CEI EN 61439-1

ITIS Leonardo da Vinci - Parma
venerdì 25 giugno 2010
Le norme sui quadri elettrici CEI-EN 61439-1 e 2
codificate CEI 17-113 e 17-114
ringrazia il Collegio Periti di Parma
e le persone intervenute all’incontro
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L’impianto elettrico e i quadri di Bassa Tensione
Dopo vent’anni cambia il cuore dell’impianto BT
Alta
tensione
Media
tensione
Bassa
tensione
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L’offerta quadristica di ABB per l’impianto utilizzatore
Quadri di distribuzione, di potenza e d’automazione
Grosso industriale
ABB MNS
ABB MNSMNS-R
automazione
ABB IS2
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ABB Normal center
Alte potenze
macchine
L’offerta quadristica di ABB per l’impianto utilizzatore
Quadri per civile, terziario ed industriale
Domestico
Ipermercati, alberghi,
ospedali, teatri
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ABB Gemini
ABB ArTu
ABB altri centralini
Civile
Terziario
avanzato
La nuova Norma Quadri
CEI EN 61439
Il nuovo progetto normativo
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Le precedenti norme internazionali IEC 60439
E quelle europee CEI EN 60439
IEC 60439-1 Ed. 4.0
Quadri di bassa tensione
- Parte 1: Quadri di serie (AS)
e non di serie (ANS)
+ Emendamento 1, 1 / 2004
+ Corrigendum 1, 11/2004
Norma CEI 17-13/1 (CEI EN 60439-1 Ed.4 2000)
Apparecchiature soggette a prove di tipo (AS) e
appar. parzialmente soggette a prove di tipo (ANS)
+ V1 2005 (fasc.7543) CEI EN 60439-1/A1
- Norma CEI 17/43, 2000 (fasc.5756)
- Norma CEI 17/52, 1997 (fasc.3442r)
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http://www.iec.ch
http://www.cenelec.org
http://
Le prime norme disponibili del nuovo CEI EN:
Si parte con le due nuove CEI EN 61439-1 e 61439-2
CEI EN 61439-1
Questa norma si applica ai Quadri
- sia progettati, fabbricati e verificate una tantum,
- sia standardizzati e fabbricati in quantità.
Requisiti supplementari possono essere richiesti per
Quadri per navi (IEC 60092-302)
Quadri per Veicoli su rotaia
Apparecchi in atmosfere esplos. da IEC 60079 e 61241
Quadri a bordo macchina dalla IEC 60204
CEI EN 61439-2
Definisce i requisiti dei quadri di potenza per
sezionamento-protezione (CPS-assembly), con tensione
nominale < 1000 V in alternata o < 1500 V in continua
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Evoluzione e albero normativo delle CEI EN 61439
La futura genesi di qualsiasi quadro elettrico
Dalle precedenti Norme 60439 alle nuove CEI EN 61439
IEC 60439-1
IEC 60439-3
IEC 60439-4
IEC 60439-5
IEC 60439-2
CEI EN 61439-1 regole generali
CEI EN 61439-2 quadri di potenza
CEI EN 61439-3 quadri di distribuzione
CEI EN 61439-4 quadri per cantiere
CEI EN 61439-5 quadri distrib. di potenza
CEI EN 61439-6 sistemi di sbarre
Il fascicolo standard CEI EN 61439-1, “Parte 1”
sarà la norma generale che prescriverà le prestazioni
obbligatorie per tutti i quadri di BT, ad esso si aggiunge
il fascicolo relativo a quella tipologia di quadro elettrico
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L’albero genealogico delle nuove CEI EN sui quadri
Due già pronte le altre arriveranno
La CEI EN 61439-1 sarà la norma base per tutte le
sottonorme della famiglia 61439 (per ora 6 totali)
61439 - 1
61439 - 2
61439 - 3
61439 - 4
Di potenza CPS
Distribuzione finale
Quadri cantiere
61439 - 5
Per distribuzione
di potenza
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61439 - 6
Sistemi di sbarre
Avvicendamenti normativi
Dalla vecchia norma due nuove norme
La precedente norma CEI EN 60439-1 sarà sostituita
dalle nuove CEI EN 61439-1 e CEI EN 61439-2
60439-1
61439-1
61439-2
Dal centralino … al power-center
La nuova norma non è retroattiva
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La filosofia portante del progetto CEI EN 61439
Superamento graduale delle precedenti 60439
Nella precedente CEI EN 60439/1:
le singole norme erano autonome dalla norma base.
Per realizzare un ASD bastava la 60439/3, la quale se del
caso ripeteva le specifiche della norma generale.
Adesso la conformità è dichiarata alla specifica norma, che
però si rifà alla base per le prove e le definizioni standard.
Dunque la norma base CEI EN 61439-1 è sempre
necessaria
Fino al 2014 ci sarà
sovrapposizione
tra la 60439-1
e le 61439-1 e 2
60439-1
2010
2014
60439-1 e 60439-x
Intorno al 2015 sarà
aggiornato l’intero nuovo
pacchetto 61439-x
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61439-1 e 61439.2
2015
61439-x
La nuova CEI EN 61439 si applica a tutti i quadri
Compresi quelli “a bordo macchina”
0
1
Impianto
DM 37/08
CEI 64-8
quadri impianto
Direttiva BT
Direttiva EMC
Equipaggiamento elettrico
CEI EN 60204
quadro macchina
Direttive BT, EMC
e Macchine
CEI EN 61439
CEI EN 61439
CEI 23-51
macchina
Direttiva macchine
(Direttiva EMC)
Anche la nuova 61439 si applica
a tutti i quadri: d’impianto (cabina,
distribuzione, ecc) e di macchina (automazione, processo, ecc)
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Novità, sparisce la norma per involucri vuoti
I contenuti rientrano nella norma generale
I requisiti della norma per involucri vuoti da assiemare,
IEC 62208, saranno inseriti nelle diverse norme specifiche
CEI 17-71
(settembre ‘99)
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La novità principale della nuova CEI EN 61439-1
Nasce l’approccio sperimentale-analitico
Verifica del progetto:
verifica eseguita su un quadro prototipo o su parti di esso,
per dimostrare che il progetto soddisfa le prescrizioni della
Norma specifica del quadro.
E’ la sostanza della norma
Sono 3 i modi di verifica:
riguardano il costruttore originale (V.), che le svilupperà
adeguatamente all’interno di cataloghi
e guide di cablaggio.
Nel caso il costruttore finale o del quadro (V.), volesse
modificare ulteriormente il quadro, esso si aggiungerebbe
al costruttore originale, assumendone la stessa definizione
e conservando quella di “costruttore del quadro” (V.)
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Fine dualità AS e ANS nella nuova CEI EN 61439-1
Tre strade diverse conducono allo stesso traguardo
Un quadro sarà conforme alla nuova CEI EN 61439 se
risponde ad almeno una delle 3 seguenti procedure
(verifiche di progetto):
- Verificato con prova in laboratorio (ex prove di tipo)
- Verificato attraverso calcoli
- Verificato con criteri fisico/analitici o deduzioni progettuali
(regole di progetto)
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Nuovi modi di verifica della conformità di un quadro
Sulle ceneri del passato si costruisce il futuro
Ieri le 60439
Provato
al tipo
AS
Calcolato
o estrapolato
ANS
Oggi le CEI EN 61439
Prove
Verifiche
Regole
di verifica con calcoli di progetto
Quadro conforme alla norma
Fine della dualità AS e ANS, nasce l’approccio analiticosperimentale: un quadro sarà conforme alla CEI 61439
se risponde ad uno dei tre modi di verifica
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Nuovi concetti e definizioni nella CEI EN 61439-1
Evoluzione linguistica della norma
Prove di verifica: test effettuati su un campione per
verificare che il progetto soddisfa i requisiti pertinenti
la norma (le precedenti prove di tipo)
Verifica con calcolo o valutazione (3.9.3): verifica
con analisi o calcolo, applicate ad un campione a
dimostrare che il progetto soddisfa i requisiti della norma.
Regola di progetto (3.9.4): specifica regola per la
progettazione di un quadro, che può essere
alternativa al test
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Nuovi concetti e definizioni nella CEI EN 61439-1
Cambia la forma, non la sostanza e resta il rigore
Prove di verifica
Le prove di verifica si effettuano in laboratorio su più quadri
prototipi. Sono onerose per costo, attrezzature e tempo.
Se le precedenti prove (di tipo) secondo la IEC 60439,
soddisfano anche i requisiti della nuova IEC 61439,
la verifica di tali requisiti non deve essere ripetuta
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Nuovi concetti e definizioni nella CEI EN 61439-1
Il costruttore si sdoppia in “pensiero e azione”
Dal Sistema costruttivo prestabilito al “Sistema di quadri”
Costruttore originale:
organizzazione che ha effettuato il progetto originale e le
verifiche in accordo con la presente Norma e con le Norme
specifiche del quadro
In sostanza chi propone, come ABB, un “sistema di
quadri”, (progetta e realizza l’intera famiglia di quadri,
esegue le prove di verifica, calcola e deriva con le regole di
progetto, distribuisce cataloghi e componenti sciolti da
assiemare)
Costruttore del quadro:
organizzazione responsabile del quadro finito.
In sostanza, chi assembla, collauda e targhetta (CE) il
quadro montato, cablato e fornito all’impiantista.
