rapporto energia reattiva/energiaattiva.
Ad esempio se le due letture mensili sono rispettivamente:
Er 3750 kVARh Ea 5700 kWh
Il rapporto
Er/Ea = 3750/5700 = 0,65
A cui corrisponde un
cosϕ = 0,84
Rifasamentoparzializzato
Scelta delcondensatore
0,901,8051,7421,6811,6241,5581,5011,4461,3971,3431,2971,2481,2021,1601,1161,0751,0350,9960,9580,9210,8840,8490,8150,7810,7490,7160,6850,6540,6240,5950,5650,5360,5080,4790,4520,4250,3980,3710,3450,3190,2920,2660,2400,2140,1880,1620,1360,1090,0830,0540,028
157
0,801,5571,4741,4131,3561,2901,2301,1791,1301,0761,0300,9820,9360,8940,8500,8090,7690,7300,6920,6650,6180,5840,5490,5150,4830,4500,4190,3880,3580,3290,2990,2700,2420,2130,1860,1590,1320,1050,0790,0530,026
0,851,6681,6051,5441,4871,4211,3601,3091,2601,2061,1601,1121,0661,0240,9800,9390,8990,8650,8220,7850,7480,7140,6790,6450,6130,5800,5490,5180,4880,4590,4290,4000,3720,3430,3160,2890,2620,2350,2090,1830,1560,1300,1040,0780,0520,026
0,911,8321,7691,7691,7091,6511,5861,5321,4731,4251,3701,3261,2761,2301,1881,1441,1031,0630,9860,9490,9120,8780,8430,8090,7770,7440,7130,6820,6520,6230,5930,5640,5360,5070,4000,4530,4260,3990,3730,3470,3200,2940,2680,2420,2160,1900,1640,1400,1140,0850,0590,031
0,921,8611,7981,7381,6801,6141,5611,5021,4541,4001,3551,3031,2571,2151,1711,1301,0901,0511,0130,9760,9390,9050,8700,8360,8040,7710,7400,7090,6790,6500,6200,5910,5630,5340,5070,4800,4530,4260,4000,3740,3470,3210,2950,2690,2430,2170,1910,1670,1410,1120,0860,058
0,931,8951,8311,7711,7131,6471,5921,5331,4851,4301,3861,3371,2911,2491,2051,1641,1241,0851,0471,0100,9730,9390,9040,8700,8380,8050,7740,7430,7130,6840,6540,6250,5970,5680,5410,5140,4870,4600,4340,4080,3810,3550,3290,3030,2770,2510,2250,1980,1720,1430,1170,089
0,941,9241,8601,8001,7421,6771,6261,5671,5191,4641,4201,3691,3231,2811,2371,1961,1561,1171,0791,0421,0050,9710,9360,9020,8700,8370,8060,7750,7450,7160,6860,6570,6290,6000,5730,5460,5190,4920,4660,4400,4130,3870,3610,3350,3090,2830,2570,2300,2040,1750,1490,121
0,951,9591,8961,8361,7781,7121,6591,6001,5321,4971,4531,4031,3571,3151,2711,2301,1901,1511,1131,0761,0391,0050,9700,9360,9040,8710,8400,8090,7790,7500,7200,6910,6630,6340,6070,5800,5530,5260,5000,4740,4470,4210,3950,3690,3430,3170,2910,2640,2380,2090,1830,155
0,961,9981,9351,8741,8161,7511,6951,6361,5881,5341,4891,4411,3951,3531,3091,2681,2281,1891,1511,1141,0771,0431,0080,9740,9420,9090,8780,8470,8170,7880,7580,7290,7010,6720,6450,6160,5910,5640,5380,5120,4850,4590,4330,4070,3810,3550,3290,3010,2750,2460,2300,192
0,972,0371,9731,9131,8551,7901,7371,6771,6291,5751,5301,4811,4351,3931,3491,3081,2681,2291,1911,1541,1171,0831,0481,0140,9820,9490,9180,8870,8570,8280,7980,7690,7410,7120,6850,6580,6310,6040,5780,5520,5250,4990,4730,4470,4210,3950,3690,3430,3170,2880,2620,234
0,982,0852,0211,9611,9031,8371,7841,7251,6771,6231,5781,5291,4831,4411,3971,3561,3161,2771,2391,2021,1651,1311,0961,0621,0300,9970,9660,9350,9050,8760,8400,8110,7830,7540,7270,7000,6730,6520,6200,5940,5670,5410,5150,4890,4630,4370,4170,3900,3640,3350,3090,281
0,992,1462,0822,0221,9641,8991,8461,7861,7581,6841,6391,5901,5441,5021,4581,4171,3771,3381,3001,2631,2261,1921,1571,1231,0911,0581,0070,9960,9660,9370,9070,8780,8500,8210,7940,7670,7400,7130,6870,6610,6340,6080,5820,5560,5300,5040,4780,4500,4240,3950,3690,341
12,2882,2252,1642,1072,0411,9881,9291,8811,8261,7821,7321,6861,6441,6001,5591,5191,4801,4421,4051,3681,3341,2991,2651,2331,2001,1691,1381,1081,0791,0491,0200,9920,9630,9360,9090,8820,8550,8290,8030,7760,7500,7240,6980,6720,6450,6200,5930,5670,5380,5120,484
Nota:i valori della Tab. 10.1 sonocolcolati con le seguenti formule
Q1 = P tgϕ1
Q2 = P tgϕ2
Qc = Q2 – Q1 = P (tgϕ2 - tgϕ1)
Qc/P = tgϕ2 - tgϕ1
Dove:P: potenza attiva
Q1, ϕ1: potenza reattiva e angolo disfasamento prima del rifasamentoQ2, ϕ2: potenza reattiva e angolo di
sfasamento dopo il rifasamentoQc: potenza richiesta alla batteria dicondensatori
0,400,410,420,430,440,450,460,470,480,490,500,510,520,530,540,550,560,570,580,590,600,610,620,630,640,650,660,670,680,690,700,710,720,730,740,750,760,770,780,790,800,810,820,830,840,850,860,870,880,890,90
TAB. 8.1 - DETERMINAZIONE DELLA POTENZA DELLA BATTERIA DI CONDENSATORI DI RIFASAMENTO
COSϕϕ DI PARTENZA COSϕϕ DA OTTENERE
PROTEZIONE E COMANDO CIRCUITI UTILIZZATORI
158
0,99
0,98
0,97
0,96
0,95
0,94
0,93
0,92
0,91
0,90
ER/EA COSϕϕ ER/EA COSϕϕ ER/EA COSϕϕ ER/EA COSϕϕ ER/EA COSϕϕ0,50 ... 0,52
0,53 ... 0,55
0,56 ... 0,58
0,59 ... 0,60
0,61 ... 0,63
0,64 ... 0,66
0,67 ... 0,68
0,69 ... 0,71
0,72 ... 0,73
0,74 ... 0,76
0,89
0,88
0,87
0,86
0,85
0,84
0,83
0,82
0,81
0,80
0,77 ... 0,79
0,80 ... 0,81
0,82 ... 0,84
0,85 ... 0,86
0,87 ... 0,89
0,90 ... 0,92
0,93 ... 0,95
0,96 ... 0,97
0,98 ... 1,00
1,01 ... 1,03
0,79
0,78
0,77
0,76
0,75
0,74
0,73
0,72
0,71
0,70
1,04 ... 1,06
1,07 ... 1,09
1,10 ... 1,12
1,13 ... 1,15
1,16 ... 1,18
1,19 ... 1,21
1,22 ... 1,25
1,26 ... 1,28
1,29 ... 1,31
1,32 ... 1,35
0,69
0,68
0,67
0,66
0,65
0,64
0,63
0,62
0,61
0,60
1,36 ... 1,38
1,39 ... 1,42
1,43 ... 1,46
1,47 ... 1,50
1,51 ... 1,54
1,55 ... 1,58
1,59 ... 1,62
1,63 ... 1,66
1,67 ... 1,71
1,72 ... 1,75
0,59
0,58
0,57
0,56
0,55
0,54
0,53
0,52
0,51
0,50
TAB. 8.2 - DETERMINAZIONE DEL FATTORE DI POTENZA DALLE LETTURE DEI CONTATORI DI ENERGIA REATTIVA (ER) E ATTIVA (EA)
Relativamente poi alle grandezze caratteristiche dei condensatori, è utile ricordare che devonoessere assunti valori differenti in funzione del tipo di sistema (monofase o trifase) e del tipo dicollegamento da utilizzare (trifase a stella o a triangolo) ai fini di una scelta ottimale (rapportotecnico/economico).
I dati caratteristici di un condensatore, forniti dalla sua targa, sono:
- tensione nominale Un, che il condensatore deve poter sopportare indefinitamente
- frequenza nominale f (comunemente pari a quella di rete, 50Hz)
- potenza nominale Qn, espressa generalmente in kVAR (potenza reattiva della batteria dicondensatori).
Dai dati di targa, le grandezze caratteristiche del condensatore possono essere ricavate con leseguenti formule:
- per un’unità monofase (in figura), la capacità C della batteria di condensatori è:
e la corrente nominale:
In = 2πfCUn
I n =Qn
Un
C =Qn
2πfU2
0,11 ... 0,17
0,18 ... 0,23
0,24 ... 0,27
0,28 ... 0,31
0,32 ... 0,34
0,35 ... 0,38
0,39 ... 0,41
0,42 ... 0,44
0,45 ... 0,47
0,48 ... 0,49
159
- per ciascuno dei tre condensatori di una unità trifase, si ha invece (Un = tensione concatenatadel sistema):
• con collegamento a stella (γ) (in figura):
• con collegamento a triangolo (∆) (in figura):
In = 2πfC∆Un In = √32πfC∆Un
essendo In la corrente che attraversa il condensatore e I1 la corrente di linea.
Il procedimento di scelta dell’interruttore e relative tarature degli sganciatori magnetotermici, siimposta nel seguente modo:
Qn: potenza della batteria di condensatori, in kVAR
Un: tensione concatenata nominale della batteria di condensatori, in V
corrente nominale della batteria di condensatori
(2) Ini = 1,49 Ic (1) corrente nominale dell’interruttore e/o valore di taratura
dello sganciatore termico
(3) Im ≥ 9 Ini valore di taratura dello sganciatore magnetico
Dalla (2) segue che ogni interruttore può manovrare batterie di condensatori aventi correntinominali fino a
cioè può essere usata fino al 70% della propria corrente nominale.
Nella Tab. 8.3 vengono indicati tutti i dati utili per la scelta di un interruttore MTS per manovradi batterie di condensatori.
Si precisa inoltre che, a regime, la presenza o meno di altre batterie di condensatori in paralleloa quella manovrata dall’interruttore non apporti alcun peggioramento delle condizioni diesercizio.
I n i = 0,7 I n i
1,49
(1) I c =Qn
√3Un
I 1 =3Qn
3UnI n =
Qn
Un3
C∆ =Qn
2πfU2n3
I n = I 1 =Qn
√3UnI n = I 1 =
2πfCUn
√3
C γ =Qn
2πfU2n
Scelta del tipodi interruttore
Nota(1) Le norme IEC 831-1 e IEC 931-1affermano che i condensatoridevono poter funzionare a regimecon una corrente fino a 1,3 Ic delcondensatore stesso, in valoreefficace (ciò è dovuto alla possibilepresenza di armoniche di tensione inrete, causate ad esempio dallasaturazione di circuiti magnetici ditrsformatori a motori o da circuiti diconversione statica) e che èammessa una tolleranza del 10% inpiù sul valore reale della capacitàrispetto a quello corrispondente allasua potenza nominale. Per cui sia ilcontattore sia l’interruttore devonoessere in grado di portare inpermanenza una corrente pari a:1,3 - 1,5 • In condensatore:cioè = 1,49 In in valore efficace.
PROTEZIONE E COMANDO CIRCUITI UTILIZZATORI
160
La scelta del tipo di interruttore, dovrà essere fatta tenendo conto anche del valore della correntedi corto circuito presunta a monte dell’interruttore: a parità di corrente nominale, quindi, potràessere scelto nella Tab. 8.3 l’interruttore avente l’adeguato potere di interruzione.
CORRENTE NOMINALEINTERRUTTORE
INTERRUTTORE
[A]
25
50
80
100
125
200
250
320
400
500
500
MASSIMA POTENZA DELLA BATTERIADI CONDENSATORI IN KVAR-50 HZ
230V
6
11
17
23
28
40
57
72
86
100
115
400V
10
20
30
40
50
70
100
125
150
175
200
Esempio n° 1
Si voglia procedere al rifasamento di un motore asincrono trifase che presenta le seguenticaratteristiche:
P = 80 kW
V = 400 V
f = 50 Hz
I0 = 42 A
Il condensatore impiegato risulterà direttamente allacciato ai morsetti del motore comerappresentato in Fig. 8.5.
Per evitare di avere un fattore di potenza in anticipo (cosϕ > 1), siimpone che la corrente di rifasamento sia, al massimo, pari a 90%della corrente a vuoto I0 del motore.
I = I0 . 90%
I = 42 . 90% = 37,8 A
La potenza reattiva associata al condensatore dovrà essere pari a:
Q = √3 . V . I
Q = √3 . 400 . 37,8 = 26,16 kVAR
Fig. 8.5
Tab. 8.3
Scelta degli interruttori
GEWISS in funzione della
potenza della batteria di
condensatori
Esempi dirifasamento di unmotore asincrono
Tipo
MT 60 - MT 100 (D25)
MTHP 100 (D63)
MTHP 100 (D80) - MTS 160 B/N (10 Ith)
MTHP 100 (D100) - MTS 160 B/N (10 Ith)
MTS 160 B/N (10 Ith)
MTS 250 N/H/L
MTS 250 N/H/L (10 Ith)
MTSE 630 N/H/L (320 A)
MTSE 630 N/H/L (400 A)
MTSE 630 N/H/L (400 A)
MTSE 630 N/H/L
161
Definizione della potenza reattiva della batteria
È data da:Qc = P . k k[VAR]
Dove:Qc = potenza reattiva
P = potenza attiva pari a 300 kW
k = coefficiente di rifasamento pari a 0,595 (vedi Tab. 8.1) per passare da cosϕ 0,68 acosϕ 0,9
Per cui
Qc = 300 . 0,595 = 178,5 kVAR
Nota la potenza reattiva Qc, si determina la corrente nominale In della batteria di condensatorie, successivamente la corrente nominale dei dispositivi di manovra e protezione Ini.
da cui:
Ini = In . 1,43
cioè:
Ini = 258 . 1,43 = 368A
(collegamento a stella)
I n = Qc
=178500
= 258A√3Un √3 . 400
Esempio n° 2
Con riferimento allo schema unificare di Fig. 8.5 si voglia rifasare un impianto elettricoportando il cosϕ da 0,68 a 0,9.
Dati progettuali:
1) potenza installata (attiva): 300 kW. Le utenze sono costituite da motori asincroni trifase che funzionano contemporaneamente con assorbimento abbastanza regolare.
2) Potenza disponibile (apparente): trasformatore in olio MT/BT da 400 kVA a 400 V, 50Hz.
Viene scelto il “rifasamento centralizzato” (Fig. 8.6) mediante un'unica batteria di condensatoriinstallata a monte del punto di misura del cosϕ.
La batteria dovrà essere disinserita contemporaneamente all’esclusione totale dei carichi.
Fig. 8.6400kVA
PROTEZIONE E COMANDO CIRCUITI UTILIZZATORI
162
L’interruttore scelto sarà un MTSE 630 con lo sganciatore da 400 A.Allo stesso risultato si perviene utilizzando la Tab. 8.3.
Per quanto riguarda il potere di interruzione la Tab. 7.3 fornisce un valore Icc di 14,4 kA,pertanto dalla Tab. 8.3 l’interruttore idoneo risulta essere un MTSE 630 N con sganciatore da400 A con In regolata a 10 In con un potere di interruzione di 36 kA, così calcolati:
• corrente nominale InT del trasformatore:
• corrente di corto circuito Icc, cioè:
dove:
An = potenza del trasformatoreUn = tensione nominale a vuoto del trasformatoreInT = corrente nominale del trasformatoreUcc = tensione di corto circuito che per un trasformatore di 400 kVA a 400 V viene posta pari
al 4% della tensione secondaria nominale.
Le tabelle che seguono sono idonee alla scelta della potenza reattiva da installare per ilrifasamento dei motori asincroni trifasi e per trasformatori trifasi. In riferimento alla Tab. 8.3 sideve scegliere l’interruttore della serie MTS corrispondente alla potenza reattiva scelta.
I cc = I nT
=577.100
= 14,4 kA 36 kAUcc% 4
I nT = An
=400000
= 577A√3Un √3 . 400
[kW]
22
30
37
45
55
75
90
110
132
160
200
250
280
355
400
450
[CV]
30
40
50
60
75
100
125
150
180
218
274
340
380
482
544
610
3000
6
7,5
9
11
13
17
20
24
31
25
43
52
57
67
78
87
1500
8
10
11
13
17
22
25
29
36
41
47
57
63
76
82
93
1000
9
11
12,5
14
18
25
27
33
38
44
53
63
70
86
97
107
750
10
12,5
16
17
21
28
30
37
43
52
61
71
79
98
106
117
Tab. 8.4
Potenza reattiva da
installare [kVAR]POTENZA NOMINALE VELOCITÀ DI ROTAZIONE [G/MIN]
MOTORI TRIFASE: 230/400 V
Tabelle per la sceltadella potenza reattiva
163
Potenza
nominale [kVA]
100
160
200
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3000
3150
Qr a vuoto
2,5
3,7
4,4
5,3
6,3
7,5
9,4
11,3
13,5
14,9
17,4
20,6
23,8
27,2
29,7
-
Qr a carico
6,1
9,6
11,9
14,7
18,3
22,9
28,7
35,7
60,8
74,1
91,4
115,4
142,0
175,2
207,5
-
Qr a vuoto
2,5
3,6
4,2
4,9
5,6
5,9
7,4
8,0
10,2
11,8
14,7
18,9
21,6
24,5
-
30,9
Qr a carico
8,1
12,9
15,8
19,5
24,0
29,3
36,7
45,1
57,4
70,9
88,8
113,8
140,2
173,1
-
250,4
TRASFORMATORI IN OLIO PERDITE SECONDO
NORMA CEI 14-13 LISTA ATRASFORMATORI IN RESINA
NORMA CEI 14-13 LISTA A Tab. 8.5
Potenza reattiva da
installare [kVAR]
PROTEZIONE E COMANDO CIRCUITI UTILIZZATORI
164
La protezione contro le sovratensioni sta assumendo un’importanza sempre maggiore, sia perla sicurezza delle persone e degli impianti industriali, che per la riduzione del fattore di rischiodi danno economico causato dalle sovratensioni nell’esercizio degli impianti stessi.
L’impiego dei limitatori di sovratensione (Surge Protective Devices), comunemente chiamati SPD,sta diffondendo in modo notevole, allo scopo di limitare, per quanto possibile, i danni causatidalle sovratensioni negli impianti elettrici. In Italia dell’argomento si occupa il comitato tecnico37/A seguendo gli sviluppi dei documenti emessi in sede internazione dai comitati IEC 37/A eCENELEC 37/A. Il comitato CEI ha il compito di normalizzare il componente e tutta la serie diprove che servono alla classificazione del prodotto. L’argomento risulta però di interessefondamentale per altri due comitati che sono coinvolti nella scelta e nell’impiego di questocomponente.
Allo scopo di coordinare i lavori , è stato formato un gruppo di lavoro costituito da:TC 81 protezione contro i fulmini.IEC/TC 64 impianti utilizzatori.
Questi comitati tecnici hanno recentemente pubblicato la Guida CEI 81-8 che fornisceindicazioni sulla scelta degli SPD; esistono inoltre programmi per la scelta dei limitatori disovratensione negli impianti a bassa tensione basata sul calcolo della componente di rischio.
Per una conoscenza approfondita delle caratteristiche tipiche degli SPD, si riportano di seguitoalcune definizioni utili.
Limitatore di sovratensione (SPD)Dispositivo impiegato per limitare le sovratensioni transitorie e deviare le correnti impulsive.Normalmente esso contiene almeno un elemento non lineare.
Tensione massima continuativa (UC)È la tensione nominale dell’SPD e costituisce il massimo valore della tensione efficace ocontinua che può essere applicato permanentemente all’SPD.
Corrente ad impulso (Imp)Rappresenta il valore di picco della corrente che circola nell’SPD e che possiede una formad’onda 10/350 µs. Questo parametro è utilizzato per classificare l’SPD in classe di prova I.
Corrente nominale di scarica (In)È il valore di picco della corrente che circola nell’SPD. Tale corrente ha una forma d’onda 8/20 µs.Questo valore è utilizzato per classificare il componente nella classe di prova II.
Tensione a vuoto (Uoc)È il valore di picco della tensione a vuoto con forma d’onda 1.2/50 µs erogata dalgeneratore di prova combinato, contemporaneamente ad una corrente di cortocircuito conforma d’onda 8/20 µs e applicata ai morsetti dell’SPD per la verifica in classe di prova III.
Livello di protezione (Up)Rappresenta il valore di tensione che caratterizza il comportamento dell’SPD nel limitare latensione ai suoi terminali e che è scelto da una serie di valori preferenziali.
Corrente massima di scarica (Imax)È il valore di picco della massima corrente che può circolare nell’SPD senza danneggiarlo.Tale corrente ha una forma d’onda 8/20 µs. Questo valore viene utilizzato per laclassificazione degli SPD.
PROTEZIONE CONTROLE SOVRATENSIONI
Definizioni utili
Limitatori disovratensione SPD
165
In commercio esistono svariati tipi di limitatori di sovratensione in relazione alla sollecitudineche devono sopportare, al grado di protezione che devono offrire ed al tipo di utenza daproteggere.Gli elementi caratteristici che compongono un limitatore di sovratensione sono normalmente iseguenti.
Spinterometri in aria, in gas e a scarica frazionata che costituisce l’ultima generazione.Negli spinterometri in aria la tensione di innesco è di qualche kV ed è legata alle condizionidell’aria ed alla distanza fra gli elettrodi. Gli spinterometri a gas possiedono una tensione diinnesco variabile fra 70 V e 10 kV in funzione delle caratteristiche costruttive. Gli spinterometri ad aria frazionata sono costituiti da elettrodi a dischi di carbonio conmateriale isolante intermedio al quale viene affidato il compito dello spegnimento degli archi.La loro tensione di innesco è normalmente inferiore a 2 kV. Gli spinterometri possiedono unacapacità di scarica molto elevata, hanno però una tensione di innesco che aumenta con larapidità del fronte d’onda della sovratensione e pertanto può rivelarsi troppo elevata per laprotezione diretta di apparecchiature sensibili quali quelle elettroniche. Attualmente, nel settoredegli scaricatori a scarica frazionata, è stato superato lo svantaggio del livello di protezioneelevato con più spinterometri collegati in serie. Questa soluzione consente il frazionamento edil controllo dell’arco elettrico garantendo un livello di protezione limitato (inferiore a 2 kV) purmantenendo elevate capacità di scarica (circa 50 kA).
Sono costituiti da resistori al carburo di silicio o meglio all’ossido di zinco (nuova generazione)con la caratteristica tensione/corrente non lineare. Il valore della resistenza non rimane costante,ma diminuisce all’aumentare della tensione e quindi della corrente. Questi componenti hannoun potere di innesco variabile da 30 a 1000 V ed potere di scarica molto diversi. Presentano ilvantaggio di una capacità di scarica considerevole (sino a 40 kA 8/20) indipendente dallatensione di innesco, una ampia possibilità di scelta ed una rapidità di risposta elevata. Per controhanno una modesta capacità di scarica agli impulsi di lunga durata, ed una capacità tra glielettrodi notevole che risulta negativa per l’impiego su circuiti ad alta frequenza.
Quando sono impiegati come limitatori di sovratensione, questi componenti hanno unacostruzione adatta a sopportare una corrente più elevata (grazie ad una giunzione molto piùgrande) rispetto a quelli di costruzione standard. I diodi zener presentano il vantaggio di unaampia gamma disponibile (con tensione di innesco da 7 a 500 V) e contrariamente agli altritipi esaminati, non presentano nessun degrado progressivo con il numero degli interventi.Come caratteristiche negative hanno una capacità di scarica molto limitata ed una elevatacapacità intrinseca.
