2^ SIMULAZIONE del 13/05/2010 CLASSE 5^ Ela Alunno _________________
ESERCIZIO COORDINAMENTO DELLA PROTEZIONE
Nel rispetto del D. M. 37/2008 ex 46/90 e CEI 64/8
Con riferimento allo schema a blocchi determina le protezioni che garantiscano:
1) sezionamento (ossia continuità rame) – 2) protezione contatti diretti (ossia contatti con lati
attivi es. cortocircuiti) – 3) protezione dai contatti indiretti ( ossia contatti con masse che
normalmente non sono in tensione es. differenziale) – 4) protezione termica (ossia
sovracorrenti non derivanti non necessariamente da cause elettriche)- SPD (ossia
sovratensioni (sia di natura interna es. inserzione di carichi induttivi grossi o sovratensioni di
natura esterna es. fulminazione diretta o indiretta delle linee elettriche / elettroniche)
FATTE LE OPPORTUNE SCELTE IL CANDIDATO COMPLETI I DATI DEL PROSPETTO
SEGUENTE
LEGGI_
Gruppo misura ENEL(dati che si richiedono o concordano con l’ente)
Vn= (x )400/( )230 V In= ___ A - Potere d’interruzione (10) KA
Potenza contrattuale ? ( ) 6KW - ( ) 10 KW - ( ) 15 KW ( ) 20 KW ( ) 25 KW
AVANQUADRO /Protezione generale linea
Interruttore Magneto termico __x ___ A curva “__” P. I. ____KA
Differenziale I∆n= ___ mA tipo “___” ( ) Selettivo ( ) ritardo tempo __ s
Linea di alimentazione Lunghezza 50 m
Posa del cavo interrato in tubazione PVC doppia
camera Ф = 120 mm
Cavo tipo N1VV-K o FG7OR (__G__)mm2
Ib1= ___A PT= ___ KW
NOTA:
ll candidato completi o evidenzi le risposte
in sospeso del presente prospetto, nel
seguente modo:
Es. (X) MTD 2x25 curva “C” (in rosso sono
indicate le risposte da completare)
QUADRO D’ARRIVO
( ) metallo va collegato a terra richiede Diff. a monte
( ) PVC ossia doppio isolamento (non va collegato a terra) non necessita
differenziale a monte se non esistono masse tra Quadro generale e quadro
arrivo
Protezione generale ( ) sezionatore per manutenzioni tipo 0/1 ( ) con blocco
porta ( ) MT non serve perché a monte della linea nell’avanquadro metto già
una protezione anche MT
Si può con sufficiente approssimazione ritenere un Coefficiente di
contemporaneità dei carichi pari a Kc = 0,9 (stabilire su base ipotesi di lavoro)
Carico derivato
RIFASARE IL SISTEMA a cos φ 0,9
Dati della baatteria di rifasameento:
Vn= ____/________ V;
f = _______ Hz
Qc = _______ KVAR
Collegamento batterie ( ) Stella /( ) triangolo
N° stadi consigliati _____ da ____ KVAR
DESCRIVI COME INTEGRA IL SIATEMA CON
UNA “ FONTE D’ENERGIA
( ) GRUPPO Statico
( ) Gruppo dinamico o elettrogeno
( ) PANNELLO FOTOVOLTTAICO
1) motore ( ) trifase (X) monofase P = 4 KW; Q = 3 KW cos φ= ___ Ib1= ___A
Linea derivata tipo __________ __ (_ G__)
Protezione
( ) MT _x __ A curva ___ P. I. ___ kA
( ) MTD _x __ A curva ___ P. I. ___ kA I ∆n= ___ mA tipo “___” ( ) Selettivo ( )
ritardo tempo __ s
2) Linea luce P max= 1.5 KW Ib2= ___A
Linea derivata tipo __________ __ (_ G__)
Protezione
( ) MT _x __ A curva ___ P. I. ___ kA
( ) MTD _x __ A curva ___ P. I. ___ kA I ∆n= ___ mA tipo “___” ( ) Selettivo ( )
ritardo tempo __ s
3) linea prese 2X10A+T
Linea derivata tipo __________ __ (_ G__)
Protezione
( ) MT _x __ A curva ___ P. I. ___ kA
( ) MTD _x __ A curva ___ P. I. ___ kA I ∆n= ___ mA tipo “___” ( ) Selettivo ( )
ritardo tempo __ s
4) il MAT deve sollevare un peso da 1060 Kg che si sposat a v =1,25 m/s
alimentato a triangolo 380 V e 50 Hz, in condizioni nominali. Dati di targa del
MAT sono anche s% 3,5; cosφn = 0,82 rendimento nominale n= 0,85 numero di
coppie polari p = 3
Ricorda che altri dati che possono essere utili come riferimenti: Icc = 9 In;
Io= 28% In; cosφn = 0,8 ; cosφ0 = 0,15; V1cc = 30% V1n (ricorda che 1 Kg = 9,81 N).
