PROTEZIONE DEI CIRCUITI CONTRO LE SOVRACORRENTI

CAPITOLO 5
PROTEZIONE DEI CIRCUITI
CONTRO LE SOVRACORRENTI
5.1 - Introduzione
l circuiti elettrici possono essere sede di sovracorrenti, cioè correnti che assumono un valore superiore a quello previsto in progetto e che possono danneggiare i
cavi elettrici provocandone un surriscalda mento con conseguenti rischi di incen-
dio per l'ambiente in cui sono installati.
Con riferimento ad una conduttura elettrica viene considerata savracorrente un corrente che per qualsiasi motivo risulti superiore alla portata nominale /z del cavo.
In questo contesto rientrano sostanzialmente due diverse categorie di fenomeni:
- sovraccarico;
- cortocircuito.
Ogni circuito elettrico deve quindi essere correttamente proietto nei confronti di
questi fenomeni, secondo \e prescrizioni contenute nel Capitolo 43 della Norma
CEI64-8.
5_2 - Protezione contro il sovraccarico
Il sovraccarico è una sovracorrente che si manifesta in un circuito sano, quindi non
è un guasto ma una condizione di funzionamento anomala, non prevista e generalmente posta in essere dall'utente stesso.
Esempi di sovraccarico sono:
-la connessione di più utilizzatori ad una presa, mediante l'uso di adattatori multipli, determinando un assorbimento maggiore della corrente nominale della
presa;
_ l'utilizzo contemporaneo di un numero eccessivo di elettrodomestici in una abitazione;
_ la corrente assorbita da un motore a rotore bloccato.
68
69
Il sovraccarico determina un surriscaldamento dei componenti elettrici, siano essi
i cavi o dispositivi quali prese o interruttori che, se non interrotto tempestivamente, può causare una danneggiamento irreversibile del dispositivo o degenerare in
un incendio.
,-
Corrente di Ò11piego
1.451[
"
"
LCARATT~~';TICHE
DEL CIRCUITO
.......•..
Per proteggere un circuito elettrico contro il sovraccarico possono essere utilizzati interruttori automatici, fusibili o relè termici.
_--
I ~:t6Ti~6~iW:5
01 PROTEZIONE
.... _ - -
5.2.1 - Requisiti per la protezione delle condutture
Il capitolo 433 della Norma CEI 64-8 definisce le modalità di protezione contro il
sovraccarico e prescrive il rispetto delle due condizioni seguenti:
la S IN ~ Iz
[1]
COffente ""m,naie
'"
Corrente coh\ll!nzionale
di funzionamento
\
Fig. 5.1 . Coordinamento tra dispositivo e conduttura.
I{
~
1,45/z
[2]
dove:
la è la corrente di impiego del circuito;
Iz è la portata in regime permanente della conduttura;
IN è la corrente nominale del dispositivo di protezione;
Ir è la corrente convenzionale di funzionamento del dispositivo.
Nella pratica questo significa che il dimensionamento di un circuito elettrico deve
essere effettuato:
al determinando la sua corrente di impiego 'a;
b) adottando un dispositivo di protezione con corrente nominale superiore alla corrente di impiego la;
c) dimensionando la conduttura in modo tale che la sua portata Iz sia superiore
alla corrente nominale del dispositivo di protezione.
'n
La corrente convenzionale di funzionamento Itè definita nelle rispettive norme di
prodotto ed indica un valore di corrente alla quale il dispositivo deve sicuramente
intervenire entro un tempo stabilito.
La corrente It vale:
It = 1,45
interruttori automatici per uso domestico (EN 60898);
Ir = 1,30 In interruttori per uso industriale (EN 60947);
" = 1,20 In relè termici per contattori (EN60947-4-1 - CEI 17-50);
I, = 1,60 In fusibili (EN 60269-1 - CEI 32-1).
'n
Particolare importanza assume quindi la corretta determinazione della portata /z
della conduttura, considerando tutti i parametri ed i coefficienti applicabili.
Non è possibile definire una associazione univoca tra taglie di interruttori automatici e cavi, al fine di assicurare la protezione contro il sovraccarico, in quanto la portata del cavo /z deve sempre essere determinata (Cap. 4) in funzione del tipo di
isolamento, della temperatura ambiente e delle condizioni di posa.
La figura 5.1 rappresenta graficamente le condizioni [1] e [2].
'n,
Per tutti i dispositivi, ad eccezione dei fusibili, essendo It S 1,45
la condizione
[2] è sempre verificata se è verificata la [1J.
Nel caso dei fusibili invece, avendo una lr maggiore di 1,45 In di fatto la condizione [1] diventa:
'B~ IN!, 0,9·lz
[3]
La particolare curva di intervento dei fusibili rende quindi necessario sovradimensionare del 10% la sezione dei cavi rispetto agli interruttori magnetotermici.
70
Fig 5.2 _ Fusibile a cartuccia e relativa base per montaggio su guida DIN.
71
Nelle tabelle seguenti sono riportati alcuni esempi, relativamente a condizioni di
posa tipiche, senza considerare la presenza di cavi adiacenti (k2 = 1).
Tabella 5.1 - Interruttori e fusibili idonei alla protezione contro il sovraccarico di
condutture unipolari in PVC in opera entro tubi protettivi sotto traccia (Posa 5)
Sezione
(mm 2)
1.5
2.5
4
6
10
16
25
35
50
N.
conduttori
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
Portata /2
(A)
Interruttori
I" (A)
Fusibili gG
I" (A)
17,5
15,5
16
10
20
20
32
25
40
32
50
50
63
63
100
80
125
100
125
125
12
12
20
16
25
25
32
32
50
40
63
50
80
80
100
80
125
100
24
21
32
28
41
36
57
50
76
68
101
89
125
110
151
134
Tabella 5.2 - Interruttori e fusibili idonei alla protezione contro il sovraccarico di
condutture multipolari in PVC in opera entro canali a parete (Posa 31)
Sezione
(mm 2)
1.5
2.5
4
6
10
16
25
35
50
Non trattandosi di un guasto, il dispositivo di protezione contro il sovraccarico può
do, in corrispondenza dell'utilizzatore, salvo alcuni casi particolari 1 , ave è richiesto
che il dispositivo sia posto all'origine del circuito.
Quando nel circuito sono presenti derivazioni, e la protezione contro il sovraccarico non è posta all'origine della conduttura, bisogna verificare la corretta distribu-
Sezione
(mm 2 )
2.5
4
6
10
zione delle correnti in ciascun ramo del circuito.
16
25
35
1 Ad esempio negli ambienti a maggior rischio in caso di incendio (CE I 64-8 _ Sez. 751)
Il dispositivo di protezione contro i sovraccarichi deve sempre essere posto all'iniZIO
della conduttura.