I componenti degli SPD possono anche essere collegati in serie ed in parallelo. Il collegamento in serie si impiega quando occorre adattare un limitatore a tensioni di esercizionon standardizzate o quando occorre una soglia di innesco elevata e sono generalmentecostituiti da uno spinterometro in serie ad un varistore. Il collegamento in parallelo vieneutilizzato per ottenere una elevata tensione di scarica o una bassa tensione di innesco.
La protezione contro le sovratensioni può essere attuata quando richiesta dalle Norme CEI 81-1e CEI 81-4 oppure quando si è acquisita un’esperienza di esercizio dell’impianto che ha messoin evidenza il ripetersi di danni alle apparecchiature e l’interruzione della produzione. Lenorme CEI stabiliscono i requisiti minimi necessari per la sicurezza del sistema. In alternativa,può essere utilizzata la Norma CEI 81-3 che fissa i valori medi del numero di fulmini a terra peranno e per chilometro quadrato per i comuni d’Italia.
Tecnologia costruttivae funzionamentodegli SPD
Spinterometri
Varistori
Ip
Diodi zener
Ip
Collegamento in seriee parallelo deicomponenti di un SPD
Quando è necessarioproteggersi dallesovratensioni
PROTEZIONE E COMANDO CIRCUITI UTILIZZATORI
166
Tra le caratteristiche più importanti degli SPD troviamo la classe di prova secondo la NormaIEC 61643-1. Correlando le classi di prova al tipo di fulminazione otteniamo le caratteristicheindicate nella Tab. 8.6.
CLASSE DIPROVA
INSTALLAZIONEIMPIEGOCARATTERISTICHE
I
II
III
Correnti o parti di correnti pro-venienti dalla fulminazione diretta
Correnti indotte da fulminazioneindiretta
Correnti indotte su circuiti elettriciinterni per fulminazione indiretta
Quadri elettrici in strutture soggettea fulminazione diretta
Quadri elettrici in strutture soggettea fulminazione indiretta
Quadri elettrici utilizzatori soggettia fulminazione indiretta
Caratteristiche e sceltedegli SPD
Coordinamento degliSPD
Impianto di terra
Limitatori GEWISS
Uoc = 10 kV 1,2/50 µsUc = 255 VUp ≤ 1,2 kV
In = 15 kA 8/20 µsImax= 40 kA 8/20 µsUc = 255 VUp ≤ 1,5 kV
Imp = 20 kA 10/350µsUc = 255 VUp ≤ 4 kV
Tab. 8.6
Il coordinamento fra gli SPD si rende necessario ogni volta che due o più SPD sono installatinello stesso impianto, allo scopo di raggiungere livelli di protezione più bassi in funzione dellatenuta degli isolamenti degli impianti da proteggere.Il coordinamento è basato sulla possibilità di distribuzione delle correnti impulsive e delleenergie in gioco in modo che ogni SPD possa sopportare, senza subire danni, una quota diqueste componenti di disturbo. Per il progettista la verifica del coordinamento può risultaremolto laboriosa; la via più semplice è quella di sfruttare i dati forniti dal costruttore di SPDattraverso le prove di laboratorio.
Normalmente gli SPD non richiedono (ad eccezione di casi particolari) un impianto di terradistinto e neppure particolari accorgimenti. Ricordiamo però che valori bassi della resistenza diterra riducono le tensioni totali verso terra durante la scarica e che le reti a maglia estesespesso annullano le componenti G e M stabilite dalla Norma 81-4.
La gamma di limitatori GEWISS consente di proteggere, in funzione della corrente transitoriadi scarica, sia linee elettriche derivate, sia linee telefoniche o di trasmissione dati; la prima serieè fornita nella versione a cartuccia estraibile, che consente una soluzione facile e immediatadello scaricatore senza interruzione del servizio e modifica del cablaggio, la seconda nellaversione monoblocco.
Gli interruttori automatici di protezione coordinati ai limitatori di sovratensione GEWISSdevono avere una curva di intervento C e una corrente nominale di 20 A.
Tab 8.7
Scaricatore Gewiss TIPO DI SCARICATORE (1P, 1P+N, 3P+N)
In [kA] - onda 8/20Interruttore di protezione
15 40MT 100 - C (20 A)
167
Sistemi di installazione
Legenda
1 Origine dell’impianto BT
2 Quadro elettrico principale
3 Barra diequipotenzializzazione
4 SPD
4a SPD N-PE (ad innesco)
5 Collegamenti dell’SPDall’impianto di terra(5a o 5b in alternativa)
6 Apparecchiaturada proteggere
7 Interruttore differenziale
7a Interruttore differenzialeselettivo
F Limitatore di sovracorrente
Fig. 8.6
Sistema TN
Fig. 8.7
Sistema TT interruttore
differenziale a monte
Fig. 8.8
Sistema TT interruttore
differenziale a valle
PROTEZIONE E COMANDO CIRCUITI UTILIZZATORI
168
TIPO DILAMPADA
I dati contenuti nella tabella sono elaborati ipotizzando:
- La temperatura di riferimento di 30 e 40 °C in relazione al tipo di interruttore automatico impiegato.
- La potenza dello starter pari al 25 % di quella della lampada.
- I seguenti fattori di potenza:
0,86 per le lampade rifasate
0,6 per le lampade non rifasate.
Il metodo di calcolo adottato per la compilazione delle tabelle è basato sulla formula seguente:
PL · n°L · KST · kC
IB =Un · cos ϕ
Dove:
PL = la potenza di una lampada
n° = numero di lampade per ciascuna fase
kST = coefficiente che considera la potenza assorbita dallo starter, il suo valore è 1,25
kC = un coefficiente che tiene conto del tipo di collegamento (1 per il collegamento a stella, 1,732 per il collegamento a triangolo)
Un = tensione nominale delle lampade pari a 230 V
Dalla tabella si possono rilevare anche in numero di lampade per fase in funzione della corrente nominale dell’interruttore, considerando undeclassamento pari a 0,8 per temperature elevate all’interno del quadro o nella cassetta di installazione.
I circuiti di illuminazione devono essere protetti contro il cortocircuito mediante interruttoriautomatici. La protezione contro il sovraccarico può essere omessa nei circuiti che alimentanogli apparecchi illuminanti negli ambienti normali, a condizione che esista la protezione controil cortocircuito e che la corrente di impiego degli apparecchi utilizzatori non sia superiore aquella della conduttura. Rimane invece obbligatoria per tutti i circuiti elettrici ubicati nei luoghicon pericolo di incendio e di esplosione nonché negli ambienti particolari trattati nella parte 7della Norma CEI 64-8 per i quali siano prescritte condizioni diverse.La corrente nominale dell’interruttore di protezione viene scelta in relazione al carico daalimentare, la cui corrente di impiego IB può essere desunta:- dai dati forniti dal costruttore degli apparecchi illuminanti.- dal calcolo, in funzione della potenza nominale installata, della tensione di alimentazione e
del fattore di potenza.La tabella che segue fornisce la corrente nominale dell’interruttore in relazione alla potenzainstallata e al tipo di distribuzione.
PROTEZIONEDEI CIRCUITIDI ILLUMINAZIONE
POTENZATUBO [W] NUMERO DI LAMPADE PER FASE
490
245
152
703
351
218
351
175
109
100
392
196
120
562
281
174
281
140
87
80
309
154
95
443
220
137
221
110
68
63
245
122
76
351
175
109
175
87
54
50
196
98
60
281
140
87
138
70
43
40
157
78
48
225
112
69
112
56
34
32
122
61
38
175
87
54
87
43
27
25
97
49
30
140
70
42
70
35
21
20
78
39
24
112
56
34
56
28
17
16
49
24
15
69
35
21
35
17
10
10
29
14
9
42
21
13
20
10
6
6
13
7
4
20
10
6
10
5
3
3
8
4
3
13
7
4
7
3
2
2
4
2
1
7
3
2
3
1
1
1
18
36
58
18
36
58
2x18=36
2x36=72
2x58=118
100
Singola
non rifasata
Singola
rifasata
Doppia
rifasata
In [A] 2P o 4P
TAB. 8.8 - DISTRIBUZIONE MOFASE 230 V - DISTRIBUZIONE TRIFASE + N (400 V) COLLEGAMETO A STELLA
169
Sono apparecchi di tipo bistabile nei quali applicando tensione per un breve periodo allabobina, si ottiene una variazione permanente dello stato del contatto (da ON a OFF eviceversa). Questi relè, utilizzati insieme a pulsanti del tipo NA, trovano largo impiego neicircuiti di comando di tipo ciclico (ad esempio i circuiti di illuminazione).
Relè passo passo
Nella pagina seguente viene riportato il numero massimo di lampade (in funzione dellatipologia e della potenza assorbita) comandabili dal relé passo passo.
DATI TECNICI RELÈ PASSO-PASSO RELÈ PASSO-PASSO CENTRALIZABILE
Norme di riferimentoCorrente nominale di impiego (A)Tensione nominale Un (V)Tensione comando bobina (V)
Tensione nominale d’isolamento Ui (V)Tensione nominale d’impulso Uimp (kV)Frequenza nominale (Hz)Assorbimento bobina all’eccitazioneAssorbimento bobina in mantenimentoTensione funzionamento bobinaPotenza max. lampade
Lampade ad incandescenza (W)Lampade fluorescenti (W)Lampade alogene (W)
Potenza dissipata per polo (W)Manovre elettriche (Ie e cosϕ = 0,9)Manovre meccanicheDurata minima comando chiusura (ms)Temperatura di funzionamento (C°)Sezione max. conduttori contatti (mm2)Sezione max. conduttori bobina (mm2)
1 poloCEI EN 60669-2-2
16230 a.c.
12/24/230 a.c.
250 a.c.450
5VA3,5VA
0,9 - 1,1xUn
240050010001,5
100.000200.000
25-5...+40
4 o 2x2,54 o 2x2,5
2/4 poliCEI EN 60669-2-2
16230 a.c.
12/24/230 a.c.
250 a.c.450
9VA2,5VA
0,9 - 1,1xUn
2400 50010001,5
100.000200.000
25-5...+4010 o 2x44 o 2x2,5
1 poliCEI EN 60669-2-2
16230 a.c.
24/230 a.c.24 d.c.250 a.c.
450
9VA/12W1VA/1W
0,9 - 1,1xUn
2400 50010001,5
100.000200.000
25-5...+4010 o 2x44 o 2x2,5
2/3 poliCEI EN 60669-2-2
16230 a.c.
24/230 a.c.24 d.c.250 a.c.
450
9VA/12W1VA/1W
0,9 - 1,1xUn
2400 50010001,5
100.000200.000
25-5...+4010 o 2x44 o 2x2,5
TAB. 8.9 - CARATTERISTICHE TECNICHE RELÈ PASSO PASSO
PROTEZIONE E COMANDO CIRCUITI UTILIZZATORI
170
16 A13380503326201310644440262220131227251613128727251613128728146421552015117632159754386421
CARATTERISTICHE LAMPADE N. DI LAMPADE CONSENTITE
Tipo di lampadeIncandescenza (230 V)
Fluorescenti non rifasate (230V)
Fluorescenti due lampade (230V)
Fluorescenti rifasate in parallelo (230V)
Alogene non rifasate (230 V)
Alogene 12 e 24 V
Vapori di sodio ad alta pressione oioduri metallici (230V)
Vapori di sodio a bassa pressione(230V)
Vapori di mercurio ad alta pressione(230V)
P (W)152540607510015020030050018203036405865
2x182x202x302x362x402x582x6518203036405865357015025040010002050751005070150250183756911351855080125250400
Tab. 8.10
Numero massimo
di lampade comandabili
da un relè passo passo
171
Relè monostabili Apparecchi che commutano lo stato dei contatti (da ON a OFF e viceversa) e lo mantengonofintanto che la bobina resta eccitata.
Norme di riferimentoCorrente nominale di impiego Ie (A)Tensione nominale Un (V)Tensione comando bobina (V)Tensione nominale d’isolamento Ui (V)Tensione nominale d’impulso Uimp (kV)Frequenza nominale (Hz)Assorbimento bobina all’eccitazione (VA)Assorbimento bobina in mantenimento (VA)Tensione funzionamento bobinaPotenza max. lampade
Lampade ad incandescenza (W)Lampade fluorescenti (W)Lampade alogene (W)
Potenza dissipata per polo (W)Manovre elettriche (pieno carico, cosϕ = 0,9)Manovre meccanicheDurata minima comando chiusura (ms)Temperatura di funzionamento (C°)Sezione max. conduttori contatti (mm2)Sezione max. conduttori bobina (mm2)
1 poloCEI EN 61095
16230 a.c.
12/24/230 a.c.250 a.c.
4504
2,40,9 - 1,1xUn
240050010000,6
100.0001.000.000
25-5...+40
4 o 2x2,54 o 2x2,5
2 poliCEI EN 61095
16230 a.c.
12/24/230 a.c.250 a.c.
4509
2,50,9 - 1,1xUn
2400 50010000,6
100.0001.000.000
25-5...+4010 o 2x44 o 2x2,5
4 poliCEI EN 61095
16230/400 a.c.24/230 a.c.
250 a.c.450146
0,9 - 1,1xUn
2400 50010000,6
100.0001.000.000
25-5...+4010 o 2x44 o 2x2,5
TAB. 8.11 - DATI TECNICI RELÉ MONOSTABILI
PROTEZIONE E COMANDO CIRCUITI UTILIZZATORI
172
Il contattore è un’apparecchio in grado di stabilire, sopportare ed interrompere le correnti dimanovra in condizioni ordinarie e di sovraccarico. È un componente elettrico di tipomonostabile (mantiene il proprio stato fin tanto che la bobina è alimentata) previsto per unelevato numero di manovre.Se vengono azionati più dispositivi contemporaneamente occorre fare attenzione aldimensionamento corretto del trasformatore. Se vengono installati più contattori adiacentialimentati in modo continuativo, l’eccessiva dissipazione di calore può danneggiare la bobinadegli stessi.
Contattore
CARATTERISTICHE ELETTRICHE
Norme di riferimento
Corrente nominale di impiego (A)Categoria di utilizzoTensione nominale Un (V)Tensione comando bobina (V)
Tensione nominale d’isolamento Ui (V)Tensione nominale d’impulso Uimp (kV)Frequenza nominale (HZ)Assorbimento bobina all’eccitazioneAssorbimento bobina in mantenimentoTensione funzionamento bobinaPotenza nominale in AC3 (kW): 230 V monofase
230 V trifase400 V trifase
Potenza dissipata per polo (W)Manovre elettriche in AC7a / AC1Manovre elettriche in AC7b / AC3Manovre meccanicheCorrente di cortocircuito condizionata (kA)Durata minima comando chiusura (ms)Temperatura di funzionamento (C°)Sezione max. conduttori contatti (mm2)Sezione max. conduttori bobina (mm2)
20 ACEI EN 61095
20AC7a
230/400 a.c.230 a.c.24 a.c.500 a.c.
450
9VA2,5VA
0,85 - 1,1xUn---1
150.000-
1.000.000325
-5...+4010 o 2x44 o 2x2,5
24 ACEI EN 61095
CEI EN 60947-4-124
AC7a230/400 a.c.230 a.c. - d.c.24 a.c. - d.c.
500 a.c.450
3,7VA/4W3,7VA/4W
0,8 - 1,06xUn1,32,2 4
1,2150.000 500.000
1.000.000 325
-25...+5525 o 2x104 o 2x2,5
40 ACEI EN 61095
CEI EN 60947-4-140
AC7a230/400 a.c.230 a.c. - d.c.
500 a.c.450
4,4VA/5W4,4VA/5W
0,8 - 1,06xUn3,75,5 113
150.000 170.000
1.000.000 325
-25...+5525 o 2x104 o 2x2,5
63 ACEI EN 61095
CEI EN 60947-4-163
AC7a230/400 a.c.230 a.c. - d.c.
500 a.c.450
70VA/65W4,2VA/4,2W0,8 - 1,06xUn
58 156
150.000 240.000
1.000.000 325
-25...+5525 o 2x104 o 2x2,5
TAB. 8.12 - CARATTERISTICHE TECNICHE DEI CONTATTORI
173
La tabella seguente riporta il numero massimo di lampade comandabili da ciascun contattore.Tali valori sono riferiti alla tensione nominale di 230V. Nel caso di lampade alimentate a 400V,moltiplicare i valori riportati in tabella per 1,73.
Inserzione lampade
CARATT. LAMPADE
Tipo di lampadeIncandescente
Fluorescente
Vapori di mercurio ad altapressione
Watt601002003005001000
1520404265115140
2x202x402x422x652x1152x140
1520404265115140
50801252504007001000
2000/400 V
50801252504007001000
2000/400 V
20 A21137431
252217131044
2217131044
6564411
127531---
43211---
24 A25157531
302620161255
2620161255
8786522
1410742111
54321--1
40 A5432161163
100856552401818
856552401818
151415121044
362719107433
108633112
63 A83502516105
15514010585602828
14010585602828
67606750431717
5038261410644
4337261510542
(µF)
4,55
4,5671818
78101825456035
Tab. 8.13
Numero massimo
di lampade comandabili
da un contattore
(segue)
Non rifasate o rifasate in serie
Bilampade non rifasate
Rifasate in parallelo
Non rifasate
Rifasate in parallelo
N. DI LAMPADE CONSENTITE CAPACITÀ
PROTEZIONE E COMANDO CIRCUITI UTILIZZATORI
174
Watt1x182x181x362x361x582x58
205075100150200300
355590135150180200
355590135150180200
1502503304001000
1502503304001000
20 A158127116
40201310753
5532223
24 A24181611148
52241612964
8853335
111
1
4321
11
40 A553434203217
11050352719149
22221310101014
4432223
159863
3221
63 A764847294624
174805443292314
30301913141420
15151078812
20151084
159762
(µF)
20203045404025
20334048106
CARATT. LAMPADE N. DI LAMPADE CONSENTITE CAPACITÀ
Tipo di lampadeLampade con reattoreelettronico
Alogene (12V)
Vapori di sodio a bassapressione
Vapori di sodio ad altapressione o ioduri metallici
Non rifasate
Rifasate in parallelo
Non rifasate
Rifasate in parallelo
(segue) Tab. 8.13
Numero massimo
di lampade comandabili
da un contattore
175
Il motore asincrono trifase è indubbiamente la macchina elettrica che trova maggior impiegonell’industria grazie alla robusta costruzione ed alla elevata affidabilità che offre nel servizio.
La curva caratteristica dell’assorbimento di corrente di un motore asincrono è quella indicata infigura.
Legenda:In = corrente nominale assorbita dal motoreIa = corrente di avviamentoIs = valore istantaneo massimo della corrente
subtransitoria di avviamento Is = Ia x K
Il coefficiente k per il quale si deve moltiplicare la corrente simmetrica Ia per ottenere la massimacorrente di picco Is in funzione del fattore di potenza, si ottiene dal diagramma.
Il valore della corrente nominale assorbita da unmotore asincrono trifase si ricava con la notaformula:
Pn
In =√3 · Un · η · cos ϕ
dove:Pn è la potenza nominale di targa del motoreUn è la tensione di alimentazioneη è il rendimento del motore a carico nominalecosϕ è il fattore di potenza a carico nominaleAll’atto dell’avviamento, però, il motore assorbeuna corrente pari a 5-8 volte la corrente nominale.
La scelta dei dispositivi di manovra e protezione deve essere oculata in quanto unfunzionamento difettoso delle protezioni può avere effetti negativi sulle persone (nel caso dicontatti diretti per guasto dell’isolamento), sulla macchina stessa e sulla produzionedell’impianto nel quale il motore è installato.Il dispositivo che provvede alla protezione contro il cortocircuito del complesso (motore,avviatore e cavo elettrico), è l’interruttore automatico o meglio un interruttore automaticolimitatore di corrente con la sola protezione magnetica (la protezione termica è normalmenteaffidata a un relè termico incorporato nell’avviatore). Quando il numero di avviamenti delmotore è molto limitato, l’interruttore è in grado di svolgere la duplice funzione di dispositivo diprotezione e di manovra con notevole risparmio economico. Normalmente però la manovra èaffidata ad un avviatore costituito da un contattore (che permette anche il comando a distanza)e da un relè termico che insieme realizzano un complesso in grado di garantire:- le prestazioni richieste dalla relativa categoria di impiego che sarà illustrata in seguito,
PROTEZIONE DEIMOTORI ELETTRICI
Caratteristica difunzionamento di unmotore asincrono
Dispositivi di manovrae protezionedei motori
t [s]
I [A]IsIaIn
da 1 a 10 s
da 20 a 30 ms
Determinazionedel coefficiente di k
1,5
cosϕ0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
k
2,8
2,7
2,6
2,5
2,4
2,3
2,2
2,1
2
1,9
1,8
1,7
1,6
1,4
Fig. 8.9
Curva dell’assorbimento di
corrente all’avviamento
di un motore asincrono
Fig. 8.10
Diagramma per
determinare k
PROTEZIONE E COMANDO CIRCUITI UTILIZZATORI
176
- chiudere ed interrompere senza danni una corrente multipla della nominale, - proteggere il motore dai sovraccarichi.Uno degli schemi usuali per l’avviamento e la protezione di un motore asincrono trifase è quelloindicato in Fig. 8.11.
Legenda:1 = Protezione magnetica2 = Relè termico3 = Relè differenziale4 = Contattore
Coordinamento fra lo sganciatore magnetico dell’interruttore, il relè termico dell’avviatore e lacurva di avviamento del motore.Dall’esame della Fig. 8.12 emerge chiaramente che le curve (1) e (2) devono essere più vicinopossibile alla curva del motore (3) senza però avere alcuna interferenza. Proteggendo ilmotore, l’interruttore provvede anche alla protezione del cavo la cui corrente nominale èsempre almeno uguale o superiore a a quella del motore.
Legenda:1 = Curva dello sganciatore termico2 = Intervento dello sganciatore magnetico3 = Curva di avviamento del motore
Quando le funzioni di protezione e di avviamento sono realizzate da diversi apparecchi, lenorme prescrivono due tipi di coordinamento in funzione del danneggiamento che può essereaccettato. Nel coordinamento di tipo 1 l’avviatore , in caso di cortocircuito, non deve provocaredanni a persone o all’impianto anche se non risulta in grado di funzionare ulteriormente senzaun intervento manutentivo. Nel coordinamento di tipo 2 dopo un cortocircuito, oltre a non provocare danni alle persone oall’impianto, l’avviatore deve essere in grado di funzionare ulteriormente. È ammesso il rischiodella saldatura dei contatti del contattore purchè la loro separazione risulti facile.Il tipo di coordinamento 1 è consigliabile in presenza di un servizio di manutenzione qualificatoe di un costo ridotto delle apparecchiature.
M
1
2
3Id
4
Fig. 8.11
Avviamento diretto di un
motore asincrono mediante
interruttore automatico e
contattore
t[s]
IsIa
2
1
3
In
Fig. 8.12
Curve tempo corrente del
motore e degli sganciatori:
termico e magnetico
Coordinamento dellosganciatore magnetico
177
Il tipo di coordinamento 2 potrà essere scelto quando la continuità di esercizio risultaindispensabile, o quando il servizio di manutenzione è ridotto.
Il valore della corrente di intervento Im della protezione magnetica, può essere stabilito, inprima approssimazione, eguagliando il valore di cresta della corrente dello sganciatore (Im x1,41) a quella della massima corrente subtransitoria assorbita dal motore allo spunto (Ia x k). Supponendo ad esempio un motore da 37 kW con:In = 71 A Ia = 6,5 Incosϕavv = 0,35K =1,9 ricavato dal diagramma in corrispondenza del valore 0,35 del cosϕ avremo pertanto:Im · 1,41 = In · 6,5 · k da cui
k 1,9Im = In · 6,5 · = 71 · 6,5 · = 622 A
1,41 1,41
A favore della sicurezza, per evitare interventi intempestivi, si adotterà il valore di corrente diintervento immediatamente superiore.Il valore dello sganciatore termico It deve essere scelto in modo da garantire che lo sgan-ciamento avvenga solo in caso di sovraccarico o mancanza di fase. In prima approssimazionesi può tarare la protezione termica sul valore della corrente nominale.