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Nuovi concetti e definizioni nella CEI EN 61439-1
Il costruttore originale disegna, prova e propone
Le tre modalità di verifica riguardano il costruttore originale
(V.), che le svilupperà adeguatamente all’interno dei propri
cataloghi e guide di cablaggio, offrendo un ampio ventaglio
di soluzioni (schede, tabelle, manualistica, software ecc)
Nel caso il costruttore finale o del quadro volesse derivare
ulteriormente il quadro, esso si aggiungerebbe
al costruttore originale, assumendone la stessa definizione
e conservando quella di “costruttore del quadro”
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Nuovi concetti e definizioni nella CEI EN 61439-1
Il “sistema di quadri” individua il costruttore originale
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Nuovi concetti e definizioni nella CEI EN 61439-1
Il costruttore (finale) del quadro
Costruttore del quadro: è il responsabile del quadro finito,
cioè chi assembla, collauda e targhetta (CE) il quadro finito
Dalla collana
tecnica di
ABB SACE
l’utile
quaderno
N°4: “Gli
interruttori
ABB nei
quadri di
bassa
tensione”
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Assemblatore
Progettista
Impresa
Il quadrista è chiunque abbia una partita IVA
- non servono requisiti professionali o titoli di studio
- non ci sono esami di idoneità da superare
- non è prevista una patente pubblica
- l’installatore può realizzare quadri elettrici e fatturarli
Specifiche da indicare nella DICO allegata al quadro
La completa identità del quadro a norme
Grandezze identificative del quadro (DICO)
a) tensione nominale (Un) (del quadro) (vedi 5.2.1);
b) tensione nominale d’impiego (Ue) (vedi 5.2.2);
c) tensione nominale di tenuta a impulso (Uimp)
(vedi 5.2.4);
d) tensione nominale di isolamento (Ui) (vedi 5.2.3);
e) corrente nominale del quadro (InA) (vedi 5.3.1);
f) corrente nominale di ogni circuito (Inc) (vedi 5.3.2);
g) corrente ammissibile di picco (Ipk) (vedi 5.3.4);
h) corrente ammiss. di breve durata (Icw) (vedi 5.3.5);
i) corrente nominale di cortocircuito condizionata (Icc)
(vedi 5.3.6);
j) frequenza nominale (fn) (vedi 5.4);
k) fattore/i nominale/i di contemporaneità (RDF)
(vedi 5.3.3)
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La marcatura del quadro secondo la CEI EN 61439
Si arricchisce la targhetta dei nuovi quadri
Il costruttore del quadro deve apporre una o più targhe,
visibili, indelebili e leggibili quando il quadro è in esercizio.
La conformità è verificata con prova
e mediante esame a vista.
Le 4 specifiche necessarie sulla targhetta:
- Costruttore del quadro,
chi è responsabile e risponde legalmente del quadro
- Matricola o altro codice univoco
(stringa alfanumerico a discrezione del costruttore)
- Data di costruzione (in passato non richiesto)
- Norma di riferimento (in passato non richiesto)
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Marcatura CE e targhetta secondo la CEI EN 61439
Conferme e aggiunte al passato
Esempio di targhetta
- Elettroquadri Spinelli
- N°1457-97/879 AS
- Norma CEI EN
61439-2
- 5 maggio 2009
La conformità alla nuova norma 614390
è sufficiente (non necessaria) per la
marcatura CE e l’esportabilità in Europa
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In
63 A
50 Hz
Ue
230/400 V
Circuiti 1 2 3 4
In (A)
32 25 10 10
Icw
50 kA
IP2XC
Il costruttore (del quadro) e la comunicazione
Gestire in sicurezza il quadro (uso e manutenzione)
Il costruttore del quadro deve specificare nei documenti cataloghi le eventuali condizioni particolari per
l’installazione, l’uso e la manutenzione del quadro
e degli equipaggiamenti in esso contenuti.
Il catalogo
completo
dei quadri
di BT di
ABB SACE
Se esiste una condizione speciale di servizio, essa deve
essere conforme con le prescrizioni particolari applicabili
o si deve prevedere un accordo particolare tra il costruttore
del quadro e l’utilizzatore (allegato C).
L’utilizzatore deve informare il costruttore del quadro
se esistano queste condizioni eccezionali di servizio.
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Manuali uso e
manutenzione
allegati ai
prodotti delle
serie Tmax ed
Emax di
ABB SACE
Logistica del quadro secondo la CEI EN 61439
La questione degli schemi elettrici da allegare
Schemi elettrici
Come in passato la norma non li richiede allegati “a
tappeto” al quadro ma solo nei casi complessi
Fattibilità di quadri misti
Utilizzando CEI EN 61439-1 + CEI EN 60204 impianto
(distribuzione) + macchina (automazione)
(oppure CEI EN 60439-1 + CEI EN 60204 finché si può,
che risulta più facile)
La CEI EN 61439 e la CEI 23-51 sono del tutto estranee
la 23-51 è valida solo in Italia.
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Conferma delle variabili elettriche precedenti
Ovvio qualche ritocco dopo quasi vent’anni
Sono confermate le definizioni relative a:
- Ipk corrente ammissibile di picco
- Icw corrente ammissibile di breve durata
- Icc corrente di corto circuito condizionata
- Icp corrente di corto circuito presunta
- Uimp tensione d’impulso
- Ui tensione d’isolamento
- Un tensione nominale
- Ue tensione d’impiego
- Gradi di protezione IP
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La corrente nominale del quadro nelle CEI EN 61439
Prima mancava ma poteva essere meglio definita
InA = corrente nominale quadro (obbligatoria - novità)
- dipende dal numero e tipo di entrate di potenza
- con unica entrata è il carico del montante, normalmente
inferiore alla taratura dell’interruttore, declassato per
la temperatura interna maggiore dell’aria libera
- con più entrate è di fatto la somma dei carichi entranti
a regime (limitati dagli interruttori generali se presenti)
Dalla norma: e’ la corrente
inferiore tra le seguenti:
- la somma delle correnti
d’entrata in parallelo;
- la corrente che le sbarre
sono in grado di distribuire
al massimo di carico
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In pratica è la più alta
corrente circolante o
entrante nel quadro nella
condizione estrema ma
ammissibile di carico
Una nuova corrente e una ben nota tensione
Una scelta di funzionalità e di sicurezza
Punti dove
la scarica
incombe
Uscite
attacchi
basi fisse
per estraibili
Inc = Corrente nominale di un circuito
- E’ la corrente fissata dal costruttore del quadro
in funzione dei valori nominali degli apparecchi
interni, della loro disposizione fisica
e della loro utilizzazione.
Uimp = Tensione nominale ad impulso
(specifica nuova e obbligatoria)
- per distanze inferiori a tabella, occorre prova di tipo
- fino a 1,5 x distanze tabellate, occorre misurazione
- oltre 1,5, sufficiente esame a vista
sbarre
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Dalle nuove norme CEI EN 61439-1 e 2
Importanti novità di fondo
- La tensione di scarica passa da 120 V 5 s a 60 V 5 s
- Viene suggerita la sezione minima del neutro (8.6.1)
- non sono più esplicitate le condizioni per
l’alimentazione di componenti elettronici
(ex paragrafo7.9), inseriti in verifiche EMC
I calcoli per le sovratemperature sono stati migliorati e la
valutazione del fattore di contemporaneità (RDF) è più
accurata.
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Altre importanti novità della CEI EN 61439
Nuove funzionalità dimostrabili con prove
Vengono richieste (e verificate con prove)
- la protezione contro la corrosione,
- la stabilità termica,
- la resistenza agli ultravioletti,
- la resistenza degli isolanti al calore,
- la resistenza meccanica
- mezzi di sollevamento
Nuova definizione delle distanze in aria
Si impone per barriere orizzontali raggiungibili (h<1.6 m)
il grado di protezione IPXXD;
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Altre importanti novità della CEI EN 61439
Fattore nominale di contemporaneità (RDF)
Il fattore nominale di contemporaneità è il valore, per
unità, della corrente nominale, assegnata dal costruttore
del quadro, con il quale possono essere caricati
simultaneamente ed in maniera continuativa i circuiti
d’uscita di un quadro tenendo in considerazione le mutue
influenze termiche.
La posizione
di fissaggio
influenza i
moti
termoconvettivi interni
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Il fattore nominale di contemporaneità moltiplicato per la
corrente nominale dei circuiti, deve essere uguale o
maggiore dei carichi presunti per i circuiti d’uscita. I carichi
presunti dei circuiti d’uscita devono essere definiti nelle
Norme specifiche del quadro.
Condizioni ambientali (poche modifiche)
La temperatura all’interno e all’esterno del quadro
La temperatura media ambiente è di 35°C.
Il campo di valori può andare:
da -5°C a + 40°C all’interno
da -25°C a + 40°C all’esterno
All’interno
All’esterno
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All’interno
temperatura
40°C max assoluto ammesso
All’esterno
temperatura
40°C max assoluto ammesso
35°C valore medio
35°C valore medio
tempo
- 5°C minimo assoluto ammesso
tempo
- 25°C minimo assoluto ammesso
Condizioni ambientali (poche modifiche)
Umidità all’interno, all’esterno e l’inquinamento
Si danno
quattro
gradi di
inquinamento
Grado di
inquinam. 1:
Non esiste
inquinamento o
soltanto
inquinamento secco
e non
conduttore.
L’inquinamento è
ininfluente
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Dati ambientali
Umidità relativa
Altitudine s/m
Installazione
interna
50 % (40 °C)
< 2000 m
Installazione
esterna
< 100 % (25 °C)
< 2000m
Per apparecchiature destinate ad essere utilizzate ad altitudini
superiori, è necessario tenere in considerazione la riduzione
della rigidità dielettrica, della capacità di interruzione degli
apparecchi e dell’effetto di raffreddamento dell’aria.
Gradi d’inquinamento
- grado 1
- grado 2
- grado 3
- grado 4
interno molto pulito (ambulatori, alimentari)
polvere secca non conduttrice (domestico,
polvere persistente conduttrice (industria)
inquinamento persistente (petrolchimico)
Grado di
inquinam. 2:
Presenza
normale di solo
inquinamento
non conduttore;
occasionalmente si può
verificare una
conduttività
temporanea
provocata dalla
condensazione
Condizioni ambientali e contatti diretti
Gradi IP minimi di protezione
contatti diretti
in generale x fronte e retro
Grado di
inquinam. 3:
Presenza di
inquinamento
conduttore o
di polvere
secca che
diventa
conduttrice in
seguito alla
condensazione.
IP2X
IPXXB
Per esterno seconda cifra almeno 3
Minimo IP
Il grado di protezione del quadro si applica normalmente
alla posizione di servizio (vedi 3.2.3) di parti asportabili.
Se asportando una parte si perde il grado IP, si deve
trovare un accordo tra il costruttore del quadro
e l’utilizzatore per adottare provvedimenti
per un adeguato grado di protezione
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Grado di
inquinam. 4:
L’inquinamento
provoca una
conduttività
persistente,
causata, per
esempio, da
polvere
conduttrice,
da pioggia o altre
condizioni bagnate
Avvertenze generiche di funzionalità e sicurezza
CEI EN 61439-1 art. 8.4.3.2.2 Se sono montati su porte o piastre
di copertura apparecchi con una tensione che supera i limiti della
bassissima tensione, …..se la corrente nominale di funzionamento
dell’apparecchio collegato è minore o uguale a 16 A,
una connessione elettrica equivalente prevista e verificata
appositamente per questo scopo (contatto strisciante, cerniere
protette contro la corrosione) è da considerarsi soddisfacente.