72
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
Portata
(A)
'z
16,5
15
23
20
30
27
38
34
52
46
69
62
90
80
111
99
133
118
Interruttori
In (A)
Fusibili gG
lo (A)
16
10
20
20
25
25
32
32
50
40
63
50
80
80
100
80
125
100
12
12
20
16
25
20
32
25
40
40
50
50
80
63
80
80
100
100
Tabella 5.3 - Interruttori e fusibili idonei alla protezione contro il sovraccarico di
condutture multipolari in EPR in opera entro canali a parete (Posa 12)
1.5
essere installato in un punto qualsiasi della conduttura, ad esempio anche al fon-
N.
conduttori
50
N.
conduttori
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
Portata /2
(A)
26
23
. 36
32
49
42
63
54
86
75
115
100
149
127
185
158
225
192
Interruttori
lo (A)
Fusibili gG
I" (A)
25
20
32
32
40
40
63
50
80
63
100
100
125
125
160
125
200
160
20
20
32
25
40
32
50
40
63
63
100
80
125
100
160
125
200
160
73
PVC 16 mmq
1,"'6SA
///J'
_T
r
.1
7777
Interruttore
l
l
Fus,b,le
prpv~":::
p" pv::::
~fe32A
~fe,,,
l"' j
[_c, [
Fig. 5.5 - Presa protetta contro il sovraccarico.
Fig. 5.3 - Protezione contro il sovraccarico posta a valle della conduttura
Nell'esempio di figura 5.3 la conduttura dorsale, anche nel caso in cui le due derivazioni siano state effettuate sulla stessa fase risulta correttamente protetta contro il sovraccarico, infatti:
(25+35,2 = 60,2 < 68)
' nl + 1,11 n2< Iz
Nel successivo esempio di figura 5.4 la fase L3 della dorsale non risulta protetta
contro il sovraccarico in quanto la somma delle correnti nominali di P3 e P4 supera
la sua portata.
In questo caso si dovrà aumentare la sezione dalla conduttura dorsale o, in alternativa, posizionare un dispositivo a monte, con corrente nominale non superiore
a 50 A (è anche possibile collegare l'utilizzatore U4 ad una fase diversa L 1 o L2).
1,"50 A
///'"
flfl
:
LJInt
t
l1_L2_l3-N
~
100~ ,,01w-, LJ
l
linI.
Inl
1,_24 A
1,~24A
1,-32 A
ll_N
l2-N
L3_N
-"'J
[,,!
___~
"J
C
Ooo
il" P:::":mm,~"::::":mm~" p~~:':m,
o
:
Int
J":,:":::,
In questo caso la presa può essere inserita in un circuito dorsale protetto a monte con dispositivi aventi corrente nominale superiore a 16 A.
La Norma ammette la possibilità di non proteggere contro il sovraccarico i seguenti circuiti eleUrici, a condizione che non facciano parte di impianti installati in
ambienti particolari 3 :
- condutture terminali destinate ad alimentare utilizzatori che non possono determinare un sovraccarico (es. apparecchi termici, scalda acqua, apparecchi illuminanti) a condizione che la conduttura non sia dotata di derivazioni o prese
a spina e che sia comunque protetta nei confronti dei cortocircuiti;
- circuiti terminali destinati ad alimentare apparati di telecomunicazioni, comando o segnalazione;
1,~4IA
t 3-N
' __
["i
L
Fig. 5.4 - Dorsale non protetta contro il sovraccarico.
74
Nel considerare la protezione contro il sovraccarico si devono considerare anche
i componenti "passivi" quali prese, interruttori di manovra ecc. che devono essere
scelti in modo che la loro corrente nominale sia sempre superiore, ovviamente alla corrente di impiego la, ma anche e sopraUutto alla corrente nominale del dispositivo di proiezione presente nel circuito.
In alcuni casi può essere opportuno dotare questi dispositivi di una propria protezione (es. prese) in modo da limitare il valore della corrente 2.
5.2_2 - Omissione della protezione contro il sovraccarico
pvc IO mmq
o
Nel caso di condutture costituite da più cavi in parallelo, al fine di evitare di sovraccaricare un singolo conduttore, la norma richiede che i cavi siano tra loro
uguali, in modo da ripartire la corrente di impiego in modo uniforme, e non siano
presenti prese a spina o derivazioni effettuate su un solo cavo.
2 La protezione contro le sovracorrenti sulle prese è richiesta dalla Norma CEI 64-8 in
alcuni ambienti particolari. es. nei locali accessibili al pubblico all'Interno di ambienti di
pubblico spettacolo (Art. 752.55.1).
3 Gli
ambienti particolari sono quelli contenuti nella Parte 7 della Norma CE164-8 e comprendono ambienti a maggior rischio in caso di incendio, ambienti adibiti ad uso medico o a pubblico spettacolo ecc.
75
- circuiti la cui apertura intempestiva può determinare pericoli (es. alimentazione di elettromagneti di sollevamento, secondario di trasformatori di corrente ecc.);
- circuiti di alimentazione di pompe antincendio;
- circuiti di sicurezza (es, illuminazione di sicurezza centralizzata).
Negli ultimi due punti l'omissione della protezione è obbligatoria.
In questi casi la norma ritiene più importante salvaguardare la continuità del servizio piuttosto che l'integrità della conduttura.
Tenuto conto che questi circuiti devono comunque essere correttamente protetti
contro il cortocircuito, l'omissione della protezione contro il sovraccarico può consistere nell'impiego di dispositivi (interruttori automatici o fusibili) con correnti nominali superiori alla portata del cavo.
5.3 - Protezione contro il cortocircuito
Il cortocircuito viene definito come un guasto elettrico in cui parti circuitali a diverso potenziale vengono tra loro a contatto, determinando lo stabilirsi di una corrente
detta di cortocircuito.
Va quindi innanzi tutto considerato che, a differenza del sovraccarico, si tratta di
una anomalia circuitale, un guasto, causato da un evento estraneo al funzionamento normale del sistema.
Esempi tipici di cause che possono determinare un cortocircuito:
• danneggiamento meccanico di una conduttura elettrica (es. durante l'esecuzione di uno scavo con mezzi meccanici);
• cedimento di elementi strutturali che sostengono componenti dell'impianto
elettrico;
• surriscaldamento di condutture elettriche tale da determinare un danneggiamento degli isolanti termoplastici;
• azione dannosa dovuta alla fauna selvatica.
adeguato il dispositivo di protezione affinché la conduttura non venga danneggiata significativamente.
5.3.1 - Calcolo delle correnti di cortocircuito
Per poter scegliere il dispositivo di protezione è necessario determinare il valore
della corrente di cortocircuito in ciascun ramo dell'impianto. Questa operazione
può in alcuni casi risultare laboriosa, non tanto per la complicazione dei calcoli
che, come si vedrà più avanti, risultano estremamente semplici, quanto piuttosto
nella determinazione dei dati e dei parametri dell'impianto.