La Norma CEI EN 60947-1 stabilisce le seguenti 4 categorie di impiego dei contattori tenendoconto delle condizioni di apertura e chiusura del contattore e della sua adattabilità al tipo diapplicazione.
Scelta della taraturadelle protezionimagnetiche e termiche
Categoria di impiegodei contattori
Classe di interventodei relè termici
Ulteriori dispositivi perla protezione deimotori
Nelle tabelle di coordinamento dei relè termici sono previste diverse classi di impiego, quellepiù usate sono la classe 10 relativa a relè per avviamento normale e la classe 20 relativa quelliper avviamento pesante. I tempi precisi di sgancio possono essere rilevati, in funzione delvalore della corrente di intervento, dalle curve caratteristiche dei relè.
In aggiunta a quelli già enunciati possono essere adottati ulteriori dispositivi per la protezionedei motori asincroni: - sonde termiche per il controllo della temperatura degli avvolgimenti,- dispositivi differenziali a corrente residua per il costante controllo dell’isolamento verso terra,- relè multifunzionali che oltre a corrente e tensione controllano diversi altri parametri quali, il
numero di avviamenti ed il tempo relativo ad ogni avviamento.
CATEGORIA D’IMPIEGO APPLICAZIONI CARATTERISTICHE
Carichi non induttivi o debolmente induttivi, forni a resistenza.
Motori ad anelli: avviamento, arresto.
Motori a gabbia: avviamento, arresto del motore durante la marcia.
Motore a gabbia: avviamento, frenatura in controcorrente, manovra ad impulsi.
AC-3
AC-4
AC-2
AC-1
Tab. 8.14
Categorie d’impiego
dei contattori
PROTEZIONE E COMANDO CIRCUITI UTILIZZATORI
178
Manovra e protezione dei motori asincroni trifasiLa protezione dei motori elettrici di B.T. contro il cortocircuito è assolta, in modo corretto, dagliinterruttori automatici equipaggiati col solo sganciatore magnetico. La combinazione ottenutaimpiegando l’interruttore (con sganciatore solo magnetico), il contattore e lo sganciatoretermico, rappresenta la soluzione ideale per la manovra e la protezione motori (Fig. 8.14).
L’esempio schematizzato in Fig. 8.15 è riferito aduna sezione di impianto rappresentativa di molterealtà industriali.Vi sono due motori (ad esempio installati in duedistinti reparti) aventi rispettivamente una potenzanominale di 50 kW e 200 kW.L’impianto nel suo complesso è caratterizzato da:- tensione nominale 380 V;- corrente di cortocircuito simmetrica 50 kA.I calcoli necessari per la scelta dell’apparecchiaturadevono garantire:- il comando dei motori, evitando interventi in-
tempestivi durante la fase di avviamento;- la protezione contro il cortocircuito ed il sovrac-
carico di tutte le apparecchiature;- selettività di intervento delle protezioni anche per
guasti che potrebbero verificarsi sull’utenza.
Esempi applicativi
M3
a
b
c
Fig. 8.14
Schema unifilare di
alimentazione motore con
apparecchi di manovra e
protezione
Fig. 8.15
Esempio di impianto
con due motori trifase.
a = interruttore consolo sganciatoremagnetico
b = contattorec = sganciatore termicob+c = avviatore
M3
M3
380V
Icc = 50kA
In = 93A
In = 350A
50 kW
200 kW
La regolazione dello sganciatore magnetico deve essere tale da:- evitare che l’interruttore si apra nella fase di avviamento del motore;- garantire la protezione dell’impianto contro i guasti dovuti a cortocircuito; che possonoverificarsi nell’impianto a valle dell’interruttore, nonché i guasti interni del motore.Il valore della corrente di intervento dello sganciatore magnetico Im può essere stabilito, a livelloteorico, uguagliando tra loro i valori di cresta della corrente di intervento dello sganciatoremagnetico stesso (Im x 1,41) e della massima corrente asimmetrica assorbita dal motore allospunto (calcolata tenendo presente che il coefficiente moltiplicativo è funzione del fattore dipotenza della corrente di avviamento del motore).Considerando come esempio il solo motore da 50 kW si ha:
Im x 1,41 = In x 9 x k
A livello operativo, per evitare intempestivi interventi dell’interruttore nella fase di avviamentodel motore, la regolazione dello sganciatore magnetico può essere prevista per un valore di
93 x 9 x 1,9Im = = 1128
1,41
In x 9 x kIm =
1,41
Regolazione dellosganciatore magnetico
179
Lo scopo essenziale dei gruppi di continuità statici è quello di fornire l’alimentazione alle utenzeinteressate nei momenti in cui la rete di distribuzione primaria manca o presenta valori ditensione e frequenza non accettabili. Queste apparecchiature comunemente denominate UPS,forniscono inoltre un’alimentazione stabilizzata in tensione e frequenza con distorsioniarmoniche molto limitate. L’impiego sempre più numeroso delle apparecchiature elettroniche ela necessità di poter disporre di un’alimentazione stabilizzata, ha indotto il CEMP (un comitatonazionale che raccoglie le principali associazioni europee operanti nel campo delle macchineelettriche e delle apparecchiature elettroniche), alla stesura di una guida europea sui gruppi dicontinuità statici ormai giunta alla seconda edizione. Lo scopo della pubblicazione è quello difornire le linee guida per la determinazione delle caratteristiche principali di questeapparecchiature allo scopo di poter garantire agli utenti un’alimentazione elettrica altamenteaffidabile e conforme alle specifiche esigenze.
corrente Im ≥ 1200 A, ossia ad un valore lievemente superiore rispetto al valore teoricocalcolato.
Lo sganciatore termico deve essere scelto in modo da consentire il regolare funzionamento delmotore e garantire che l’intervento dello sganciatore avvenga solo per correnti di sovraccaricoo per mancanza di fase.In prima approssimazione è quindi possibile regolare lo sganciatore termico allo stesso valoredella corrente nominale del motore, It = In.
Per garantire la protezione del motore è altresì opportuno verificare che:- il rapporto tra Im e It risulti ≥ 12 per assicurare che nella fase di avviamento, non ci sia un
intempestivo intervento dell’interruttore automatico;
Im 1245 A= = 13,38 (≥ 12, avviamento corretto)
It 93 A
- il rapporto tra Im e It max risulti ≤ 15 per assicurare l’autoprotezione dello sganciatore termico.
Im 1245 A= = 11,3 (≤ 15, sicura protezione dell’impianto).
It max 110 A
Scelta dellosganciatore termico
Ulterioriconsiderazioni
GRUPPI DI CONTINUITÀSTATICI UPS
PROTEZIONE E COMANDO CIRCUITI UTILIZZATORI
180
Convertitore ca/ccÈ un raddrizzatore a ponte di Graets stabilizzato in tensione che riceve l’alimentazione da unarete a corrente alternata monofase o trifase e la converte in corrente continua. L’energia inuscita dal convertitore ca/cc alimenta una batteria di accumulatori per il servizio di emergenza,gli eventuali carichi che necessitano della alimentazione in corrente continua ed il convertitorecc/ca o inverter.
FiltroIl filtro in uscita dal raddrizzatore è costituito da una induttanza ed una capacità e provvede aridurre il ripple di corrente ad un valore inferiore al 2%.
Batteria di accumulatoriCostituisce l’elemento di soccorso per il convertitore cc/ca di uscita e per gli eventuali carichi incorrente continua quando la rete di alimentazione manca o i suoi valori risultano fuoritolleranza. La batteria viene normalmente fornita insieme al convertitore statico e installata nellostesso armadio. Con questa soluzione il fornitore del gruppo conoscendo la potenza apparentedel carico ed il fattore di potenza, è in grado di stabilire il tempo di autonomia dell’UPSquando manca la tensione di rete.Dato che i gruppi di continuità statici sono frequentemente installati in luoghi accessibili allepersone, le batterie incorporate sono usualmente del tipo a valvola (VRLA) meglio conosciutecome “batterie ermetiche” con elettrolito immobilizzato ed a basse perdite di gas. Questeapparecchiature sono rispondenti alle norme CEI EN 60896-1 e 2 e possono essere installatein uffici e locali pubblici senza precauzioni particolari. Si possono anche installare batterie alNichel Cadmio adatte per ambienti particolarmente critici, ma il loro costo è di circa cinquevolte superiore a quello delle corrispondenti batterie VRLA equivalenti
Convertitore cc/ccQuando si presenta la necessità di alimentare carichi in corrente continua ad una tensionediversa da quella di uscita dal raddrizzatore, si installa un convertitore cc/cc, costituito da unoscillatore che trasforma la corrente continua che riceve dal convertitore ca/cc (o dalla batteria,
3 2
1
4
5
Reteprincipale
Rete diemergenza
Utenze da alimentarea 110 V cc
Utenze da alimentarea 380 V e 220 V cc
Fig. 8.16
Schema a blocchi di un
gruppo di continuità per
l’alimentazione di carichi
380 V - 3N a 110 Vcc
Componenti principali Sostanzialmente il gruppo di continuità statico rappresentato in Fig. 8.16 è composto daiseguenti componenti:
181
in regime di emergenza), in una corrente variabile e da un raddrizzatore che la riconverte incorrente continua alla tensione adatta alle utenze da alimentare.
Convertitore cc/ca o inverterProvvede alla conversione della tensione continua fornita dal raddrizzatore o dalla batteria inuna tensione alternata sinusoidale, trifase o monofase stabilizzata in tensione e frequenza. Ilprincipio di funzionamento di questo convertitore è normalmente il PWM a modulazione dilarghezza degli impulsi o il PAM a modulazione di ampiezza. Con il sistema PWM si ottieneuna forma d’onda sinusoidale la cui qualità è funzione della larghezza e della frequenza degliimpulsi generati. Tanto maggiore è il numero di impulsi in un semiperiodo tanto più il segnalegenerato sarà sinusoidale.
Commutatore staticoÈ un’apparecchiatura costituita da tiristori collegati in antiparallelo che svolge la funzione ditrasferimento del carico, senza soluzione di continuità, dal convertitore cc/ca alla rete diemergenza in caso di guasto del convertitore stesso. Usualmente il trasferimento si verificaquando la tensione ha uno scostamento superiore al 10 % e la frequenza al 5 % rispetto aivalori nominali, oppure quando le caratteristiche in uscita del convertitore cc/ca superano letolleranze ammesse dal carico. Il tempo di trasferimento è normalmente inferiore ai 3 ms.
By-pass manualeI convertitori statici sono normalmente corredati di un interruttore manuale di by-pass checonsente di isolare completamente il gruppo per interventi manutentivi. Nel caso dialimentazione tramite by-pass i carichi possono risultare alimentati con un’energia nonstabilizzata.
I principali schemi di funzionamento dei soccorritori statici sono i seguenti:
Funzionamento On-lineÈ il sistema di funzionamento illustrato nel precedente schema a blocchi e nella pratica usualeè quello di maggior impiego. Quando la rete di alimentazione è presente, l’energia transitaattraverso i convertori ca/cc il filtro ed il convertitore cc/ca per raggiungere il caricoalimentato, mentre momento in cui l’alimentazione principale viene a mancare la batteriafornisce per un determinato periodo di tempo stabilito l’energia necessaria al convertitorecc/ca. Al ritorno della rete di alimentazione entro i parametri di tolleranza prescritti, il grupporitorna automaticamente al funzionamento normale.Questa soluzione presenta numerosi vantaggi, il carico rimane immune da tutti i disturbipresenti nella tensione di ingresso, risulta protetto dall’inverter sia nel funzionamento conalimentazione dalla rete che quando è alimentato dalla batteria e risulta disaccoppiato dallarete. Il gruppo deve però essere dimensionato per l’intera potenza delle utenze collegate allasua uscita.
Funzionamento in Stand-byLo schema di funzionamento in Stand-by è quello indicato nella Fig. 8.17.
Schemi difunzionamento
rete principale
caricoSTAND BY
Fig. 8.17
Schema di un convertitore
statico con collegamento
in stand-by
PROTEZIONE E COMANDO CIRCUITI UTILIZZATORI
182
Questo sistema di funzionamento prevede che le utenze siano normalmente alimentate dallarete principale (talvolta attraverso uno stabilizzatore), mentre il gruppo di continuità staticocostituisce l’alimentazione di riserva ed interviene solo nel caso in cui la rete è assente o i suoiparametri elettrici risultano fuori tolleranza. Nel funzionamento in Stand-by le perdite dienergia nel convertitore statico sono modeste in quanto il suo intervento è limitato alle situazionidi emergenza, mentre in presenza della rete di alimentazione esterna, il raddrizzatore si limitaa fornire la sola energia necessaria per la carica della batteria. Questa architettura circuitalepresenta dei limiti che non sempre sono accettabili in quanto le utenze non risultano protettedalle perturbazioni provenienti dalla linea di alimentazione esterna ed inoltre non è possibilel’alimentazione dei carichi in corrente continua durante il funzionamento normale se non conl’ausilio di un ulteriore convertitore ca/cc.
I gruppi di continuità statici sono destinati all’alimentazione di utenze che richiedono energiastabilizzata, pertanto devono offrire continuità di servizio e grande affidabilità.. Qualora si
volesse incrementare tale affidabilità sino arenderla quasi assoluta, si possono installare tuttii componenti ridondanti e prevedere la doppiaalimentazione dalla rete e da un gruppoelettrogeno. In tal modo la batteria delsoccorritore statico può essere dimensionata soloper il tempo necessario al gruppo elettrogenoper raggiungere il regime di funzionamento. Lasoluzione proposta trova impiego quando èindispensabile disporre di un gruppo dicontinuità per l’elaborazione in tempo reale didati bancari o traffico aereo, oppure in industriecon processi che non possono essere interrotti.
Normalmente i dispositivi di protezione impiegati sono interruttori automatici con azioneritardata per evitare interventi intempestivi dovuti alle seguente cause:- corrente di spunto all’atto dell’accensione che può superare otto volte quella normale di
pieno carico;- correnti di dispersione verso terra dovute alla presenza di filtri EMC per la riduzione delle
armoniche in ingresso.
Quando il carico è costituito da utenze monofasi derivate fra fase e neutro di un alimentatorestatico trifase, è probabile che il neutro risulti percorso da correnti aggiuntive dovute alla terzaarmonica. Quando si verifica questa situazione, il neutro d’uscita dovrebbe esseresovradimensionato rispetto alle prescrizioni contenute nella Norma CEI 64-8. In alcuni casiparticolari come ad esempio nel funzionamento in by-pass manuale, questa regola vale ancheper il neutro di alimentazione.
Affidabilità degli UPS
Rete380 V 50 Hz
Gruppoeletrogeno
Raddrizzatore Stabilizzatore
Inverter
Consumatorestatico
Altre utenze
Fig. 8.18
Esempio di convertitore
statico ridondante
Scelta dei dispositividi protezione
Dimensionamentodel neutro
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
184
La gamma degli interruttori Gewiss comprende interruttori automatici modulari da 1 A a 125 Ae la nuova Serie MTS di interruttori scatolati con correnti nominali fino a 1600 A.
Tutti gli interruttori, siano essi modulari o scatolati, sono corredati di accessori e dispositivistudiati per soddisfare ogni esigenza d’impianto e, in particolare, per garantire la sicurezzadegli operatori.
INTERRUTTORIMAGNETOTERMICI
Fig. 9.1
Serie 90
Apparecchi modulari per
protezione circuiti
Fig. 9.2
Serie MTS
Interruttori automatici per
distribuzione di potenza
185
Gli interruttori automatici modulari rispondono ai requisiti delle norme CEI EN 60898 e CEI EN60947-2.
Sono caratterizzati dall’avere dispositivi di protezione contro le sovracorrenti aventi curved’intervento diverse in funzione delle applicazioni impiantistiche (Fig. 9.4, 9.5, 9.6).
Queste curve si differenziano per il diverso campo di funzionamento degli sganciatorimagnetici.
Tab. 9.1
Principali caratteristiche
degli interruttori
automatici modulari
serie 90
Fig. 9.3
Serie 90
Apparecchi modulari
FREQUENZA NOMINALE
TENSIONE NOMINALE
CORRENTE NOMINALE MAX.
POTERE D’INTERRUZIONE MAX.
TEMPERATURA DI RIFERIMENTO
50/60 Hz400 V
125 A
25 kA
30 ° C
Caratteristica diintervento deglisganciatori termici emagnetici
È costituita dal diagramma generalmente logaritmico indicato nelle successive figure cherappresentano per uno specifico tipo di interruttore i tempi di intervento in funzione dellasovracorrente.
Modulari serie 90
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
186
Fig. 9.4
Curva di intervento
tempo/corrente
caratteristica B
CORRENTI DI PROVA
Caratteristicadi intervento
B
Correntenominale
In
da 6 a 63 A
Corrente dinon intervento
Inf
1.13 In
Corrente diintervento
If
1.45 In
Tempo diintervento
> 1 h< 1 h
Corrente diprova
interventoIm1
3 In
Corrente diprova
interventoIm2
5 In
Tempo diintervento
> 0.1 s< 0.1 s
INTERVENTO TERMICO INTERVENTO ELETTROMAGNETICO
In corrente nominale di funzionamento che non deve provocare l’interventodell’interruttore.
Inf corrente convenzionale di non intervento è quella corrente chel’interruttore deve poter sopportare senza intervenire.
If corrente convenzionale di intervento è quella corrente che sicuramenteprovoca l’intervento dell’apparecchio entro il tempo convenzionale.
Im Corrente di intervento istantaneo è la minima corrente che sicuramenteprovoca l’intervento dello sganciatore elettromagnetico
Nel tratto compreso fra Inf e If l’intervento è incerto.
Prima del limite Inf non si dovrebbe avere possibilità di intervento deglisganciatori
Dopo il limite verticale di If l’intervento sarà sicuro.
Fig. 9.5
Curva di intervento
tempo/corrente
caratteristica C
CORRENTI DI PROVA
Caratteristicadi intervento
C
Correntenominale
In
da 1 a 125 A
Corrente dinon intervento
Inf
1.13 In
Corrente diintervento
If
1.45 In
Tempo diintervento
> 1 h< 1 h
Corrente diprova
interventoIm1
5 In
Corrente diprova
interventoIm2
10 In
Tempo diintervento
> 0.1 s< 0.1 s
INTERVENTO TERMICO INTERVENTO ELETTROMAGNETICO
In corrente nominale di funzionamento che non deve provocare l’interventodell’interruttore.
Inf corrente convenzionale di non intervento è quella corrente chel’interruttore deve poter sopportare senza intervenire.
If corrente convenzionale di intervento è quella corrente che sicuramenteprovoca l’intervento dell’apparecchio entro il tempo convenzionale.
Im Corrente di intervento istantaneo è la minima corrente che sicuramenteprovoca l’intervento dello sganciatore elettromagnetico
Nel tratto compreso fra Inf e If l’intervento è incerto.
Prima del limite Inf non si dovrebbe avere possibilità di intervento deglisganciatori
Dopo il limite verticale di If l’intervento sarà sicuro.
187
Gli interruttori automatici con caratteristica B vengono forniti per la protezione di carichiresistivi (scaldabagni elettrici, apparecchi elettrici di riscaldamento, fornelli ecc.) e di linee perimpianti di illuminazione di una certa lunghezza, gli interruttori con caratteristica C sono adattiper la protezione, in generale, di tutti i tipi di circuiti con carichi resistivi o limitatamente induttivi(lampade a fluorescenza e a scarica di gas, apparecchi televisivi ecc.).In alternativa possono essere installati anche gli interruttori con caratteristica D, per carichifortemente induttivi o con elevate correnti di inserzione, come trasformatori, batterie dicondensatori ecc.La gamma degli interruttori modulari GEWISS è completata dalle versioni per correntecontinua, dagli interruttori salvamotore, dagli interruttori differenziali magnetotermici e dagliinterruttori per applicazione speciali.
La scelta degli apparecchi deve essere effettuata in funzione dei seguenti parametri principali:Corrente nominale di impiego (In): è la corrente che l’apparecchio può sopportare in servizioininterrotto e corrisponde anche alla corrente termica dell’interruttore.Tensione nominale di impiego (Ue): è il valore della tensione di progetto che il costruttoreprescrive unitamente alla corrente nominale. Ogni apparecchio può avere diverse tensioninominali di impiego in relazione al servizio ed alle prestazioni che deve svolgere.Tensione nominale di isolamento (Ui): costituisce il valore per il quale è stato dimensionato everificato con prove, l’isolamento elettrico dell’apparecchio.Potere di interruzione nominale in cortocircuito (Icn): rappresenta il massimo valore dellacorrente di cortocircuito che l’apparecchio è in grado di interrompere per due volte secondo undeterminato ciclo.
Fig. 9.6
Curva di intervento
tempo/corrente
caratteristica D
CORRENTI DI PROVA
Caratteristicadi intervento
D
Correntenominale
In
da 6 a 100 Ada 6 a 100 A
Corrente dinon intervento
Inf
1.13 In
Corrente diintervento
If
1.45 In
Tempo diintervento
> 1 h< 1 h
Corrente diprova
interventoIm1
10 In
Corrente diprova
interventoIm2
20 In
Tempo diintervento
> 0.15 s< 0.15 s
INTERVENTO TERMICO INTERVENTO ELETTROMAGNETICO
In corrente nominale di funzionamento che non deve provocare l’interventodell’interruttore.
Inf corrente convenzionale di non intervento è quella corrente chel’interruttore deve poter sopportare senza intervenire.
If corrente convenzionale di intervento è quella corrente che sicuramenteprovoca l’intervento dell’apparecchio entro il tempo convenzionale.
Im Corrente di intervento istantaneo è la minima corrente che sicuramenteprovoca l’intervento dello sganciatore elettromagnetico
Nel tratto compreso fra Inf e If l’intervento è incerto.
Prima del limite Inf non si dovrebbe avere possibilità di intervento deglisganciatori
Dopo il limite verticale di If l’intervento sarà sicuro.
Sceltadegli apparecchi
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
188
SERIEMTC 60MTC 45 MTC 100
A500
50/60230/400
1P (1) / 1P+N (1)2P (1)3P (2)4P (2)45001 Icn
4,5 – 6100% Icu
1P 2P 3P 4P66
66
4,54,5
C
61016202532
10.00030SI
A500
50/60230/400
1P (1) / 1P+N (1)2P (1)3P (2)4P (2)60001 Icn
6 ÷ 1075% Icu
1P 2P 3P 4P1010
1010
66
C
61016202532
10.00030SI
A500
50/60230
1P+N (1)2P (1)
--
10000*0,75 Icn
1075% Icu
1P 2P15151010
C
61016202532
10.00030SI
Categoria di utilizzazioneTensione di isolamento Ui (V)Frequenza nominale (Hz)Tensione nominale Un (V)Numero di poli (numero dei moduli)
IcnIcsIcuIcsN. poli (in serie)Icu per Un ≤ 50 VIcs per Un ≤ 50 VIcu per Un ≤ 110 VIcs per Un ≤ 110 VIcu per Un ≤ 220 VIcs per Un ≤ 220 V
Sganciatore magnetotermico: tipoCorrente nominale In (A)
Durata elettrica (numero cicli O - C)Temperatura di riferimento (°C) - CEI EN 60898Sezionamento visualizzato
* Potere d’interruzione singolo polo Icn1 = 6kA.