CEI EN 8.4.5.1 Apparecchi che possono essere manovrati o
componenti che possono essere sostituiti da persone comuni
La protezione contro i contatti con parti attive deve essere mantenuta
quando si manovrano gli apparecchi o quando si sostituiscono i
componenti. Durante la sostituzione di alcune lampade o cartucce
portafusibili sono ammesse aperture maggiori di quelle
stabilite per il grado di protezione IP XXC.
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CEI 17-82
Logistica del quadro secondo la CEI EN 61439
L’accessibilità degli operatori
Impianto (CEI 17-113)
sezionatori
quota consigliata
20 < h < 200 cm
interruttori
morsettiere
> 20 cm
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Gli organi di comando dei
dispositivi di interruzione di
emergenza (vedi 536.4.2
della IEC 60364-5-53)
devono essere accessibili
all’interno di una zona
tra 0,8 m e 1,6 m
dalla base del quadro
Gli strumenti indicatori che
devono essere letti
dall’operatore, devono
essere collocati all’interno di
una zona tra 0,2 e 2,2 m
sopra la base del QUADRO;
Continuità elettrica del circuito di protezione
10.5.2 Effettiva continuità della messa a terra tra
le masse del quadro ed il circuito di protezione.
La verifica deve essere eseguita utilizzando uno
strumento di misura della resistenza che è in grado di far
circolare almeno 10 A (c.a. o c.c.). È fatta passare una
corrente tra ogni massa e il terminale per il conduttore di
protezione esterno. La resistenza deve essere < 0,1 Ohm
10.6.2 Compatibilità elettromagnetica.
I requisiti di prestazione per la compatibilità
elettromagnetica devono essere confermati
mediante esame a vista o se necessario
da prove (si veda J.10.12).
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La nuova Norma Quadri
CEI EN 61439
Novità in sala prove
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Evoluzione nelle prove di laboratorio
Conferma delle precedenti e aggiunte di nuove
PROVE PRECEDENTI
1
RISCALDAMENTO
2
CORTO CIRCUITO
3
PROVE DIELETTRICE
4
PROVE MECCANICHE
5
GRADO DI PROTEZIONE
6
EFFICIENZA CIRCUITO
DI PROTEZIONE
7
DISTANZE ISOLAMENTO
IN ARIA
PROVE PRESENTI E FUTURE
1 RISCALDAMENTO
2 CORTO CIRCUITO
3 PROVE DIELETTRICE
4 PROVE MECCANICHE
5 GRADO DI PROTEZIONE
6 EFFICIENZA CIRCUITO PROTEZIONE
7 DISTANZE D’ISOLAMENTO IN ARIA
8 RESISTENZA CORROSIONE
9 TENUTA INSERTI METALLICI
10 SOLLEVAMENTO
11 CARICO STATICO
12 UV APPLICAZIONI X ESTERNO E
STRUTTURE IN PLASTICA
13 TENUTA AD IMPULSO E
DICHIARAZIONE OBBLIGATORIA
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Sono
ancora
richieste
tutte
ma con
modifiche
Nuove
prove
Tenuta di materiali e componenti
Le verifiche comprendono l’oggetto e la sua funzione
La verifica del progetto comprende:
1) Costruzione:
10.2 resistenza dei materiali e loro parti;
10.3 grado di protezione degl’involucri;
10,4 distanze in aria e superficiali;
10,5 protezione contro le scosse e integrità dei dispositivi;
10,6 incorporazione di dispositivi di commutazione e componenti ;
10,7 interno dei circuiti elettrici e connessioni;
10,8 terminali per conduttori esterni
2) Rendimento:
10.9 proprietà dielettriche;
10.10 sovratemperatura;
10,11 tenuta al corto circuito;
10.12 compatibilità elettromagnetica;
10.13 operazione meccanica.
© ABB Febbraio 2010 |
Slide N
© ABB Group
26 giugno 2010 | Slide 42
Tenuta di materiali e componenti
L’importantissima tabella D1 per “derivare” il quadro
La tabella “D1” elenca le tre modalità disponibili
per verificare la conformità del quadro alla norma
Prova di tipo Calcolo
Regole di progetto
1 Resistenza materiali.
Resistenza alla corrosione
Proprietà del materiale isolante:
- Stabilità termica
- Resistenza al normale calore
- Resist. calore anormale e fuoco
Resistenza alle radiazioni UV
Sollevamento
Impatto meccanico (no per CPS)
Marcatura
2 Grado di protezione (IP)
3 Distanze in aria e superficiali
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26 giugno 2010 | Slide 43
SI
NO
NO
SI
SI
NO
SI
NO
SI
Tenuta di materiali e componenti
L’importantissima tabella D1 per “derivare” il quadro
Prova di tipo Calcolo Regole di progetto
4 Protezione da scosse elettr.
e integrità circuito PE:
continuità tra parti conduttrici
del il circuito di protezione
SI
NO
NO
Efficacia per guasti esterni
SI
SI
SI
5 Integr. dispositivi e compon.
NO
NO
SI
6 Circ. e connes. elettr. interne
NO
NO
SI
7 Terminali per cond. esterni
NO
NO
SI
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26 giugno 2010 | Slide 44
Tenuta di materiali e componenti
La scala crescente e completa delle tensioni
Protezione
contro i
fulmini
Quando si
richiedono
dispositivi di
protezione
contro i
fulmini,
(SPD)
essi devono
essere
protetti da
cortocircuiti
non
controllati
come
specificato
dal
costruttore
degli SPD
Tensione d’impiego (Ue) (di un circuito di un quadro).
Se diversa dalla tensione nominale del quadro,
il costruttore del quadro stabilisce l’appropriata
tensione d’impiego del circuito.
Tensione nominale (Un) (di un quadro)
Il costruttore del quadro deve stabilire la (le) tensione (i)
nominale (i) necessaria per il funzionamento.
La massima tensione nominale d’impiego
di ogni circuito non deve mai superare la sua
tensione nominale di isolamento (Ui)
Un
Ue
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26 giugno 2010 | Slide 45
Ui
Uimp
Tenuta di materiali e componenti
Tensione normale a 50 Hz ed impulsiva
Prova di tipo Calcolo Regole di progetto
8 Propr. dielettriche
Prova di tensione
a frequenza rete
SI
NO
NO
Impulso di tensione
SI
NO
SI
Nuova tabella dei valori di
test in accordo a IEC 60664-1
Per verificare la tenuta dielettrica si possono effettuare
le prove di tipo che sono:
* prova a frequenza industriale 50 Hz
* prova all’impulso di tensione (Uimp)
Il relè di sovracorrente non deve intervenire, quando
la corrente in uscita è inferiore a 100 mA..
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26 giugno 2010 | Slide 46
Fattore 1.5 x
distanza in aria
La tenuta dielettrica alla frequenza industriale (50 Hz)
Valori ritoccati verso il basso rispetto a prima
I circuiti
principali,
ausiliari e
comando,
che sono
collegati
al circuito
principale,
devono
essere
sottoposti alla
tensione
di prova
secondo
la seguente
Tabella 8
Tensione nominale
di isolamento Ui
(tra le fasi in c.a. o in c.c.)
60
300
690
800
1000
Ui
< Ui
< Ui
< Ui
< Ui
< Ui
≤
≤
≤
≤
≤
≤
60
300
690
800
1000
1500
Tensione di prova
dielettrica in c.a.
valore efficace (V)
1 000
1 500
1 890
2 000
2 200
-
Tensione di prova
dielettrica in c.c.
(V)
1 415
2 120
2 670
2 830
3 110
3 820
Circuiti principali
La tensione
è applicata con
valori crescenti
e mantenuta
per 5 s
Tensione nominale
di isolamento Ui
(tra le fasi in c.a. o in c.c.)
Ui ≤ 12
12 < Ui ≤ 60
60 < Ui
Tensione di prova
dielettrica in c.a.
valore efficace (V)
250
500
2 Ui + 1000
(minimo 1500)
Circuiti ausiliari a tensione ridotta
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26 giugno 2010 | Slide 47
Per i circuiti
principali si
provano:
- tutti i circuiti
cortocircuitati
rispetto
all’involucro
messo a massa
- ciascun polo
principale
rispetto tutti gli
altri
cortocircuitati
con l’involucro
e a terra
Distanza d’isolamento superficiale
E’ legata alla tensione nominale d’isolamento
Le distanze
di isolamento
in aria e
superficiali
dei
componenti
interni
devono
essere
conformi alle
prescrizioni
delle
specifiche
Norme di
prodotto.
Il costruttore originale sceglie la (le) tensione/i nominale/i
d’isolamento (Ui) del quadro dalla quale deriva la (le)
distanza d’isolamento superficiali.
