SISTEMA TRIFASE
annuncio pubblicitario
CLASSE 3a ELETTRICO PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE Impianti Elettrici Centro Formazione Professionale Fonte (TV) CORRENTE DI IMPIEGO: definizione Corrente di impiego Ib: Corrente che può fluire in un circuito nel servizio ordinario: a livello dei circuiti terminali è la corrente corrispondente alla potenza apparente dell'utilizzatore. In presenza di avviamento motori o messe in servizio frequenti (ascensori o saldatrici a punti) è necessario tener conto delle correnti transitorie se i loro effetti si accumulano; a livello dei circuiti di distribuzione è la corrente corrispondente alla potenza apparente richiesta da un gruppo di utilizzatori tenendo conto del coefficiente di utilizzazione e di contemporaneità. πΌπ = π 3 π πππ π CARICO ORDINARIO πΌπ = π η 3 π πππ π MOTORE ELETTRICO LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE CONDUTTURA: definizione Conduttura (CEI 64-8/2 art. 26.1) : Insieme costituito da uno o più conduttori elettrici e dagli elementi che assicurano il loro isolamento, il loro supporto, il loro fissaggio e la loro eventuale protezione meccanica. CAVO UNIPOLARE CAVO MULTIPOLARE Isolamento principale Isolamento principale Guaina Conduttore Conduttore LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE CONDUTTURA LE CONDIZIONI DI POSA La norma CEI 64-8/5 stabilisce quali tipi di posa sono consentiti per ogni tipologia di cavo (tabella 52a). Questo perché durante la posa il cavo viene sottoposto a sforzi che potrebbero danneggiarlo. Distinguiamo i cavi con guaina dai cavi privi di guaina • I cavi con guaina possono essere installati praticamente ovunque (in vista, ancorati alle strutture, …) • I cavi privi di guaina devono essere installati in tubi o canali specificamente certificati per tale uso. I cavi, come tutti i componenti elettrici, devono essere adatti al luogo dove vengono installati. Nella scelta devono essere tenute in conto: • Temperatura • Umidità • Agenti chimici • Sollecitazioni meccaniche (abrasioni, tagli, schiacciamento) Tali condizioni possono danneggiare gli strati isolanti o alterare la portata massima. LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE MODALITÀ DI POSA VS. TIPO DI CAVO (1) L’installazione è ammessa se i canali sono provvisti di coperchio asportabile mediante attrezzo e con gradi di protezione IP4X o IPXXD o grado di protezione inferiore ma con installazione fuori dalla portata di mano. (2) Non applicabile o non utilizzato in generale nella pratica. LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE ESEMPI DI POSA NELLA CEI 64/8 LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE ISOLAMENTO Ogni componente elettrico deve essere isolato affinché sia in grado di sostenere la massima tensione applicata. Nei circuiti alimentati alla tensione di rete la massima tensione è 230 V per le reti monofase e 400 V per le reti trifase. Nei circuiti a tensioni inferiore si possono utilizzare cavi con gradi di isolamento inferiori. Per i cavi vengono indicati due valori dell’isolamento: Uo tra fase e terra, U tra le fasi. U Uo LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE DESIGNAZIONE DEI CAVI LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE ESEMPI H05V-K / H07V-K LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE ESEMPI H05V-K / H07V-K LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE ESEMPI N1VV-K-0,6/1 kV LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE ESEMPI N1VV-K-0,6/1 kV LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE COLORI DISTINTIVI DEI CAVI Tabella CEI UNEL 00722: Colori distintivi delle anime dei cavi isolati • Conduttore di protezione o equipotenziale: giallo rigato verde • Conduttore di neutro: blu chiaro • Conduttori di fase: preferibilmente nero, grigio, marrone Nei cavi multipolari è consentito l’uso del blu chiaro anche per la fase. Il conduttore di colore