MTCTAB. 9.2 - APPARECCHI MODULARI PER PROTEZIONE CIRCUITI
Potere d’interruzione (A)CEI EN 60898 - 230/400VPotere d’interruzione (kA)CEI EN 60947-2 - 230/400V
Potere d’interruzione (A)CEI EN 60947-2in corrente continua (kA)
189
MT 60 MT 100 MT 250 MTHP 100 MTHP 250
A500
50/60230/400
1P (1) / 1P+N (Curva C) (2)2P (2)3P (3)4P (4)6000
0,75 Icn
10 – 2075% Icu
1P 2P 3P 4P1010
106
1010
C B D12346 6 6
10 10 1016 16 1620 20 2025 25 2532 32 3240 40 4050 5063 63
10.00030SI
A500
50/60230/4001P (1)2P (2)3P (3)4P (4)100000,75 Icn
12,5 ÷ 2575% Icu
1P 2P 3P 4P1010
1515
1512
C D1234
6 610 1016 1620 2025 2532 3240 405063
10.00030SI
A500
50/60230/4001P (1)2P (2)3P (3)4P (4)
12500 ÷ 250000,75 Icn
15 ÷ 5075% Icu
1P 2P 3P 4P2015
2520
2520
C
61016202532405063
10.00030SI
A500
50/60230/4001P (1,5)2P (3)
3P (4,5)4P (6)100000,75 Icn
10 – 2075% Icu
1P 2P 3P 4P1010
1512
1512
C D
6380 80
100 100125
10.00030SI
A500
50/60230/4001P (1,5)2P (3)
3P (4,5)4P (6)250000,75 Icn
25 – 5075% Icu
1P 2P 3P 4P2520
3025
2520
C
202532405063
10.00030SI
MT MTHP
TABELLA DI PRESTAZIONE
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
190
In situazioni impiantistiche dove la temperatura ambiente è di valore superiore al riferimentonormativo di 30° C, gli interruttori automatici possono essere soggetti ad interventi intempestivi,cioè ad aperture inopportune, in quanto l’innalzamento della temperatura viene interpretatoquale sovracorrente. Infatti la temperatura ambiente influenza la deformazione iniziale delbimetallo; ad una temperatura maggiore di 30° C lo sganciatore termico interviente in tempipiù brevi comportandosi come un relè con corrente nominale più bassa.Pertanto, è indispensabile tener conto del declassamento della corrente nominale qualoral’interruttore si trovi ad operare in un ambiente con temperatura maggiore di 30° C.Le tabelle che seguono riportano le massime correnti di utilizzo riferite alle diverse temperature.
Declassamento intemperatura
In (A)Temperature
10°C 20°C 30°C 40°C 50°C 60°C
7,2 6,6 6 5,7 5,3 5
11,8 10,8 10 9,6 9,1 8,6
18,2 17,2 16 15,2 14,3 13,4
22,8 21,4 20 19,5 18,9 18,4
28,5 26,8 25 24 23 22
36,5 34,2 32 30,8 29,5 28.8
TAB. 9.3 - INTERRUTTORI MAGNETOTERMICI COMPATTI MTC 45 - 60 - 100
6
10
16
20
25
32
In (A)Temperature
15°C 20°C 30°C 40°C 50°C 60°C
1,07 1,04 1,00 0,97 0,93 0,90
2,14 2,07 2,00 1,93 1,86 1,79
3,21 3,11 3,00 2,90 2,79 2,69
4,28 4,14 4,00 3,86 3,72 3,58
7 6,67 6,00 5,52 4,84 3,96
11,2 10,8 10,0 8,9 7,95 7,16
17,6 17,1 16,0 14,9 13,9 12,8
22 21,3 20,0 17,8 16,1 15,1
28,2 27,1 25,0 23,4 21,3 18,8
37 35,3 32,0 30,8 27,8 23,1
45 43,3 40,0 34,8 30 28
57,5 55 50,0 46,7 42,1 36,3
70 67,7 63,0 59,9 52,7 41,25
1
2
3
4
6
10
16
20
25
32
40
50
63
TAB. 9.4 - INTERRUTTORI MAGNETOTERMICI MT 60 - 100 - 250
TAB. 9.5 - INTERRUTTORI MAGNETOTERMICI MTHP 100 - 250
20253240506380
100125
21263542556685
107135
20253240506380
100125
17,524303547597593
115
1622283342537087
107
151923283648637897
In (A)20°C
Temperature
30°C 40°C 50°C 60°C
191
Le seguenti tabelle riportano i valori di potenza dissipata dagli interruttori automatici Serie 90al fine di consentire la verifica dei valori di sovratemperatura all’interno di un quadro incoerenza a quanto previsto dalle norme CEI 17-13 e CEI 17-43; permette inoltre di verificareche la potenza dissipata dagli apparecchi sia inferiore o uguale a quella che il centralino è ingrado di dissipare secondo le disposizioni delle norme CEI 23-49 e CEI 23-51.
Potenza dissipata
In (A)6
Polo N
R (mΩ)
P (W)
29,4 2,6
1,06 0,09
10
Polo N
20,3 2,6
2,03 0,26
16
Polo N
8,7 2,6
2,22 0,67
20
Polo N
5,7 2,6
2,27 1,04
25
Polo N
5,3 2,6
3,34 1,63
32
Polo N
3,4 2,6
3,45 2,66
TAB. 9.6 - INTERRUTTORI MAGNETOTERMICI COMPATTI MTC 45 - 60 - 100
TAB. 9.7 - INTERRUTTORI MAGNETOTERMICI MT 60 - 100 - 250
In (A)
Caratteristica di intervento
B C D
P (W) R (mΩ) P (W) R (mΩ) P (W) R (mΩ)
– – 2,20 2200 – –
– – 2,70 675 – –
– – 2,30 256 – –
– – 2,20 138 – –
1,42 39 1,42 39 0,80 22
2,13 21 2,13 21 1,20 12
2,80 11 2,80 11 1,60 6,3
2,56 6,4 2,56 6,4 2,10 5,3
3,10 5 3,10 5 2,00 3,2
3,00 2,9 3,00 2,9 2,40 2,4
3,10 1,9 3,10 1,9 2,70 1,7
3,87 1,5 3,87 1,5 – –
4,51 1,2 4,51 1,2 – –
1
2
3
4
6
10
16
20
25
32
40
50
63
TAB. 9.8 - INTERRUTTORI MAGNETOTERMICI MTHP 100 - 250
In (A) 20 25 32 40 50 63 80 100 125
R (mΩ)P (W)
72,8
4,42,7
3,03,1
2,23,5
1,74,2
1,45,6
0,95,6
0,77,4
0,711
Influenza di apparecchi adiacentiUna variazione della corrente diintervento è causata anche dallapresenza di più apparecchimontati adiacenti; in questo casova considerato il fattore dimoltiplicazione Fc dipendente dalnumero di apparecchi adiacenti(vedi tabella).
NR. APPARECCHI ADIACENTI FC
1
da 2 a 3
da 4 a 5
da 6 a 9
≥ 9
1,00
0,87
0,82
0,77
0,75
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
192
Nel civile e nel piccolo terziario è consuetudine installativa utilizzare nella distribuzione fase-neutro la protezione 1P+N; è però fondamentale sottolineare che il dispositivo di protezione sulneutro, pur non essendo obbligatorio, certamente non è vietato, anzi è decisamenteconsigliabile vista la presenza nella quasi totalità dei casi di personale non addestrato. Gliapparecchi modulari compatti MTC, proteggendo 2 poli in un solo modulo, consentono direalizzare a parità di ingombro la protezione 2P e assicurano quindi anche la protezione delneutro. I vantaggi sono la garanzia assoluta di intervento in presenza di sovracorrenti, graziealla presenza di due sganciatori, e la certezza di permanente e corretta protezione anche incaso di inversione di polarità dei cavi.La gamma compatta MTC e MDC offre la possibilità di ridurre gli spazi di installazione e quindi
di realizzare impianti con centralinied involucri di minori dimensioni,con conseguente risparmio nei costi;inoltre è di fondamentale importanzal’opportunità, nelle operazioni diristrutturazione ed adeguamentodegli impianti, di incrementare leprestazioni riutilizzando i contenitoripreesistenti, evitando così i costiaggiuntivi delle opere murarie.
Nella tabella seguente viene evidenziata per ciascun tipo di distribuzione elettrica la riduzionedi ingombro ottenibile.
NEUTRO NON PROTETTO PROTEZIONE TOTALE
STANDARD
1P+ N 2P
È altresì importante mettere inevidenza che, a parità di ingombro,
gli interruttori compatti consentonodi aumentare notevolmente il grado
di sicurezza e di protezione tantodell’impianto quanto delle persone.
PROTEZIONE MAGNETOTERMICA PROTEZIONE MAGNETOTERMICA DIFFERENZIALE
2 POLI PROTETTI
DISTRIBUZIONE ELETTRICA
Fase-faseFase-neutro
TrifaseTrifase + neutro
2P2P3P4P
- 50%- 50%- 33%- 50%
PROTEZIONE RIDUZIONE DI INGOMBRO
SPAZIO –50%
STANDARD STANDARD
STANDARD STANDARD
4 POLI PROTETTI
2 moduli (36 mm)
2 moduli (36 mm)4 moduli (72 mm) 4 moduli (72 mm)7 moduli (126 mm)
2 moduli (36 mm)4 moduli (72 mm)1 modulo (18 mm)
Tab. 9.9
Fig. 9.8
Fig. 9.7
Vantaggi applicativiapparecchi modularicompatti
193
Esempi applicativi apparecchi modulari compatti nel residenzialeImpianto elettrico di una villetta di circa 150 m2 con una potenza contrattuale pari a 6 kW.Dato l’elevato numero di potenze prevedibili quali:• illuminazione • frigorifero • congelatore • televisore• lavatrice • forno elettrico • idromassaggio • piastre elettriche• lavastoviglie • videoregistratore • forno a microondesi è mirato a parzializzare l’impianto elettrico per realizzare un coordinamento in selettivitàorizzontale tale da evitare la messa fuori servizio di utenze non interessate da guasto.
N.1 MDC 60 25A 2P 30mA GW 94 129N.3 MDC 60 16A 2P 30mA GW 94 127
Fig. 9.9
Centralino Gewiss
Fig. 9.10
Esempio di realizzazione
di un centralino
per appartamento
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
194
magazzino
TerziarioImpianto elettrico di un esercizio commerciale con una potenza contrattuale pari a 20 kW. In strutture di questo tipo dove le utenze sono importanti, oltre che numerose, diventaindispensabile la massima parzializzazione dell’impianto elettrico per assicurare la continuitàd’esercizio sia in presenza di sovraccarico e corto circuito che in presenza di correnti didispersione a terra.Una possibile soluzione a quanto sopra esposto è data dalla seguente applicazione:N.1 MTC 60 32A 4P GW 90 290 N.5 MTC 60 10A 2P GW 90 246N.3 MDC 60 10A 2P GW 94 126 N.3 MDC 60 10A 4P GW 94 166N.1 MDC 60 16A 4P GW 94 167 N.1 MDC 60 16A 2P GW 94 127
Fig. 9.11
Esempio di realizzazione
di un centralino per un
piccolo esercizio
commerciale
Fig. 9.12
Centralino Gewiss
195
Gli interruttori GEWISS, Serie MTS (Fig. 9.13) scatolati sono caratterizzati da:
- dimensioni di ingombro estremamente compatte
- elevato grado di standardizzazione
- sensibile limitazione della corrente di guasto (anche nei tipi non limitatori)
- possibilità di realizzare ogni tipo di coordinamento delle protezioni.
Nella Tab. 9.9 vengono riportate le caratteristiche elettriche degli interruttori scatolati GEWISS,Serie MTS.
Gli interruttori scatolati di tipo tripolare o quadripolare per le loro caratteristiche modulari,risultano particolarmente adatti per essere inseriti in un moderno sistema di protezione perimpianti elettrici. Questi apparecchi sono corredati di sganciatori termomagnetici per laprotezione contro il sovraccarico e contro il cortocircuito. Nei tipi con corrente di impiego nonmolto elevata, gli sganciatori termici sono regolabili mentre quelli magnetici sono ad interventoistantaneo per un valore fisso di corrente
Fig. 9.13
Serie MTSE
Sceltadegli apparecchi
Scatolati serie MTS
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
196
SERIE MTS 250MTS 160
Corrente ininterrotta nominale Iu (A)Poli Nr.Tensione nominale di impiego Ue (AC) 50-60Hz (V)
(DC) (V)Tensione nominale di tenuta ad impulso Uimp (kV)Tensione nominale di isolamento Ui (V)Tensione di prova a frequenza industriale per 1 min. (V)Potere di interruzione nominale limite in corto circuito Icu
(AC) 50-60 Hz 220/230 V (kA)(AC) 50-60 Hz 380/415 V (kA)(AC) 50-60 Hz 440 V (kA)(AC) 50-60 Hz 500 V (kA)(AC) 50-60 Hz 690 V (kA)(DC) 250 V - 2 poli in serie (kA)(DC) 500 V - 2 poli in serie (kA)(DC) 500 V - 3 poli in serie (kA)(DC) 750 V - 3 poli in serie (kA)
Potere di interruzione nominale di servizio in cto , Ics (1) (%Icu)Potere di chiusura nominale in corto circuito (415 V) (kA)Durata di apertura (415 V a Icu) (ms)Corrente di breve durata ammissibile nominale per 1 s, Icw (kA)Categoria di utilizzazione (EN 60947-2)Attitudine al sezionamentoIEC 60947-2, EN 60947-2 Sganciatori magnetotermici T regolabile, M fisso 5 lth
T regolabile, M fisso 10 lthT regolabile, M regolabilesolo magnetico M fissoa microprocessore SEP/A
SEP/BIntercambiabilitàEsecuzioniTerminali esecuzione fissa
esecuzione rimovibileesecuzione estraibile (2)
Fissaggio su profilato DINVita meccanica (Nr. di manovre/operazioni orarie)Vita elettrica (a 415 V) (Nr. di manovre/operazioni orarie)Dimensioni base, fisso 3/4 poli L (mm)
P (mm)H (mm)
Pesi fisso 3/4 poli (kg)rimovibile 3/4 poli (kg)estraibile 3/4 poli (kg)
1603-4 690500
6690
3000B N
25 5016 3610 208 126 8
16 35– –
16 35– –
100% 75%32 748 7
–ASI
F - PEF - FC - FC CuAl - R
FC - R–
DIN EN 5002225000 /2408000 /120
90 /12070
1201.1/1.51.3/1.7
–
160-2503-4 690750
8800
3000N H L65 100 17036 65 8530 50 6525 40 5014 18 20(3)
35 65 8535 50 65– – –
20 35 50 100% 75% 75%
74 143 187 8 7 6
–ASI
F - P - WF - EF - ES - FC
FC CuAl - RC - REF - FC - REF - FC - R
DIN EN 5002325000 /120
10000 (160A) - 8000 (250A) /120105/140
103.5170
2.6/3.53.1/4.13.5/4.5
(1) Per interruttori MTS 250 N/H/L, MTSE 250 N/H/L, MTS 630 N/H, MTSE 630 N/H, MTS 800 N/S/H, MTSE 800 N/S/H, la prestazione percentuale di Ics a 690V è ridotta del 25%.(2) Gli interruttori in versione estraibile vanno corredati con il frontale per comando a leva o con gli accessori ad essi alternativi come la maniglia rotante o il comando motore(3) L’interruttore MTS 250 con potere di interruzione L a 690V può essere alimentato solo superiormente.
TAB. 9.9 - INTERRUTTORI AUTOMATICI PER DISTRIBUZIONE DI POTENZA
197
TABELLA DI PRESTAZIONE
MTSE 250 MTS 630 - MTSE 630 MTS 800 - MTSE 800 MTSE 1600
160-2503-4 690
–8
8003000
N H L65 100 20036 65 10030 50 8025 40 6518 22 30– – –– – –– – –– – –
100% 100% 75%74 143 220 8 7 6
ASI
F - P - WF - EF - ES - FC
FC CuAl - RC - REF - FC - REF - FC - R
–20000/120
10000 (160A) - 8000 (250A) /120105/140
103.5254
4/5.34.5/5.94.9/6.3
400-6303-4 690750
8800
3000N H L65 100 20036 65 10030 50 8025 40 6520 25 3035 65 10035 50 65– – –
20 35 50 100% 100% 75%
74 143 220 8 7 6
5 (400A)B (400A) - A (630A)
SI
F - P (400A) - WF - EF (400A) - ES - FCFC CuAl (400A) - RC (400A) - R
EF - FC - REF (400A) - ES - FC (400A)
R - VR (630A)–
20000/1207000 (400A) - 5000 (630A) /60
140/184103.52545/7
6.1/8.46.4/8.7
1250-16003-4 690
–8
8003000
S H L85 100 20050 65 10040 55 8035 45 7020 25 35– – –– – –– – –– – –
100% 75% 50%105 143 220 22 22 22
15 (1250A) - 20 (1600A)BSI
F - WF - EF - ES - FC CuAl (1250A)
HR - VR–
EF - HR - VR
–10000/120
7000 (1250A) - 5000 (1600A) /20210/280
138.5406
17/22–
21.8/29.2
630-8003-4 690750
8800
3000N S H L65 85 100 20036 50 65 10030 45 50 8025 35 40 6520 22 25 3035 50 65 10020 35 50 65– – – –
16 20 35 50 100% 100% 100% 75%
74 105 143 220 10 9 8 7
7.6 (630A) - 10 (800A)BSI
F - WF - EF - ES - FC CuAl
RC - R–
EF - HR - VR
–20000/120
7000 (630A) - 5000 (800A) /60210/280103.5268
9.5/12–
12.1/15.1
LEGENDA ESECUZIONIF = FissoP = RimovibileW = Estraibile
LEGENDA TERMINALIF = AnterioriEF = Anteriori prolungateES = Anteriori prolungati divaricati
FC = Anteriori per cavi in rameFC CuAl = Anteriori per cavi in rame o alluminioR = Posteriori filettati
RC = Posteriori per cavi in rame o alluminioHR = Posteriori in piatto orizzontaliVR = Posteriori in piatto verticali
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
198
COMPONENTI
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Interruttore base
Sottobase
Frontale standard
Frontale DIN
Comando a manigliarotante diretta
Comando a motoread azione diretta
Copriterminali isolanti(alti / bassi)
Sganciatore
Terminali di connessione(anteriori / posteriori)
Sganciatori di servizio(apertura, minima tensione, ...)
Connettori per sganciatoridi servizio e contatti ausiliari
Parte fissa per interruttorerimovibile
Blocco a chiave perinterruttore estraibile
Contatti ausiliari
Elementi di trasformazionein parte mobile di estraibile
Frontali per comando a levaper fisso / rimovibile / estraibile
Serie MTS:componibilità eaccessoriabilità
199
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
200
Lo scopo principale di un interruttore automatico è quello di assicurare la protezione dei circuitiche alimenta. Tale protezione deve essere assicurata:- dai sovraccarichi mediante sganciatori termici costituiti da lamine bimetalliche o mediante
sganciatori statici entrambi funzionanti secondo una curva a tempo inverso- dai cortocircuiti mediante sganciatori magnetici o statici a tempo indipendente, con
funzionamento istantaneo o con breve ritardo.- dai guasti verso terra con l’ausilio di blocchi differenziali sensibili alle correnti di guasto verso
terra.
Per gli interruttori di bassa tensione gli sganciatori sono normalmente disponibili sul mercatocon una estesa possibilità di regolazione e con differenti caratteristiche di intervento.
Protezione termomagneticaI tipi più semplici sono quelli magnetotermici per gli interruttori modulari. Questi componentinon hanno la possibilità di essere regolati, ma devono essere adattati alle caratteristiche delcircuito cambiando la corrente nominale dell’interruttore oppure la caratteristica tipica diintervento (caratteristica C anziché B).
Per gli apparecchi di taglia superiore (interruttori scatolati), gli sganciatori magnetotermicihanno la possibilità di regolazione della corrente di intervento per la protezione deisovraccarichi (comunemente definita protezione termica o di lungo ritardo). In questo modo èpossibile adattare la protezione alle esigenze del circuito ed effettuare un’ottima scelta dei cavi.La protezione magnetica contro i cortocircuiti ha invece una caratteristica fissa: l’interventoavviene non appena superato un valore di corrente prestabilito con un tempo tanto breve dapoter essere definito “istantaneo”.
Per gli interruttori scatolati da inserire all’interno dei quadri, sono disponibili (in alternativa aquelli magnetotermici) gli sganciatori elettronici che offrono maggiori possibilità di regola-zione della corrente. Le versioni più sofisticate degli sganciatori elettronici permettono moltepossibilità di regolazione della corrente e dei tempi di intervento.
Scelta degli sganciatoriViene normalmente effettuata in base a considerazioni tecnico-economiche, in funzione dellecaratteristiche dell’impianto da proteggere e del grado di selettività da realizzare nell’inter-vento delle protezioni. Economicamente la scelta dei tipi più semplici (sganciatori magne-totermici) permette di tenere bassi i costi, mentre dal punto di vista tecnico le versioni piùsofisticate (sganciatori elettronici) offrono migliori prestazioni e maggiori possibilità diimpiego
Indubbiamente questi ultimi, offrono una maggior precisione di intervento e garantiscono lacostanza della corrente di taratura al variare della temperatura nel punto di installazione,mentre quelli magnetotermici intervengono a valori differenti di corrente in funzione dellatemperatura del luogo dove sono installati.
In ultima analisi, si può asserire che la scelta degli sganciatori deve essere effettuata in modoche possono garantire la protezione delle utenze e delle condutture dai sovraccarichi e daicortocircuiti, nonché quella delle persone nel rispetto delle prescrizioni contenute nelle norme.
La taratura delle protezioniSe si dovesse considerare solamente la necessità di proteggere l’impianto elettrico, la migliorregolazione delle protezioni sarebbe quella di prevedere l’intervento istantaneo ad un valoredi corrente di poco superiore a quello nominale dell’utenza o del circuito da proteggere.
In pratica questo tipo di regolazione non può essere realizzata in quanto bisogna consentire ai
Tipi di sganciatoriimpiegati
201
circuiti protetti di superare qualche periodo di funzionamento transitorio che fa parte dellenormali caratteristiche delle utenze. Esempi tipici sono l’avviamento di un motore asincronotrifase che assorbe una corrente di spunto elevata e l’accensione di lampade ad incandescenzache, a causa del filamento freddo all’atto dell’accensione, presentano una resistenza bassa e diconseguenza assorbono una corrente maggiore di quella nominale.
Se gli sganciatori possono essere regolati, la taratura ideale è quella che colloca la curva diintervento più vicina possibile agli assi cartesiani avendo però l’accortezza di non interferirecon le curve di corrente dei transitori caratteristici del carico.
Nel caso di un interruttore posto a protezione di un quadro, normalmente è necessarioprevedere l’intervento selettivo delle protezioni a monte del quadro protetto rispetto a quelle avalle.
In queste situazioni è necessario considerare:- il tempo occorrente all’interruttore a valle per interrompere la corrente dopo l’intervento della
relativa protezione,- le tolleranze del tempo di intervento degli sganciatori,- le tolleranze del tempo effettivo di interruzione delle correnti.
Se si hanno diversi gradini di selettività cronometrica, la taratura del tempo di interventodell’interruttore più a monte può risultare tanto elevata da superare il mezzo secondo.L’inconveniente può essere superato agevolmente con l’impiego di sganciatori elettronici, la cuiprecisione permette di garantire la selettività cronometrica con un ∆t tra monte e valle di 0,1sec. Con questo accorgimento si possono ottenere diversi gradini di selettività con un intervallodi tempo molto breve.
La corrente presunta di cortocircuito è quella corrente che circolerebbe nel circuito se ciascunpolo del dispositivo di protezione avesse un’impedenza trascurabile. In realtà così non è poichèsia l’interruttore che i cavi presentano una certa resistenza, pertanto la corrente reale dicortocircuito risulterà, a favore della sicurezza, sempre inferiore a quella presunta dedotta daicalcoli. In commercio si trovano anche interruttori automatici che possono limitare il valoredella corrente di cortocircuito interrotta, chiamati interruttori ”limitatori”.
Il potere di limitazione di un interruttore automatico consiste nella capacità, più o meno elevata,di lasciare passare, in occasione di un cortocircuito, una corrente limitata inferiore a quella dicortocircuito presunta.
Questa limitazione si può ottenere con una elevata resistenza propria dell’interruttore e/o conun tempo di sgancio estremamente ridotto a tensione d’arco elevata.
Negli interruttori limitatori vengono normalmente soddisfatte le condizioni:- apertura dei contatti prima che la corrente raggiunga il valore di picco,- immediato inserimento nel circuito di un’alta resistenza, costituita da un’elevata tensione
d’arco.
I vantaggi ottenuti con la tecnica della limitazione della corrente di cortocircuito sono i seguenti:- minor riscaldamento dei conduttori e degli isolanti con conseguente aumento della loro vita
operativa,- minori effetti meccanici dovuti alle forze elettrodinamiche di repulsione (ridotte) e quindi meno
rischi di deformazioni e di rotture,- minor influenza sugli apparecchi di misura vicini degli effetti elettromagnetici del
cortocircuito.