Per ogni circuito, la tensione d’isolamento deve essere
maggiore della tensione d’impiego (Ue)
Ue < Ui
Distanza
superficiale
Ui = tensione d’isolamento (catalogo,
riguarda il sistema di quadri)
Ue = tensione di effettivo lavoro
del quadro (al contatore)
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26 giugno 2010 | Slide 48
Distanza d’isolamento superficiale
Conferme sui gradi d’inquinamento dell’ambiente
Piena
conferma
della
definizione
del grado
d’inquinamento
ambientale da
cui dipenderà
la minima
distanza
superficiale
da garantire
nel quadro
lungo gli
isolanti
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26 giugno 2010 | Slide 49
Grado 1: sala
operatoria
Grado 2:
ambiente
domestico
Grado 3:
officina
meccanica,
terziario
Grado 4:
petrolchimico,
fonderia
Distanze d’isolamento superficiale
La resistenza alla corrosione superficiali (tracking)
La scarica superficiale
dipende dal materiale
e dal suo CTI (Comparative
Tracking Index) valore in volt
che esprime la max tenuta
sopportabile senza
formazione di scarica
gruppo
materiale
I
CTI (tracking)
> 600
II
600 > CTI
> 400
IIIa
400 > CTI
> 175
IIIb
175 > CTI
> 100
I materiali inorganici (vetro e ceramica) sono i migliori
L’importanza
delle
nervature
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26 giugno 2010 | Slide 50
- tensione d’isolamento Ui
- grado inquinamento
- gruppo materiale
Minima distanza
superficiale
Distanze d’isolamento superficiale
Come prima non sono un gran problema
Sono
distanze
di solito già
verificate
dalle normali
necessità
funzionali
e di
montaggio
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26 giugno 2010 | Slide 51
Tensione
nominale
di
isolament
o
Ui
1
Gruppo
c)
del
material
e
Minime distanze di isolamento superficiale
Grado di inquinamento
2
3
c)
Gruppo del materiale
Gruppo del materiale
c)
Vb)
I
I
II
IIIa e
IIIb
I
II
IIIa
IIIb
32
40
50
63
80
100
125
160
200
250
320
400
500
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,6
2
2,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,8
2,2
2,8
3,6
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,6
2
2,5
3,2
4
5
1,5
1,5
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2
2,5
3,2
4
5
6,3
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2
2,1
2,2
2,8
3,6
4,5
5,6
7,1
1,5
1,8
1,9
2
2,1
2,2
2,4
2,5
3,2
4
5
6,3
8,0
1,5
1,8
1,9
2
2,1
2,2
2,4
2,5
3,2
4
5
6,3
8,0
La tenuta ad impulso (verifica con prova)
E’ diventata una prestazione obbligatoria
Prova
d’impulso
L’impulso
di 1,2/50 µs
si applica
5 volte ad
intervalli
> 1 s tra
- tutti i circuiti
cortocircuitati
rispetto
all’involucro a
massa
- ciascun
polo rispetto
a tutti gli altri
cortocircuitati con
l’involucro
e a terra
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26 giugno 2010 | Slide 52
U
Affinché il risultato sia
accettabile, non si deve
verificare alcuna scarica
durante le prove
1
0,9
0,5
Impulso
normalizzato
0,3
0
T1
t
T2
Regole di progetto (alternative alla prova)
Le distanze di isolamento in aria devono essere di 1,5 volte
i valori specificati in Tabella 1.
Nota: il fattore 1,5 viene applicato ai valori di tabella 1 per
evitare le prove di tenuta ad impulso per le verifiche di
progetto. E’ un fattore di sicurezza che tiene in
considerazione le tolleranze di fabbricazione.
Per mantenere
la stessa tenuta
d’impulso
dentro un
quadro si
devono
montare solo
apparecchi che
dispongono tutti
di una pari
tenuta
all’impulso
di tensione
(volt)
La tenuta ad impulso (verifica con prova)
L’aria rarefatta dell’alta montagna isola meglio
Le distanze
d’isolamento
in aria tra le
parti in
tensione,
le parti
destinate
ad essere
collegate
a terra e le
distanze tra
i poli devono
sopportare
la tensione
di prova
data in
Tab. 10 in
funzione
della
tensione
di tenuta
a impulso.
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26 giugno 2010 | Slide 53
Tensione
nominale
di tenuta
ad impulso
Uimp
Tensioni di prova ed altitudini corrispondenti durante la prova
U1,2/50, c.a., (valore di picco) e c.c.
Valore efficace in c.a.
Livello 200 m 600 m 1000 m 2000m Livello 200 m 600 m 1000 m 2000 m
mare
mare
2,5
2,95
2,8
2,8
2,7
2,5
2,1
2,0
2,0
1,9
1,8
4,0
4,8
4,8
4,7
4,4
4,0
3,4
3,4
3,3
3,1
2,8
6,0
7,3
7,2
7,0
6,7
6,0
5,1
5,1
5,0
4,7
4,2
8,0
9,8
9,6
9,3
9,0
8,0
6,9
6,8
6,6
6,4
5,7
12,0
14,8
14,5
14,0
13,3
12,0
10,5
10,3
9,9
9,4
8,5
Tensione
verso
terra
300
Livello
all’inizio
dell’install.
220/380,
230/400
240/415,
260/440
277/480
220, 230
240, 260
277
220
440-220
6
Livello
circuiti
di distrib.
4
Livello
carichi
2,5
Livello
protetto
1,5
Significato delle categorie di tenuta all’impulso
Distanze d’isolamento
Si misurano oppure si deve fare la prova all’impulso
Le distanze
in aria
devono
essere
sufficienti alla
tensione di
tenuta
all’impulso
(Uimp).
Le distanze d’isolamento in aria e superficiali nel quadro, si
applicano tra F-F, F-N e tra F-T e N-T
Tensione nominale di
tenuta ad impulso
Uimp
kV
Minime distanze di
isolamento in aria
mm
≤ 2,5
4,0
6,0
8,0
12,0
1,5
3,0
5,5
8,0
14,0
Tali distanze
sono quelle
in Tabella 1
salvo
verificarle
con prova in
laboratorio
prima e
individuale
poi (collaudo)
a) Basate
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26 giugno 2010 | Slide 54
su un campo non omogeneo , condizioni e grado di
inquinamento 3
Le distanze di
isolamento in
aria si possono
verificate
mediante
misure fisiche,
o mediante
verifiche delle
quote dei
disegni
progettuali
Distanze d’isolamento
Attenzione ai problemi delle forme di segregazione
Qualche problema per le
distanze in aria può
localizzarsi nelle
segregazioni e similari,
causa la relativa vicinanza
tra parti metalliche nude
esposte alla scarica in aria.
Maggiori problemi per le
distanze superficiali che
non per quelle in aria.
Gli isolanti organici
nel tempo degradano
e si corrodono, favorendo
le scariche.
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26 giugno 2010 | Slide 55
Distanze d’isolamento
Confronto tra prova all’impulso e a 50 Hz
Prova all’impulso
Prova d’isolamento
Grandezza
nominale
Uimp tensione d’impulso
Ui tensione d’isolamento
Tipo di prova
all’impulso 1,2/50 µs
50 Hz
Riferimenti
numerici
tab 1 (CEI EN 61439-1)
U
1
0 ,9
0 ,5
impulso
normalizzato
0 ,3
0
t
T
T1
T2
t e m p o d i fr o n t e
te m p o d i c o d a
ra p p o rto T 1 - T 2
© ABB Group
26 giugno 2010 | Slide 56
T 1 = 1 ,2 µ s ± 3 0 %
T2 = 50 µs ± 20 %
T 1 = 1 ,6 7 x T 2
tab 8 (CEI EN 61439-1)
Tens.. d'isolamento Tens. di prova c.a.
Ui
(val. efficace)
Tens. di
prova c.c.
Ui ≤ 60
60 < Ui ≤ 300
300 < Ui ≤ 690
690 < Ui ≤ 800
800 < Ui ≤ 1000
1000 < Ui ≤ 1500
1415
2120
2670
2830
3110
3820
1000
1500
1890
2000
2200
-
La nuova Norma Quadri
CEI EN 61439
Sovratemperatura
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26 giugno 2010 | Slide 57
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura
Modalità di verifica: prova, calcolo e regole di progetto
9 Sovratemperatura
La verifica della
sovratemperatura si
può effettuare con
prova di tipo e con
le regole di progetto,
senza alcun limite
alla potenza o alla
corrente del quadro
Quadri
finali
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26 giugno 2010 | Slide 58
Prove di
verifica
Regole
Prova di progetto
temper.
Prova di tipo Calcolo
SI
SI
Regole di
progetto
Fino a
1600 A
CEI 17-43
Regole di progetto
SI
Metodi di
calcolo
fino a 630 A
col metodo delle
potenze Pdiss < Pinvol
Fino 1600 A
Calcolo
Fino 630 A
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura
Verifiche dirette (prove) e indirette (regole di progetto)
Disponendo di prove di sovratemperatura, con opportune
regole si possono derivare quadri senza limiti
di corrente o di potenza
Utilizzando solo metodi di calcolo, il campo in correnti o
potenze per la derivazione di quadri conformi, è più ridotto:
Il flusso di
raffreddamento
ricorda da
vicino una
normale stufa
a legna
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26 giugno 2010 | Slide 59
1)
< 630 A metodo delle potenze Pdiss < Pinvol
2)
< 1600 A col metodo delle CE 17-43
(ridotto rispetto ai precedenti 3150 A)
L’insieme
si prova
introducendo
opportuni fattori
di contemporaneità
sull’insieme delle
uscite (dipende
dal numero e tipo
di entrate di
potenza, con
unica entrata è
inferiore
alla taratura
dell’inter-ruttore)
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura
Fattori di contemporaneità e regime termico
Ogni circuito interno deve portare la propria corrente nominale (se
serve si prova uno alla volta e si verifica il regime raggiunto)
RDF (in inglese) = Coefficiente di contemporaneità
- Il singolo circuito deve reggere la propria corrente nominale di
pieno carico (prova specifica di temperatura a regime)
- l’intero quadro si prova adottando un opportuno coefficiente di
contemporaneità sulle uscite o su parte di esse, così da ottenere
la corrente nominale (in entrata)
La diversa
posizione
degli attacchi
posteriori
orizzontali e
verticali
influenza il
raffreddamento
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26 giugno 2010 | Slide 60
L’insieme si prova con fissati fattori di contemporaneità
(dipende dal numero e tipo di entrate; con unica entrata
la corrente è in genere inferiore alla taratura dell’interruttore a
causa del relativo riscaldamento localizzato).
l fattore di contemporaneità può essere stabilito:
- per un gruppo di circuiti;
- per tutto il quadro.
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura
Limiti ammissibili a regime per le sovratemperatura
Le sovratemperatura in
Tab. 6 si
applicano
con una
temperatura
media
dell’aria
ambiente
inferiore o
pari a 35 °C e
non
devono
essere
superati
quando i
quadri sono
verificati
secondo
la nuova
norma
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26 giugno 2010 | Slide 61
Parti di un quadro
Componenti incorporati a)
Terminali per conduttori esterni isolati
Sbarre e conduttori
Organi di comando manuale:
- di metallo
- di materiale isolante
Involucri e coperture esterne accessibili:
- superfici metalliche
- superfici isolanti
Connessioni particolari del tipo presa a spina e spina
Sovratemperature
K
In accordo con le relative prescrizioni delle norme di
prodotto per i componenti singoli, o secondo le istruzioni
del costruttore del componente, tenendo in considerazione
la temperatura interna del quadro
70 b)
Limitata da:
resistenza meccanica del materiale
conduttore;
possibili influenze sull’apparecchio
adiacente;
limite di temperatura ammissibile per i
materiali isolanti a contatto con il conduttore;
influenza della temperatura del conduttore
sugli apparecchi ad esso connessi;
per i contatti ad innesto, natura e
trattamento superficiale del materiale dei contatti.