Calcolare anche la velocità MAT in condizioni nominali n= ___ g/min
V1cc= _____ V; P1n = ____ KW e la P ferro + P rame = _____ W Io = ___ A;
Avviamento con Inverter (descrivi il funzionamento e perché lo usi)
Per questo motore ipotizza un avviamento ed arresto con finecorsa sia in
logica cablata che PLC
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Soluzione ricavo le caratteristiche del carico 1 ossia del motore ipotizzato monofase quindi
con V = 230 V , il cos φ lo ricavo dalla potenza attiva e reattiva e quindi ricavo la
Ib1 = P / (Vn* cos φ) = 4000/(230* calcolo cos φ)
cos φ per ricavarlo devo passare dalla formula inversa ossia ricavo
φ = artg (Q/P) = tg-13/4 = tg-10,75 = 36°8” pertanto φ = 36°8” quindi cos 36°8”= 0,8
quindi posso calcolare la
Ib1 = P / (Vn* cos φ) = 4000/(230* 0,8) = 21,74 A
Allo stesso modo ricavo la corrente della linea luce ipotizzandolo a cos φ = 1
Ib1 = P / (Vn* cos φ) = 1500 / (230* 1) = 6,52 A
Per la presa non serve perché è già nota la presa da 10 A quindi Ib3 = 10 A a cui corrisponde
una P3= 230*10 = 2,3 KW
A questo punto ricordiamo che i cavi
N07V-K posa normale con sufficiente margine di sicurezza può vale (o anche per N1VV-K)
mm2
1,5
2,5
6
10
16
IZ circa
17,5 PVC – 23 EPR
24 PVC – 31 EPR
41 PVC – 54 EPR
47 PVC – 55 EPR
61 PVC – 72 EPR
IN protezione
10 A
16 o 20 A
25 o 32 A
40
50 A
questi dati è meglio ricavarli però con le tabelle a disposizione es. sul sito della scuola
quindi si può scegliere
1) motore ( ) trifase (X) monofase P1 = 4 KW; Q1 = 3 KW cos φ= 0,8 Ib1=
21,74A
Linea derivata tipo NO7V-K (3 G6 mm2) (andava bene anche un 4 mm2 vedi tavola)
Protezione
MTD In1= 2 x 25 A curva “D” P. I. 4500 kA I∆n= 30 mA tipo “AC” ( )
Selettivo ( ) ritardo tempo __ s
2) Linea luce P max= 1.5 KW Ib2= 6,5A
Linea derivata NO7V-K 3 (1 G1,5 mm2)
Protezione
MTD In2 =2x 10 A curva “C” P. I. 4500 kA; I∆n= 30 mA tipo “AC” ( ) Selettivo ( ) ritardo tempo _ s
3) linea prese 2X10A+T
Linea derivata tipo NO7V-K 3 (1 G1,5 mm2)
Protezione
MTD In3 2x 10 A curva “C” P. I. 4500 KA I∆n= 30 mA tipo “AC” ( ) Selettivo ( ) ritardo tempo __ s
4) CARICO MAT (NOTA per questo ora svolgiamo solo la sezione relativa al coordinamento)
Prima cosa da fare è calcolarsi la coppia motrice necessaria per tirare sopra il peso da 500 Kg che
trasformati in N sono F =1060 Kg => 1060 x 9,81 =10398.6 N. Sapendo che il carico si deve
muovere con velocità di traslazione di 1,25 m/s necessita di una potenza meccanica
Pm = F x v = 10.398,6 x 1,25= 12998,25 W ≈ 13 KW
possiamo applicare in prima battuta il n= 0,85 pertanto si ricava con la formula inversa n= Pn/ P1n
ricaviamo così
P1n = Pn / ŋn = 13/0,85 = 15,29 KW (in seguito sarà chiamata P4)
da cui si ricava come formula inversa
Ib4 = P1n / (√3 V1n* cos φ) = 15290/(√3 * 400* 0,8) = 27,62 A
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Considerando gli spunti del motore si sceglie una protezione magneto termica differenziale
MTD In4 = 3 x 32 A curva “D”; P. I. 4500 kA; I∆n = 30 mA - tipo “AC”
Pertanto la linea derivata potrà essere una Linea derivata sarà del tipo multipolare
N1VV-K (4 G6mm2) (fase /fase / fase/ terra)
Come generale del quadro utilizziamo
Protezione generale si sceglie un Sezionatore per manutenzioni tipo 0/1 con blocco porta. (NOTA: il
MT non serve perché a monte della linea nell’avanquadro mettiamo già una protezione anche MTD come vedremo dopo)
Nell’ipotesi che tutti i carichi assorbono la Ib, le protezioni non intervengono ma dobbiamo ricordare
che queste protezioni non intervengono anche se ci sono dei sovraccarichi fino alla In della protezione
perché sappiamo, che la protezione MT interviene per una I > In quindi con certezza in presenza anche
di lievi sovraccarichi, in effetti, la vera Ib da considerare per il carico, è proprio quella della In della
protezione MTD.