Concetto di limitazionecorrente presunta ecorrente reale
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
202
Gli sganciatori elettronici a microprocessore (Fig. 9.14 e 9.15), rilevano, tramite trasformatoriamperometrici, il valore efficace delle forme d’onda delle correnti dell’impianto. Questi valorivengono elaborati da un’unità elettronica di protezione che, in caso di sovraccarico,cortocircuito e guasto verso terra, attiva uno sganciatore a demagnetizzazione che agisce suldispositivo di sgancio dell’interruttore, provocandone l’apertura.
Sganciatorielettronici
Fig. 9.14
Sganciatore elettronico
SEP/A
Fig. 9.15
Sganciatore elettronico
SEP/B
Grazie ad una componentistica elettronica che garantisce assoluta affidabilità ed immunità daqualsiasi disturbo di tipo elettromagnetico, gli sganciatori SEP/A e SEP/B rappresentano laprotezione ideale per ogni tipologia di circuito o utenza elettrica.
Le ampie e pressoché illimitate regolazioni sia della corrente sia del tempo di interventogarantiscono un elevato grado di selettività fra le diverse grandezze della stessa gamma diapparecchiature.
In pratica vengono garantite le seguenti funzioni protettive:
- L protezione contro il sovraccarico a tempo lungo inverso
- S protezione selettiva contro il cortocircuito a tempo breve inverso o dipendente o fissoindipendente (solo SEP/B)
- I protezione istantanea contro il cortocircuito
- G protezione contro il guasto verso terra a tempo breve inverso o dipendente o regolabileindipendente (solo SEP/B)
203
-25°C ÷ +70°C
90%
45 ÷ 66 Hz
IEC 947-2 Annex F
IEC 1000-4-2
IEC 1000-4-3
IEC 1000-4-4
15 anni (a 45°C)
0,5 A
24 Vcc/ca
3 W/VA
500Vac
1000 Vac
TEMPERATURA DI FUNZIONAMENTO
UMIDITÀ RELATIVA
FREQUENZA DI LAVORO
COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA (LF E HF)
SCARICHE ELETTROSTATICHE
CAMPO ELETTROMAGNETICO IRRADIATO
TRANSITORI DI BREVE DURATA
MTBF PREVISTO
CARATTERISTICHE DEL CONTATTO DI
SEGNALAZIONE
MASSIMA CORRENTE INTERROTTA
MASSIMA TENSIONE INTERROTTA
POTERE D’INTERRUZIONE
ISOLAMENTO CONTATTO/CONTATTO
ISOLAMENTO CONTATTO/BOBINA
Nella Tab. 9.10 e 9.11 vengono rispettivamente riportate le caratteristiche tecniche deglisganciatori elettronici, nonché le curve e le soglie di intervento degli stessi.
Tab. 9.10
Caratteristiche tecniche
TAB. 9.11 - SOGLIE E CURVE DI INTERVENTO
a 6 xl1 a 6x l1 a 6x l1 a 6x l1t1 = 3s t1 = 6s t1 = 12s t1 = 18s(tolleranza :+ 10% fino a 2 x ln: + 20% oltre 2 x In)
a 8 xl1 a 8x l1 a 8x l1 a 8x l1t2 = 0,05s t2 = 0,1s t2 = 0,25s t2 = 0,5s(tolleranza : + 20%)
t2 = 0,05s t2 = 0,1s t2 = 0,25s t2 = 0,5s(tolleranza : + 20%)
fino a 3,25 x 14 fino a 2,25 x 14 fino a 1,6 x 14 fino a 1,25 x 14t4 = 100ms t4 = 200ms t4 = 400ms t4 = 800ms(tolleranza :+ 10% fino a 2 x ln: + 20% oltre 2 x In)
NONESCLUDIBILE
ESCLUDIBILE
ESCLUDIBILE
ESCLUDIBILE
Pt=costOFF
Pt=costON
FUNZIONE DI PROTEZIONE SOGLIA DI INTERVENTO CURVE DI INTERVENTO
l1 = 0,4 - 0,5 - 0,6 - 0,7 - 0,8 - 0,9 - 0,95 - 1 x Inl1 = 0,4 - 0,5 - 0,55 - 0,6 - 0,65 - 0,7 - 0,75 - 0,8 - 0,85 - 0,875 -
0,9 - 0,925 - 0,95 - 0,975 - 1 x InSgancio tra 1,05 ... 1,30 x l1 (IEC 60947-2)
l2 = 1 -2 -3 - 4 -6 - 8 - 10 x lnTolleranza : + 10%
l2 = 1 -2 -3 - 4 -6 - 8 - 10 x lnTolleranza : + 10%
l3 = 1,5 -2 - 4 -6 - 8 - 10 - 12 x ln (*)Tolleranza : + 20% (*) Per S5 630, l3max = 8 x ln
l4 = 0,2 - 0,3 - 0,4 - 0,6 - 0,8 - 0,9 - 1 x ln Tolleranza : + 20%
Contro sovraccarico con interventoritardato a tempo lungo inverso ecaratteristica di intervento secondo una curva a tempo dipendente (l2t = costante)
Contro corto circuito con interventoritardato a tempo breve inverso ecaratteristica di interventoo a tempodipendente (l2t = costante) oppure atempo indipendente
Contro corto circuito con interventoistantaneo regolabile
Contro guasto a terra con intervento ritardato a tempo breve inverso ecaratteristica di intervento secondo unacurva a tempo dipendente (l2t = costante)
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
204
L1 - L2 - L3 12,5NeutroMTS 160MTS 250 (160 A)MTS 250 (250 A)MTS 630 (400 A)MTS 630 (630 A)MTS 800 (630 A)MTS 800 (800 A)10 x Ith L1-L2-L3
Neutro5 x Ith L1-L2-L3
NeutroTm regolabile
L1-L2-L3Neutro
12,5
500500160160
16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 125 160 200 25016
500500160160
20
500500200200
25
500500200200
32
500500300300
40
500500200200
50
500500300300
63
630630320320
80
800800400400
100
10001000500500
125
12501250630630
80
1250800630400
100
16001000800500
125
200012501000625
160
250016001250800
320200
32002000
400250
40002500
500320
50003200
630400
63004000
800500
80005000
Note:
1) L’indicazione “IR” identifica la corrente di taratura per la protezione delle fasi (L1-L2-L3) e del neutro (seconda riga).
2) Gli sganciatori termomagnetici che equipaggiano gli interruttori MTS 160 eMTS 250, hanno l’elemento termico a soglia regolabile 0,7 ÷ 1 x In. Ilvalore di corrente regolato che si ottiene agendo sull’apposito selettore è daintendersi nominale a 40°C. L’elemento magnetico ha soglia di interventofissa, con valori d’intervento che variano in funzione della taratura dellefasi.
3) Le soglie di intervento della protezione magnetica sono funzione dellataratura adottata sia per la protezione delle fasi (L1-L2-L3) che del neutro.Gli sganciatori denominati 10 x Ith sono indicati per tutte le applicazioni didistribuzione, mentre gli sganciatori 5 x Ith trovano impiego dove è richiestauna soglia di intervento magnetico bassa.
TAB. 9.12 - SCELTA DELLO SGANCIATORE TERMOMAGNETICO
IR (A)
205
INTERRUTTORI CON SGANCIATORI MAGNETOTERMICI
INTERRUTTORI SCATOLATI MTS 160
16254063
100125160
14 ÷ 19 13 ÷ 18 11,5 ÷ 17 11 ÷ 16 10,5 ÷ 15 9,5 ÷ 14 8,5 ÷ 1321 ÷ 30 19,5 ÷ 28 18,5 ÷ 26,5 17,5 ÷ 25 16,5 ÷ 23 15 ÷ 21 13 ÷ 1933 ÷ 47 32 ÷ 45 30 ÷ 42 28 ÷ 40 26 ÷ 37 24 ÷ 34 21 ÷ 3153 ÷ 74 50 ÷ 70 47 ÷ 66 44 ÷ 63 42 ÷ 60 38 ÷ 56 34 ÷ 52
84 ÷ 118 80 ÷ 112 76 ÷ 106 70 ÷ 100 65 ÷ 94 59 ÷ 85 49 ÷ 75102 ÷ 145 100 ÷ 140 93 ÷ 133 88 ÷ 125 81 ÷ 116 75 ÷ 108 58 ÷ 101130 ÷ 184 125 ÷ 176 120 ÷ 168 112 ÷ 160 106 ÷ 150 100 ÷ 140 90 ÷ 130
IN (A)TEMPERATURE
10 °C 20 °C 30 °C 40 °C 50 °C 60 °C 70 °C
INTERRUTTORI SCATOLATI MTS 250
325080
100125160200250
26 ÷ 43 24 ÷ 39 22 ÷ 36 19 ÷ 32 16 ÷ 27 14 ÷ 24 11 ÷ 2137 ÷ 62 35 ÷ 58 33 ÷ 54 30 ÷ 50 27 ÷ 46 25 ÷ 42 22 ÷ 3959 ÷ 98 55 ÷ 92 52 ÷ 86 48 ÷ 80 44 ÷ 74 40 ÷ 66 32 ÷ 58
83 ÷ 118 80 ÷ 113 74 ÷ 106 70 ÷ 100 66 ÷ 95 59 ÷ 85 49 ÷ 75103 ÷ 145 100 ÷ 140 94 ÷ 134 88 ÷ 125 80 ÷ 115 73 ÷ 105 63 ÷ 95130 ÷ 185 124 ÷ 176 118 ÷ 168 112 ÷ 160 106 ÷ 150 100 ÷ 104 90 ÷ 130162 ÷ 230 155 ÷ 220 147 ÷ 210 140 ÷ 200 133 ÷ 190 122 ÷ 175 107 ÷ 160200 ÷ 285 193 ÷ 275 183 ÷ 262 175 ÷ 250 168 ÷ 240 160 ÷ 230 150 ÷ 220
IN (A)TEMPERATURE
10 °C 20 °C 30 °C 40 °C 50 °C 60 °C 70 °C
INTERRUTTORI SCATOLATI MTS 630
320400500
260 ÷ 368 245 ÷ 350 234 ÷ 335 224 ÷ 320 212 ÷ 305 200 ÷ 285 182 ÷ 263325 ÷ 465 310 ÷ 442 295 ÷ 420 280 ÷ 400 265 ÷ 380 250 ÷ 355 230 ÷ 325435 ÷ 620 405 ÷ 580 380 ÷ 540 350 ÷ 500 315 ÷ 450 280 ÷ 400 240 ÷ 345
IN (A)TEMPERATURE
10 °C 20 °C 30 °C 40 °C 50 °C 60 °C 70 °C
INTERRUTTORI SCATOLATI MTS 800
630800
520 ÷ 740 493 ÷ 705 462 ÷ 660 441 ÷ 630 405 ÷ 580 380 ÷ 540 350 ÷ 500685 ÷ 965 640 ÷ 905 605 ÷ 855 560 ÷ 800 520 ÷ 740 470 ÷ 670 420 ÷ 610
IN (A)TEMPERATURE
10 °C 20 °C 30 °C 40 °C 50 °C 60 °C 70 °C
Declassamento in temperatura
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
206
DECLASSAMENTO IN TEMPERATURA - INTERRUTTORI CON SGANCIATORI ELETTRONICI
Terminali posteriori per caviPosteriori filettati
Anteriori in piattoTerminali anteriori per cavi
Terminali posteriori per caviPosteriori filettati
Anteriori in piattoTerminali anteriori per cavi
MTSE 250 (250A)
Anteriori in piattoTerminali anteriori per caviTerminali posteriori per caviPosteriori filettati
250 1 250 1 250 1 237,5 0,95250 1 250 1 250 1 37,5 0,95250 1 250 1 250 1 225 0,9250 1 250 1 250 1 225 0,9
fino a 40°CImax (A) I1
FISSO 50°CImax (A) I1
60°CImax (A) I1
70°CImax (A) I1
Anteriori in piattoTerminali anteriori per caviTerminali posteriori per caviPosteriori filettati
250 1 250 1 250 1 225 0,9250 1 250 1 250 1 225 0,9250 1 250 1 250 1 200 0,8250 1 250 1 250 1 200 0,8
fino a 40°CImax (A) I1
RIMOVIBILEESTRAIBILE
50°CImax (A) I1
60°CImax (A) I1
70°CImax (A) I1
Terminali posteriori per caviPosteriori filettati
Anteriori in piattoTerminali anteriori per cavi
Terminali posteriori per caviPosteriori filettati
Anteriori in piattoTerminali anteriori per cavi
120
125
130
135
140
145
150
155
160
165
170
120
125
130
135
140
145
150
155
160
165
170
MTSE 250 (160A)
Anteriori in piattoTerminali anteriori per caviTerminali posteriori per caviPosteriori filettati
160 1 160 1 160 1 160 1160 1 160 1 160 1 160 1160 1 160 1 160 1 152 0,95160 1 160 1 160 1 152 0,95
fino a 40°CImax (A) I1
FISSO 50°CImax (A) I1
60°CImax (A) I1
70°CImax (A) I1
Anteriori in piattoTerminali anteriori per caviTerminali posteriori per caviPosteriori filettati
160 1 160 1 160 1 152 0,95160 1 160 1 160 1 152 0,95160 1 160 1 160 1 144 0,9160 1 160 1 160 1 144 0,9
fino a 40°CImax (A) I1
RIMOVIBILEESTRAIBILE
50°CImax (A) I1
60°CImax (A) I1
70°CImax (A) I1
207
Posteriori filettati
Anteriori in piatto
Terminali anteriori per cavi
Posteriori filettati
Posteriori in piatto
Anteriori in piatto
MTSE 630 (630A)
Anteriori in piattoTerminali anteriori per caviPosteriori filettati
630 1 598,5 0,95 567 0,9 504 0,8630 1 567 0,9 504 0,8 441 0,7630 1 504 0,8 441 0,7 378 0,6
fino a 40°CImax (A) I1
FISSO 50°CImax (A) I1
60°CImax (A) I1
70°CImax (A) I1
Anteriori in piattoTerminali anteriori per caviPosteriori filettati
630 1 504 0,8 441 0,7 378 0,6630 1 567 0,9 504 0,8 441 0,7630 1 441 0,7 378 0,6 315 0,5
fino a 40°CImax (A) I1
ESTRAIBILE 50°CImax (A) I1
60°CImax (A) I1
70°CImax (A) I1
Posteriori filettati
Anteriori in piatto
Terminali anteriori per caviTerminali posteriori per cavi
Posteriori filettati
Anteriori in piatto
Terminali anteriori per caviTerminali posteriori per cavi
MTSE 630 (400A)
Anteriori in piattoTerminali anteriori per caviTerminali posteriori per caviPosteriori filettati
400 1 400 1 400 1 380 0,95400 1 400 1 400 1 380 0,9400 1 400 1 400 1 360 0,9400 1 400 1 400 1 320 0,8
fino a 40°CImax (A) I1
FISSO 50°CImax (A) I1
60°CImax (A) I1
70°CImax (A) I1
Anteriori in piattoTerminali anteriori per caviTerminali posteriori per caviPosteriori filettati
400 1 400 1 400 1 380 0,95400 1 400 1 380 1 360 0,9400 1 400 1 380 1 360 0,9400 1 380 0,95 360 1 320 0,8
fino a 40°CImax (A) I1
RIMOVIBILEESTRAIBILE
50°CImax (A) I1
60°CImax (A) I1
70°CImax (A) I1
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
208
Posteriori filettati
Anteriori in piatto
Terminali anteriori per cavi
Posteriori in piatto orizzontali
Anteriori in piattoPosteriori in piatto verticali
MTSE 800 (630A)
Anteriori in piattoTerminali anteriori per caviTerminali posteriori per caviPosteriori filettati
630 1 630 1 630 1 598,5 0,95630 1 630 1 598,5 0,95 567 0,9630 1 630 1 598,5 0,95 567 0,9630 1 630 1 567 0,9 504 0,8
fino a 40°CImax (A) I1
FISSO 50°CImax (A) I1
60°CImax (A) I1
70°CImax (A) I1
Anteriori in piattoPosteriori in piatto verticaliPosteriori in piatto orizzontali
630 1 630 1 598,5 0,95 567 0,9630 1 630 1 598,5 0,95 567 0,9630 1 598,5 0,95 567 0,9 504 0,8
fino a 40°CImax (A) I1
ESTRAIBILE 50°CImax (A) I1
60°CImax (A) I1
70°CImax (A) I1
Posteriori filettati
Anteriori in piatto
Terminali anteriori per caviTerminali posteriori per cavi
Posteriori in piatto orizzontali
Anteriori in piattoPosteriori in piatto verticali
MTSE 800 (800A)
Anteriori in piattoTerminali anteriori per caviTerminali posteriori per caviPosteriori filettati
800 1 800 1 800 1 760 0,95800 1 800 1 760 0,95 720 0,9800 1 800 1 760 0,95 720 0,9800 1 800 1 720 0,9 640 0,8
fino a 40°CImax (A) I1
FISSO 50°CImax (A) I1
60°CImax (A) I1
70°CImax (A) I1
Anteriori in piattoPosteriori in piatto verticaliPosteriori in piatto orizzontali
800 1 800 1 760 0,95 720 0,9800 1 800 1 760 0,95 720 0,9800 1 760 0,95 720 0,9 640 0,8
fino a 40°CImax (A) I1
ESTRAIBILE 50°CImax (A) I1
60°CImax (A) I1
70°CImax (A) I1
DECLASSAMENTO IN TEMPERATURA - INTERRUTTORI CON SGANCIATORI ELETTRONICI
209
Posteriori in piatto orizzontali
Anteriori in piattoPosteriori in piatto verticali
Posteriori in piatto orizzontali
Anteriori in piattoPosteriori in piatto verticali
MTSE 1600 (1600A)
Anteriori in piattoPosteriori in piatto verticaliPosteriori in piatto orizzontali
1600 1 1520 0,95 1440 0,9 1280 0,81600 1 1520 0,95 1440 0,9 1280 0,81600 1 1440 0,9 1280 0,8 1120 0,7
fino a 40°CImax (A) I1
FISSO 50°CImax (A) I1
60°CImax (A) I1
70°CImax (A) I1
Anteriori in piattoPosteriori in piatto verticaliPosteriori in piatto orizzontali
1600 1 1440 0,9 1280 0,8 1120 0,71600 1 1440 0,9 1280 0,8 1120 0,71600 1 1280 0,8 1120 0,7 906 0,6
fino a 40°CImax (A) I1
ESTRAIBILE 50°CImax (A) I1
60°CImax (A) I1
70°CImax (A) I1
Terminali anteriori per cavi
Posteriori in piatto orizzontali
Anteriori in piattoPosteriori in piatto verticali
Posteriori in piatto orizzontali
Anteriori in piattoPosteriori in piatto verticali
MTSE 1600 (1250A)
Anteriori in piattoTerminali anteriori per caviTerminali posteriori per caviPosteriori filettati
1250 1 1250 1 1250 1 1187,5 0,951250 1 1250 1 1250 1 1187,5 0,951250 1 1250 1 1187,5 0,95 1125 0,91250 1 1250 1 1250 1 1125 0,9
fino a 40°CImax (A) I1
FISSO 50°CImax (A) I1
60°CImax (A) I1
70°CImax (A) I1
Anteriori in piattoPosteriori in piatto verticaliPosteriori in piatto orizzontali
1250 1 1250 1 1187,5 0,95 1125 0,91250 1 1250 1 1187,5 0,95 1125 0,91250 1 1250 1 1125 0,9 1000 0,8
fino a 40°CImax (A) I1
ESTRAIBILE 50°CImax (A) I1
60°CImax (A) I1
70°CImax (A) I1
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
210
POTENZE DISSIPATE INTERRUTTORI SCATOLATI (W)
12,5 12,5
16 16
20 20
25 25
32 32
40 40
50 50
63 63
80 80
100 100
125 125
160 160
200 200
250 250
320 320
400 400
630 630
800 800
1000 1000
1250 1250
1600 1600
Taratura Iu (A)
MTS 160
F P6 6,5
7,5 8,5
8 9
10 11
14 15
10 11
13 14
16 17
21 23
18 20
24 26
30 35
MTS 250
F P-W
12 13
16 18
18 21
21 25
20 26
30 40
36 46
50 65
MTSE 250
F P-W
5 8
15 22
40 55
MTS 630
F P-W
60 90
65 96
MTSE 630
F P-W
45 65
60 90
170 200
MTS 800
F W
92 117
93 119
MTSE 800
F W
90 115
96 125
MTSE 1600
F W
102 140
160 220
260 360
Potenze dissipate
F: Interruttore fissoP: Interruttore rimovibileW: Interruttore estraibile
211
t
In
1
2
Inf If
3 5 10 20Curva BCurva CCurva D
TIPO D (CEI EN 60898)
TIPO B (CEI EN 60898)TIPO C (CEI EN 60898)
MTC 45 - 60 - 100/MT 60 - 100 - 250/MTHP 100 - 250 MT 60
MT 60 - 100/MTHP 100
CURVE DI INTERVENTO - INTERRUTTORI MODULARI
I diagrammi mostrano le curve di intervento della protezione contro il sovraccarico(curva a tempo inverso) e contro il cortocircuito con intervento istantaneo.Nelle ordinate si hanno i tempi di intervento mentre nelle ascisse sono indicati i multiplidelle correnti nominali degli interruttori. Come si può osservare la protezione termicainterviene a partire dal valore di 1,45 In, mentre il valore Im (corrente che provocal’intervento istantaneo della protezione magnetica) può essere pari a 3 ÷ 20 In, aseconda delle caratteristiche di intervento degli interruttori.
1 limite d’intervento termico a freddo, tutti i poli caricati:corrente di prova di non intervento 1,13 In (Inf)corrente di prova di sicuro intervento 1,45 In (In)
2 limite d’intervento elettromagnetico
Curve
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
212
103
t [s]
10-1
x Ith101
10
1
102
10-1
10-2
1,05 102
104
3250
Im = 10 x Ith
CURVE DI INTERVENTO - INTERRUTTORI SCATOLATI
103
t [s]
10-1
x Ith101
10
1
102
10-1
10-2
1,05 102
104
3250
MTS 250
Im = 5 x Ith
MTS 250
103
t [s]
10-1
x Ith101
10
1
102
10-1
10-2
1,05 102
104
32
40 25
20
16
12,550 ÷ 160
Im = 10 x Ith
103
t [s]
10-1
x Ith101
10
1
102
10-1
10-2
1,05 102
104
80 ÷ 250
MTS 250
Im = 10 x Ith
MTS 160
213
103
t [s]
10-1
x Ith101
10
1
102
10-1
10-2
1,05 102
104
80 ÷ 250
MTS 250
Im = 5 x Ith
103
t [s]
10-1x Ith
101
10
1
102
10-1
10-2
1,05 102
104
MTS 630
Im = 5 ÷ 10 x Ith Ith = 0,7 ÷ 1 x In
103
t [s]
10-1
x Ith101
10
1
102
10-1
10-2
1,05 102
104
103
t [s]
x Ith10-1 101
10
1
102
10-1
10-2
1,05 102
104
MTS 800 (630A)
Im = 5 ÷ 10 x Ith Ith = 0,7 ÷ 1 x In
MTS 800 (800A)
Im = 5 ÷ 10 x Ith Ith = 0,7 ÷ 1 x In
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
214
CURVE DI INTERVENTO - INTERRUTTORI SCATOLATI
103
t [s]
10-1
x In101
10
1
102
10-1
10-2
1,05 102
104
DC
B
A
A
B
CD
0,40,5
0,60,7
0,80,9
0,951
4
2
1,5
68
1210
L
I
103
t [s]
10-1
x In101
10
1
102
10-1
10-2
1,05 102
104
I2t ON
0,4-0,5-0,55-0,6-0,65-0,7-0,75-0,8-0,85-0,875-0,9-0,925-0,95-0,975-1
0,4 1
1,5
2
4
6
1210
8
A
B
CD
DC
B
A
1
D
C
B
A
2
3
4
8
10
6
L
S
I
103
t [s]
10-1
x In101
10
1
102
10-1
10-2
1,05 102
104
0,4
6 8 10
1
0,4-0,5-0,55-0,6-0,65-0,7-0,75-0,8-0,85-0,875-0,9-0,925-0,95-0,975-1
I2t OFF
4
3
2
D
C
B
A
DC
B
A
1
A
B
CD
1,5
2
4
68
10
12
L
S
I
103
t [s]
10-1
x In101
10
1
102
10-1
10-2
1,05 102
1040,30,2 0,4 0,6 0,8
0,91
B
C
D
A
G
SEP/A - Funzioni LI - IN.B. Per MTSE 630 la soglia massima impostabile della funzione I è 8 x In
SEP/B - Funzione LSI, S a tempo breve inverso (I2t = cost. ON)N.B. Per MTSE 630 la soglia massima impostabile della funzione I è 8 x In
SEP/B - Funzione LSI, S a tempo indipendente (I2t = cost. OFF)N.B. Per MTSE 630 la soglia massima impostabile della funzione I è 8 x In
SEP/B - Funzione G
MTSE 250 - MTSE 630 - MTSE 800 - MTSE 1600
MTSE 250 - MTSE 630 - MTSE 800 - MTSE 1600
215
Le curve riportate nella seguente pagina esprimono l’energia passante in funzione dellacorrente di cortocircuito Icc. riferita alla corrente del dispositivo di protezione per i diversimodelli di interruttori per la protezione differenziale.