15 c)
25 c)
30 d)
40 d)
Determinata dai limiti fissati per i componenti
dell’equipaggiamento di cui fanno parte e)
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura
La dinamica della prova sperimentale
La verifica con prova impone i seguenti passi:
Le specifiche
prestazionali
sulla
dissipazione
termica del
catalogo ArTu
vanno ancora
bene
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26 giugno 2010 | Slide 62
1)
Selezione della variante più onerosa del quadro
2)
Prova con uno dei possibili metodi (è definito dal costruttore)
- Unica unità provata con unico fattore di contemporaneità
- Unità funzionali provate separatamente da quadro e da
sbarre (poi sono provati anche come unica unità completa)
- Unità funzionali e sistemi sbarre provati separatamente
dal quadro e poi il quadro provato completo
3)
Estensione dei risultati alle varianti (stessa costruzione,
dimensioni maggiori o uguali, stesse (o migliori) condizioni di
ventilazione e di segregazione, stesse o minori potenze
dissipate e, stesso o minor numero di circuiti in uscita per
ogni sezione, stessa o ridotta densità di corrente nei sistemi
sbarre
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura
Due strade quando si decide per la prova di verifica
In pratica si danno due casi:
- la somma delle correnti d’impiego in uscita verso
i carichi, stabilite dall’impiantista è < della
corrente d’impiego (o nominale) d’entrata o della
somma delle entrate: Σ IB uscite < Σ IB entrate
Entrata >
uscite
- la somma delle correnti d’impiego in uscita verso
i carichi stabilite dall’impiantista è > della
corrente d’impiego (o nominale) d’entrata o della
somma delle entrate; Σ IB uscite > Σ IB entrate
Entrata < uscite
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26 giugno 2010 | Slide 63
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura
Il quadro di partenza con S IB uscite > S IB entrate
La versione
teorica iniziale
delle correnti
nominali,
può essere
interpretata
come indicato
nelle due
configurazioni
che seguono,
che adottano
un fattore di
contemporaneità di 0,8 per
gruppi di
apparecchi
Entrata < uscite
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26 giugno 2010 | Slide 64
[1600 A]
B1
800 A
D1
400 A
C1
630 A
D2
A1 1600 A
[1600 A]
B2
400 A
B3
400 A
Sezione A
Sezione B
C2
200A
C3
200A
C4
200A
C5
200A
Sezione C
D
2
a
D
2
b
D
2
c
D
2
d
Da D2a a D2d
Ciascuno da 100 A
Sezione D
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura
Un primo stato di carico provato in temperatura
Il quarto scomparto è
scarico (aperto), il terzo
e il secondo sono in
parte caricati con
coefficiente 0,8. In tal
modo nel primo passa
ancora 1600 A cioè la
sua corrente
nominale
Attenzione a garantire
il libero flusso di
raffreddamento attraverso
l’interruttore
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26 giugno 2010 | Slide 65
[320 A]
[1600 A]
[1280 A]
[320 A]
B1
800 A
[640 A]
C1
630 A
[0 A]
[0 A]
D1
400 A
[0 A]
D2
A1 1600 A
[1600 A]
Regime A
B2
400 A
[320A]
B3 400 A
[320 A]
Sezione A
[0 A]
[0 A]
Sezione B
C2 200A
[160A]
C3 200A
[160A]
D
2
a
D
2
b
D
2
c
D
2
d
C4 200A
[0A]
C5 200A
[0A]
Sezione C
Da D2a a D2d
Ciascuno da 100A
Sezione D
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura
Un secondo stato di carico provato in temperatura
Il quarto scomparto è
caricato a 320 A, il terzo
e il secondo a 640. Nel
primo passano ancora
1600 A. Lo stato più
gravoso sarà quello di
riferimento per la prova
di sovratemperatura
[960A]
[640 A]
[1600 A]
[640 A]
B1
800 A
[640 A]
D1
400 A
[320 A]
Regime B
B3
400A
[0 A]
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26 giugno 2010 | Slide 66
[320 A]
D2
A1 1600 A
[1600 A]
Sezione A
[0 A]
C1
630 A
[504 A]
B2
400 A
[0 A]
La classica ottimale
soluzione termica a “salice
piangente”
[320 A]
Sezione B
C2 200A
[136A]
C3 200A
[0A]
D
2
a
D
2
b
D
2
c
D
2
d
C4 200A
[0A]
C5 200A
[0 A]
Sezione C
Da D2a a D2d
Ciascuno da 100A
Sezione D
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura
Derivazione a mezzo regole di progetto
Prova di tipo Calcolo Regole di progetto
9 Sovratemperatura
SI
SI
SI
Allestimenti verificati in questo modo
rispettano le seguenti operazioni:
Conviene
collocare
in basso
le tarature con
correnti
elevate onde
ridurne il
percorso
- le unità funzionali sono dello stesso gruppo del’unità usata per il test
- lo stesso tipo di costruzione utilizzati per il test;
- le stesse dimensioni globale o maggiore utilizzate per il test;
- lo stesso raffreddamento o maggiore del quadro testato;
- la stessa separazione interna o ridotta come per il test (se esistano);
- le stesse o minori perdite nella stessa sezione utilizzata per il test.
- lo stesso o minor numero di circuiti in uscita per ogni sezione.
L’assieme in fase di verifica può comprendere
tutto o parte dei circuiti dell’assieme verificato
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26 giugno 2010 | Slide 67
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura
Principi di derivazione logica dalla prova
Ogni circuito
interno deve
reggere
la corrente
nominale (si
prova uno
alla volta e si
verificano le
temperature
a regime)
Nel grande ci sta il piccolo
Disponendo di un quadro già conforme alla tenuta termica,
con un sistema disponibile, la stessa circuiteria o una
similare (stessi watt da dissipare) può essere contenuta
nella stessa carpenteria (L x l x h) o in una più grande
Se ne prova uno per tutti
Superata la prova di temperatura su un prototipo, esso fa
da capostipite per tutti gli altri quadri “generati” (compresi)
da quello, cioè aventi perdite termiche minori o uguali.
Da cui la convenienza a provare prototipi “pieni e
ben distribuiti” per tirare al limite le temperature
Se ciascuna parte va bene, l’insieme va bene
Accoppiando scomparti, singolarmente conformi
alla temperatura, l’insieme finale è anch’esso conforme
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26 giugno 2010 | Slide 68
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura
Derivazione a mezzo calcolo
Prova di tipo Calcolo Regole di progetto
9 Sovratemperatura
SI
SI
SI
Trasmissione
del calore
(conduzione,
irraggiamento
e convezione)
da interruttore
a quadro e
ad ambiente
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26 giugno 2010 | Slide 69
Quadro con In < 630 A
- Viene determinata la potenza dissipabile in un involucro (tabella Pdiss – ∆T,
ricavabile da dati costruttore o simulazione con resistenze);
- Rispettati i vincoli si calcola la potenza tot. dissipata e la temperatura assoluta
- Il quadro è verificato se questa temperatura è < temperatura di servizio dei
componenti installati (caricati al max all’80% della loro portata in aria libera)
Quadro con In < a 1600 A
- Rispettati i vincoli si calcola la potenza totale dissipata e la
temperatura assoluta col metodo della norma IEC 60890 (CEI 17-43);
- Il quadro è verificato se questa temperatura è inferiore alla max temperatura
di servizio dei componenti installati (caricati all’80% della portata in aria libera)
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura
Quando la prova di verifica non serve
Il quadro è
verificato
se la
temperatura
finale alla
totale
potenza
dissipata,
non supera la
temperatura
di lavoro
ammissibile
degli
apparecchi,
che perciò
potranno
reggere un
carico <
all’80% della
corrente
nominale
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26 giugno 2010 | Slide 70
Col primo metodo, alternativo alla prova, deve essere:
0 < InA < 630 A (criterio simile alla CEI 23-51):
Ptot < Pinv
- Ptot = somma perdite totali dei componenti attivi
- Pinv = massima potenza dissipabile da involucro
mantenendo le temperature ai diversi strati del quadro
inferiori ai rispettivi valori sopportabili dai componenti
Il metodo non evita del tutto la prova, giacché richiede
l’impiego di resistori come generatori di calore e di
termometri per rilevare le temperature di regime nel quadro
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura
Quando la prova di verifica non serve
Il secondo metodo fino a 1600 A è esente da prova
e si sviluppa tutto “a freddo e a tavolino”, applicando il noto
algoritmo di costruzione della mappa termica del quadro,
disegnabile mediante la CEI 17-43, in uso da anni
presso molti quadristi assemblatori.
L’alto valore di
forma ostacola
non poco il
raffreddamento
Multipli altezza involucro
Curva caratteristica
di sovratemperatura
1,0
0,5
D t1,0
Estremità
superiore
D t 0,5
Metà altezza
Dt
Sovratemperatura dell'aria all'interno
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26 giugno 2010 | Slide 71
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura
La distribuzione della temperatura con la CEI 17-43
Multipli altezza involucro
con Ae < 1,25 distribuzione lineare
1,0
0,75
0,5
∆t 1 Estremità superiore
∆t 0,75 = c . ∆t 0,5
∆t 0,75
B = ∆t1 ; 0,75
∆t 0,5 metà altezza
A = ∆t 0,5 ; 0,5
∆t
Sovratemperatura dell'aria all'interno
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26 giugno 2010 | Slide 72
Per Ae ≤ 1,25 m2 la
sovratemperatura segue una
distribuzione lineare, che parte
dal minimo (ambiente) e arriva
al massimo all'altezza dei tre
quarti del quadro; la
temperatura resta poi costante.