Il quadro sarà di tipo metallico (favorisce lo scambio termico) ma a monte mettiamo una
protezione differenziale (MTD nell’avanquadro). Se l’avanquadro e in Doppio isolamento
(es. resine) e la linea di derivazione è priva di possibili masse ossia con condutture
riconducibili all’ipotesi di doppio isolamento, il generale dell’avanquadro può essere MT e il
quadro generale in resina anche lui.
A QUESTO PUNTO RIFASIAMO IL SISTEMA E COORDINIAMO LA RELATIVA
PROTEZIONE
Per rifasare il sistema consideriamo solo la parte trifase ed e i tre carichi monofasi li consideriamo
come un carico trifase squilibrato a stella con la fase più caricata e squilibrata quella del motore
monofase 1 che ha P = 4 KW e Q = 3 KW con un cos φ che si è ricavato dalla relazione artg (Q/P) =
tg-13/4 = tg-10,75 = 36°8” pertanto φ = 36°8” quindi cos 36°8”= 0,8
Mentre per il carico trifase MAT sappiamo che P1n = 15,29 KW
Pertanto applicando Boucherot
Prif. = P1+ P1n= 4+15,29 = 19,25 KW per trovare tagφrif = Qrif. / Prif. Dove Qrif. = Q1+ Q1n si deve
ricavare ora Q1n = P1n tagφ1n ; dave φ1n = arcos φ1n = arcos 0,8 = 36,87 ; si ha tang φ1n = 0,75
Mentre tang φenel = 0,4843 sapendo che cos 0,9 corrisponde ad un angolo di circa 25 ° (Nota
approssimazione per difetto che mette a maggior sicurezza il cos 0,9)
Qc = Prif. (tagφrif – tagφenel) = 19,25 (tng 36,86 – tang25°)= 19,25(0,75-0,4843) = 5 KVAR
Naturalmente questo rifasatore assorbirà una corrente capacitiva a cosφ = 1 pari a
Iq = Qc /(√3*Vn)= 5.000/(√3*400)= 7,2 A che comunque andrà sommate anche alla I totale che entra
nel quadro generale. La protezione del rifasatore sarà del tipo almeno a 3 stadi 1KVAR + 2 da 2
KVAR
MTD In4 = 3 x 20 A curva “C”; P. I. 4500 KA; I∆n = 30 mA - tipo “AC”
Ricorda che altri dati che possono essere utili come riferimenti: Icc = 9 In; Io= 28% In;
cosφn = 0,8 ; cosφ0 = 0,15; V1cc = 30% V1n
Sapendo che P1n = 15,29 KW possiamo ora calcolare anche ;
V1cc=230*0,3= 69V; Io= 0,28*27,62=7,74 A;
dal bilancio energetico si ricava che
Inoltre possiamo calcolare la
Pmecc+ Pferro + Prame = P1n –Pm=15,29-13= 2,29 W
n0 = 60*f/p = 3000/3 = 1000 g/min
poiché s % = 3,5 % ossia s = 0,035 ricaviamo nr=n0(1-s) = 1000(1-0.035) = 965 g/min
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CALCOLO CORRENTE DI LINEA E RELATIVA CORRENTE DEL SEZIONATORE
quindi inseriamo un sezionatore InQG = 4x ? A perché come vedremo dopo dovrà essere superiore
al generale dell’impianto perché si ricorda che il sezionatore non può in alcun modo limitare la
corrente ma subire quella che gli lascia passare IL MTD a monte quindi bisogna prima scegliere la
protezione MTD generale dell’avanquadro.