100.000 Icc (A)10.0001.000500
106
I t (A s)2 2
105
104
103
102
3225
16106
20
100.000 Icc (A)10.0006.0001.000500
106
I t (A s)2 2
105
104
103
102
3225
16106
20
100.000 Icc (A)10.0006.0001.000500
106
105
104
103
I t (A s)2 2
32
25
16
10
6
20
100.000 Icc (A)10.0004.5001.000500
106
105
104
103
I t (A s)2 2
32
25
16
10
6
20
100.000 Icc (A)10.0004.5001.000500
106
I t (A s)2 2
105
104
103
102
32 25
16106
20
MTC 45 - VERSIONI 1P+N, 2P - 230V
CURVE DELL’ENERGIA SPECIFICA PASSANTE - INTERRUTTORI MODULARI MTCMTC 45 - VERSIONI 1P, 3P, 4P - 230/400V e 2P - 400V
MTC 60 - VERSIONI 1P+N, 2P - 230V MTC 60 - VERSIONI 1P, 3P, 4P - 230/400V e 2P - 400V
MTC 100 - VERSIONI 1P+N, 2P - 230V
Qui sopra sono riportate le curve di limitazione dell’energia passante in funzione dellacorrente di cortocircuito espressa in kA. Le varie curve sono riferite a diversi valori dicorrente nominale dell’apparecchio di protezione.
Icc presunta
tti
Icc dicresta presunta
Icc dicresta limitata
Icclimitata
Icc
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
216
CURVE DELL’ENERGIA SPECIFICA PASSANTE - INTERRUTTORI MODULARI MT 60
10000
1000
100
100000
100 1000 10000
50/63A
32/40A
25A20A16A10A
6A
3/4A
1/2A
Tipo C 1P + N 2P 230V - MT 60 Tipo C 2P 400V - MT 60 Tipo C 1P - 230V 3P e 4P 400V - MT 60
10000
1000
100
100000
100 1000 10000
50/63A
32/40A
25A20A16A10A
6A
3/4A
1/2A
10000
1000
100
100000
100 1000 10000
50/63A32/40A25A20A16A
10A
6A
I2t (A2s) I2t (A2s) I2t (A2s)
10000
1000
100
100000
100 1000 10000
50/63A
32/40A
25A20A16A10A
6A
Tipo B 2P - 230V - MT 60 Tipo B 2P 400V - MT 60 Tipo B 1P-230V 3P e 4P 400V - MT 60
10000
1000
100
100000
100 1000 10000
50/63A
32/40A
25A20A16A10A6A
10000
1000
100
100000
100 1000 10000
50/63A32/40A25A20A16A
10A
6A
I2t (A2s) I2t (A2s) I2t (A2s)
Icc (A)Icc (A)Icc (A)
Icc (A)Icc (A)Icc (A)
217
CURVE DELL’ENERGIA SPECIFICA PASSANTE - INTERRUTTORI MODULARI MT 60 - MT 100
10000
1000
100
100000
100 1000 10000
32/40A
25A20A16A
10A
6A
Tipo D 2P 230V - MT 60 Tipo D 2P 400V - MT 60 Tipo D 1P - 230V 3P e 4P 400V - MT 60
10000
1000
100
100000
100 1000 10000
32/40A25A20A16A10A
6A10000
1000
100
100000
100 1000 10000
32/40A25A20A16A10A
6A
I2t (A2s)
Icc (A) Icc (A)
I2t (A2s) I2t (A2s)
Icc (A)
10000
1000
100
100000
100 1000 10000
32/40A
25A20A16A10A6A
50/63A
Tipo C 1P 230V 3P e 4P 400V - MT 100 Tipo C 2P 230V - MT 100 Tipo C 2P 400V - MT 100
10000
1000
100
100000
100 1000 10000
32/40A
25A20A16A
10A
6A
50/63A
10000
1000
100
100000
100 1000 10000
32/40A
25A20A16A10A6A
50/63A
Icc (A)
I2t (A2s)I2t (A2s)
Icc (A) Icc (A)
I2t (A2s)
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
218
CURVE DELL’ENERGIA SPECIFICA PASSANTE - INTERRUTTORI MODULARI MT 100 - MT 250
10000
1000
100
100000
100 1000 10000
32/40A
25A20A16A10A
6A
Tipo D 1P-230V 3P e 4P 400V - MT 100 Tipo D 2P 230V - MT 100 Tipo D 2P 400V - MT 100
10000
1000
100
100000
100 1000 10000
32/40A25A20A16A10A
6A10000
1000
100
100000
100 1000 10000
32/40A
25A20A16A10A
6A
I2t (A2s) I2t (A2s)
10000
1000
100
100000
100 1000 10000 100000
32/40A25A 20A
16A10A
6A
50/63A
Tipo C 1P-230V 3P e 4P 400V - MT 250 Tipo C 2P 230V - MT 250 Tipo C 2P 400V - MT 250
10000
1000
100
100000
100 1000 10000
32/40A25A20A16A
10A
6A
50/63A
30000
10000
1000
100
100000
100 1000 10000
32/40A
25A
20A16A10A
6A
50/63A
30000
I2t (A2s)
I2t (A2s) I2t (A2s)I2t (A2s)
Icc (A) Icc (A) Icc (A)
Icc (A) Icc (A) Icc (A)
219
CURVE DELL’ENERGIA SPECIFICA PASSANTE - INTERRUTTORI MODULARI MTHP 100/250
10000
100000
1000 10000 100000
20/63A80/125A
MTHP100 Tipo C-D 2P 230V - MTHP250 Tipo C-D 2P 230V MTHP100 Tipo C-D 2P 400V - MTHP250 Tipo C-D 2P 400V MTHP100 Tipo C-D 1P 230V 3P 4P 400VMTHP250 Tipo C-D 1P 230V 3P 4P 400V
10000
100000
1000 10000 100000
20/63A
80/125A
3000010000
100000
1000 10000 100000
20/63A80/125A
I2t (A2s) I2t (A2s)I2t (A2s)
Icc (A) Icc (A) Icc (A)
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
220
CURVE DELL’ENERGIA SPECIFICA PASSANTE 230V - INTERRUTTORI SCATOLATI
I2t [A2s]
105
104
106
108
Is [kA]2 5 10 20 50 100 200 500 10001
107
12,5
160
125
100
80
50
63
40
32
16
20
25
I2t [A2s]
106
105
107
109
108
Is [kA]2 5 10 20 50 100 200 500 10001
MTSE 250 (160A)
MTSE 250 (250A)
MTS/E 800 (630A)
MTS/E 800 (800A)
MTSE 1600
MTS/E 630
I2t [A2s]
105
104
106
108
Is [kA]2 5 10 20 50 100 200 500 10001
107
250
160
125
100
200
80
50
32
MTS 250MTS 160
MTSE 250 - MTS 630 - MTSE 630 - MTS 800 - MTSE 800 - MTSE 1600
221
CURVE DELL’ENERGIA SPECIFICA PASSANTE 400 - 440V - INTERRUTTORI SCATOLATI
I2t [A2s]
105
104
106
108
107
Is [kA]2 5 10 20 50 100 200 500 10001
200
160
125
100
80
50
32
250
I 2 t [A2s]
10 6
10 5
10 7
109
10 8
Is [kA]2 5 10 20 50 100 200 500 10001
MTSE 250 (160A)
MTSE 250 (250A)
MTS/E 800 (630A)
MTS/E 800 (800A)
MTSE 1600
MTS/E 630
MTS 250
I2t [A2s]
105
104
106
108
107
Is [kA]2 5 10 20 50 100 200 500 10001
12,5
16
20
25
80
100
160
125
63
50
32
40
MTS 160
MTSE 250 - MTS 630 - MTSE 630 - MTS 800 - MTSE 800 - MTSE 1600
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
222
Is [kA]2 5 10 20 50 100 200 500 10001
I2t [A2s]
105
104
106
108
107
100
125
160
200
250
80
50
32
I2t [A2s]
105
107
109
108
Is [kA]2 5 10 20 50 100 200 500 10001
106
MTSE 250 (160A)
MTSE 250 (250A)
MTS/E 800 (630A)
MTS/E 800 (800A)
MTSE 1600
MTS/E 630
MTS 250
I2t [A2s]
105
104
106
108
107
Is [kA]2 5 10 20 50 100 200 500 10001
40
50
63
80
100
125
160
32
25
20
16
12,5
MTS 160
MTSE 250 - MTS 630 - MTSE 630 - MTS 800 - MTSE 800 - MTSE 1600
CURVE DELL’ENERGIA SPECIFICA PASSANTE 690V - INTERRUTTORI SCATOLATI
223
CURVE DI LIMITAZIONE DELLA CORRENTE DI PICCO 230V - INTERRUTTORI SCATOLATI
Ip [kA]
10
1
20
50
2
5
100
1Is [kA]
2 5 10 20 50 100 200 500 1000
200
250
160
125
100
80
50
32
Ip [kA]
10
1
20
50
2
5
100
Is [kA]2 5 10 20 50 100 200 500 10001
40
32
50
63
80
100
125
160
25
20
16
12,5
300Ip [kA]
10
3
20
50
5
100
1Is [kA]
2 5 10 20 50 100 200 500 1000
200
MTSE 250 (160A)
MTSE 250 (250A)
MTS/E 800 (630A)
MTS/E 800 (800A)
MTSE 1600
MTS/E 630
MTS 160 MTS 250
MTSE 250 - MTS 630 - MTSE 630 - MTS 800 - MTSE 800 - MTSE 1600
Icc limitata
220
120
100
10
10
2
2
4
6
8
2 4 6 8 2
Icc presunta
55 kA 100 kA
Is [kA]
Ip [kA]
Per la corretta lettura e interpretazione delle curve di limitazione si faccia riferimentoall’esempio riportato in figura. A fronte di Icc presunta di 100 kA si avrebbe una corrente dipicco di cortocircuito Ip = 220 kA; l’interruttore inserito nell’impianto abbassa da 220 kA a120 kA la corrente di picco limitando di fatto la Icc a soli 55 kA.
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
224
CURVE DI LIMITAZIONE DELLA CORRENTE DI PICCO 400V - 440V - INTERRUTTORI SCATOLATI
Ip [kA]
10
1
20
50
2
5
100
Is [kA]2 5 10 20 50 100 200 500 10001
200
250
160
125
100
80
50
32
Ip [kA]
10
20
50
5
100
200
Is [kA]2 5 10 20 50 100 200 500 10001
3
300
MTSE 250 (160A)
MTSE 250 (250A)
MTS/E 800 (630A)
MTS/E 800 (800A)
MTSE 1600
MTS/E 630
MTS 250
Ip [kA]
10
1
20
50
2
5
100
Is [kA]2 5 10 20 50 100 200 500 10001
160
125
100
40
50
32
25
20
16
12,5
80
63
MTS 160
MTSE 250 - MTS 630 - MTSE 630 - MTS 800 - MTSE 800 - MTSE 1600
225
Ip [kA]
10
1
20
50
2
5
100
Is [kA]2 5 10 20 50 100 200 500 10001
50
32
80
100
125
160
200
250
Ip [kA]
10
20
50
5
100
200
Is [kA]2 5 10 20 50 100 200 500 10001
300
MTS/E 800 (630A)
MTS/E 800 (800A)
MTS/E 630
MTSE 250 (250A)
MTSE 250 (160A)
MTSE 1600
MTS 250
Ip [kA]
10
1
20
50
2
5
100
Is [kA]2 5 10 20 50 100 200 500 10001
25
32
40
50
63
80
100
125
160
16
20
12,5
MTS 160
MTSE 250 - MTS 630 - MTSE 630 - MTS 800 - MTSE 800 - MTSE 1600
CURVE DI LIMITAZIONE DELLA CORRENTE DI PICCO 690V - INTERRUTTORI SCATOLATI
226
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
Sono apparecchi destinati a stabilire, portare ed interrompere la corrente nominali incondizioni normali del circuito. Essi sono anche in grado di portare, per un tempo specificato,(1 sec.) la corrente di cortocircuito ma non sono in grado di interromperla; devono quindiessere corredati di un dispositivo di protezione contro il cortocircuito. Nella posizione di aperto,gli apparecchi di manovra presentano i requisiti di sezionamento prescritte per i sezionatori.Usualmente negli impianti elettrici gli interruttori sezionatori di manovra svolgono le seguentifunzioni:- congiunzione di due sistemi di sbarre quando viene a mancare l’alimentazione di un semi
quadro,- installazione in testa ad un quadro secondario allo scopo di isolare una parte di impianto,- installazione a monte di una singola utenza per poterla isolare completamente dalla rete.
Per gli apparecchi usati nell’ambito industriale, la Norma CEI EN 60947-3 stabilisce tutte leprescrizioni alle quali devono essere conformi.In questa guida, con il termine sezionatore, vengono raggruppati apparecchi che pur avendocaratteristiche funzionali e norme di riferimento diverse, presentano la caratteristica comune dipoter sezionare un circuito elettrico. Con lo stesso termine vengono pertanto considerati:- gli interruttori di manovra sezionatori- gli interruttori non automatici.
Nella scelta di queste apparecchiature di protezione e manovra, si deve tener conto deiseguenti parametri:- Caratteristiche della rete. La determinazione delle grandezze caratteristiche quali tensione,
frequenza e corrente nominale viene effettuata con gli stessi criteri adottati per gli interruttoriautomatici.
- Categorie di impiego. Il valore della corrente di un interruttore di manovra, viene dichiaratodal costruttore con riferimento alla tensione, alla frequenza ed alla categoria d’impiego.Questa caratteristica si riferisce alla specifica applicazione alla quale è destinato l’interruttoresezionatore ed al tipo di carico alimentato (resistivo o induttivo).
La tabella che segue, conforme alle prescrizioni della Norma CEI EN 60947-3, evidenzia lecategorie di impiego previste sia in corrente alternata che in corrente continua, oltre alle applicazionitipiche ed alle prestazioni nominali, in apertura ed in chiusura, che gli apparecchi devono avere.Dalla tabella si può notare come per ogni categoria sono previste due tipi di utilizzazione, conmanovre frequenti e non frequenti. La gravosità delle operazioni di apertura e di chiusura aumentacon l’aumentare della componente induttiva, pertanto a parità di valori della durata elettrica, gliapparecchi possono subire declassamenti in funzione del tipo di carico alimentato.
INTERRUTTORIDI MANOVRASEZIONATORI
Tab. 9.13
Verifica dei poteri nominali
di chiusura e di interruzione
Legenda
I Corrente di chiusura
Ie Corrente di interruzione
In Corrente nominale di impiego
U Tensione applicata
Ue Tensione nominale di impiego
Ur Tensione di ritorno a frequenzadi esercizio o in c.c.
AC-20A - AC-20BAC-21A - AC21BAC-22A - AC22BAC-23A - AC23B
Tutti i valoriTutti i valoriTutti i valori
0 < Ie ≤ 100 A100 A < Ie
-1,531010
-1,051,051,051,05
-0,950,650,450,35
-1,5388
-1,051,051,051,05
-0,950,650,450,35
-5555
CATEGORIA DIUTILIZZAZIONE
CATEGORIA NOMINALEDI IMPIEGO
CHIUSURAI/IE U/UE COSϕ
INTERRUZIONEIC/IE UR/UE COSϕ
NUMERO DI CICLIDI OPERAZIONE
DC-20A - DC-20BDC-21A - DC21BDC-22A - DC22BDC-23A - DC23B
Tutti i valoriTutti i valoriTutti i valoriTutti i valori
-1,544
-1,051,051,05
-1
2,515
-1,544
-1,051,051,05
-1
2,515
-555
CATEGORIA DIUTILIZZAZIONE
CATEGORIA NOMINALEDI IMPIEGO
I/IE U/UE L/RMS
IC/IE UR/UE L/RMS
NUMERO DI CICLIDI OPERAZIONE
227
In < 63A In ≥ 63ANorme di riferimento CEI EN 60947-3 CEI EN 60947-3Categoria di utilizzo AC-23B AC-22BTensione nominale di impiego Ue (V) 230/400 230/400Tensione nominale di isolamento Ui (V) 500 500Tensione nominale di tenuta all’impulso Uimp (kV) 4 4Corrente nominale di impiego Ie (A) 16 20 32 40 63 80 100 125Frequenza nominale (Hz) 50 50Potere di chiusura nominale (A) 160 200 320 400 630 240 300 375Potere di interruzione nominale (A) 128 160 256 320 504 240 300 375Corrente nominale ammissibile di breve durata Icw (A) 192 240 384 480 756 960 1200 1500Tipo di servizio nominale servizio ininterrotto servizio ininterrottoCollegamenti: morsetti a mantello (mm2) 25 50Potenza dissipata per polo (W) 0,45 0,52 0,80 1,5 2 3,2 5 6Corrente nominale condizionale di cortocircuito (kA)
MTC 45 4,5 4,5 4,5 3 3 3 3 3MTC 60 - MT 60 6 4,5 4,5 3 3 3 3 3MTC 100 - MT 100 6 4,5 4,5 3 3 3 3 3MT 250 6 4,5 4,5 3 3 3 3 3MTHP 3 3 3 3 3 3 3 3
TAB. 9.14 - DATI TECNICI INTERRUTTORI MODULARI DI MANOVRA SEZIONATORI SERIE 90
TAB. 9.15 - DATI TECNICI INTERRUTTORI NON AUTOMATICI SERIE 90
Normativa di riferimento IEC 60669-1Tensione nominale Ue (V) 230/400 caTensione nominale di isolamento Ui (V) 500Potere di chiusura 1,25 In - 1,1 Un - cosφ = 0,6Corrente nominale Ie (A) 16 25 32 40 63Fusibile in serie gL 32A gL 32A gL 32A gL 63A gL 80AResistenza al corto circuito Icc (kA) 3 3 3 10 10Potenza dissipata per polo (W) 0,15 0,7 0,9 1,5 2,8Capacità di serraggio morsetti (mm2) 16 16 16 25 25
Modulari serie 90
228
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
TAB. 9.16 - INTERRUTTORI SEZIONATORI DI MANOVRA
SERIE MTSM 800MTSM 250
Corrente termica convenzionale a 60 °C, Ith (A)Poli Nr.Tensione nominale di impiego Ue (AC) 50-60Hz (V)
(DC) (V)Corrente nominale, Iu (A)Tensione nominale di tenuta ad impulso Uimp (kV)Tensione nominale di isolamento Ui (V)Tensione di prova a frequenza industriale per 1 min. (V)Potere di chiusura nominale in corto circuito (415 V), Icm (kA)Corrente di breve durata ammissibile nom. per 1 s, Icw (kA)Attitudine al sezionamentoIEC 60947-3EsecuzioniTerminali esecuzione fissa
esecuzione rimovibileesecuzione estraibile
Vita meccanica (Nr. di manovre/operaz. orarie)Dimensioni base, fisso L 3/4 poli (mm)
P (mm)H (mm)
Pesi, fisso 3/4 poli (kg)
125 - 160 - 250 - 3203 - 4 690750
100 - 160 - 250 - 3208
8003000
106,5SI
F - P - WF - EF - FC
FC CuAl - R - RCF - FC - RF - FC - R
25000/120105/140
103,5170
2,6/3,5
400 - 630 - 8003 - 4 690750
400 - 630 - 8008
8003000
3015SI
F - WF - EF - FC CuAl
R - RC-
F - HR - VR20000/120
210/280103,5268
9,5/12
1000 - 1250 - 16003 - 4 690750
1000 - 1250 - 16008
800300052,525SI
F - WF - EF - FC CuAl (1250A)
HR - VR-
F - HR - VR10000/120
210/280138,5406
17/22
MTSM 1600
Nota: Tutti gli interruttori di manovra sezionatori sono equipaggiabili con gli accessori della serie MTSA nelle loro specifiche funzioni.
Tab. 9.17
Interruttori di
manovra-sezionatori
MTSM 250
MTSM 800
MTSM 1600
100160250320400630800100012501600
POTENZA DISSIPATA (W)
FISSO RIMOVIBILE ESTRAIBILETIPO IU (40°C) [A]
VERSIONE
21305080409096102160260
254065105
25406510548115125140220360
Scatolati serie MTSM
229
TAB. 9.18 - COORDINAMENTO TRA INTERRUTTORI AUTOMATICI SERIE MTS E INTERRUTTORI DI MANOVRA SERIE MTSM
VALLE
MONTE
Serie
MTSM250
MTSM630
MTSM1600
In Icc
100160250320400600800100012501600
B1616
N3535
N353535
H656565
L6565100
N353535353535
H355065653565
L35506510035100
N35353535353535
S35355050505050
H35356565656565
L353565100100100100
N
505050
MTS 160MTS 250MTSE 250
MTS 630MTSE 630
MTS 800MTSE 800 MTS 1600
H
656565
L
656565
230
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
INTERRUTTORIDIFFERENZIALI
La protezione contro i guasti dovuti al fluire di una corrente verso terra per perdita di isolamentodi un conduttore, per contatto diretto di una persona con una parte in tensione del circuito o percontatto indiretto, è garantita da interruttori corredati di sganciatori che intervengono percorrente differenziale I∆ (interruttori differenziali).Gli interruttori differenziali vengono classificati in base a:- presenza o meno delle protezioni contro le sovracorrenti- potere di interruzione intrinseco o condizionato- tempo di intervento (rapidi o selettivi)- sensibilità differenziale- forme d’onda rilevabili.
Relativamente a quest’ultimo punto, ossia alla forma d’onda della corrente di dispersione a cuisono sensibili, gli interruttori differenziali si classificano in:- Tipo AC (solo per corrente alternata) adatti per tutti gli impianti in cui si prevedono correntidi terra di forma sinusoidale. Sono insensibili a correnti impulsive oscillatorie smorzate e sonoconformi alle Norme CEI EN 61008 e 61009.
- Tipo A (per corrente alternata e/o pulsante con componenti continue) adatti per impianti conapparecchi utilizzatori muniti di dispositivi elettronici per raddrizzare la corrente o per laparzializzazione di tensione e corrente (velocità, tempo, intensità luminosa, ecc.). Vengonoalimentati direttamente dalla rete, senza interposizione di trasformatori di isolamento.
- Tipo S (per corrente alternata e/o pulsante con componente continua) adatti per realizzare laselettività con interruttori differenziali di tipo generale.
- Dispositivo differenziale adattabile. Con riferimento alla Norma CEI EN 61009 appendiceG, è permesso assemblare, una sola volta, interruttori differenziali sul posto, cioè fuorifabbrica, utilizzando blocchi differenziali adattabili, ad appropriati interruttori automatici.Ogni manomissione deve lasciare danneggiamento visibile permanente. L’interruttoredifferenziale così ottenuto mantiene sia le caratteristiche elettriche dell’interruttore automaticosia quelle del blocco differenziale.
Nella Tab. 9.19 vengono presentati i dispositivi differenziali del sistema GEWISS con lecaratteristiche salienti di ciascun dispositivo.
231
La serie BD è costituita da blocchi differenziali componibili, di facile installazione, che assicurano la protezione delle persone edelle cose. La serie BD, completa e razionale, è caratterizzata da:
• versioni: sino a 25A e sino a 63A, di classe AC, A e AS;• intervento sia istantaneo che selettivo;• sensibilità da 10 a 1000 mA.