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura
La distribuzione della temperatura con la CEI 17-43
Multipli altezza involucro
con Ae > 1,25 distribuzione lineare
estremità
superiore
1,0
B = ∆t
metà altezza
0,5
∆t 0,5
A = ∆t0,5 ; 0,5
∆t
Sovratemperatura dell'aria all'interno
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26 giugno 2010 | Slide 73
1
;1
Tali temperature si dovranno
confrontare con quelle sopportabili dagli
apparecchi o tollerabili dall’operatore
(sui pannelli, maniglie, etc)
Per Ae > 1,25 m2 la sovratemperatura
è lineare, dal minimo (ambiente)
al massimo all'estremità
superiore dell'involucro.
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura
L’equivalenza termica tra componenti diversi
Unità funzionali - sostituzione degli apparecchi
Un apparecchio può essere sostituito con un apparecchio
similare, di una serie differente da quella utilizzata nella
prova originale, purché la potenza dissipata e la
sovratemperatura dell’apparecchio, quando provato
in conformità con la norma di prodotto,
sia la stessa o inferiore.
Devono essere mantenute le disposizioni fisiche all’interno
dell’unità funzionale e i valori nominali dell’unità funzionale
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26 giugno 2010 | Slide 74
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura
Problemi ed opportunità dalla sostituibilità
?
Vantaggi della sostituibilità di un componente con un altro
mantenendo la medesima conformità termica
- Concede l’intercambiabilità “energetica” di un componente
- Il sostituto deve avere perdite termiche uguali o minori
- Occorre conoscere la temperatura del componente
- Se tutto è < (conservativo) il componente nuovo è sostituibile
- Non si accenna ad altre prestazioni (I2t, Icc Rint)
Problemi formali e difficoltà d’applicazione
- Difficile reperibilità delle temperature dei componenti
- Riluttanza o impossibilità a fornire questi valori di temperatura
- Attesa per una qualche soluzione normativa
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26 giugno 2010 | Slide 75
La nuova Norma Quadri
CEI EN 61439
Corto circuito
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26 giugno 2010 | Slide 76
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
I guasti che deve sopportare per norma il quadro
Il quadro
deve
sopportare
senza danno
tutti e soli i
guasti a valle
sulle linee di
uscita.
Limite d’inizio di corti per il quadro
8888888
Corti circuiti estranei al
quadro
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26 giugno 2010 | Slide 77
Corti circuiti
interessanti il quadro
La nuova
norma non
considera
ancora
il guasto
ad arco interno
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Finalità della prova sotto corto circuito
Attenzione !!!
Con la prova di corto si verifica la tenuta strutturale
delle parti attive (rame) e passive (carpenterie) ……
… non il potere di interruzione delle protezioni
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26 giugno 2010 | Slide 78
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Conferma di tenuta senza prove, calcoli e derivazioni
Un’ampia
fetta di quadri
in BT non
richiedono
prova di tipo
di corto
circuito:
- mediobassa
potenza in
cabina
- elevata
distanza
dalla cabina
- forte
limitazione
di picco con
interruttori
limitatori
Come prima la verifica del cortocircuito per il quadro non è richiesta se:
Icp ≤ 10 kA (presunti
efficaci nel punto
d’installazione)
oppure
Ipk ≤ 17 kA (corrente
di picco limitata da
interruttore o fusibile
all’ingresso o a monte
del quadro
Icp presunta dell'impianto
(valore efficace) è: I <
cp
NO
SI
SI
Per l'interruttore generale
la corrente di picco nel caso
di corto circuito massimo
ammissibile all’entrata
del quadro è:
prova di corto ?
NO!
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26 giugno 2010 | Slide 79
10 kA
Ipk < 17 kA
NO
prova di corto ?
SI!
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Il caso limite di protezione da corto con interruttore
Anche per CEI EN
61439 non serve
la prova di tipo
Ipk
di corto circuito
Ipk (Icn) > 17 kA occorre
se il picco limitato
Ipk (Icp) < 17 kA prova ?
dall’interruttore
è < 17 kA
Ipk (Icn)
in corrispondenza
17 kA
Ipk (Icp)
della Icp presunta
nel punto
d’installazione
Icp presunta < Icn
del quadro
No!!
Ipk
picco limitato
Icp
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26 giugno 2010 | Slide 80
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Al quadro sotto corto ci pensano gli apparecchi ABB
Interruttore
T1 160 T2 160 T3250
T4 250 T4 320 T5
Icp (415V)
36 kA
25 kA
50 kA
14 kA
25 kA
10 kA
17 kA
I picchi di corrente limitati sono inferiori ai
17 kA alle correnti di guasto efficaci indicate Icp
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26 giugno 2010 | Slide 81
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Verifiche dirette (prove) e indirette (regole di progetto)
Prova di tipo Calcolo Regole di progetto
10 Corto circuito
SI
SI
SI
La verifica in corto circuito si può effettuare con prova di tipo e
con le regole di progetto (come per la sovratemperatura)
Quadri
finali
Regole di
progetto
Prova
in corto
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26 giugno 2010 | Slide 82
Calcolo
CEI 17-52
Le regole
di progetto
in corto
circuito sono
riportate
in una apposita
tabella 13
(vedi oltre)
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
La tenuta in corto circuito senza prove e derivazioni
Regole di progetto :
- Sistema di riferimento provato
(produttore o costruttore originale)
- Applicazione Tab. 13 della norma
Nel caso di verifica con prove le condizioni residue
dopo la prova sono:
- Minime distanze in aria (stesso isolamento)
- Gradi IP esterni ed interni immutati
Corrente nominale di corto-circuito condizionata (Icc)
valore della corrente presunta di corto-circuito, dichiarata
dal costruttore del quadro, che il quadro stesso può
sopportare, durante il tempo totale di funziona-mento
(tempo di apertura) del dispositivo di protezione contro il
cortocircuito (SCPD), nelle condizioni specificate
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26 giugno 2010 | Slide 83
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Dalla realtà impiantistica alla modellazione matematica
Per la sua intrinseca
origine casuale, il corto
circuito si deve studiare
di tipo induttivo, con
cos ϕ inversamente
proporzionale alla
corrente presunta
V
I
V
φ I
n
Dalla norma la consueta
0,7
astrazione matematica
1,5
Si assegna un angolo “ϕ”
in funzione inversamente
proporzionale alla
corrente di corto circuito o Cos ϕ
di prova
φ
V
I
I
φ
2,1
2 (n)
2,2
1,7
0,5
Ipk /Icp
0,3 (cos φ)
0,25
5 kA
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26 giugno 2010 | Slide 84
V
10 kA
Icp (kA)
20 kA
0,2
50 kA
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
I parametri standard per la prova di corto circuito
Il valore di
picco della
corrente (da
cui gli sforzi
elettrodinamici), si
ottiene
moltiplicando il valore
efficace per il
fattore n.
I valori di n
ed del
corrispondente fattore
di potenza
sono indicati
nella Tab. 7
corrente di
cortocircuito
Icp (kA)
I ≤ 5
5 < I ≤ 10
10 < I ≤ 20
20 < I ≤ 50
50 < I
I
cos φ
n
0,7
0,5
0,3
0,25
0,2
Salvo un
diverso accordo
tra il costruttore
originale e
l’utilizzatore, il
valore della
corrente di
prova nella
sbarra di neutro
deve essere
almeno il
60 % della
corrente di fase
durante la
prova trifase.
1,5
1,7
2
2,1
2,2
V
t
I
Ipk
Il coordinamento dei dispositivi di protezione deve essere
concordato tra il costruttore del quadro e l’utilizzatore
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Tenuta materiali e componenti in corto circuito
La tenuta in corto circuito senza prove e derivazioni
Icp F-PE = 60% Icp FFF
quindi, nei TN
Idm = 60% Icu (magnetotermici differenziali)
corto 3F
corto F-N
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26 giugno 2010 | Slide 86
I = Icp
I = 60 % Icp
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Le diverse tenute sotto corto circuito
Il quadro dispone
d’un interruttore
di protezione ?
SI Si definisce una corrente di corto
circuito condizionata Icc
dal dispositivo d’ingresso
NO
Il quadro ha a monte
un interruttore
di protezione ?
NO
Si definisce una corrente di corto
SI
circuito condizionata Icc
dal dispositivo a monte
I (A)
picco
1 s (50 onde)
Si definisce una corrente
di corto circuito
nominale ammissibile
di breve durata Icw
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26 giugno 2010 | Slide 87
Icc breve durata
transitoria
t(s)
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Le due diverse condizioni di corto circuito per il quadro
Prova di corto circuito
condizionata
Icp
Icp
Prova di corto circuito
di breve durata
Il quadro sente
solo l’effettiva
corrente di guasto
che viene
interrotta
dall’interruttore
generale.
Si esprime in
valore efficace
Icc
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26 giugno 2010 | Slide 88
Il quadro sente
la corrente di
prova Icw per 1
secondo a 50
Hz senza
intervento delle
protezioni
(sono fuori
gioco).
Si esprime in
valore efficace
Icw
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Le due diverse condizioni di corto circuito per il quadro
Icw
Icc
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Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Breve durata e corrente di picco sopportabile Ipk e Icp
Prova
di corto
Corrente di breve durata Icw, di picco Ipk, e presunta Icp:
- Icw è il valore efficace della corrente relativa alla prova di
corto circuito per 1 secondo senza apertura delle protezioni
- Ipk è la corrispondente corrente di picco tenuta dal quadro,
queste correnti sono :
- legate da un rapporto prefissato dalla norma
- date in alternativa alla corrente condizionata Icc
- tenute dalle sbarre principali (e quadro) senza protezione
- Icp è la corrente efficace presunta di corto circuito
nel punto d’installazione
Relazione
riassuntiva
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26 giugno 2010 | Slide 90
Icp corrente di
corto presunta
<
Icw corrente di
breve durata
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
La corrente condizionata Icc
Corrente di corto circuito condizionata Icc :
- Icc è il valore efficace della corrente applicata durante la
prova di corto circuito e interrotta dalle protezioni; essa è
* in alternativa alla corrente di corto di breve durata Icw
* interrotta dalle protezioni automatiche
Relazione riassuntiva
Icp corrente di
corto presunta
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26 giugno 2010 | Slide 91
<
Icc corrente
condizionata
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
La sintesi di conformità nei due casi Icc e Icw
È nota la corrente di corto
circuito (Icc) condizionata
(val, efficace)
È nota la corrente di corto
circuito di breve durata del
quadro Icw (valore efficace)
Icp (presunta impianto) < Icc
(condizionata del quadro con
un dispositivo specificato)
Icp (presunta dell’impianto) <
Icw (del quadro)
SI
Quadro
idoneo
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26 giugno 2010 | Slide 92
NO
Quadro
non idoneo
SI
Quadro
idoneo
NO
Quadro
non idoneo
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Le diverse correnti sotto corto circuito
Schematizzazione
matematico-geometrico
del corto circuito.