In realtà in questo caso i 3 carichi monofase è opportuno ripartirli sulle tre fasi (una per fase) di
modo tale che la fase:
(1) ha Ib1= In1+ In4 +Iq = 25+10+7 = 42 A -- (2) ha Ib2= In2+ In4+Iq = 10+10 +7= 27 A –
(3) ha Ib3= In3+ In4 +Iq = 10+10+7 = 27 A
pertanto come Ib va considerata la fase più caricata ossia 35 A quindi
IbT= 42 A
a cui fa riferimento una Potenza Totale PT
PT =√3 Vn I cosφ = 1,73*400*35*0,9 = 26.157 W
naturalmente a questo va applicato il coefficiente di contemporaneità Kc = 0,9.
Si ricorda che questo coefficiente Kc , deve essere frutto di un’analisi della gestione dei carichi,
fatta o dal COMMITTENTE o da ALTRO TECNICO che conosce le problematiche della
gestione nel tempo dei carich (rientrano quindi tra le soluzioni progettuali o ipotesi di lavoro per
il coordinamento degli impiantii. Il Kc = 1 solo se esiste la possibilità che tutti i carichi lavorano
contemporaneamente.
Quindi la potenza totale che sarà preso a base del rapporto CONTRATTUALE con l’ente fornitore
(es. ENEL) vale:
PTC = PT * 0,8= 26.157*0,9= 23.541 W = 23,54 KW pertanto dovendo essere PTC< Pc
Potenza Contrattuale sarà 25 KW
Calcoliamo ora la linea di alimentazione del quadro.
Calcolo ora la corrente che posso sfrtuttare dalla fornitura completa dalla PC con la formula
inversa
IbT = PC / (√3 V1n* cos φ) = 2500/(√3 * 400* 0,9) = 40,1 A
Utilizzeremo quindi con riferimento alla tabella (e per posa interrata)un cavo N1VV-K 3G16 mm2 che
ha una Iz= 61 A (cavo isolato e guaina in PVC).
Dovendo soddisfare la disequazione IBT<IN<IZ
utilizzeremo un Interruttore Magneto Termico Differenziale con Corrente Nominale I N = 50 A con
curva C e Potere interruzione 10 KA; I∆N = 300 mA tipo AC (per garantire selettività con
differenziali a valle da 30 mA
come volevasi dimostrare 40,1<50<61
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PROGETTISTA
Antonio Ing di Palo A.Ing. di Palo
Iscritto Ordine Ing. Prov. Monza B.za
N° XXX – I -YY
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--------------------------------------------- FINE ESERCIZIO ------------------------------------------------PER REALIZZARE GLI SCHEMI DEI QUADRI DI POTENZA UTILIZZARE I SEGUENTI
SIMBOLI
Fig. 10.12 - Segni grafici di interruttori automatici
magnetotermici e differenziali
DI SEGUITO RIPORTIAMO UNA SERIE DI NOTIZIE UTILI SIA DAL PUNTO DI VISTA
CULTURALE PER LA VERIFICA E SIA PER RICHIAMARE CONCETTI DEGLI ANNI
PRECEDENTI
Principali grandezze e caratteristiche elettriche degli Interruttori Automatici
Le grandezze nominali degli interruttori automatici sono descritte nelle Norme CEI 23-3 (Norme per interruttori per uso
domestico), CEI 23-18 (Norme per interruttori differenziali per usi domestici e similari e per interruttori differenziali con
sganciatori di sovracorrente incorporati per usi domestici e similari) ed EN-60947-2 (Norme per interruttori ad uso
industriale). Di seguito verranno descritte le principali grandezze nominali relative agli interruttori per uso domestico e
similare e di tipo industriale.