giallo/verde deve essere utilizzato solamente per il conduttore di protezione o equipotenziale LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE COLORI DI IDENTIFICAZIONE DEI CAVI LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE PERCHÉ PROTEGGERE LE CONDUTTURE Le condutture elettriche: • non devono essere fonte di innesco di incendi o esplosioni • non devono propagare l’incendio da un locale all’altro. Per il primo requisito si devono installare dispositivi che proteggano il cavo dalle sovracorrenti. Inoltre le connessioni (giunzioni e derivazioni) devono essere realizzate a regola d’arte (par. 526 CEI 64-8/5). La non propagazione dell’incendio si ottiene utilizzando cavi conformi alla norma CEI 20-22. In installazioni particolarmente a rischio si adottando ulteriori accorgimenti (esempio barriere tagliafiamma). LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE SOVRACCORRENTE CALORE I [A] CALORE CALORE = πΉ β π°π β βπ = Energia per effetto Joule Ogni conduttore elettrico presenta una resistenza, seppure piccola. Per effetto della resistenza, al passaggio della corrente si genera calore (effetto Joule). Tale calore viene trasmesso all’ambiente tramite l’isolante: questo deve rimanere al di sotto di una data temperatura massima. Si definisce portata della conduttura Iz il massimo valore della corrente che può fluire in una conduttura senza che la sua temperatura superi un valore specificato. Si definisce sovracorrente ogni corrente che supera la portata. LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE SOVRACCARICO E CORTO CIRCUITO Corrente di sovraccarico: sovracorrente che si verifica in un circuito elettricamente sano. Corrente di cortocircuito: sovracorrente che si verifica a seguito di un guasto di impedenza trascurabile fra due punti fra i quali esiste una d.d.p. in condizioni ordinarie di esercizio. Il sovraccarico non è dovuto ad un guasto, ma ad un cattivo utilizzo dell’impianto: può accedere se si collegano apparecchi con potenza superiore alla massima che può transitare sul cavo. Il cortocircuito è dovuto ad un guasto che mette in contatto elettrico due o più conduttori (esempio fase e neutro o fase e fase). Sovraccarico: riscaldamento della conduttura con rischio di deterioramento dell’isolante, di ustione per le persone e di incendio (del cavo e/o del materiale circostante). Cortocircuito: effetti termici superiori del sovraccarico e grandi forze di origine elettrodinamica per effetto della notevole intensità dei campi magnetici. LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE PORTATE DI CORRENTE vs POSA LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE RIASSUMENDO … Corrente di impiego Ib: corrente che può fluire in un circuito nel servizio ordinario … Portata in regime permanente di una conduttura IZ: massimo valore della corrente che può fluire in una conduttura, in regime permanente ed in determinate condizioni, senza che la sua temperatura superi un valore specificato. È quindi la massima corrente che la conduttura può sopportare senza pregiudicare la durata della sua vita. Dipende da diversi parametri: costituzione del cavo e della canalizzazione, materiale conduttore, materiale isolante, numero di conduttori attivi, modalità di posa e temperatura ambiente. LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE RIASSUMENDO … Sovraccorrente: ogni corrente che supera il valore nominale. Per le condutture, il valore nominale è la portata. Tale corrente dev’essere eliminata in tempi tanto più brevi quanto più elevato è il suo valore. Corrente di sovraccarico: sovracorrente che si verifica in un circuito elettricamente sano. Ad esempio la corrente di avviamento di un motore o il funzionamento momentaneo di un numero di utilizzatori maggiore di quello previsto. Corrente di cortocircuito: sovracorrente che si verifica a seguito di un guasto di impedenza trascurabile fra due punti tra i quali esiste una