In realtà la corrente
di corto, dopo
un picco iniziale,
si "smorza“
sul valore efficace presunto
nel punto di guasto.
corr. nominale
di picco Ipk
i(t)
corrente di corto
condizionata Icc
(valore efficace)
Corrente
di breve
durata
Icw
1 secondo
Corrente
presunta
di corto
circuito
Icp
corr.
nomin.
tempo
Icp
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26 giugno 2010 | Slide 93
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Dalla breve durata la corrente di picco sopportabile Ipk
ArTu L Parete ArTu L Pavimen. ArTu M Parete ArTu M Pavimento
P=200mm
P=250mm
P=150/200mm
P=250mm
Corrente
nominale fase-fase
di corto
circuito fase-neutro
di breve
durata fase-PE
Corrente nominale
di corto circuito
di picco max
25kA (1s)
35kA (1s)
25kA (1s)
35kA (1s)
9kA (1s)
21kA (1s)
9 kA (1s)
21kA (1s)
105kA (1s)
50kA (3s)
60kA (1s)
9 kA (1s)
15 kA (1s)
9 kA (1s)
15 kA (1s)
60 kA (1s)
52,5 kA
74 kA
254 kA
52,5 kA
Ipk = Icw . n
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26 giugno 2010 | Slide 94
ArTu K
74 kA
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
La sostituibilità nel rispetto delle prestazioni in corto
La verifica in corto si può
effettuare con una delle tre Quadri
modalità.
finali
Utilizzando i dati di prova,
con la “tab 13 di controllo”,
che fissa le regole di
progetto, o con la CEI 1752, si possono realizzare
una grande quantità di altri
quadri
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26 giugno 2010 | Slide 95
Regole di
progetto
Prova
in corto
Calcolo
CEI 17-52
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Derivazione a mezzo regole di progetto (tab 13)
Prova di tipo
10 Corto circuito
SI
Calcolo
Regole di progetto
SI
SI
SI NO
1 I valori nominali della tenuta al cortocircuito, di ogni circuito del quadro da
verificare, sono minori o uguali di quelli del progetto di riferimento?
2 Le dimensioni delle sezioni delle sbarre e delle connessioni, di ogni circuito
del quadro da verificare, sono > di quelle del progetto di riferimento?
3 Le distanze tra le sbarre e le connessioni, di ogni circuito del quadro da
verificare, sono maggiori o uguali di quelle del progetto di riferimento?
4 I supporti sbarre e delle connessioni, di ogni circuito del quadro da verificare
sono dello stesso tipo, forma e materiale ed hanno la stessa o inferiore
spaziatura, su tutta la lunghezza delle sbarre, del progetto di riferimento?
5 I materiali e le proprietà dei materiali dei conduttori di ogni circuito
del quadro da verificare, sono gli stessi del progetto di riferimento?
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26 giugno 2010 | Slide 96
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Derivazione a mezzo regole di progetto (tab 13)
Prova di tipo
10 Corto circuito
SI
Calcolo
Regole di progetto
SI
SI
6 I dispositivi di protezione contro il cortocircuito, di ogni circuito del quadro da
verificare, sono della stessa costruzione e serie, con stesse o migliori
caratteristiche di limitazione (I2t, Ipk) e basati sui dati forniti dal costruttore del
dispositivo, ed hanno la stessa configurazione del progetto di riferimento?
7 La lunghezza dei conduttori attivi non protetti, secondo 8.6.4, di ogni circuito non
protetto da verificare è < di quella del progetto di riferimento?
8 Se il quadro da verificare comprende un involucro, il progetto
di riferimento comprendeva l’involucro quando era stato provato?
9 L’involucro del quadro da verificare fa parte dello stesso progetto
e tipo ed ha almeno le stesse dimensioni di quelle del progetto di riferimento?
10 Le celle di ogni circuito del quadro da verificare hanno lo stesso progetto
meccanico ed almeno le stesse dimensioni di quelle del progetto di riferimento?
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26 giugno 2010 | Slide 97
SI NO
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Derivazione a mezzo regole di progetto (tab 13)
Regole di progetto :
- Sistema di riferimento provato (produttore)
- Applicazione Tab. 13 norma 61439-1
Dalla tab 13:
(……)
6 . I dispositivi di protezione contro il cortocircuito, di ogni
circuito del quadro da verificare, sono della stessa
costruzione e serie, con stesse o migliori caratteristiche di
limitazione (I2t, Ipk) e basati sui dati forniti dal costruttore
del dispositivo, ed hanno la stessa configurazione del
progetto di riferimento?
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26 giugno 2010 | Slide 98
SI
NO
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Derivazione a mezzo regole di progetto (tab 13)
Regole di progetto :
- Sistema di riferimento provato (produttore)
- Applicazione Tab. 13 norma 61439-1
Nota alla tab 13
a) La protezione da corto circuito dello stesso tipo
ma di una diversa serie può intendersi equivalente,
se il relativo costruttore dichiara che le prestazioni sono
le stesse o migliori in ogni specifica, di quelle della
protezione verificata (potere di rottura, caratteristica
di limitazione I2t, Ipk, distanze critiche)
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26 giugno 2010 | Slide 99
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Derivazione a mezzo regole di progetto (tab 13)
Condizioni da verificare
- Quadro già testato a disposizione
per la comparazione
- Icw < Icw (quadro testato)
- Estensione dei risultati di prova
utilizzando il metodo proposto dalla
IEC 61117 (e rispettandone i vincoli)
D
Ogni circuito può essere verificato con
esito positivo utilizzando le righe 6, 8,
9 e 10 della Tab 13 usata per la
verifica secondo le regole di progetto
D
1
/4 D
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26 giugno 2010 | Slide 100
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Ulteriori limiti desunti dalla prova di breve durata (Icw)
1 sec = 50 cicli completi
i2(t)
t
∫0 i ( t ) dt = I t
2
2
Se:
- I = Icw
- t = 1 sec
Icw
i(t)
2
2
Icw
è l’energia specifica passante sopportata dal
quadro nella prova di beve durata (1 s)
è il picco di corrente max (nel 1°periodo)
cw sopportato dal quadro nella prova di breve durata
nxI
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26 giugno 2010 | Slide 101
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
La sintesi di conformità nei due casi Icc e Icw
Icw (sistema-quadro)
Ipk sist = Icw . n
Ipk int
I2t sist= Icw2 . t
(i2t)int
Ipk sist > Ipk int
Sistema
idoneo
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26 giugno 2010 | Slide 102
Icp presunta (+ interruttore)
SI
I2t sist > (i2t)int
NO
Sistema
non idoneo
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Esempio di Regole di progetto per la tenuta in corto
E' nota la Icw di breve durata del
quadro (val. eff.)
I (A)
picco
1 s (50 onde)
Icw breve durata
I2T
Icp presunta < Icw
t(s)
NO
SI
SI
E' presente a monte del
quadro un interruttore
che alla Icp presunta ha
I2t < I2t (quadro)
e Ipk < Ipk (quadro)
NO
Quadro
OK
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26 giugno 2010 | Slide 103
Quadro
KO
Dalla prova di breve durata si ha:
- l’energia passante I2t sopportata
- il picco di corrente Ipk sopportato.
Se tali valori sono rispettati
dall’interruttore disponibile, non
servono altre verifiche sperimentali
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Esempio di Regole di progetto per la tenuta in corto
Icw
Dati impianto
Icp
I2 t
Ipk
Catalogo
quadro
Icw > Icp
SI
Quadro
OK
?
?
SI
I2 t > I2 t
Ipk > Ipk
( quadro) (interruttore)
Quadro OK
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26 giugno 2010 | Slide 104
NO
Icn
I2 t
Ipk
NO
Quadro KO
Catalogo
interruttore
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Problemi sulle uscite dal quadro
I
O
I
O
devono avere una adeguata
corrente di corto circuito
di breve durata
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26 giugno 2010 | Slide 105
é sufficiente indicare la
corrente di corto circuito
condizionata
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Esempio di Regole di progetto per la tenuta in corto
Impianto (quadro) esistente: Vn = 400 V; Icp = 35 kA
Icw = 35 kA
da cui:
I2t quadro = 352 x 1 = 1225 MA2s
Ipk quadro = 35 x 2,1 = 73.5 kA
Dati impianto nuovo: Vn = 400 V; Icp = 60 kA
Per verificare la compatibilità con l’esistente, si deve:
- determinare I2t e Ip dell’interruttore a monte del quadro
- verificare che gli interruttori interni al quadro abbiano
l’adeguato potere di interruzione, singolarmente o back-up.
A monte del quadro, viene installato un Tmax T5H
che a Icu = 70 kA presenta I2tinterruttore < 4MA2s Ipk interruttore< 40 kA
Nel quadro ci sono scatolati Tmax T1,T2,T3 (N) e Icu = 36 kA (415 V).
Dalle tabelle di Back-up tali interruttore risultano idonei
all’impianto in quanto il loro potere di interruzione viene
elevato a 65 kA dall’interruttore T5H (back-up) posto a monte
Il nuovo quadro è dunque idoneo, per quanto riguarda il cto cto
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26 giugno 2010 | Slide 106
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Esempio di Regole di progetto per la tenuta in corto
ArTu
ArTu
Dati impianto: Vn = 400 V
Icp = 45 kA
T2 160
T2 160
T3 250
T3 250
Barre verticali sagomate In (IP65) 800, Icw max 35 kA.
Dobbiamo verificare che le sollecitazioni ridotte dagli
interruttori posti a valle del sistema siano compatibili.