- Dati di targa di un interruttore
conforme alle Norme EN-60947-2
1) Corrente nominale
2) Attitudine al sezionamento
3) Indicazione della posizione di aperto-chiuso
4) Nome del costruttore o marchio di fabbrica
5) Indicazione del tipo e del numero di serie
6) Conformità alla Norma CEI EN 60947-2
7) Categoria di utilizzazione/: A per interruttori senza ritardo di intervento
intenzionale, B per interruttori selettivi
(con ritardo di intervento intenzionale solitamente regolabile)
8) Tensioni di impiego nominali Ue
9) Valori della frequenza nominale e limiti dell’eventuale funzionamento in
corrente continua
10) Poteri di interruzione nominali di servizio Ics
11) Poteri di interruzione nominali estremi Icu
12) Ui tensione nominale di isolamento – Uimp tensione nominale di tenuta ad
impulso - Ta temperatura di riferimento
13) Icw Corrente nominale di breve durata ammissibile
Zone tempo / corrente degli interruttori automatici B,C,D, secondo le Norme CEI 23-3
5s
Ig entro 5 s serve per il calcolo della Rt
Rt< 50/Ig5 s
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Simbolo del MT
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INFORMAZIONI SUL DIFFERENZIALE
In condizioni normali, quando la differenza fra la corrente entrante e quella uscente è uguale a zero, il
flusso magnetico nel toroide è nullo mentre in caso di guasto a massa, quando la differenza fra le due
correnti (chiamata corrente differenziale) non è più uguale a zero, si crea un flusso nel circuito
magnetico del toroide
Al manifestarsi di un guasto d'isolamento, ad esempio fase-terra, il flusso risultante non è più nullo ed
induce, su di un appropriato avvolgimento secondario, una forza elettromotrice in grado di provocare,
tramite l'intervento del relè differenziale, l'apertura
dell'interruttore (fig. 2).
Fig. 1 – Caratteristiche costruttive e funzionamento
dell'interruttore differenziale
fig. 2
tipi di etichette di un differenziale
Interruttore differenziale : L'interruttore differenziale è un dispositivo di protezione che determina
l'interruzione automatica dell'alimentazione qualora rilevi il passaggio di una corrente verso terra
superiore ad una data soglia. La soglia prende il nome di corrente differenziale nominale di intervento
e viene indicata con Idn ; valori tipici di Idn sono : 10mA , 30mA , 100mA , 300mA e 500mA. Esiste
poi un parametro , detto corrente differenziale nominale di NON intervento e indicato con Idno , al di
sotto del quale è garantita la continuità dell'alimentazione. Solitamente Idno è pari alla metà di Idn e
il coordinamento della Idn e della Idno di diversi interruttori differenziali collegati in serie è utilizzato
per la selettività fra gli stessi , che garantisce la continuità di servizio in rami del circuito non
interessati dal guasto.
Illustriamo il funzionamento del differenziale per il caso di un interruttore bipolare (carico monofase),
che è costituito , in ultima analisi , da un toroide , tre bobine e uno sganciatore , a sua volta costituito
da un relé di sgancio e da un meccanismo di apertura : a ciascun conduttore che va verso il carico è
collegata in serie una bobina ed entrambe le bobine sono avvolte su uno stesso toroide ; vi è poi una
terza bobina collegata al relé di sgancio : finché le correnti sui due conduttori del carico sono
identiche i campi magnetici generati sono uguali e contrari e il flusso magnetico circolante nel toroide
è nullo. Quando vi è una differenza fra le due correnti , sul toroide ( detto anche trasformatore
toroidale ) circola un flusso magnetico , che a sua volta induce una forza elettromotrice sulla bobina
del relé , che comanda lo sganciamento dell'interruttore.
Gli interruttori differenziali possono essere classificati in base a diversi criteri :
1) focalizzando l'attenzione sulla forma d'onda delle correnti differenziali rilevabili distinguiamo fra:
1a) interruttori differenziali di tipo AC , se sono in grado di rilevare solo correnti differenziali
verso terra sinusoidali
1b) interruttori differenziali di tipo A , se sono in grado di rilevare anche correnti differenziali
verso terra pulsanti unidirezionali
1c) interruttori differenziali di tipo B , se sono in grado di rilevare anche correnti differenziali
verso terra continue.