In una rete elettrica infatti il valore delle correnti di cortocircuito dipende da una serie di fattori quali ad esempio:
- caratteristiche della rete a monte (es. rete del distributore);
- distanza del guasto dal generatore;
- conformazione delle condutture elettriche e relativi valori di resistenza e reattanza;
- presenza non trascurabile di motori 5 che possono contribuire alla corrente di
guasto,
Il valore della corrente di cortocircuito, o meglio delle correnti di cortocircuito in
quanto vanno considerati sia il guasto Irifase ma anche i guasti bifasi o monofasi, può essere calcolato con il metodo indicato dalla Norma CEI EN 60909-0
(CE I 11-25).
La figura 5,6 rappresenta l'andamento nel tempo di una corrente di cortocircuito.
Si nota come questa derivi dalla somma di due componenti distinte, una componente simmetrica ed una componente continua o asimmetrica che raggiunge il valore massimo nei primi istanti e decresce fino ad annullarsi dopo alcuni periodi.
,,
i
Componente continua
Componente simmetrica
",
Il cortocircuito in un sistema elettrico può determinare la formazione di un arco
elettrico con elevato sviluppo di calore che può facilmente innescare un incendio
alle installazioni ed ai materiali circostanti.
Questo non vale solo per gli impianti industriali ma anche in ambito residenziale,
una corrente di cortocircuito di qualche migliaio di ampere è sufficiente per incendiare materiali come tendaggi, tappeti, e tappezzerie.
"
"'l
,
Tutti i circuiti elettrici devono quindi essere correttamente protetti contro il cortocircuito' con le modalità previste dalla Norma GEI 64-8, dimensionando in modo
,
"
i
Fig. 5.6 - Andamento della corrente di cortocircuito.
4
Per protezione contro il cortocircuito. in ambito impiantistico. si intende la protezione delle
condutture. Per quanto riguarda gli apparecchi utilizzatori in genere le relative norme di prodotto possono contenere specifiche prescrizioni per limitare i rischi di cortocircuito.
76
5
1n caso di cortocircuito alcuni motori continuano per inerzia a girare trasformandosi di fatto
in generatori di corrente.
77
Quando si parla di corrente di cortocircuito si intende il valore efficace della componente simmetrica.
Se si scompone l'impedenza nelle componenti resistive e realtive, la formula può
essere riscritta come segue:
La componente unidirezionale determina il valore di picco della corrente di guasto,
,Uo
ICC3F=-:~C=~C=~===Occ~=C~=CC===~
valore che varia tra:
[5[
oJ(RMr+RTR+RFASd+ (XMr+XTR+XFASEf
/p= {l/cc a coscp=1
e
II cortocircuito bifase può essere determinato con la formula:
Ip = 2f2lcc a coscp=O
Il valore di picco Ip della corrente di cortocircuito è significativo per la determinazione del potere di chiusura dell'interruttore automatico e per il dimensionamento
ad esempio dei supporti delle sbarre in un quadro elettrico nei confronti degli sforzi elettrodinamici (vedi Cap. 5.6.4).
Per poter calcolare la corrente di cortocircuito in un impianto elettrico è utile far riferimento ad un modello equivalente, riportato in figura 5.7, comprendente:
- la rete MT del distributore;
- il trasformatore MT/BT;
- la rete BT dell'utilizzatore.
Ciascuna componente del circuito equivalente è caratterizzata da una impedenza
equivalente Z, determinabile, con criteri adeguati, caso per caso.
RETE 81
TRASFORMATORE.
ReTE MT
A MONTE
ICC2F
d'Juo
,,/3
~~=cc::;;=c:;:~=;~~~~c=~~==;;= - - ICC3F
.J(2RMr+2·RTR+2RFASE?+ (2XMr+2XTR+2XFASE)2
2
[6J
ed infine il cortocircuito monofase:
ICCFN =
,Uo
...
oJ(RMr+RTR+RFAS~RN)2 + (XMr+ X TéXFASE+XN?
[7J
Per l'esecuzione dei calcoli è quindi necessario determinare il valore delle singole componenti che determinano l'impedenza equivalente nel punto di guasto.
Questo aspetto è in genere agevole per la parte BT dove gli elementi costituenti il
circuito sono conosciuti e determinati dall'utente, mentre per le parti a monte sovente non si hanno a disposizione dati precisi.
MT/Bl
Reti BT
@
1>1
CJ
z,
Z"T
Negli impianti alimentati dall'ente distributore in bassa tensione, il valore della corrente di cortocircuito in corrispondenza del punto di consegna è stabilito convenzionalmente, considerando una corrente di guasto, ai capi della cabina secondaria del distributore, non superiore a 16 kA:
- Utenze monofasi:
6 kA (cosc.p 0,7)
- Utenze trifasi:
10 kA (cosc.p 0,5) per potenze fino a 30 kW
t
z"
Fig. 5.7 - Circuito equivalente.
La corrente di cortocircuito tritase in un punto del sistema BT vale:
IcG3F
,Uo
,Uo
ZmT
ZMr+ZTR+ZBT
=
[4[
Conoscendo il valore della massima corrente di cortocircuito nel punto di consegna si può ricavare la sua impedenza equivalente con la formula:
dove:
,
è una fattore introdotto dalla Norma utilizzato per valutare i valori
massimo e minimo della corrente di cortocircuito e vale 0,95 per il
valore minimo e 1,05 o 1,10 per quello massimo;
Uo
Z
78
Per potenze disponibili superiori a 30 kW il valore della corrente di cortocircuito deve essere richiesta al distributore.
Questi valori vanno considerati come valori massimi della corrente di cortocircuito Irifase all'origine dell'impianto dell'utente.
è la tensione di fase;
,Uo
ZMONTE=-,-
[8J
CC3F
è l'impedenza equivalente nel punto in cui awiene il guasto.
79
ed inserire il risultato nella fomula [4]"
100
Sr
100
IK=---_-=--I,(kA)
Quando non sono noti i dati del sistema a monte è inoltre possibile utilizzare un
metodo di calcolo semplificato, introdotto dalla Norma CEI 64-8, che consente di
determinarne il valore minimo (a fondo linea) per un guasto fase-fase (neutro non
distribuito):
15
2L
[9[
0,8 Uo
L
1,5 p (1+m)s
[10[
dove:
1,5
m
L, S
è la tensione concatenata;
è la tensione di fase;
è un coefficiente che tiene conto dell'impedenza del sistema a
monte, rappresentato come una caduta di tensione del 20%;
è un fattore che tiene conto di un aumento della resistività del rame
a causa del riscaldamento del cavo;
è il rapporto tra la resistenza del conduttore neutro e quella della
conduttore di fase;
sono rispettivamente la lunghezza, in metri, e la sezione del conduttore,
in mm 2 .
Le formule [9] e [10] trascurano la reattanza del cavo, aspetto che porta ad errori
accettabili fino a sezion"1 d"1 95 mm2 . Per sezioni maggiori i valori di corrente calcolati devono essere moltiplicati per un fattore di correzione che vale:
0,90 per sezioni di 120 mm 2;
0,85 per sezioni di 150 mm 2;
0,80 per sezioni di 185 mm~;
0,75 per sezioni di 240 mm 2 .