Nelle celle ci siano: Tmax T3S250 Tmax T2S160
T3 250
Dalla Icw del sistema di barre si ricava che:
Ipk sist = Icw . n = 35 . 2,1 = 73,5 [kA]
I2tsist = Icw2 . t = 352 . 1 = 1225 [(kA)2s]
Dalle curve di limitazione e di I2t per T3S250 si ha:
Per Icp 45 kA
corrisponde
Ipk int < 30 kA
corrisponde
I2tint < 2 [(kA)2s]
Quindi, essendo Ipk int<Ipk sist (30<73,5) e I2tint<I2tsist (2<1225)
Il sistema di barre è perciò compatibile con il quadro
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26 giugno 2010 | Slide 107
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Protezione con T3S 250
< 2 kA2s
< 30 kA
45 kA
Un Tmax T3S a Icc = 45 kA
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26 giugno 2010 | Slide 108
45 kA
Ip interruttore < 30 kA
I2tinterruttore < 2 MA2s
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Legame geometrico tra distanza portabarre e Icw
X max = distanza max tra due portabarre consecutivi.
N°portabarre in funzione della Icc max
Barra
codice
BA0400
BA0800
BA0400
BA0800
portata
Portabarre
codice
N°barre
per fase
X max
25 kA (mm)
X max
35 kA (mm)
400A
800A
Lineare
PB0803
PB0803
1
1
4
4
550
550
5
4
425
550
400A
800A
Scalare
PB0802
PB0802
1
1
4
4
550
550
4
4
550
550
Il corretto numero di portabarre garantisce
la tenuta agli sforzi elettrodinamici in caso di
cortocircuito. Valutare la distanza massima
(X max) da non superare tra due portabarre
consecutivi in funzione della Icc massima
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26 giugno 2010 | Slide 109
1/4 X
X
X
1/4 X
La distanza tra il primo portabarre e la fine della barra deve
essere < 1/4 di “X”.
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Legame geometrico tra distanza portabarre e Icw
Barre
sagomate
Catalogo tecnico
1STC802001D0904
dal catalogo ArTu
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26 giugno 2010 | Slide 110
Catalogo generale
quadri per distribuzione
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
La convenienza di un sistema sbarre completo
Un sistema costruttivo prevede
un sistema di sbarre provato e
accessoriabile e tutte le
apparecchiature necessarie a
sopportare i forti sforzi di corto
circuito
D
D
barrette
orizzontali IP20
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26 giugno 2010 | Slide 111
portabarre
isolanti
1
/4 D
serrabarre
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
La questione dei traversini tra sbarre e interruttori
Connessioni delle unità funzionali di uscita all’alimentazione
Se un quadro contiene dei conduttori tra la sbarra collettrice principale e
l’alimentazione delle unità funzionali di uscita, che non soddisfano le prescrizioni di
8.6.4, un circuito di ogni tipo deve essere sottoposto ad una prova aggiuntiva.
CEI E 61439 art 8.6.4
Scelta ed installazione di conduttori attivi
non protetti per ridurre la possibilità
di cortocircuito
In un quadro i conduttori attivi non protetti
da dispositivi contro il cortocircuito
devono essere scelti ed installati in modo
tale che, nelle normali condizioni di
funzionamento, un cortocircuito interno
tra le fasi o tra fase e terra sia estremamente poco probabile
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26 giugno 2010 | Slide 112
Icc = Icw
Tenuta materiali e componenti in corto circuito
Distanza di primo fissaggio al crescere della Ipk
450
700
400
600
T2
350
T4
500
300
Dalla guida ai
quadri ArTu
250
400
200
300
Distanza
supporti]
150
100
200
50
100
Ipk [kA]
0
10
100
1000
T5
600
500
400
300
200
100
0
10
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26 giugno 2010 | Slide 113
Distanza
supporti]
Ip [kA]
0
10
100
320
300
280
260
240
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
50 60
1000
1000
S6
Distanza
supporti]
Ip [kA]
100
Distanza
supporti]
80
100
Ip [kA]
150
200
500
Tenuta materiali e componenti
Differenze tra CEI 17-43 (temper) e CEI 17-52 (corto)
- Nella CEI 17-43 non si richiedono
riferimenti ad alcuna prova di tipo
sulla tenuta alle sovratemperature;
nella CEI 17-52 invece tale
riferimento è vincolante
- Nella CEI 17-43 il calcolo è
nettamente più preciso che nella CEI
17-52, dove le approssimazioni
sono larghe ed è grande la difficoltà
di approssimazione del calcolo alla
realtà fisica nel caso di grosse
strutture complesse
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26 giugno 2010 | Slide 114
Serve
il catalogo
(prove di tipo)
per CEI 17-52
Non serve
il catalogo
(prove di tipo)
per CEI 17-43
Tenuta materiali e componenti
Differenze tra sovratemperature e corto circuito
condizioni e prestazioni
Sforzi
Norme
di calcolo
Sovratemp. CEI 17-43
Corto
circuito
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26 giugno 2010 | Slide 115
Prova
di tipo
non
richiesta
CEI 17-52 necessaria
CEI 11-26
Campo
d’impiego
Precisione protegge
di calcolo dal guasto
interno
ottima
adesso fino
sotto le
a 1600 A
condizioni
(senza
previste
prova)
sotto i
valori
di prova
grossolana
no mai
no mai
Tenuta materiali e componenti
EMC, manovre meccaniche e forme segregazione
Prova di tipo Calcolo Regole di progetto
11 Compatibil. elettrom.
SI
NO
SI
12 Operaz. meccaniche
SI
NO
NO
200 manovre (erano 50)
Conferma delle “forme”
La separazione può
essere realizzata con
sezioni o barriere
(metallico o nonmetallico), isolamento di
parti vive o l’involucro di
un'apparecchiatura
(interruttore scatolato)
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26 giugno 2010 | Slide 116
Forma 1
Forma 2A Forma 2B
Forma 3A Forma 3B
Forma 4A Forma 4B
Compatibilità elettromagnetica
Regge l’approccio modulare
Nella
maggioranza i
quadri
vengono
costruiti
incorporando
una
combinazione
più o meno
casuale di
dispositivi e
componenti
Nessuna
prova EMC è
richiesta sui
quadri finali
se sono
soddisfatte le
seguenti
condizioni:
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26 giugno 2010 | Slide 117
Nessuna prova per quadri
privi di circuiti elettronici
Tollerata l’emissione di disturbi
elettromagnetici occasionali
Eventuali circuiti elettronici presenti
devono rispettare i limiti di emissione e
immunità previste dalle attuali
pubblicazioni IEC (approccio modulare)
a) I dispositivi
incorporati
sono conformi
alle prescrizioni
EMC per
l’ambiente
specificato
(vedi J.9.4.1)
come da
Norma EMC di
prodotto
b) Il montaggio
è fatto secondo
le istruzioni del
costruttore dei
dispositivi
(riguardo alle
mutue
influenze, alle
schermature,
alla messa a
terra ecc.).
Verifiche individuali (ex prove individuali o collaudo)
A cura del costruttore del quadro
La verifica comprende le categorie seguenti:
1) Costruzione (da 11.2 a 11.8):
a) grado di protezione dell’involucro;
b) distanze in aria e superficiali;
c) protezione da scossa e continuità PE
d) installazione di componenti;
e) circuiti elettrici interni e collegamenti;
f) terminali per conduttori esterni;
g) funzionamento meccanico.
2) Prestazioni (da 11.9 a 11.10):
a) proprietà dielettriche;
b) cablaggio, funzioni e
prestazioni operative
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26 giugno 2010 | Slide 118
Le verifiche
individuali
hanno lo scopo
di individuare
i difetti nei
materiali
e nella
fabbricazione e
d’accertarsi del
corretto
funziona-mento
del quadro
montato. Esse
devono essere
effettuate su
ogni quadro.
Verifiche individuali (ex prove individuali o collaudo)
A cura del costruttore del quadro
La verifica
ha lo scopo
di individuare
i difetti nei
materiali e
nella
fabbricazione e di
accertare
il corretto
funzionamen
to del
QUADRO
assemblato.
Essa è
eseguita su
ogni
QUADRO.
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26 giugno 2010 | Slide 119
Grado di protezione IP
Scossa elettrica
Installazione dei componenti
Circuiti e collegamenti
Terminali per conduttori
Funzionamento meccanico
Cablaggio e funzionalità
a vista
“
“
secondo progetto
a campione
verificare numero
tipo e
identificazione
secondo progetto
verifica
funzionamento
verifica della
marcatura ed
esame a vista
Il
costruttore
del QUADRO
deve stabilire
se la verifica
individuale è
effettuata
durante e/o
dopo
l’assemblaggio.
Se del caso,
la verifica
individuale
deve
confermare
che la verifica
di progetto
sia
documentata.
Verifiche individuali (ex prove individuali o collaudo)
La verifica dielettrica è ancora la più importante
Si effettua una prova di tenuta a frequenza industriale su
tutti i circuiti secondo 10.9.2 ma con una durata di 1s
In alternativa, per i quadri con
la protezione in entrata fino a
250 A, si può eseguire la
verifica della resistenza
d’isolamento utilizzando
a 500 V c.c.
La prova è superata se la
resistenza tra i circuiti e le
masse è di almeno 1000 Ω/ V.
collaudo
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26 giugno 2010 | Slide 120
misura tra i conduttori
attivi e la massa
misura tra i conduttori
attivi tra loro
Verifiche individuali (ex prove individuali o collaudo)
La verifica dielettrica è ancora la più importante
Dove le distanze in aria sono:
- meno dei valori dati in Tavola 1, si esegue
la prova di impulso di tensione;
- uguali o maggiori dei valori dati in Tavola 1 (ma meno
che 1,5 volte), la verifica sarà la misurazione fisica
o una prova di tenuta all’impulso di tensione
- uguali o maggiori di 1,5 volte i valori dati in Tavola 1
(veda 10.9.3.5), la verifica sarà un esame
a vista o una prova di tenuta all’impulso
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26 giugno 2010 | Slide 121
Tenuta materiali e componenti
Modi essere di un quadro rispetto a norme e leggi
Fuori Norma CEI
ma ancora
CEI EN 61439
a regola
d’arte
Verifica
con prove
Verifica
con calcoli
Regole di
progetto
Fuori regola
d’arte, dunque fuorilegge
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26 giugno 2010 | Slide 122
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26 giugno 2010 | Slide 123