differenza di potenziale in condizioni ordinarie di esercizio. Corrente di guasto: corrente che si stabilisce a seguito di un cedimento dell’isolamento o quando l’isolamento è cortocircuitato. LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE FUNZIONAMENTO NORMALE Nel funzionamento normale la temperatura dell’isolante dei cavi non supera il valore massimo ammissibile (70 °C per il PVC – 90 °C per l’EPR), cioè deve verificarsi la seguente relazione fondamentale: Ib ≤ Iz Corrente di impiego ≤ Portata della conduttura Ib = 9 A Iz = 14 A LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE SOVRACCARICO Nel funzionamento in sovraccarico la temperatura dell’isolante dei cavi supera il valore massimo ammissibile e determina, a lungo andare, il degrado del cavo: Ib > Iz Corrente assorbita > Portata della conduttura Ib = 16 A Iz = 14 A LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE CORTO CIRCUITO Il corto circuito avviene per un GUASTO: la perdita di isolamento connette due o più parti tra loro a diverso potenziale. La corrente di corto circuito Icc è molto grande e provoca un notevole innalzamento della temperatura che supera considerevolmente il valore massimo ammissibile. ICC >> Iz Corrente di cc >> Portata della conduttura Icc > 4 kA Iz = 14 A LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE QUINDI … Contro le sovracorrenti è necessario adottare delle PROTEZIONI, cioè dei dispositivi che in caso di sovraccorrente siano in grado di aprire automaticamente il circuito: FUSIBILI INTERRUTTORI MAGNETOTERMICI LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE FUSIBILI: costituzione I fusibili sono i più semplici dispositivi di protezione contro le sovracorrenti. Sono costituiti essenzialmente da un conduttore in lega a basso punto di fusione alloggiato entro un apposito contenitore. Dopo l’intervento, il fusibile va sostituito per ristabilire la connessione elettrica. LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE FUSIBILI: grandezze caratteristiche Le principali grandezze caratteristiche dei fusibili sono: Tensione nominale: è il valore massimo della tensione a cui può essere sottoposto il fusibile. Corrente nominale IN: è la corrente che il fusibile può sopportare senza fondere e senza che si verifichino riscaldamenti anomali. Potere d'interruzione Pi: è il valore più elevato di corrente che il fusibile è in grado d'interrompere ad una tensione determinata e in condizioni specificate d'uso. LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE FUSIBILI: classificazione gG: per uso generale; interrompono le correnti comprese fra il valore minimo che provoca la fusione dell'elemento fusibile ed il valore corrispondente al potere d'interruzione nominale. Sono definite le correnti convenzionali di non fusione e di fusione. Corrente convenzionale di non fusione Inf: corrente che il fusibile è in grado di sopportare per un tempo determinato senza fondere. Corrente convenzionale di fusione If: corrente che determina la fusione entro un tempo determinato convenzionale. Inf e If sono stabiliti dalle Norme CEI. Per un fusibile con IN = 16 A, si ha: π°ππ = π, ππ β π°π΅ = πππ¨ ; π°π = π, π β π°π΅ = ππ, ππ¨ a tconvenzionale = 1h LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE FUSIBILI: classificazione aM: per uso combinato (detti anche per "accompagnamento Motori" utilizzati per la protezione di circuiti che alimentano motori): interrompono correnti comprese fra un determinato valore di sovracorrente (π2 β πΌπ ) e il potere d'interruzione nominale. Non vengono definiti i valori di Inf e If, ma si definisce invece la "caratteristica di sovraccarico", ossia la curva tempo-corrente che delimita le combinazioni dei valori di tempo e di corrente che non devono essere superati, pena la distruzione del fusibile. L’interruzione di correnti inferiori a π2 β πΌπ deve essere operata da altro dispositivo di