La scelta fra interruttori di classe AC , A , B va effettuata dal progettista dell'impianto elettrico in base
alle correnti di dispersione che si prevedono per l'utenza da proteggere. Se il carico prevede la
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presenza di circuiti elettronici che fanno uso di raddrizzatori , chopper , inverter, la corrente di guasto
può essere non sinusoidale ( o sinusoidale ad una frequenza diversa dai 50-60Hz per cui sono
predisposti molti degli interruttori AC commerciali ) ed è bene ricorrere ad interruttori di classe A o ,
meglio ancora , di classe B.
2) focalizzando l'attenzione sul valore della soglia di corrente , distinguiamo fra:
2a) interruttori differenziali ad alta sensibilità , se la corrente differenziale nominale di intervento è
inferiore a 30mA
2b) interruttori differenziali a bassa sensibilità , se la Idn è superiore a 30mA
Gli interruttori a bassa sensibilità , per prevenire opportunamente i rischi da contatti indiretti ,
debbono essere opportunamente coordinati con l'impianto di terra ( deve essere soddisfatta la
relazione Rt*Idn<=50 nei sistemi TT e Zs*Idn<=Uo nei sistemi T-N ) , mentre gli interruttori ad alta
sensibilità funzionano correttamente anche con resistenze di terra relativamente alte. Se si prende ad
esempio una Idn=10mA , anche con tempi di interruzione di 2 secondi ci si trova nella zona n.2 fra
quelle specificate dalla norma CEI 64-8 per la pericolosità della corrente alternata a 50Hz. La zona 2
non presenta effetti fisiologici pericolosi per l'uomo , in quanto sotto la soglia di tetanizzazione.
3) focalizzando l'attenzione sulla selettività degli interruttori differenziali , distinguiamo fra:
3a) interruttori differenziali di tipo generale , che intervengono in tempi relativamente rapidi perché
la corrente di guasto e il tempo di intervento determinino punti (t,I) che si trovano nelle zone meno
pericolose di quelle stabilite dalla CEI 64-8
3b) interruttori differenziali selettivi , che intervengono entro un tempo di ritardo fisso , per essere
collegati a monte di altri differenziali del tipo 3a) ed assicurare la continuità di servizio delle parti di
impianto non interessate dal guasto ( selettività )
3c) interruttori differenziali ritardati , in cui invece il tempo di ritardo è regolabile , sempre per
assicurare la selettività. Questo genere di interruttori può essere utilizato solo in ambito industriale ,
perché la regolazione deve essere eseguita da persone esperte (PES) .
MA COSA È IL CORTO CIRCUITO
Se il valore dell‟impedenza di un circuito scende al di sotto del valore di pieno carico, il sistema assorbe una corrente che è
tanto maggiore quanto minore è il valore dell‟impedenza Z. Al limite per Z che tende a zero il valore della corrente assorbita
tende all‟infinito. Questo non si verifica mai perché il valore dell‟impedenza a monte del guasto, per quanto piccolo possa
essere, non è mai nullo. Dopo un periodo transitorio, dipendente dai parametri dell‟impianto, il fenomeno assume carattere
permanente. La corrente di corto circuito è quindi composta da due termini: uno sinusoidale e simmetrico all‟asse dei tempi
e uno unidirezionale transitorio, con andamento esponenziale e che si estingue dopo un certo tempo, dovuto alla presenza
dell‟induttanza del circuito. La componente unidirezionale rende la corrente di corto circuito asimmetrica durante il periodo
transitorio per diventare praticamente simmetrica dopo tale periodo.
Fig. 12.6 – Andamento reale della corrente di corto circuito
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pag. 8 di pag. 14
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Fig. 12.7 – Andamento convenzionale della corrente di corto circuito
L‟intensità della corrente di corto circuito, considerando trascurabile l‟impedenza di contatto del punto di guasto
(generalmente lo scopo consiste nel determinare il valore più elevato della corrente di corto circuito e quindi si può
considerare la situazione più gravosa), dipende dai seguenti fattori :
1. Dalla potenza in kVA, a parità della tensione di corto circuito del trasformatore di cabina che alimenta l‟impianto
(Tensione di corto circuito Ucc - Tensione che applicata al primario del trasformatore, con i morsetti del secondario chiusi in
corto circuito, fa circolare nel secondario la corrente nominale - nei trasformatori MT/BT è dell‟ordine del 5% - 6% della
tensione nominale), nel senso che maggiore è la potenza del trasformatore maggiore è la corrente;
2. Dai modi in cui si verifica il C.C. ; tra fase e fase, tra fase e neutro, tra fase e terra, fra tre fasi. Il corto circuito trifase è il
più pericoloso anche se si verifica raramente non dipendendo normalmente da cause accidentali ma da manovre errate da
parte del personale che gestisce gli impianti ;
3. Dall‟impedenza del tratto di linea posto fra trasformatore e punto di guasto (direttamente proporzionale alla lunghezza
ed inversamente proporzionale alla sezione).