BDHP è il nuovo blocco differenziale componibile della serie 90, accoppiabile con l’interruttore magnetotermico ad alte prestazionidella serie MTHP.Realizzato con tecnologia esclusiva, fornisce le seguenti prestazioni:
• corrente nominale In fino a 125 A;• intervento differenziale di tipo istantaneo e selettivo;• sganciatore differenziale elettromagnetico con regolazione elettronica del tempo di intervento e
della corrente differenziale, con funzionamento indipendente dalla tensione di rete;• sistema di collegamento polivalente;• prese di tensione a fast-on per il collegamento di accessori
SD e SDA sono due serie differenziali puri, progettati per proteggere le persone contro i contatti indiretti in impianti sino a 100 A.I differenziali della serie SD si distinguono per:
• versioni di classe AC, A e AS;• intervento sia istantaneo che selettivo;• sensibilità da 10 a 500 mA.
La serie SDA, in aggiunta a quanto sopra è in grado di effettuare:• verifica automatica e periodica del relè di sgancio e segnalazione di una sua eventuale anomalia;• intervento assicurato anche in caso di eventuale anomalia del relè di sgancio;• apertura automatica del circuito in caso di eventuale malfunzionamento del circuito interno.
Questi sganciatori differenziali realizzati con tecnologia elettronica analogica, agiscono direttamente sull’interruttore mediante unsolenoide di apertura che viene alloggiato nell’apposita cava ricavata nella zona del terzo polo. Non è necessaria alcuna alimentazioneausiliaria perché vengono alimentati direttamente dalla rete e la loro funzionalità è garantita anche con una sola fase in tensione e/oin presenza di correnti unidirezionali pulsanti con componenti continue. Le condizioni di funzionamento dell’apparecchio possonoessere controllate tramite un pulsante di prova del circuito elettronico, nonché un indicatore di intervento differenziale.Lo sganciatore è completo di:- cavi di potenza per il collegamento ai morsetti inferiori dell’interruttore;- solenoide di apertura (da alloggiare nella zona del terzo polo);- 2 staffe per il fissaggio su profilato DIN (una per l’interruttore e una per il differenziale);- connettore spina per il collegamento del pulsante di apertura a distanza.
BD
BDHP
SDE
SDA
DIFFERENZIALEELETTRONICOAFFIANCATO
PER MTS 160MTS 250
MDC è un interruttore magnetotermico differenziale compatto istantaneo che assicura la protezione delle persone e delle cose incaso di sovraccarico, cortocircuito o guasto verso terra. La gamma comprende:
• versioni 1P+N, 2P, 3P, 4P;• corrente nominale da 6 fino a 32 A;• caratteristica dello sganciatore magnetotermico tipo C;• classe di intervento differenziale tipo AC, A;• sensibilità 30-300 mA.
MDC
Lo sganciatore differenziale per montaggio sottoposto all’interruttore in versione tetrapolare ha caratteristiche costruttive e difunzionamento analoghe a quello per montaggio affiancato. In questa versione lo sganciatore è completo di:- solenoide di apertura completo di connettore presa-spina per la connessione al differenziale;- connettore spina per realizzare il collegamento del pulsante di apertura a distanza;- mostrine per porta della cella;- protezione per il montaggio nella zona tra l’interruttore e il differenziale.
Gli interruttori MTS, a partire dalla grandezza 400 A, possono essere abbinati al relè differenziale da quadro con toroide separato esoddisfano esigenze con soglie di intervento fino a 30 A e tempi fino a 5 s. Il relè da quadro, che deve essere installato esternamenteall’interruttore sui conduttori di linea, è del tipo ad azione indiretta e agisce sul meccanismo di sgancio dell’interruttore tramite lo sganciatoredi apertura dell’interruttore; il relè inoltre interviene in caso di caduta della tensione di alimentazione ausiliaria (l’intervento avviene dopo untempo minimo di 100 ms o dopo il tempo impostato più 100 ms). Le caratteristiche di questo relè vengono riportate della Tab. 9.9.
DIFFERENZIALEELETTRONICOSOTTOPOSTO
PER MTS 160MTS 250
RELÈDIFFERENZIALEDA QUADRO
TAB. 9.19 - INTERRUTTORI DIFFERENZIALI
L’interruttore SDA è un differenziale puro dotato di un circuito che verifica automaticamente lafunzionalità del relè di sgancio. La verifica viene effettuata tre volte al giorno e senza l’aperturadei contatti di potenza, evitando così che venga tolta tensione all’impianto e sia pertantogarantita la continuità di servizio. L’interruttore differenziale SDA èdotato inoltre di un dispositivo di apertura di emergenza cheinterviene qualora il circuito di autotest rilevi un malfunzionamentonel relè di sgancio tradizionale. L’intervento del dispositivo diemergenza è irreversibile, ossia non consente più di riarmarel’interruttore. La combinazione di autotest del relè di sganciotradizionale e presenza del dispositivo di emergenza garantisce unlivello elevato di protezione contro i contatti indiretti. L’interruttore differenziale SDA è dotato poi di due led luminosi cheindicano lo stato di funzionamento del relè:- Led verde fisso: relè di sgancio OK.- Led verde lampeggiante: fase di autotest del relè in corso.- Led rosso lampeggiante: relè di sgancio non funzionante. Lo stato di funzionamento del relè può essere riportato a distanzamediante un contatto ausiliario fornito in dotazione all’interruttoredifferenziale.
232
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
Interruttore differenzialecon Autotest SDA
norma di riferimentoclassecorrente nominale In [A]tensione nominale di impiego Ue [V]tensione di isolamento Ui [V]frequenza nominale [Hz]numero di policorrente differenziale nominale di intervento (tra parentesi il n° di moduli)
I∆n [mA] istantanei 30300
potere di interruzione e chiusura nominale Im [A]potere di interruzione e chiusura diff. nominale I∆m [A]corrente condizionale differenziale di I∆c [A]corto-circuito nominaletensione di funzionamento tasto prova [V]contatto ausiliario libero da potenziale portata in AC1
tipocollegamento coppia di serraggio [Nm]
sezione cavo [mm2]alimentazione monte/vallegrado di protezione morsetti
altre partitropicalizzazionetemperatura di impiego [°C]
A25
230/400(1)
50050/60
4
• (4)• (4)800800
10000fusibile gL 80A
170÷4404A - 250V
NC(2)
2≤25si
IP20IP40
55°C - UR 95%-25 +40
A63
230/400(1)
50050/60
4
• (5)• (5)800800
10000fusibile gL 80A
170÷4404A - 250V
NC(2)
2≤35si
IP20IP40
55°C - UR 95%-25 +40
A40
230/400(1)
50050/60
4
• (4)• (4)800800
10000fusibile gL 80A
170÷4404A - 250V
NC(2)
2≤25si
IP20IP40
55°C - UR 95%-25 +40
(1) L'apparecchio non è adatto a funzionare in sistemi 400V trifase senza neutro.(2) Il contatto è chiuso in assenza di tensione e in caso di guasto dell'apparecchio.
TAB. 9.20 - CARATTERISTICHE TECNICHE INTERRUTTORE DIFFERENZIALE CON AUTOTEST SDA
EN 61008-1
SDA
STADI DI
FUNZIONAMENTOTEST RELÈ
DI SGANCIOTEST CIRCUITO
INTERNOLED DI
SEGNALAZIONEDISPERSIONE
INTERVENTO SDA
RELÈ DIEMERGENZA
POSIZIONE CONTATTIDI POTENZA
SEGNALAZIONEA DISTANZA
POSSIBILITÀ DIRICHIUSURA SDA
233
TAB. 9.21 - POSSIBILI STATI DI FUNZIONAMENTO
Nella tab. 9.21 seguente vengono descritte dettagliatamente le possibili combinazioni che si possono verificare in relazione allasituazione dell’impianto (guasto a terra o meno) ed allo stato del relè di sgancio.
Funzionamento normale con ripetizione del test
Corrente di dispersione a terra
Anomalia relè di sgancio - si accende il LED frontale di segnalazione senza
interruzione del servizio
Guasto a terra mentre è stata rilevata l’anomalia del relè di sgancio - apertura SDA
mediante impulso rinforzato al relè
Mancata apertura medianteimpluso rinforzato
apertura di emergenzairreversibile SDA
Guasto nel circuito interno -apertura irreversibile SDA
OK
OK
KO
KO
KO
KO
OK
OK
OK
OK
KO
-
•
-
-
-
SI
NO
SI
SI
NO
SI
NO
SI
NO
NO
NO
NO
NO
SI
SI
O
I
O
O
O
NO
SI
SI
SI
SI
SI
SI
SI
NO
NO
OK • NO NO NO I NO SI
RELÈ DI SGANCIO
Tab. 9.16
Schema a blocchi
di funzionamento
SI
NO
TEST DEL DIFFERENZIALE OGNI 8 ORE:
- Nessuna apertura durante il test- Nessun disservizio per l’utente
Funzionamento OK?
SINO
- ACCENSIONE SPIA ROSSA DI ALLARME- ATTIVAZIONE SEGNALAZIONE A DISTANZA
Guasto a terra
NO
SI
Tentativo di aperturamediante impulso forzato
Apertura OK?
- INTERVENTO RELÈ DI EMERGENZA- APERTURA IRREVERSIBILE- SICUREZZA GARANTITA
Differenziale intervenuto
234
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
500
50/60
230/400
1P+N (2) / 2P (2)
3P (3)
4P (4)
P+N 93 ÷ 253/2P, 3P, 4P 170 ÷ 440
4500
1 Icn
4500
6 / 10 / 16 / 20 / 25 / 32
C
30 – 300
30 – 300
—
—
—
10.000
—
30
SI
500
50/60
230
1P+N (2) / 2P (2)
—
—
93 ÷ 253
10000
0,75 Icn
6000
6 / 10 / 16 / 20 / 25 / 32
C
30 – 300
30 – 300
—
—
—
10.000
—
30
SI
500
50/60
230/400
1P+N (2) / 2P (2)
3P (3)
4P (4)
P+N 93 ÷ 253/2P, 3P, 4P 170 ÷ 440
6000
1 Icn
6000
6 / 10 / 16 / 20 / 25 / 32
C
30 – 300
30 – 300
—
—
—
10.000
—
30
SI
I∆n 2 I∆n 5 I∆n 500A
300 150 40 40
60 40 30 20
≤
≤
I∆n 2 I∆n 5 I∆n 500A
300 150 40 40
60 40 30 20
≤
≤
I∆n 2 I∆n 5 I∆n 500A
300 150 40 40
60 40 30 20
≤
≤
MDC 45SERIE MDC 60 MDC 100
Tensione di isolamento Ui (V)
Frequenza nominale (Hz)
Tensione nominale Un (V)
Numero di poli (numero dei mod.)
Tensione funz. del tasto prova (V)
Potere di interruzione (A) Icn
Ics
Potere interr. diff. nomin. (A) I∆m
Corrente nominale In (A)
Sganciatore magnetotermico tipo
Corr. diff. nom. I∆n (mA) Tipo AC
Tipo A
Tipo A S
Tipo A - Reg. - 4P Corr. (mA)
Tempo (ms)
Durata elettrica (n. cicli O-C)
Tempo di intervento con correntedifferenziale classe AC-A istantanei
valore norma (ms)
valore reale (ms)
Tempo di intervento con correntedifferenziale classe A selettivi
valore norma (ms)
valore reale (ms)
Temperatura di riferimento (°C)
Sezionamento visualizzato
Modulari serie 90 TAB. 9.22 - APPARECCHI MODULARI PER PROTEZIONE DIFFERENZIALE
235
500
50/60
400
—
—
4P (4-5)
—
Dipendente da dispositivo associato
Vedi caratteristiche tecniche
Vedi caratteristiche tecniche
25 40 63
—
—
30 – 300
—
—
—
10.000
-
SI
500
50/60
230/400
2P (2-3)
—
4P (3-4)
2P = 100 ÷ 253 / 4P = 170 ÷ 440
Dipendente da dispositivo associato
Vedi caratteristiche tecniche
Vedi caratteristiche tecniche
16 25 40 63 80 100
—
10* – 30 – 300 – 500
10* – 30 – 300
300
—
—
10.000
30
SI
500
50/60
230/400
2P (4)
3P (6)
4P (6)
170 ÷ 440
Icn dell’interruttore associato
Ics dell’interruttore associato
I∆m = Ics dell’interruttore associato
≤ 63 ≤ 125
dell’interrutore associato
30 – 100 – 300
30 – 100 – 300
300 – 1000
300 – 500 – 1000 – 3000
0 – 60 – 150
10.000
30
SI
500
50/60
230/400
2P (2)
3P (3,5)
4P (3,5)
170 ÷ 440
Icn dell’interruttore associato
Ics dell’interruttore associato
I∆m = Icn1 dell’interruttore associato
≤ 25 ≤ 63
dell’interrutore associato
10* – 30 – 300 – 500
30 – 300 – 500
300 – 1000
—
—
10.000
30
SI
I∆n 2 I∆n 5 I∆n 500A
300 150 40 40
60 40 30 20
≤
≤
I∆n 2 I∆n 5 I∆n 500A
300 150 40 40
60 40 30 20
≤
≤
I∆n 2 I∆n 5 I∆n 500A
300 150 40 40
60 40 30 20
≤
≤
I∆n 2 I∆n 5 I∆n 500A
— — — —
— — — —
≤
≤
130÷500 60÷200 50÷150 40÷150
200÷450 80÷170 60÷130 50÷130
I∆n 2 I∆n 5 I∆n 500A
130÷500 60÷200 50÷150 40÷150
200÷450 80÷170 60÷130 50÷130
I∆n 2 I∆n 5 I∆n 500A
— — — —
— — — —
I∆n 2 I∆n 5 I∆n 500A
130÷500 60÷200 50÷150 40÷150
200÷450 80÷170 60÷130 50÷130
I∆n 2 I∆n 5 I∆n 500A
BDHP PER MTHP 100 - MTHP 250BD PER MT 60 - MT 100 - MT 250 SD SDA
* Disponibile solo per In ≤ 25A
TABELLA DI PRESTAZIONE
236
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
In (A)6
Polo N
R (mΩ)
P (W)
29,5 2,6
1,06 0,09
10
Polo N
20,6 2,6
2,06 0,26
16
Polo N
8,9 2,6
2,28 0,67
20
Polo N
6,8 2,6
2,72 1,04
25
Polo N
4,6 2,6
2,88 1,63
32
Polo N
3,6 2,6
3,67 2,66
TAB. 9.23 - POTENZA DISSIPATA MDC 30 mA CLASSE A-AC/300 mA CLASSE A-AC
CORRENTE NOMINALE DEL MAGNETOTERMICO MT/MTHP ASSOCIATO (A)
TAB. 9.24 - POTENZA DISSIPATA PER POLO (W)
1 2 3 4 6 10 16 20 25 32 40 50 63 80 100 125
0,01 0,04 0,01 0,02 0,04 0,11 0,29 0,45 0,70 0,45 0,70 1,10 1,75 - - -
0,002 0,008 0,02 0,03 0,07 0,21 0,53 0,83 1,30 0,65 1,00 1,60 2,50 - - -
- - - - - - - 0,2 0,3 0,5 0,8 1,25 2 1,4 2,2 3,4
Differenziale
componibile BD
Diff. componibile BDHP
2P
3P-4P
3P-4P
POTENZE DISSIPATE - INTERRUTTORI DIFFERENZIALI
2P 4P 2P 4P 2P 4P 4P
TAB. 9.25 - COORDINAMENTO TRA INTERRUTTORI MAGNETOTERMICI E DIFFERENZIALI PURI SERIE 90 - TENUTA AL CORTO CIRCUITO
SERIE In
MTC 45
MTC 60
MT 60
MT100
MT 250
6 - 20
25
32 - 40
50 - 63
MTHP 100
MTHP 250
SD - AC SD - A SD - AS SDA - Ale
16
25
25
4,5
6
25
40
25
63
6
10
25
25
25
4,5
6
20
40
15
63
6
10
12,5
25
80 100
10
40
15
63
6
10
12,5
25
80
10
25
4,5
6
20
40
15
63
6
10
12,5
10
25
80
10
63
6
10
25
25
40
25
80
10
25
4,5
6
20
100
10
8063
6
10
25
25
40
25
25
4,5
6
25
16
25
80
10
40
15
16
25
63
6
10
12,5
25
237
MTC 60 MDC 60 VERSIONI 1P,3P,4P 230/400V e 2P
100.000 Icc (A)10.0006.0001.000500
106
105
104
103
I t (A s)2 2
32
25
16
10
6
20
100.000 Icc (A)10.0004.5001.000500
106
105
104
103
I t (A s)2 2
32
25
16
10
6
20
MTC 45 MDC 45- VERSIONI 1P,3P,4P - 230/400V e 2P
MTC 100 MDC 100- VERSIONI 1P+N e 2P - 230V
100.000 Icc (A)10.0001.000500
106
I t (A s)2 2
105
104
103
102
3225
16106
20
MDC 60 - VERSIONI 1P, 3P, 4P - 230/400V e 2P - 400V
MTC 45 MDC 45- VERSIONI 1P+N e 2P - 230V
100.000 Icc (A)10.0004.5001.000500
106
I t (A s)2 2
105
104
103
102
32 25
16106
20
CURVE DELL’ENERGIA SPECIFICA PASSANTE - INTERRUTTORI MODULARI
MTC 60 MDC 60- VERSIONI 1P+N e 2P - 230V
100.000 Icc (A)10.0006.0001.000500
106
I t (A s)2 2
105
104
103
102
3225
16106
20
I
MDC 60 - VERSIONI 1P+N,2P - 230V
MDC 45 - VERSIONI 1P+N, 2P - 230V MDC 45 - VERSIONI 1P, 3P, 4P - 230/400V e 2P - 400V
MDC 100 - VERSIONI 1P+N, 2P - 230V
238
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
Gli interruttori della seria MTS sono predisposti per il montaggio abbinato con sganciatoridifferenziali. Gli interruttori automatici differenziali che ne derivano garantiscono, oltre allaprotezione contro i sovraccarichi e cortocircuiti tipica degli interruttori automatici, anche quellacontro le correnti di guasto verso terra. Gli sganciatori differenziali possono essere montatianche sugli interruttori di manovra-sezionatori; in tal caso si ha un interruttore differenziale“puro”, che garantisce la sola protezione differenziale. I differenziali puri, sensibili alla solacorrente di guasto a terra, trovano generalmente applicazione come sezionatori principali neiquadri di distribuzione rivolti alle utenze finali.Gli sganciatori differenziali sono realizzati in conformità alla normative: IEC 947-2 appendiceB, IEC 255-3 e IEC 1000.
Per gli interruttori MTS 160 ed MTS 250 sono disponibili sganciatori per il montaggioaffiancato all’interruttore o per il montaggio in posizione sottoposta. Questi sganciatori,realizzati con tecnologia elettronica analogica, agiscono direttamente sull’interruttore medianteun solenoide di apertura che viene alloggiato nell’apposita cava ricavata nella zona del terzopolo. Non è necessaria alcuna alimentazione ausiliaria perché vengono alimentati direttamentedalla rete e la loro funzionalità è garantita anche con una sola fase in tensione e/o in presenzadi correnti unidirezionali pulsanti con componenti continue. Le condizioni di funzionamentodell’apparecchio possono essere controllate tramite un pulsante di prova del circuito elettronico,nonché un indicatore di intervento differenziale.
Sganciatore differenziale affiancato all’interruttoreQuesto sganciatore è completo di:– cavi di potenza per il collegamento ai morsetti inferiori dell’interruttore;– solenoide di apertura (da alloggiare nella zona del terzo polo);– 2 staffe per il fissaggio su profilato DIN (una per l’interruttore e una per il differenziale);– connettore spina per il collegamento del pulsante di apertura a distanza.Lo sganciatore differenziale per l’interruttore MTS 160 è dotato di terminali anteriori per cavi,mentre lo sganciatore differenziale per l’interruttore MTS 250 è dotato di terminali anteriori eviene fornito anche di un frontale per l’interruttore (altezza 45 mm).
Scatolati serie MTS
Sganciatoridifferenziali elettronici
Fig. 9.17
MTS 160 - MTS 250
Montaggio affiancato
239
Sganciatori differenziali sottopostoSganciatore differenziale sottoposto all’interruttore in versione tetrapolare.Questo sganciatore è completo di:– solenoide di apertura completo di connettore presa-spina per la connessione al differenziale;– connettore spina per realizzare il collegamento del pulsante di apertura a distanza;– mostrine per porta della cella;– protezione per il montaggio nella zona tra l’interruttore e il differenziale.Lo sganciatore differenziale per l’interruttore MTS 160 è dotato di terminali anteriori per cavi,mentre lo sganciatore differenziale per l’interruttore MTS 250 è dotato di terminali anteriori eviene fornito anche di un frontale per l’interruttore (altezza 45 mm). Sugli interruttori possonoessere montati altri tipi di terminali, in particolare:MTS 160: terminali posteriori filettati; MTS 250: terminali anteriori per cavi, terminali anterioriprolungati, terminali posteriori per cavi.
Fig. 9.18
MTS 160 - MTS 250
Montaggio sottoposto
240
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
TAB. 9.26 - CARATTERISTICHE TECNICHE SGANCIATORE DIFFERENZIALE PER MTS 160ISTANTANEO REGOLABILE
elettronica elettronicaa solenoide a solenoide220...500 50...500
50 ÷ 60 Hz ± 10% 50 ÷ 60 Hz ± 10%220...500 50...500fino a 160 fino a 160
0,03 - 0,1 - 0,3 0,03 - 0,1 - 0,3 - 0,5 - 1 - 3+0, -25 +0, -20
istantaneo 0 - 0,1 - 0,25 - 0,5 - 1 - 1,5± 20
120 x 120 x 70 120 x 120 x 704 6
TAB. 9.27 - CARATTERISTICHE TECNICHE SGANCIATORE DIFFERENZIALE PER MTS 250SGANCIATORE DIFFERENZIALE
TecnologiaAzioneTensione primaria di funzionamento (V)Frequenza di funzionamento (Hz)Campo di funzionamento del test (V)Corrente nominale di impiego (A)Soglie di intervento I∆n (A)Tolleranza per I∆n (%)Tempi di intervento (s)Tolleranza sui tempi di intervento (%)Segnalazione di interventoAutoalimentazioneIngresso per apertura a distanzaIndicazione di preallarme al 50%Tipo AC solo per corrente alternataTipo A per corrente alternata, pulsanteBassa sensibilitàAlta sensibilitàMontaggio sottoposto all’interruttoreMontaggio affiancato all’interruttoreDimensioni (L x H x P) (mm)Potenza dissipata per apparecchio (W)
ISTANTANEO REGOLABILE
elettronica elettronicaa solenoide a solenoide220...500 50...500
50 ÷ 60 Hz ± 10% 50 ÷ 60 Hz ± 10%220...500 50...500fino a 250 fino a 250
0,03 - 0,1 - 0,3 0,03 - 0,1 - 0,3 - 0,5 - 1 - 3+0, -25 +0, -20
istantaneo 0 - 0,1 - 0,25 - 0,5 - 1 - 1,5± 20
140 x 170 x 108 140 x 170 x 1084 6
SGANCIATORE DIFFERENZIALE
TecnologiaAzioneTensione primaria di funzionamento (V)Frequenza di funzionamento (Hz)Campo di funzionamento del test (V)Corrente nominale di impiego (A)Soglie di intervento I∆n (A)Tolleranza per I∆n (%)Tempi di intervento (s)Tolleranza sui tempi di intervento (%)Segnalazione di interventoAutoalimentazioneIngresso per apertura a distanzaIndicazione di preallarme al 50%Tipo AC solo per corrente alternataTipo A per corrente alternata pulsanteBassa sensibilitàAlta sensibilitàMontaggio sottoposto all’interruttoreMontaggio affiancato all’interruttoreDimensioni (L x H x P) (mm)Potenza dissipata per apparecchio (W)
241
Gli interruttori MTS, a partire dalla grandezza 400 A, possono essere abbinati al relèdifferenziale da quadro con toroide separato e soddisfano esigenze con soglie di interventofino a 30 A e tempi fino a 5 sec.Il relè da quadro, che deve essere installato esternamente all’interruttore sui conduttori di linea,è particolarmente indicato sia per protezioni differenziali a bassa sensibilità, per esempio incatene selettive parziali (amperometrica) o totali (cronometrica), sia per applicazioni ad altasensibilità (a sensibilità fisiologica) per realizzare la protezione delle persone contro i contatti
diretti.Il relé è del tipo ad azione indiretta eagisce sul meccanismo di sganciodell’interruttore tramite lo sganciatoredi apertura dell’interruttore; il reléinoltre interviene in caso di cadutadella tensione di alimentazioneausiliaria (l’intervento avviene dopoun tempo minimo di 100 ms o dopo iltempo impostato più 100 ms). Infine sisegnala che il relé è idoneoall’impiego sia in presenza di correnti
di terra solo alternate (Tipo AC), sia con corrente alternata e/o pulsante con componenticontinue (Tipo A); inoltre è idoneo a realizzare la selettività differenziale.