Reti con propria cabina MT/BT
Nei sistemi TN, dotati di propria cabina di trasformazione, il valore delle correnti di
cortocircuito nei vari punti dell'impianto dipende sostanzialmente da due fattori:
• la potenza del trasformatore (o dei trasformatori se in parallelo);
• l'impedenza delle condutture fino al punto di guasto considerato.
In prima approssimazione, trascurando l'impedenza del sistema a monte, la corrente di cortocircuito trifase simmetria sul secondario di un trasformatore MT/BT
può essere calcolata con la formula:
BO
la
la
la
la
u cc
tensione di cortocircuito;
potenza nominale in kW;
tensione nominale sul secondario;
corrente nominale secondaria.
Di seguito si riportano i valori calcolati per le varie taglie commerciali di trasformatori MT/BT, sia in olio che a secco.
Ice =
O,B
I,
è
è
è
è
...J3Ur
, P S
o fase neutro:
V
V,
dove:
u cc
S,
Ur
0,8 U
Ice
Ucc
Tabella 5.4 - Dati caratteristici dei trasformatori MT/BT
Potenza
nominale S,
[.VA)
Corrente
nominale
100
144
160
231
250
361
400
577
630
909
BOO
1000
1250
1600
2000
1155
1443
1804
2309
2887
(%)
U"
Corrente cto cto
trifase
Ik (kA)
4
6
4
6
4
6
4
6
4
6
6
6
6
6
6
3,6
2.4
5,B
3,B
9,0
6,0
14,4
9,6
22,7
15,2
19,2
24,1
30,1
38,S
48,1
' r (A)
La conoscenza del valore di corrente di cortocircuito sul secondario dei trasformatori consente di determinare l'impedenza equivalente da utilizzare nelle formule [5], [6] e [7] per determinare i valori di corrente nei vari rami BT.
Come si vedrà nei prossimi capitoli, nella valutazione della protezione contro il cortocircuito è in genere necessario determinare due valori distinti, corrispondenti ai
valori massimo e minimo della corrente .
Il valore massimo, corr"lspondente al cortocircuito ad ·Inizio linea, determinalo assumendo il fattore c = 1,1, serve per valutare le sollecitazioni massime e quindi per
decidere il potere di interruzione degli interruttori, la sollecitazione termica dei cavi o le caratteristiche di tenuta al cortocircuito dei quadri elellrici.
B1
Il valore minimo, calcolato a fondo linea, con fallore c = 0,95, viene impiegato per
verificare il corretto intervento del dispositivo di protezione.
Tabeffa 5.6 - Valori di K 2 S2 per condutture in PVC ed EPR
5.3.2 - Sollecitazioni termiche dei cavi elettrici
Un cavo elettrico, attraversato da una corrente di cortocircuito, subisce un innalzamento della sua temperatura per effetto Joule.
In prima approssimazione, soprallutto per fenomeni molto rapidi (entro 5 s), si può
considerare che l'intera energia sviluppata dal guasto si trasformi in un innalza6
mento della temperatura del conduttore e conseguentemente del suo isolamento.
La norma stabilisce una temperatura limite per i cavi, in funzione del tipo di isolamento. Questa temperatura di corlocircuito massima corrisponde ad un danneggiamento accettabile dell'isolante e ne previene la distruzione (es. rammollimento
negli isolanti termoplastici).
Tabella 5.5 - Temperature limite dei cavi elettrici
Materiale isolante
PVClTermoplastici
Gomma etilenpropilenica (EPR)
elo polietilene reticolato (XlPE)
Servizio ordinario
70 "C
Cortocircuito
160 DC
90°C
250 "C
Il fenomeno, trattandosi di una energia. è funzione del quadrato della corrente e
del tempo per cui essa permane.
La massima energia che un cavo può sopportare senza oltrepassare la sua temperatura di cortocircuito limite viene definita dalla relazione:
Sezione
pve
1,5
2,5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
120
150
185
240
2,98'10 4
8,27'10 4
2,12'10 5
4,76,10 5
1,32'10 6
3,39'10 6
8,27'10 6
1,62,107
3,31-10 7
6,48'10 7
1,19'108
1,90,10"
2,98'108
4,53'108
7,62,10 8
EPR
4,60'10 4
1,28'104
3,27,10 5
7,36,10 5
2,04'106
5,23-10 6
1,28'107
2,51'10 7
5,11.10 7
1,00'108
1,85'108
2,94'10 8
4,60'10 8
7,00'10 8
1,18,109
5.3.3 - Protezione delle condutture contro il cortocircuito
Per proteggere una conduttura nei confronti del cortocircuito è necessario introdurre nel circuito un dispositivo capace di interrompere la corrente in un tempo
sufficientemente breve affinché l'energia lasciata passare risulti inferiore a quella
limite, in modo che il cavo non raggiunga temperature superiori alla temperatura
di cortocircuito.
La regola generale di cui all'articolo 434 della Norma CEI 64-8 prescrive infatti che:
K2 ·S
ft < K2 ·S
dove
K
è un fattore che vale:
s
- 115 per i cavi con isolamento in PVC
- 143 per i cavi con isolamento in gomma etilenpropilenica
è la sezione del cavo.
Trattandosi di una energia, il fallore K2S viene espresso in A 2s, ad esempio un
2
conduttore da 6 mm isolato in PVC può sopportare una energia massima pari a:
[111
dove ft è l'integrale di Joule per il tempo tinA 2 s, in pratica l'energia lasciata passare dall'interruttore nel tempo impiegato ad aprire il circuito.
Se si utilizza un interruttore magnetotermico questo interverrà con tempi diversi in
funzione della corrente di cortocircuito.
Di fatto si può quindi considerare che esiste una curva (vedi Figura 5.8) che rappresenta il valore dell'energia specifica lasciata passare dall'interruttore in funzione della corrente di cortocircuito 7.
1152 . 62 = 476100A 2 s
7
°11 fenomeno viene considerato "adiabatico", cioè senza cessione di calore all'ambiente circostante.
82
Di fatto anche il fattore K"s" non è costante ma varia in funzione della corrente. Basta peraltro considerare che se la corrente è pari o inferiore alla portata l"~ il cavo è in grado di sopportare un'energia infinita in quanto la sua temperatura non può raggiungere, per definizione, valOri pericolosi.
83
Area nella quale ~~e essere
rispettata la condizkme
l
l't <K'S'
--
l' ,
,,
,
'"
[inlerrUttOf6
500
1000
'.000
100.000 b: (A)
I
/
",ic..""
I
~_
'«
"
"
Fig. 5.8 - Curva dell'energia passante per interruttore modulare (Fonte Gewiss).
Fig. 5.10 - Limiti della corrente di cortocircuito
I due fattori della condizione [11] sono quindi variabili e conseguentemente il metodo più pratico per verificarne il rispetto è quello di sovrapporre le due curve su
un grafico.