Generalizzando il valore della corrente di corto circuito può essere calcolato mediante la seguente relazione:
I valori più elevati di corrente di corto circuito si hanno vicino ai morsetti di bassa tensione del trasformatore; allontanandosi
dal trasformatore le correnti di corto circuito diminuiscono notevolmente per assumere valori molto bassi al termine delle
linee lunghe. La determinazione per via analitica delle correnti presunte di corto circuito è piuttosto laboriosa, ma in pratica si
possono ottenere risultati accettabili con l‟ausilio di tabelle o meglio con programmi sviluppati al calcolatore. In ogni caso
volendo determinare la corrente di cortocircuito presunta in un punto dell‟impianto bisogna innanzi tutto calcolare le
resistenze e le reattanze nei vari punti dell‟impianto (tab. 12.7) ed infine calcolare la corrente di corto circuito (corrente di
corto circuito trifase presunta) con la nota formula:
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pag. 9 di pag. 14
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INTERRUTTORE TERMICO.
L'interruttore termico (in gergo definito anche termica) è un dispositivo elettrotecnico in grado di
interrompere un circuito in caso di sovracorrente da sovraccarico, ma deve essere accompagnato dal
fusibile per la protezione dai cortocircuiti quando non è parte integrante di un interruttore magneto
termico.
Costruzione [modifica] (CASO SOLO TERMICA)
La termica è un dispositivo che interviene solo per quanto riguarda il sovraccarico. Come si nota dal
nome, all'interno di un interruttore termico è presente una sezioni che rileva questo fenomeno. In
genere il sovraccarico non è dovuto ad un guasto elettrico
direttamente ma esterno (es. un ostacolo meccanico alla rotazione del
motore).
Questo vuole dire che non deve intervenire immediatamente la
protezione ma aspettare in funzione invesa alla corrente (curva a
tempo inversa più alta è la corrente prima deve intervenire.
1
Protezione del sovraccarico [modifica]
Questo problema si verifica quando l'intensità di corrente supera un valore prefissato a causa per
esempio di troppi carichi accesi contemporaneamente. Il limite di corrente è determinato da limiti
costruttivi dell'impianto e in particolare dalla capacità dei fili conduttori di smaltire il calore prodotto
per effetto Joule.
La rilevazione avviene per mezzo di una "resistenza elettrica" costituita da una lamina bimetallica. A
causa della differenza nella dilatazione termica di due metalli accoppiati (vincolati o tramite
incollaggio o grappette mtalliche), la lamina si piega fino a provocare lo scatto dell'interruttore. Il
tempo di intervento non è istantaneo ma dipende, con funzione caratteristica dei diversi modelli di
termiche, dall'inverso dell'entità del superamento del valore di soglia.
Alcuni apparecchi più moderni impiegano sistemi elettronici. Esistono in commercio dispositivi con
valori limite prefissati da pochi a centinaia di Ampere ed altri in cui il valore è regolabile
dall'installatore
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FUSIBILI
Generalità
Il fusibile è un dispositivo di protezione contro i sovraccarichi e i corto circuiti. E‟
caratterizzato da una estrema semplicità costruttiva, da costi piuttosto contenuti e dal fatto di
possedere un elevato potere d‟interruzione. Accanto a questi lati positivi ne presenta anche
alcuni negativi : quando interviene non assicura la contemporanea interruzione di tutte le fasi
del circuito, i tempi di ripristino sono relativamente lunghi, non esistono dimensioni unificate.
Le Norme CEI distinguono i fusibili per la bassa tensione (<1000V) in fusibili per uso da parte
di persone addestrate (applicazioni industriali con correnti nominali superiori ai 100 A) e
fusibili per uso da parte di persone non addestrate (applicazioni domestiche e similari) che
però possono essere usati anche in applicazioni industriali.