Relé differenzialeda quadro
Fig. 9.19
Tensione di alimentazione AC (V)DC (V)
Frequenza di funzionamento (Hz)Regolazione soglia di intervento Idn
1^ gamma di regolazioni (A)2^ gamma di regolazioni (A)
Regolazione tempi di intervento (s)Regolazione soglia di preallarme (%) x IdnGamma di impiego dei trasformatori chiusi Idn
Trasformatore toroidale Ø 60 (mm) (A)Trasformatore toroidale Ø 110 (mm) (A)Trasformatore toroidale Ø 185 (mm) (A)
Gamma di impiego dei trasformatori apribili IdnTrasformatore toroidale Ø 110 (mm) (A)Trasformatore toroidale Ø 180 (mm) (A)Trasformatore toroidale Ø 230 (mm) (A)
Segnalazione allarme presoglia
Segnalazione di intervento relè differenziale
Comando di apertura a distanza
Collegamento al trasformatore toroidale
Dimensioni (L x H x P) (mm)Foratura per montaggio su porta (mm)Potenza dissipata (W)
80÷50048÷125
50 ÷ 60 Hz ± 10%
0,03 - 0,05 - 0,1 - 0,3 - 0,51 - 3 - 5 - 10 - 30
0 - 0,1 - 0,2 - 0,3 - 0,5 - 0,7 - 1 - 2 - 3 - 525 ÷ 75% x Idn
0,03 ÷ 300,03 ÷ 300,1 ÷ 30
0,3 ÷ 300,3 ÷ 301 ÷ 30
Led giallo lampeggiante1 contatto di scambio N.A.
6A - 250VAC 50/60Hz Led giallo lampeggiante
2 contatti di scambio (N.A-N.C.; N.A.)6A - 250VAC 50/60Hz
Contatto N.A.Tempo di intervento 15ms
Tramite 4 conduttori attorcigliatiLunghezza massima 5m
96 x 96 x 131,592 x 92
5
TAB. 9.28 - RELÈ DIFFERENZIALE DA QUADRO
242
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
I dispositivi di protezione contro il sovraccarico ed il cortocircuito devono avere un potered’interruzione almeno uguale alla corrente di cortocircuito presunta nel punto di installazione.E’ tuttavia ammesso l’impiego di un dispositivo di protezione (interruttore) con potere diinterruzione inferiore a condizione che a monte vi sia un altro interruttore avente il necessariopotere di interruzione. In questo caso le caratteristiche dei due interruttori devono esserecoordinate in modo che l’energia specifica passante (I2t) lasciata passare dall’interruttore amonte non risulti superiore a quella che può essere sopportata senza danno dall’interruttore avalle e dalle condutture protette.
Il coordinamento dei dispositivi di protezione può essere di due tipi:
- di sostegno (o back-up)
- selettivo (amperometrico, cronometrico, di zona).
Nella Tab. di back-up 9.29 vengono pertanto riportate le possibilità di protezione di sostegnocon i relativi poteri di interruzione riferiti alla tensione nominale Ue = 400 V ~, fra interruttoriGEWISS serie MTC e MT, serie MTHP e scatolati serie MTS, mentre nelle pagine successivevengono riportate le tabelle di selettività.
COORDINAMENTODELLE PROTEZIONI
MTC - 2P
MT - 2P
MTHP - 2P
45
60
60
100
250
100
250
6/25
32/63
6/20
25
32/63
6
7,5
10
30
25
50
40
30
20
50
230V
ac m
onof
ase
VALORI IN KA EFF.
400 Vac trifase
MT MTHP MTS MTSE
VALLE
MONTE
60
10
10
10
10
6/25
15
10
10
15
36
10
10
25
36
30
36
25
32/63
12,5
10
10
12,5
25
20
15
15
20
32/63
15
10
10
15
100
10
10
10
10
16
10
10
16
36
10
10
25
36
30
36
25
65
10
10
25
50
30
65
50
36
25
50
85
10
10
25
50
30
65
50
36
25
50
36
10
10
25
36
30
36
25
65
10
10
25
50
30
65
50
36
25
50
100
10
10
25
50
30
65
50
36
25
50
250
25
25
25
25
25
25
6/20
25
15
15
25
25
100 250 160 250 250
Tab. 9.29
Tabella di back-up
Sistema 3F ~ 400 Vac
trifase - monte
Sistema F/N ~ 230 Vac
monofase - valle
(EN 60947-2)
Abbinamento non idoneo
Tabelle di back-up
243
10
10
60 100 250 250 160 250 250 630 800 1600100
106/2040
6/2525
32/6320
2530
32/6325
MT MTS MTSE MTS/E MTSEMTHP
VALORI IN KA EFF.
MTC
MT
MTHP
MTS
MTSE
MTS/E
45
60
60
100
250
100
250
160
250
250
630
800
6/25
32/63
6/20
25
32/63
6
10
20
25
20
40
30
25
20
30
25
50
65
100
170
65
100
200
65
100
200
65
85
100
200
25
25
25
25
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
30
30
30
30
30
30
30
30
30
16
20
25
25
25
25
25
25
16
20
25
50
25
50
40
25
30
50
50
50
16
20
25
50
25
50
40
25
30
50
65
65
65
16
20
25
50
25
50
40
25
30
50
100
100
100
100
16
20
25
50
25
50
40
25
30
50
100
170
170
170
170
16
20
25
50
25
50
40
25
30
50
65
65
65
65
16
20
25
50
25
50
40
25
30
50
100
100
100
100
100
100
16
20
25
50
25
50
40
25
30
50
100
200
200
200
200
200
200
200
65
65
65
65
65
100
100
100
100
100
100
100
100
100
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
65
65
65
65
65
65
85
85
85
85
85
85
85
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
85
85
85
85
85
85
85
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
200
VALLE
MONTE
Abbinamento non idoneo
40
40
40
40
40
30
30
30
30
30
25
25
25
25
25
25
25
Tab. 9.30
Tabella di back-up
3F ~ 230V
(EN 60947-2) 20 30 25 50 65 100 170 65 100 200 65 100 200 65 85 100 85200 100 200
10
10
10
60 100 250 250 160 250 250 630 800 1600100
106/2025
6/2515
32/6312,5
2520
32/6315
MT MTS MTSE MTS/E MTSEMTHP
VALORI IN KA EFF.
MTC
MT
MTHP
MTS
MTSE
MTS/E
45
60
60
100
250
100
250
160
250
250
630
800
6/25
32/63
6/20
25
32/63
4,5
6
10
15
12,5
25
20
15
10
25
16
36
36
65
85
36
65
100
36
65
100
36
50
65
100
15
15
15
15
12,5
12,5
12,5
12,5
10
10
10
10
10
10
10
25
25
25
25
25
25
25
25
6
10
16
16
16
16
16
16
6
10
20
25
25
36
25
20
16
25
36
36
6
10
16
25
25
30
25
20
16
25
36
36
36
6
10
16
25
25
30
25
20
16
25
40
65
65
65
6
10
16
25
25
30
25
20
16
25
50
85
85
85
85
6
10
16
20
20
30
25
20
16
25
25
36
36
36
6
10
16
20
20
30
25
20
16
25
36
65
65
65
65
65
6
10
16
20
20
30
25
20
16
25
40
100
100
100
100
100
100
100
20
36
36
36
36
20
65
65
65
65
65
65
65
20
65
65
100
100
65
100
100
65
100
100
20
36
36
36
36
36
20
50
50
50
50
50
50
20
65
65
65
65
65
65
65
65
65
65
20
65
65
100
100
100
100
100
85
100
100
65
85
100
100
40
40
40
40
40
40
50
40
40
40
65
40
65
40
65
40
65
65
40
40
40
85
85
40
85
100
40
85
100
50
65
85
100
VALLE
MONTE
Abbinamento non idoneo
25
25
25
25
25
20
20
20
20
20
20
15
15
15
15
15
15
15
15
Tab. 9.31
Tabella di back-up
3F ~ 400V
(EN 60947-2) 10 25 16 36 36 65 85 36 65 100 36 65 100 36 50 65 50100 65 100
244
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
Tabelle di selettività Per una corretta lettura delle tabelle riportate nelle pagine che seguono, occorre tenerepresente:
1) La selettività è espressa in kA alla tensione di 400-415 V c.a. secondo la Icu delle NormeIEC 947-2.
2) Le tabelle sono elaborate sotto le seguenti condizioni:
3) Negli sganciatori a microprocessore SEP/A e SEP/B le regolazioni amperometriche ecronometriche delle funzioni L, S, I sono molteplici, pertanto risulta impossibile condensare inuna unica casella un valore numerico univoco di selettività.
4) I valori sono validi per sistema radiale (un trasformatore a monte).
5) La lettera “T” significa selettività totale.
6) I valori indicati sono relativi a condizioni di guasto bifase o trifase; la loro validità si estendeper condizioni di cortocircuito. In caso di sovraccarico è necessario verificare la selettivitàcon il reale profilo di correnti di carico, tramite le curve tempo-corrente.
A – SGANCIATORI MAGNETOTERMICI
B – SGANCIATORI SEP/AC – SGANCIATORI SEP/B
I1 = 1· IthI1 = 1· lnI1 = 1· In
t1 = curva Da valle I2 = OFF
a monte I2 = 10. Int2 = curva D
I3 = 10 · IthI3 = 12 · InI3 = 12 · InI3 = OFF
A VALLE
A MONTE
MTHP100
MTHP250
MTS160
MTS250
MTSE250
MTS630
MTSE630
MTS800
MTSE800
MTSE1600
MTC 45MTC 60MT 60MT 100MTHP100MTS 160MT 250MTHP 250MTS 250MTSE 250MTS 630MTSE 630MTS 800MTSE 800PAGINA 209 209 210 210 210 211 211 211 211 212
Tab. 9.32
Scelta dei dispositivi
di manovra e protezione
Elenco tabelle
di selettività
245
MTHP 25020 25 32 40 50 63
C0,5 1 1,5 2 3 4,5
0,5 1 1,5 2 2,51 1,5 2
1,51
0,510,5 1,5 2 3 4,5
0,5 1 1,5 2 2,51 1,5 2
1,51
0,5
10,5 1,5 2 3 4,50,5 1 1,5 2 2
1 1,5 1,51
0,5
10,5 1,5 2 3 4,50,5 1 1,5 2 2,5
1 1,5 21,51
0,5
T T T T TT T T T T
1,5 2 3 6 T1 1,5 2 3 6
0,5 1 1,5 2 30,5 1 1,5
12
1,5
TTTT
4,52,52
1,51
0,5
0,5 1 1,5 2 3 4,50,5 1 1,5 2 2,5
1 1,5 21,51
0,5 10,5
1,51
21,5
32
4,52
1 1,5 1,51
0,5
montevalle
MTHP 100In
Im80 100 125 63 80 100
C D
C
C
B/C
D
C
D
C
MTC 45
MTC 60
MT 60
MT 60
MT 100
MT 100
MT 250
61016202532
61016202532
12346
1016202532405063
40
61016202532
6101620253240636101620253240
6101620253240
6350
T T T T T TT T T T T T4 T T 4,5 4,5 T3 4 T 3,5 3,5 T3 3 4 3,5 4,5
3 3 3,5TT T T T TTT T T T TT4 T 4,5 4,5 T43 T 3,5 3,5 T33 4 3,5 4,53 3 3,5
TT T T T TTT T T T TT4 T 4,5 T T43 T 3,5 3,5 T33 4 3,5 4,53 3 3,5
TT T T T TTT T T T TTT T T T TTT T T T T
TT T T T TTT T T T TT4 T 4,5 T43 4,5 3
4,5T
3 33,5
4,53 4 3,5
3
33
TT T T T TTT T T T TT4 T 4,5 T43 3,5 3,5 T3 4 3,5 4,53 3 3,5
3T
T
TT T T T TTT T T T TT4 T 4,5 T43 3
4,5T
3 33,5
4,53 3 3,5
4,533
3
TT T T T TTT T T T TT4 T 4,5 T43 3,5 T3 4
3,54,5
3 3 3,53,53
TT
63
0,5
Tab. 9.33
Tabella di selettività
MTHP 100 e MTHP 250
246
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
C
C
B/C
D
T T T T TT T T T T
T
3 33
TTTT
32,5
5,5
5,5 5,5 5,5 5,5 5,53 3 3
22
montevalle
MTS 160In
Im16 20 25 32 40 50 63 80 100 125 160500 500 500 500 500 500 630 800 1000 1250 1600
61016202532
61016202532
123461016202532405063
40
61016202532
6101620253240
6361016202532406101620253240
6350
MTC 45
MTC 60
MT 60
MT 60
MT 100
MT 100
MT 250
5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 5,53 3 3 3
3 32,5
5,55,5 5,3 5,5 5,5 5,53 3 3 3
3 32,5
T5
4,53,5
TTT
5,5
TTTT
TTTT
TTTT
3,5 5,5 T T T4,5 5,5 T T
T5
4,53,5
TTT
5,5
TTTT
TTTT
3,5 5,5 T T4,5 5,5 T
TTTTTT
TTTT
TTTT
TTTT
TTTT
TTTT
T T T TT T T T
5,5 5,5 5,5 5,5T
5,5 5,5 T T T T TT T TT T T
T T
3 3 5,5 8,54,5 7,53,5 5,5 7,5
T T3,5 5,5 7,5T T4,5 7T T76 T
T5,55,5 5,3 5,5 5,5 5,5
3 3 3 32 2
2
T5,533
2,5
T75
4,544
TT8
6,5665
TTTT888
TTTTTTT
50
5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 T T T T T3 3 3 3 5,5 8,5 T T T
3 3 4,5 7,5 T T T2,5 3,5 5,5 7,5 T T
3,5 5,5 7,5 T T4,5 7 T T
7 T T6 T
T5,5 T
5,533
T75
4,5
TT8
6,5
TTT8
TTTT
32
2,5 4 6 8 T4 6 8 T
5 8 T5,55,5 5,5 5,5 5,5 5,5 T T T T T
3 3 3 3 5,5 8,5 T T T3 3 4,5 7,5 T T T
2,5 3,5 5,5 7,5 T T3,5 5,5 7,5 T T
4,5 7 T T7 T T
6 TT
801001256380100202532405063
C
C
D
C
D
C
MTHP 100
MTHP 100
MTHP 250
6
7,56
TTTTTT
6
TTTT5,55,5T7,55,53,5T74,5T76
4,5
T T T T TT T T T T
T
TTTT
5,5
5,5 T
6,5
9,5
8
9,5
MTS 25032 50 80 100 125 160 200 250
500 500 800 1000 1250 1600 2000 25005,5 5,5 T T T T
T T T TT T
T
5,55,5 TT
TT
TTT
T TTT
TTTT
TTTT
T T T TT T T T
5,5 5,58,5
TT T
5,55,5 T T T T8,5 T T T
T TT
T T
5,5 T T T T T T8,5
5,5 T T8,5
85,55,5 T T T T T
8,5 T
TTTT
3 3T
5,55,5
32,5
TTTT
TTT
TT
TTTT
TTT
333
2,5 5,5
4,55,5
TTTTTT
TTT
TTTTTT
T TT TT TT TT TT T
T TT TT TT TT TT TT TT T
TTTTTT
TT
T
TTTTTT
6T
TTT8877
T3 3
32,5
8,57,55,55,54,5
3322
54,544
86,5665
T TT TT TT TT TT T8
9,59,5
TTTT
3 33
2,57,55,55,54,5
T TT TT TT TT TT TT TT T
TTTTTTT
10
TTTTTT6
TT8877
33 T TT TT TT TT TT T
TTTTTTT
T
TTT2
25
4,544
665
TT
3 33
2,57,55,55,54,5
T8877
TT
TTTT6
T TT TT TT TT TT TT TT T
TTTTTTTT
10TT
9,5
T9,5T T9,5
TTTTTTTTTT
TTTTTTT6
10
8877
2,5 5,55
4,5
333333333333333333333
MTS 160
1620253240506380100125160
500500500500500500630800
100012501600
TTTT
100 160 250OFF OFF
TTTT
TT
TTT
T TTT
TTTT
TTTT
T T
TTTT
T T
T T T
T T
T T
TTT
TT
TTTT
TTT
TTTTT
TTT
TTTTTT
T TT TT TT TT TT TT TT T
TTTTTT
TT
T
T TT TT TT TT TT T
TTT
T TT TT TT TT TT TT TT T
TTTTTTTT
T TT TT TT TT TT T
TTTTTTT
T TT TT TT TT TT TT TT T
TTTTTTTTT
TT
T
TTT T
TTTTTTTTTT
TTT6
8888888
777777
MTSE 250
OFF
T
T
8888888
8888888
TAB. 9.34 - TABELLA DI SELETTIVITÀ MTS 160, MTS 250 E MTSE 250
247
20 ÷ 63
MTS 630
400320 500
40003200 5000
T T T
valle
monte
MTC 45
In
Im
6 ÷ 32 C
T T TMTC 60 6 ÷ 32 C
T T TMT 60 1 ÷ 63 B/C
T T TMT 60 6 ÷ 40 D
T T TMT 100 6 ÷ 63 C
T T TMT 100 6 ÷ 40 D
T T TMT 250 6 ÷ 63 C
T T80 ÷ 125
TMTHP 100 63 ÷ 100 D
T
30 3016
MTS 160
20
25
32
40
50
63
80
100
125 1250
32 500 121212
50 500
80 800
100 1000
125 1250
160 1600
200 2000
250 2500
100 1200
160 1600
MTS 250
160 1900
250 3000
MTHP 100 C T
TT
TTMTHP 250 C
500
500
500
500
500
500
630
800
1000
30
30 3030
30 3030
30 3030
30 3030
30 3030
30 3030
30 3030
24 2424
24 2424
24 2424
121212
121212
121212
121212
121212
121212
1212
1111
MTSE 250
11
111111
1111
MTSE 630
400320 630
OFFOFF OFF
T T T
T T T
T T T
T T T
T T T
T T T
T T T
T T
T
T
30 30
121212
T
TT
TT
30
30 3030
30 3030
30 3030
30 3030
30 3030
30 3030
30 3030
24 2424
24 2424
24 2424
121212
121212
121212
121212
121212
121212
111111
111111
111111
MTS 800
800630
80006300
T T
T T
T T
T T
T T
T T
T T
T
T
T
T
T
T
30
30
30
30
3025
2520
2015
2015
2015
2015
2520
2520
3025
25
25
25
25
25
25
30
30
TT
TT
MTSE 800
800630
OFFOFF
T T
T T
2015
2015
2015
2015
2520
30
3025
2520
2520
3025
25
30
30
3025
25
25
25
25
30
30
TT
T T
T T
T T
T T
T T
T
T
T
T
T
T
TT
320 3200
400 4000
500 5000
320 3800
400 4800
630 7500
MTSE 630
MTS 630
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
TAB. 9.35 - TABELLA DI SELETTIVITÀ MTS 630, MTSE 630, MTS 800 E MTSE 800
248
SCELTA DEI DISPOSITIVI DI MANOVRA E PROTEZIONE
Tab. 9.36
Tabella di selettività
MTSE 1600 valle
monte MTSE 1600
SERIE 90
MTS 160
MTS 250
MTSE 250
MTS 630
MTSE 630
MTS 800
In 12501000 1600
Im OFFOFF OFF
1 ÷ 125
16 ÷ 160
32 ÷ 250
160 ÷ 250
320 ÷ 500
320 ÷ 630
630 ÷ 800
B-C-D
500 ÷ 1600
500 ÷ 2500
1200 ÷ 3000
3200 ÷ 5000
3800 ÷ 7500
6300 ÷ 8000
N
N
N
N
H
H
H
H
L
L
L
L
S
T T T
T T T
T T T
T T T
50 50 50
50 50 50
T T T
50 50 50
50 50 50
T T T
50 50 50
50 50 50
T T T
40 40 40
40 40 40
40 40 40
MTSE 800 630 ÷ 800 6300 ÷ 8000
N
H
L
S
T T T
40 40 40
40 40 40
40 40 40
È un sistema di selettività che può tornare molto utile quando in un impianto elettrico sonoinstallati apparecchi le cui correnti verso terra superano i valori nominali (presenza di filtri diingresso) oppure l’impianto risulta molto vasto, con un grande numero di utilizzatori. In questicasi per evitare spiacevoli disservizi, conviene installare al posto di in unico interruttoredifferenziale, diversi interruttori differenziali sulle partenze principali con a monte uninterruttore generale non differenziale. Secondo lo schema indicato in Fig. 9.21.
Selettività verticale In certi casi, per ragioni di continuità di esercizio o a causa di pericoli di una eventualemancanza di energia elettrica è necessario ricorrere ad un coordinamento selettivo fra due opiù dispositivi differenziali posti in serie. Per garantire la selettività fra due componenti dif-ferenziali posti in serie, occorre attenersi alle seguenti prescrizioni:
1) la corrente nominale di intervento del dispositivo a monte deve essere almeno il doppio diquello dell’interruttore a valle I∆n A > 2 I∆n B. Questa condizione tiene conto della tolleranzaammessa dalle norme, infatti un dispositivo differenziale con soglia di intervento di 30 mAnon interviene sicuramente per valori di corrente inferiori alla metà di quella di intervento,ma potrebbe intervenire per correnti verso terra compresi fra i 15 e i 30 mA, mentreinterverrà in modo certo per valori di corrente superiori a 30 mA.
2) Il dispositivo a monte deve avere un ritardo intenzionale superiore al tempo totale di interruzionedel dispositivo a valle, TA > TB TOT. La Fig. 9.20 mostra un esempio di selettività verticale.
Come si è detto in precedenza nel campo domestico la selettività verticale si può ottenere anchecon un interruttore tipo S (ritardato) a monte con a valle degli interruttore del tipo generale comeindicato nelle figure seguenti.
Selettività differenziale
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Quelli ad uso domestico non hanno normalmente possibilità di regolazione, ma è possibileottenere ugualmente la selettività impiegando un interruttore di tipo S (ritardato) con a valle uninterruttore differenziale del tipo generale con una corrente nominale non superiore ad un terzodi quella dell’interruttore di tipo S.
Per ottenere la selettività amperometrica tra l’intervento avalle (istantaneo) e quello a monte (selettivo) è necessarioche la corrente nominale differenziale I∆n dell’interruttoreselettivo sia almeno di valore triplo rispetto a quelladell’interrutore istantaneo. Per ottenere la selettività insovraccarico occorre che la corrente nominaledell’interruttore a monte sia almeno doppio di quellodell’interruttore a valle.
La selettività realizzata disponendo a monte interruttori abassa sensibilità e a valle a sensibilità più elevata è daconsiderarsi parziale in quanto le correnti di dispersioneverso terra non sono controllabili e nella quasi totalità deicasi eccedono la soglia di intervento dell’interruttore amonte.
Quadro generaleIn = 80 A
I∆n = 1000 mAtipo S
In = 32 A In = 32 A
I∆n = 30 mAId Id
Id S
I∆n = 300 mA
Quadro di zona 1 Quadro di zona 2
Fig. 9.20
Coordinamento selettivo tra
differenziali istantenei e
selettivi
1000
100
10
t (m
s)
1 1 0 100 1000 10000
I (mA)
10 (A
e A
C)
1000 (AS)
300 (AS)
30 (A
e A
C)
300
(A e
AC
)
500
(A e
AC
)
1000
(AC
)
Fig. 9.21
Curve di intervento
differenziale MDC 45 -
MDC 60 - MDC 100 -
BD - BDHP - SD - SDA
In campo industriale il problema si presenta molto più semplice in quanto i dispositividifferenziali dispongono di soglia di intervento e di tempo regolabile, pertanto il progettista hamodo di realizzare una completa selettività.