Per tutti i punii del grafico in cui la curva ft dell'interruttore è posizionata sotto la
corrispondente curva del K2~ della conduttura, il cavo risulta protetto contro il cortocircuito.
,
Nel valutare l'idoneità della protezione bisogna tener conto che in ciascun circuito
può manifestarsi solo un determinato range di valori di corrente di cortocircuito, corrispondenti ai valori calcolati ad inizio (valore massimo) e fine linea (valore minimo),
per cui la verifica dovrà essere effettuata all'interno di questa zona di valori.
K'S.l del cavo
Per la protezione contro il cortocircuito possono essere utilizzati interruttori automatici o fusibili, tenendo presente che il dispositivo deve però essere posizionato
necessariamente all'inizio della conduttura (entro i primi tre metri).
l't
dell'interruttore
5,3-4 - Casi particolari
aulomabco
La protezione contro il cortocircuito deve essere garantita anche nei confronti del
conduttore neutro o del conduttore di protezione quando questi hanno una sezione inferiore ai conduttori di fase.
È inoltre possibile utilizzare un unico dispositivo per proteggere contro il cortocircuito condutture costituite da più cavi posti in parallelo. Il progettista deve
però valutare le caratteristiche di funzionamento anche in funzione delle condizioni di posa e della possibilità che possa manifestarsi un guasto che coinvolge un solo cavo.
La verifica della condizione [11] può anche essere effettuata per un singolo cavo.
I" presunta
Fig. 5.9 - Verifica della protezione contro il cortocircuito
84
I"
85
5.4 - Protezione combinata contro sovraccarico
e cortocircuito
Quando per la protezione contro le sovracorrenti di un circuito viene utilizzato un
unico dispositivo si parla di protezione combinala contro sovraccarico e corlocircuito. In questo caso il dispositivo di protezione deve assicurare il rispetto delle
prescrizioni riportate nel capitolo 5.2.1 (sovraccarico) e 5.3.3 (cortocircuito) del
presente volume.
L'utilizzo di un unico dispositivo comporta una serie di vantaggi e semplificazioni
nella protezione del cavo.
Con riferimento alla Figura 5.11 nel caso a) si vede come il dispositivo di protezione contro il cortocircuito (CulVa D) non protegge il cavo nei confronti del sovraccarico, conseguentemente dovranno essere rispettate le seguenti condizioni:
Icc min ~ lA
e
Ice max::i la
Nella pratica questo significa che, salvo casi particolari, quando un interruttore
protegge la conduttura contro il sovraccarico e presenta un potere di interruzione
pari o superiore alla corrente di cortocircuito presente nel punto di installazione, la
conduttura è anche protetta contro il cortocircuito.
Questa semplificazione vale in genere in tutte le piccole e medie installazioni alimentate in BT dove il valore delle correnti di cortocircuito non raggiungono livelli
elevati e quindi la condizione [13] è sempre verificata.
Nelle installazioni industriali, specialmente per i circuiti vicini al trasformatore, dove possono determinarsi correnti di guasto molto elevate, la condizione [13] deve
invece essere verificata caso per caso, anche in funzione del tipo di interruttore
che viene utilizzato B•
Analoghe considerazioni valgono per i circuiti protetti da fusibili dove la verifica della condizioni [13] non è mai necessaria se viene garantita la protezione contro il
sovraccarico.
[12[
ed il circuito dovrà essere protetto contro il sovraccarico con un altro dispositivo.
5.5 . Protezione dei montanti negli edifici residenziali
Nel caso b) invece il dispositivo protegge la conduttura contro il sovraccarico e
quindi, ai fini della protezione contro il cortocircuito è sufficiente che:
Negli edifici civili le modalità di protezione del montante possono essere valutate
secondo indicazioni normative particolari.
La Norma CEI 64-8 ammette infatti di non proteggere contro il cortocircuito i montanti che collegano gli organi di misura centralizzati con le unità immobiliari 9 .
L'omissione del dispositiVO è consentita esclusivamente se ricorrono le seguenti
condizioni:
- sia presente ed accessibile all'utente l'interruttore automatico del distributore,
integrato nell'organo di misura;
- i dispositivi di protezione posti nel quadro posto a valle del montante in corri~
spondenza dell'ingresso nell'unità immobiliare siano idonei a proteggerlo nei
confronti del sovraccarico;
- il montante sia realizzato in modo da rendere minimo il rischio di cortocircuito
(es. non siano presenti giunzioni ma la conduttura sia diretta, il cavo sia posato entro tubazioni separate ecc.).
[13]
Ice max::i IB
Se poi l'energia (lt sopportabile dalla conduttura è superiore a quella lasciata passare dall'interruttore in corrispondenza del suo potere di interruzione, quindi al valore massimo di corrte di cortocircuito che potrebbe essere chiamato ad interrompere (valore che in genere è significativamente maggiore dell'effettiva corrente di
cortocircuito massima presente nell'impianto), la condizione [13] è sempre verificata.
Cavo non protetto
conlro Il sovraccanco
C<roIO protetto contro
sovraccarico
~-
~
l'tl(
,'t
\1
,
.
\'....
/
c
C
""-'
D.
D
"
"
'"
'I
Fig. 5.11 - Protezione combinala contro le sovracorrenti.
86
"
bi
'"
il
Di fatto si va ad utilizzare l'interruttore limitatore posto nel contatore per proteggere il montante nei confronti del cortocircuito (contro il sovraccarico la conduttura
deve essere protetta dal dispositivo presente nel centralino di appartamento).
I nuovi contatori eleUronici sono dotati di dispositivi magnetotermici con corrente
nominale da 63 A, cUlVa C, controllati da un relè elettronico regolato in base alla
potenza contrattuale.
8 La
maggior parte degli interruttori automatici presenta un comportamento per cui si determina una "limitazione" della corrente di cortocircuito (Vedi Capitolo 5.6).
9
Questa possibilità viene estesa anche in altri casi nella bozza di "Regola tecnica di riferimento per la connessione di utenti attivi e passivi alle reti BT delle imprese distributrici di energia elettrica" in fase di discussione.
87
Q-
Q-
••
•
Fig. 5.12 - Nuovo contatore di energia.
Verificando sulla curva dell'energia specifica passante ft di un dispositivo con corrente nominale pari a 63 A, e curva di intervento C, si può rilevare che risultano
correttamente protette le seguenti tipologie di condutture:
- cavi isolati in PVC: sezioni pari o superiore a 6 mm 2 ;
2
- cavi isolati in EPR: sezioni pari o superiore a 4 mm •
2
Nel caso quindi di montanti da 2,5 mm è sempre necessario posizionare un dispositivo di protezione all'origine dell'impianto.
L'Allegato A alla Norma CEI 64-8 prescrive in ogni caso un montante di sezione
non inferiore a 6 mm 2 .
Nel valutare la protezione dei montanti bisogna inoltre tener conto se queste condutture transitano in ambienti a maggior rischio in caso di incendio.