protezione. LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE FUSIBILI: vantaggi e svantaggi VANTAGGI: SVANTAGGI: • rapidità d'intervento (per corto circuito) • necessità di sostituzione ad avvenuto intervento • elevato potere d'interruzione • tempi elevati di sostituzione • dimensioni ridotte • necessità di ricambi identici • costo limitato • dimensioni non sempre unificate LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE FUSIBILI: montaggio 1P 8,5 x 31,5 mm 10,3 x 38 mm Portafusibili sezionabili per fusibili cilindrici 14 x 51 mm 22 x 58 mm 1P+N 2P 3P 3P+N Portafusibili da pannello LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE Portafusibili a vite FUSIBILI: montaggio 1P 8,5 x 31,5 mm 10,3 x 38 mm Portafusibili sezionabili per fusibili cilindrici 14 x 51 mm 22 x 58 mm 1P+N 2P 3P 3P+N Portafusibili da pannello LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE Portafusibili a vite INTERRUTTORE MAGNETOTERMICO 2P 4P LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE INTERNO INTERRUTTORE MAGNETOTERMICO INTERNO DI UN INTERRUTTORE MAGNETOTERMICO: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Leva di comando Meccanismo di scatto Contatti di interruzione Morsetti di collegamento Lamina bimetallica (rilevamento sovraccarichi) Vite per la regolazione della sensibilità (in fabbrica) Solenoide (rilevamento cortocircuiti) Camera di estinzione d'arco (all’atto dell’apertura dei contatti) LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE INTERRUTTORE MAGNETOTERMICO: curva di intervento In parte A TEMPO INVERSO: maggiore è il sovraccarico minore è il tempo di intervento (tratto iniziale - RELÈ TERMICO). Si definiscono: Corrente convenzionale di non intervento Inf: corrente con provoca l’intervento dell’interruttore entro il tempo convenzionale (TERMICO). Corrente convenzionale di sicuro intervento If: corrente che determina l’intervento dell’interruttore entro il tempo convenzionale (TERMICO). In parte A TEMPO INDIPENDENTE: non incide il valore della corrente per il tempo di intervento (tratto finale - RELÈ MAGNETICO). Si definiscono: Corrente di non intervento Im1: corrente che non provoca l’intervento del relè magnetico dell’interruttore. Corrente di sicuro intervento Im2: corrente che provoca il sicuro intervento del relè magnetico dell’interruttore. LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE INTERRUTTORE MAGNETOTERMICO: caratteristiche di intervento Caratteristica Im1 Im2 B 3 β In 5 β In C 5 β In 10 β In D 10 β In 20 β In Per gli impianti residenziali e industriali si utilizzano gli interruttori con la caratteristica C. LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI Per la norma CEI 64-8 la protezione contro i sovraccarichi è assicurata se sono soddisfatte le seguenti relazioni: π°π ≤ π°π΅ ≤ π°π π°π ≤ π, ππ β π°π π° π°π π°π΅ π°π LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE π°π π, ππ β π°π COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI Per interruttori MT secondo la norma CEI 23-3 (modulari): π°π = π, ππ β π°π΅ Per interruttori MT secondo la norma CEI EN 60947-2 (CEI 17-5): π°π = π, π β π°π΅ Per fusibili gG: π°π = π, π β π°π΅ LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI Per gli interruttori magnetotermici secondo la norma CEI 23-3 (modulari – impianti residenziali e commerciali – fino a 125 A): π°π = π, ππ β π°π΅ Quindi le condizioni: π°π ≤ π°π΅ ≤ π°π π°π ≤ π, ππ β π°π sono entrambe soddisfatte. Infatti: π, ππ β π°π΅ ≤ π, ππ β π°π LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI Per gli interruttori magnetotermici secondo la norma CEI 17-5 (scatolati, in aria – impianti industriali – di solito sopra i 125 A): π°π = π, π β π°π΅ Quindi le condizioni: π°π ≤ π°π΅ ≤ π°π π°π ≤ π, ππ β π°π sono soddisfatte. Infatti: π, π β π°π΅ ≤ π, ππ β π°π π, ππ π°π΅ ≤ β π°π = π, ππ β π°π π, π LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI Per i fusibili: Quindi le condizioni: π°π = π, π β π°π΅ π°π ≤ π°π΅ ≤ π°π π°π ≤ π, ππ β π°π sono soddisfatte se: π, π β π°π΅ ≤ π, ππ β π°π π, ππ π°π΅ ≤ β π°π = π, π β π°π π, π La corrente nominale del fusibile deve essere inferiore od uguale a 0,9 volte la portata del cavo. Quindi il cavo è sottoutilizzato. LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE POTERE DI INTERRUZIONE Il potere di interruzione Pi di un componente elettrico (in genere interruttore o fusibile) indica la corrente massima entro la quale il componente stesso è in grado di aprire il circuito. Poiché la condizione peggiore si verifica in condizioni di cortocircuito, in cui il conduttore è percorso da una corrente di intensità Icc, per garantire la sicurezza ed il corretto funzionamento dell’impianto elettrico occorre che sia soddisfatta la relazione: πππ ≤ ππ’ Potere di interruzione nominale di servizio (Ics): dopo la prova l’interruttore è in grado di riprendere il servizio ordinario. Potere di interruzione nominale estremo (Icu): dopo la prova l’interruttore assicura alcune funzionalità di base, ma può non essere in grado di portare con continuità la propria corrente nominale LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE ESEMPIO Un carico trifase con neutro assorbe una corrente nominale di 28 A e viene alimentato con una linea dedicata con un cavo della sezione di 6 mm2 isolato in PVC avente una portata di 41 A. Verificare e scegliere la protezione contro le sovraccorrenti sia con interruttore magnetotermico sia con fusibili. La corrente di corto circuito presunta è di 8,5 kA. Dati riassuntivi: πΌππ πΌπ = 28 π΄ (πππππππ‘π ππ πππππππ) πΌπ = 41 π΄ (ππππ‘ππ‘π πππ πππ£π) = 8,5 ππ΄ (πππππππ‘π ππ ππππ‘π πππππ’ππ‘π) π = 6 ππ2 (π ππ§ππππ πππ πππ£π) LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE ESEMPIO Dati: πΌπ = 28 π΄; πΌπ = 41 π΄; πΌππ = 8,5 ππ΄; π = 6 ππ2 ; 4π PROTEZIONE CON INTERRUTTORE MAGNETOTERMICO Si devono verificare le seguenti relazioni: π°π ≤ π°π΅ ≤ π°π π°π ≤ π, ππ β π°π Quindi: ππ ≤ ππ ≤ ππ La seconda relazione è automaticamente soddisfatta. 6 10 CORRENTI NOMINALI INTERRUTTORI 13 16 LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE 20 25 32 40 50 63 80 100 125 ESEMPIO Dati: πΌπ = 28 π΄; πΌπ = 41 π΄; πΌππ = 8,5 ππ΄; π = 6 ππ2 PROTEZIONE CON INTERRUTTORE MAGNETOTERMICO Per soddisfare alla relazione πππ ≤ ππ’ è necessario scegliere un interruttore avente potere di interruzione maggiore od uguale a 8,5 kA. Dal catalogo del costruttore risulta che l’interruttore adatto è: INTERRUTTORE AUTOMATICO MT 4 X 40A C60H CURVA C CODICE 24952 LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE ESEMPIO Dati: πΌπ = 28 π΄; πΌπ = 41 π΄; πΌππ = 8,5 ππ΄; π = 6 ππ2 ; 4π PROTEZIONE CON FUSIBILI Si devono verificare le seguenti relazioni: π°π ≤ π°π΅ ≤ π°π Contrariamente all’interruttore, il fusibile da 40 A non va bene. π°π ≤ π, ππ β π°π Quindi: ππ ≤ π°π΅ ≤ ππ π, ππ π, π β π°π΅ ≤ π, ππ β ππ ==> π°π΅ ≤ β πππ¨ ≅ πππ¨ π, π CORRENTI NOMINALI FUSIBILI 1 2 4 6 8 10 12 16 LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE 20 25 32 40 50 63 80 100 125 ESEMPIO Dati: πΌπ = 28 π΄; πΌπ = 41 π΄; πΌππ = 8,5 ππ΄; π = 6 ππ2 ; 4π PROTEZIONE CON FUSIBILI ππ ≤ π°π΅ ≤ ππ π, ππ π, π β π°π΅ ≤ π, ππ β ππ ==> π°π΅ ≤ β πππ¨ ≅ πππ¨ π, π Pertanto la seconda condizione diventa la più stringente e quindi la corrente nominale del fusibile deve essere inferiore od uguale a 37 A. In conclusione, il fusibile da scegliere è quello da 32 A. Il potere di interruzione dei fusibili è notevolmente superiore a quello degli interruttori (50÷100 kA) e quindi soddisfano automaticamente alla relazione πππ ≤ ππ’ CORRENTI NOMINALI FUSIBILI 1 2 4 6 8 10 12 16 LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE 20 25 32 40 50 63 80 100 125 ESEMPIO PROTEZIONE CON FUSIBILI Naturalmente i fusibili devono essere montati su basi portafusibili in grado di portare almeno la corrente di impiego del circuito. LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE
