Calcolo delle correnti di corto circuito
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Contributo dei motori alla corrente di corto circuito
I motori elettrici, in condizioni normali di esercizio, trasformano l'energia elettrica in energia meccanica
resa disponibile all'asse del loro rotore per l'azionamento di macchinari di varia tipologia. Nel corso del
funzionamento i rotori dei motori e le macchine ad essi collegati accumulano energia dinamica, dipendente
dal loro momento d'inerzia e dalla velocità di rotazione, che, in caso di una mancanza di tensione, è in
grado di tenerli in movimento.
Pertanto, in caso di un corto circuito in un punto qualsiasi del circuito elettrico di alimentazione del
motore, questo assume per un certo tempo il comportamento di generatore trasformando l'energia cinetica
accumulata in energia elettrica che alimenta essa stessa il corto circuito. con una corrente di guasto
aggiuntiva la cui intensità deve essere sommata a quella propria della rete di alimentazione per calcolare il
valore complessivo della corrente di corto circuito.
Il contributo alla corrente totale di guasto da parte dei motori installati sull'impianto può gravare in
modo sensibile soprattutto nel calcolo dei valori massimi della corrente di corto circuito, nella scelta dei
poteri nominali degli apparecchi di protezione e nella valutazione dei massimi sforzi elettrodinamici che
riguardano i conduttori e i componenti dell'impianto interessati dalla corrente di guasto.
Nel caso di motori asincroni, che costituiscono la maggioranza dei motori elettrici in corrente alternata,
lo smorzamento delle correnti rotoriche che sostengono il campo magnetico rotante durante il corto circuito
è molto rapido e di conseguenza la corrente si esaurisce rapidamente dopo alcune decine di millisecondi.
Nel caso di motori sincroni, invece, lo smorzamento delle correnti rotoriche che sostengono il campo
magnetico rotante durante il corto circuito è circa un ordine di grandezza superiore rispetto a quello dei
motori asincroni e non può essere trascurato come per quello dei motori asincroni.
Il valore efficace della corrente di corto circuito massima dall'inizio del guasto per corto circuito ai
morsetti di un motore ha un valore di circa 6÷8 volte la sua corrente nominale. Pertanto, cautelativamente,
si considera: Icc = 8 • In.
Poiché le configurazioni delle reti elettriche rendono complesso il calcolo dei contributi dei
singoli motori, è possibile adottare il metodo semplificato* riportato qui di seguito.
Metodo di calcolo delle correnti di corto circuito indotte da motori elettrici sincroni.
Si assimilano tutti i motori asincroni presenti ad un unico motore equivalente di potenza:
essendo:
Pi = potenza nominale dell'i-esimo motore [W]
Kc = coefficiente di contemporaneità dei motori
Il valore della corrente nominale di tale motore è:
Si assume un valore del fattore di sfasamento nominale
Per corto circuito ai morsetti del motore si ha:
n pari a 0.7
Si calcola, quindi, il valore di impedenza, resistenza e reattanze equivalenti del motore con le formule:
* TISYSTEM 3.0 – Beta 2.1 Manuale d’uso, BTicino, 1995.
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Calcolo delle correnti di corto circuito
Si assume un valore del fattore di sfasamento in corto circuito Φcc pari a 0.6.
Il motore equivalente viene immaginato collegato direttamente a:
sbarre del secondario del trasformatore di cabina nel caso di sistema TN: la Zeq viene posta in
parallelo alla impedenza del trasformatore Zt;
punto di consegna dell'energia elettrica nel caso di sistema TT: la Zeq viene posta in parallelo
all'impedenza della rete a monte dell'origine del sistema.
In tal modo in caso di guasto immediatamente a valle del trasformatore (sistema TN) o del punto di
origine del sistema (sistema TT), il contributo del motore equivalente alla corrente di corto circuito è
praticamente identico a Icc eq max; nel caso di guasti lontani, la componente dovuta al motore si riduce a
causa dell'impedenza della linea.
Nel caso esaminato il corto circuito determina effetti non trascurabili sulla rete di alimentazione
direttamente a monte del motore ed a valle dello stadio di trasformazione. Sulla rete a 10 [kV] diventa
trascurabile per l'interposizione dei trasformatori.
Supponendo in funzione diversi motori elettrici sincroni, per un assorbimento complessivo
corrispondente ad una potenza di 800 [ kVA ] (massima potenza operativa dei motori), si ha:
X cc % =
X cc
X cc
× 100 =
× 100
X NOM
Vs
I NOM
da cui si può ricavare:
X cc =
X cc %
V
× s
100
I NOM
con:
I NOM =
X cc % VS
800 × 103
×
=
= 1.215[A ]
100 X cc
3 × 380
380
Ω
X cc = 0,24 × 3 = 0,0433
1.215
fase
I ccmotori =
VS
380
=
≅ 5.067 [A]
X cc
3 × 0,0433
La corrente totale di corto circuito sul quadro PC-A è calcoalta come segue:
funzionamento di un solo trasformatore:
funzionamento di due trasformatori in parallelo:
Icc = I’2cc + Iccmotori = 45 + 5 = 50 [ kA ]
________________________________________________________________________
Icc = I2cc + Iccmotori = 26 + 5 = 31 [ kA ]
L'allievo ripeta l'esercizio in funzione delle seguenti alternative:
imponendo sul quadro MT-A una corrente di corto circuito, Icc = 15 [kA].
adottando la metodologia proposta nell’esempio 2.
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