In questo caso è sempre necessaria la protezione contro sovraccarico e cortocircuito all'origine della conduttura e, se quest'ultima rientra nelle tipologie c1 o c2
dell'art. 751.04.2.6 della Norma 10 , deve essere predisposto anche un dispositivo
differenziale con sensibilità non inferiore a 300 mA, anche di tipo selettivo.
Negli edifici residenziali il vano scala costituisce ambiente a maggior rischio in caso di incendio quando l'altezza in gronda supera i 24 m (attività n. 94, soggetta al
certificato di prevenzione incendi).
5.6 - Interruttore automatico
Nella pratica installativa l'interruttore automatico ha ormai raggiunto una diffusione considerevole rispetto ad esempio all'uso dei fusibili. Questo vale in particolare per le installazioni di tipo residenziale o di medio e piccolo terziario.
I vantaggi introdotti da questo dispositivo sono peraltro significativi:
In pratica condutture costituite da cavi unipolari o multipolari, con o senza conduttore
di protezione, entro tubazioni senza particolare grado di protezione (inferiore a IP4X).
10
88
•
~
, . ... a;
._-~~..
~
.,.
Fig. 5.13 - Interruttore magnetotermico modulare a 4 poli (fonte Gewiss)
- consentono l'esecuzione di manovre in totale sicurezza;
- garantiscono il sezionamento (quanto il dispositivo è onnipolare);
- proteggono i circuiti contro le sovracorrenti;
- non richiedono parti di ricambio (come invece capita nel caso dei fusibili);
- sono ampiamente accessoriabili (contatti ausiliari, blocchi differenziali ecc.).
L'interruttore automatico viene realizzato sostanzialmente con quattro diverse
versioni costruttive:
- versione da incasso per installazione su scatola portafrutti;
- modulare per installazione su guida DIN;
- scatolato, per correnti in genere superiori a 125 A;
- aperto, per installazioni industriali ove sono richieste elevate correnti nominali.
L'interruttore automatico è dotato di un dispositivo di protezione, denominato
"sganciatore di sovracorrente" che in genere appartiene a due categorie:
- sganciatore magnetotermico, impiegato in tutti i dispositivi modulari o scatolati
di piccola e media taglia;
- sganciatore elettronico, utilizzato nei dispositivi scatolati o aperti.
Dal punto di vista normativo, gli interruttori automatici sono soggetti alle seguenti
norme di prodotto:
- CEI EN 60898 (CE I 23-3) - Interruttori automatici per la protezione dalle sovracorrenti per impianti domestici e similari;
- CEI EN 60947-2 (CEI17-5) - Apparecchiature di bassa tensione - Parte 2: Interruttori automatici.
La Norma CEI EN 60898 è relativa a dispositivi con corrente nominale non superiore a 125 A e potere di cortocircuito finO a 25 kA. Questi dispositivi, adatti al sezionamento dei circuiti, sono destinati anche a persone non addestrate e non richiedono alcun tipo di manutenzione.
La Norma CEI EN 60947-2, relativa a dispositivi per impieghi in ambito industriale è relativa a dispositivi di protezione senza limiti in termini di corrente nominale
ed indipendentemente dalla forma costruttiva.
89
5.6.1 - Caratteristiche degli sganciatori magnetotermici
CARATTERISTICA DI iNTERVENTO TIPO B
(CEI EN 60898)
Lo sganciatore magnetotermico è un dispositivo elettromeccanico costituito da
due elementi distinti.
t (s)
10'.;('0
1) sganciatore termico. caratterizzato da una curva di funzionamento tempocorrente di tipo inverso;
2) sganciatore magnetico ad intervento istantaneo.
1000
La curva di intervento di un dispositivo rappresenta l'inviluppo delle due curve relative ai due sganciatori ed ha l'andamento tipico riportato nelle figure 5.14, 5.15
'"0
e 5.16.
Entrambe le norme prevedono curve di funzionamento prestabilite, in genere relative a campi di impiego specifici, che si differenziano essenzialmente per la soglia di intervento istantaneo (magnetico).
IO
La soglia di intervento istantaneo viene definita come multiplo della corrente nominale, ad esempio un interruttore automatico da 32 A in curva C, conforme alla
norma CEI EN 60898, avrà una soglia magnetica compresa tra 160 e 320 A.
Lo stesso interruttore, ma con curva B, avrà la soglia di intervento compresa tra
96e160A.
0.1
Tabella 5.7- Soglie di intervento magnetico secondo EN60898 ed EN60947-2
Curva
B
C
Soglia di intervento magnetico
CEI EN 60898
CEI EN 60947-2
3+5 In
3,2:4,8 In
(4 In ± 20%)
5+10 In
6,4+9,6 In
(8 In ± 20%)
D
10+14 In
9,6+14,4 In
(12 In ± 20%)
K
N/A
9,6+14,4/0
(12/n ±20%)
Z
N/A
2,4+3,6/0
(12/n ± 20%)
90
0.01
Impiego
Idoneo per la proiezione di
cavi molto lunghi. carichi resistivi
Idoneo per la protezione di
circuiti ed ulilizzatori tradizionali
(resistivi o debolmente induttivi)
~.U~l
~."
l
100
IO
lIl~
Fig. 5.14 - Curva di intervento B.
Idoneo alla protezione di
circuiti con carichi con elevata
corrente di awiamento
Inlervento termico
Come curva D ma con corrente
convez. di funzionamento IF1,2 In
Idoneo alla proiezione di
circujti elettronici
Curva
/01
B
/,
1,13/n
1,451"
Intervento magnetico
Tempo
Corrente
Corrente
Tempo
di intervento
> 1h
di prova Im1
di prova 1m 2
di intervento
< 1h
3/,
> 0,1 S
5/,
< 0,1 s
91
CARATTERISTICA DI INTERVENTO TIPO D
(CEI EN 60898)
CARATTERISTICA DI INTERVENTO TIPO C
(CE I EN 60898)
I (8)
',"00
I 11\ 1IIIIIIIIIIIIItt3
"'" I
'00
w
I\~
1000
111111111111111111
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'1$1111111'I III ~t"
brftllllllllllllllili
0,1
(l,l
Q,n1
(lm
(o,O~l
O,Uv!
, '"
'.0
100
C
I,
1,131"
1,45 'n
Intervento termico
Intervento magnetico
Intervento termico
I"
Tempo
Corrente
Corrente
Tempo
di intervento
di prova I m1
di prova 1m2
di intervento
> 1h
51,
10 In
> 0,1 s
< 0,1 s
< 1h
10
100
~!"
Figura 5.16 - Curva di intervento D.
Fig, 5.15 - Curva di intervento C,
Curva
,
fJ,~
~J"
Curva
D
'm
I,
1,13/n
1,45 In
Tempo
Intervento magnetico
Corrente
di intervento
di prova 'm1
> 1h
10 In
< 1h
Corrente
Tempo
di prova ' m2
di intervento
20 In
< 0,15 5
>0,155
l'
Il
92
93
5.6.2 • Sganciatori elettronici
Gli sganciatori elettronici, normalmente montati su interruttori di tipo scatolato o
aperto, per impieghi in ambito industriale, utilizzano trasformatori amperometrici
connessi ad una unità a microprocessore che elabora il valore efficace della corrente ed aziona, in caso di sovracorrente, l'apertura dell'interruttore,
t [s]
!Q4
l. _ _ <-;
____,_i_
'n
1("
1Il'
Data l'estrema versatilità di questi sganciatori la loro regolazione, nel contesto di
un impianto, può in genere essere assistita da appositi programmi applicativi che
elaborano graficamente la curva di funzionamento in funzione delle regolazioni,
agevolando l'impostazione delle soglie e dei tempi di intervento.
Da notare inoltre che quando un dispositivo di protezione presenta organi di regOlazione e taratura accessibili senza l'utilizzo di una chiave o di attrezzi, deve essere assicurata l'inaccessibilità del dispositivo alle persone comuni, ad esempio
collocandolo in locali ad accesso riservato o in quadri elettrici dolati di portelle con
chiusura a chiave.
10
Relè elettronici di nuova generazione
Sono oggi disponibili sganciatori elettronici corredati da una serie di funzioni aggiuntive comprendenti:
- misura e visualizzazione dei parametri del circuito;
- registrazione degli eventi relativi ad interventi del relè a seguito di guasti,
- comunicazioni in remoto delle informazioni.
lO"
1O-~
10
Fig. 5.17 - Curva di funzionamento di uno sgancialore elettroniCo (fonte Gewiss).
94
Gli sganciatori elettronici sono dotati di più funzioni singolarmente regolabili per
soglia e tempo di intervento:
- Funzione di protezione a lungo ritardo: adatta alla protezione contro il sovraccarico e costituita da un modo di funzionamento a tempo inverso con soglia e tempo regolabili;
- Funzione di protezione a corto ritardo: soglia di intervento per la protezione
contro il cortocircuito caratterizzata dalla possibilità di introdurre un ritardo intenzionale idoneo a conseguire una selettività di intervento rispetto a dispositivi posti a valle;
- Funzione di protezione istantanea: soglia di intervento senza ritardo intenzionale, impiegata per la protezione contro il cortocircuito;
- Funzione di protezione contro i guasti a terra: soglia di intervento simile al
funzionamento di un dispositivo differenziale (quindi operante sulla somma
vettoriale delle correnti di fase e di neutro) con valori generalmente compresi tra
0,1 e 1 e tempi regolabili. Questa funzione viene utilizzata in sistemi TN per
garantire una protezione per guasti verso terra su circuiti di distribuzione dove
è ammesso un intervento entro 5 secondi, al fine di garantire selettività verso i
dispositivi differenziali posti a valle.
1()'
,"
L'impiego di questi dispositivi porta alcuni vantaggi:
- semplificazione del cablaggio dei quadri elettrici che non necessitano più di
strumenti di misura e relativi componenti accessori;
- possibilità di attuare concretamente pOlitiche di gestione dell'energia potendo
disporre in modo diffuso di dati relativi ai consumi, circuito per circuito, facilmente aggregabili mediante appositi programmi applicativi;
- semplificazione delle attività di indagine e diagnostica in caso di guasti ed intervento di dispositivi di protezione grazie alla possibilità di rilevare la grandezza (ed il momento preciso in cui è avvenuto) che ha determinato l'intervento
dell'interruttore.
95
I
Il
Il
Il
III
III
III
IIII
5.6.3 - Parametri e caratteristiche degli interruttori
Tabella 5.8 - Declassamento in temperatura per interruttori modulari (fonte: Gewiss)
Il costruttore dell"interruttore automatico deve documentame le caratteristiche ed
il comportamento relativamente ad alcuni parametri fondamentali:
- curva di intervento tempo-corrente;
- curva relativa all'energia specifica passante ft;
- potere di interruzione (Ved. Capitolo 5.5.4);
- caratteristiche di limitazione e relative curve;
- declassamento in temperatura;
- potenza dissipata;
- attitudine alla selettività;
- protezione di backup.
Delle curve tempo-corrente e dell"energia specifica passante si è già accennato nel
capitolo 5.3.3, relativamente alla protezione delle condutture contro il cortocircuito.
La caratteristica di limitazione di un interruttore è la sua capacità di interrompere
una corrente di cortocircuito prima che questa abbia raggiunto il suo valore massimo, limitandone di fatto l'intensità.
Le curve di limitazione della corrente di cortocircuito rappresentano quindi il valore
limitato in corrispondenza di ciascun valore di corrente di cortocircuito presunta.
Le curve di funzionamento degli interruttori vengono determinate con parametri di
riferimento slandard definiti dalla norma. In particolare gli interruttori vengono provati ad un temperatura ambiente di 30 "C. È comprensibile che quando il dispositivo si trovi ad operare a temperature sensibilmente diverse le soglie di intervento
del relè termico cambiano in modo significativo 11 . Si definisce declassamento in
temperatura di un interruttore automatico l'adattamento delle sue soglie di intervento a diversi valori della temperatura ambiente.
I"
Ice di
cre,ta presunta
,
,
,,
I
,,
,
,
" Ice di
.
cre,Ia limitato
'~\
Ice presunta
,
\~iI"o
\ Ice
I/
"
IN (A)
6
10
16
20
25
32
Temperature
10 QC
20 QC
30°C
40 QC
50 QC
60°C
7,2
6,6
11,8
18,2
22,8
28,5
36,5
10,8
17,2
21,4
26,8
34,2
6
10
16
20
25
32
5,7
9,6
5,3
9,1
5
8,6
15,2
19,5
14,3
18,9
13,4
18,4
24
23
22
30,8
29,5
28,8
li
Il declassamento in temperatura va considerato ad esempio:
- nelle installazioni in ambienti molto caldi per evitare interventi intempestivi dell'interruttore;
- quando l'interruttore è posto all'estemo a temperature molto basse può venir
meno la protezione contro il sovraccarico.
La potenza dissipata da un interruttore automatico indica il calore prodotto per effetto Joule da transito della corrente eleUrica nel dispositivo.
Questo parametro è significativo per il dimensionamento dell'involucro del quadro
elettrico, considerato che ad esempio gli interruttori automatici modulari possono
dissipare energia comprese tra 1 e 5 W per polo.
5.6.4 - Potere di interruzione
Un generico dispositivo di protezione, posizionato in un determinato punto di un
impianto elettrico, deve essere in grado di interrompere elo stabilire la corrente di
cortocircuito massima presente in quel punto specifico 12
Questa proprietà viene definita "potere di interruzione" e "potere di stabilimento" e
costituisce un parametro costruttivo del dispositivo, conformemente alle prescrizioni della corrispondente norma di prodotto.
Per gli interruttori automatici per uso industriale, costruiti in conformità alla Norma
CEI EN 60947, vengono definitivi due valori:
Ics
potere di interruzione di servizio
potere di interruzione estremo_
I cu
Il potere di interruzione di servizio Ics rappresenta il valore di corrente di cortocircuito che il dispositivo è in grado di interrompere (o stabilire) senza danneggiarsi
e quindi potendO dopo riprendere servizio correttamente.
Il potere di interruzione estremo Icu invece è il valore di corrente che il dispositivo
è in grado di interrompere (o stabilire) dopo di chè è ammesso che non sia più in
grado di operare1J (mantenere la corrente nominale).
Fig. 5.18 - Limitazione della corrente di cortocircuito.
relè termico è in genere costituito da una lamina bimetallica che si deforma con il calo"reIl prodotto
dal passaggio della corrente. Con una temperatura ambiente maggiore di 30 "C
l'interruttore interviene con tempi più brevi e viceversa per temperature inferiori.
96
Stabilire una corrente di cortocircuito fa riferimento al caso in cui un dispositivo sia chiamato a chiudere un circuito in condizioni di cortocircuito.
12
La norma comunque prescrive che anche se il dispositivo è danneggiato, e quindi non
più in grado di operare, non devono essere possibili rischi per le persone.
13
97
Il rapporto tra i due valori, di servizio ed estremo, è definito dalla norma e può valere: 1 - 0,75 - 0,5 - 0,25.
Per quanto riguarda gli interruttori per uso domestico e similare, costruiti in conformità alla Norma CEI EN 60898, viene definito il potere di cortocircuito ICN, corrispondente al potere di interruzione estremo.
Anche in questo caso il rapporto tra il potere di interruzione di servizio ed
estremo vale:
1
' CN finoa6kA
0,75 ICN compresa tra 6 e 10 kA
0,5 ICN maggiore di 10 kA
Nella scelta del dispositivo di protezione di un determinato circuito deve quindi essere adottato quello con potere di interruzione estremo pari o superiore alla massima corrente di cortocircuito presunta, quindi determinata adottando il fattore "e"
della formula [4] pari a 1,10.
Per valutare l'idoneità dei potere di interruzione di un dispositivo bisogna considerare il valore massimo della corrente di cortocircuito nej punto in cui è installato.
Come si è visto nel capitolo precedente, gli interruttori limitatori hanno la capacità
di limitare l'intensità della corrente di cortocircuito. Conseguentemente a valle di
tali dispositivi possono essere installati interruttori con potere di interruzione non
più riferito alla corrente di cortocircuito presunta ma alla caralleristica di limitazione suddetta.
Questa pratica viene definita filiazione ed è esplicitamente prevista dalla Norma
CEI 64-8. Purtroppo però questa caratteristica può essere determinata solo da
prove di laboratorio e quindi solo il costrullore può fornire delle tabelle di filiazione
dove a fronte di un dispositivo di protezione a monte, vengono indicati i poteri di
interruzione rinforzati dei dispositivi a valle.
Va comunque tenuto conto che quanto si dimensiona un impianto impiegando la
filiazione nella scelta dei dispositivi a valle si assume che in caso di cortocircuito
intervenga il dispositivo a monte, a pregiudizio della selellività.
5.7 - Selettività di intervento
Nel capitolo 2.3 si è accennato alla necessità che in ogni installazione elellrica i
dispositivi di protezione siano tra loro coordinati In modo da assicurare da un lato
la massima sicurezza e dall'altro efficienza e funzionalità dell'impianto.
Immaginiamo quali conseguenze si potrebbero determinare se ad esempio in
un centro commerciale un cortocircuito su un apparecchio illuminante determinasse l'intervento dell'interruttore generale, o in un ospedale un sovraccarico originato dalle pompe dell'impianto di condizionamento mettesse fuori
tensione interi reparti.
98
l
jA
t
Fig. 5.19 - Selettività tra interruttori automatici.
La suddivisione circuitale e la selettività di intervento delle protezioni va quindi
considerata, in alcune attività, come parametro di sicurezza, e negli altri casi come un fattore di corretto funzionamento dell'impianto elettrico.
Non avrebbe senso d'altronde assicurare la protezione dei conduttori e trascurare quella delle persone.
La corretta suddivisione circuitale è un aspetto tipicamente progettuale, legato esclusivamente alle scelte del progetti sta, mentre la selettività di intervento dei dispositivi
deriva dal coordinamento delle proprietà tra i dispositivi a monte ed a valle del sistema.
Innanzi tutto nel confronto tra due dispositivi di protezione Ae B si può avere una:
- selettività tolale quando, per tutti i valori di sovracorrente possibili nel circuito a
valle interviene l'interruttore B;
- selettività parziale, quando l'interruttore B interviene solo per una range di valori, al di fuori del quale può intervenire l'interruttore A (o entrambi).
La selellività tra due interruttori è quindi strellamente legata alla loro curva di intervento tempo-corrente.
Relativamente al cortocircuito si possono avere quattro diverse tlpologie di selettività:
1) selettività amperometrica, quando è basata sulla differenziazione delle soglie
di intervento istantaneo dei due interruttori. Ad esempio sia A un interruttore
da 63A in curva C, con soglia magnetica a 10 In (630 A) e B un interruttore da
10 A sempre in curva C con soglia magnetica a 100 A. I due dispositivi saranno Ira loro selellivi per correnti di cortocircuito inferiori a 630 A. Tra le due
soglie di intervento ci deve essere un rapporto non inferiore a 1,5 per tener
conto delle tolleranze di funzionamento.
2) seleltività cronometrica, quando è basata sui tempi di intervento dei due dispositivi, in particolare il dispositivo a monte viene volutamente ritardato in modo da
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consentire al dispositivo a valle di intervenire. Questo significa anche che il
dispositivo a monte deve essere in grado di sopportare la corrente di cortocircuito per il tempo impiegato dal dispositivo a valle per intervenire.
3) selettività energetica, ottenuta sfruttando la caratteristiche di limitazione della corrente per il dispositivo a valle. Questo tipo di selettività deve essere dichiarato dal costruttore degli interruttori che lo determina mediante prove di la-
boralorio.
4) selettività logica, quando tra i due dispositivi viene creata una comunicazione
mediante apposite inlerfacc8. In questo caso il dispositivo a valle 8wisa il dispositivo a monle che sta per intervenire. Il dispositivo a monte, ricevuta questa informazione, attende alcuni millisecondi prima di intervenire.
Determinare la selettività di intervento tra dispositivi di protezione può quindi risultare laborioso in quando vanno sempre determinati i valori di corrente di cortocircuito massimo e minimo che ciascun interruttore può essere chiamato ad interrompere e, sovrapponendo le curve di intervento di entrambi i dispositivi. verificare la condizione.
In questo caso l'uso di sganciatori elettronici agevola considerevolmente il compito potendo contare su un ampio spettro di regolazioni sia delle soglie di corrente
che dei tempi di intervento.
Per gli interruttori modulari il costruttore fomisce in genere delle tabelle di selettività che facilitano la scelta ed Il coordinamento dei dispositivi.
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