Criteri costruttivi
Normalmente la componente fusibile è racchiusa in contenitori isolanti muniti, alle estremità,
di contatti (l‟insieme di questi elementi viene comunemente chiamata "cartuccia" e costituisce
la parte da sostituire dopo l‟intervento della protezione) per il collegamento con il supporto
che verrà poi inserito, mediante morsetti, al circuito da proteggere. L‟elemento fusibile, di
materiale conduttore, può essere di forma e materiale differente a seconda dell‟utilizzo.
Possono essere ad esempio in argento puro (materiale con un‟ottima conducibilità elettrica e
termica e caratterizzato da un alto punto di fusione) e possono avere sezioni variabili per
realizzare differenti condizioni di riscaldamento e quindi di fusione (si ottiene così la
protezione sia contro i sovraccarichi di piccola e media intensità e di lunga durata, sia contro
le correnti di corto circuito di elevata intensità e di breve durata). Frequente è l‟utilizzo di
riempitivi della cartuccia ottenuti con sabbia a base di quarzo posta entro involucro isolante
del fusibile che può essere in ceramica, porcellana o vetro ecc.. In alcune soluzioni
costruttive l‟intervento del fusibile può essere segnalato da dispositivi indicatori e può, tramite
l‟intervento di un percussore (meccanicamente o elettricamente tramite un contatto) agire sul
funzionamento di altri apparecchi (ad esempio potrebbe aprire un interruttore, accendere una
lampada spia, ecc..). Il percussore è un dispositivo meccanico, interno alla cartuccia, che in
genere utilizza, in fase d‟intervento dell‟elemento fusibile, l‟energia accumulata in una molla
precompressa.
Principio di funzionamento
Il fusibile può intervenire a causa di un sovraccarico o a causa di un corto circuito. In
presenza di sovraccarichi i tempi di intervento del fusibile devono essere inversamente
proporzionali alla corrente stessa. Viene, infatti, sfruttata la buona conducibilità termica
dell‟elemento fusibile che si riscalda in modo uniforme (per intervenire essi devono, infatti,
immagazzinare una certa quantità di energia termica, necessaria per il riscaldamento
dell‟elemento fusibile e per la sua successiva fusione ed evaporazione), anche nei punti a
sezione più piccola, e interviene in tempi compresi tra i secondi e le ore. Il riscaldamento è in
parte rallentato anche dalla presenza del materiale di riempimento che trasferisce
all‟ambiente il calore sviluppato per effetto Joule. In presenza di correnti di corto circuito che
devono essere interrotte in tempi brevi, la temperatura sale più rapidamente nelle zone a
sezione ristretta (essendo più elevata la resistenza elettrica e minore la capacità termica
rispetto alle altre parti dell‟elemento fusibile) e in questo caso il materiale riempitivo non è in
grado di trasferire all‟esterno il calore prodotto. Nei punti a sezione più piccola la temperatura
di fusione viene raggiunta in tempi molto brevi e si hanno così dei punti deboli in cui
avvengono le più fusioni con formazione di diversi archi, in serie tra loro, che facilitano
l‟interruzione della corrente. L‟estinzione dell‟arco viene inoltre agevolata dall‟azione di
raffreddamento del materiale riempitivo nel quale, assorbendo calore, si hanno formazioni
vetrose e sviluppo di gas con conseguente aumento della resistenza elettrica che determina
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prima la diminuzione e poi l‟annullamento della corrente elettrica. In questa fase la corrente si
discosta notevolmente dall‟andamento presunto e il valore di picco non viene raggiunto. Il
fusibile dimostra di possedere una notevole azione limitatrice sulla corrente di corto circuito.
Grandezze nominali
Tensione nominale Un - è il massimo valore della tensione a cui può essere sottoposto il
fusibile. I valori normalizzati sono :
a) per uso domestico : 230, 400, 500 V (in generale il tipo gG
b) per uso industriale : 230, 300, 500, 600 V (in genere tipo gG o del tipo aM (per avviamento
motore che è simile al gG solo che nella parte iniziale delle bassi correnti la curva della I (in
funzione del tempo) è “INDEBBOLITA” per ovviare alla corrente di spunto dei carichi come
l‟avviamento di MAT o gruppi di lampade fluorescenti o altro carico con alimentatore)

Corrente nominale In - è la corrente che il fusibile può sopportare senza fondere e
senza che si verifichino riscaldamenti anormali. I valori normalizzati dei fusibili per impiego da
parte di personale addestrato e non addestrato sono 2,4,6,8,10,12,16,20,25,32,40,50,63,80 e
100 A mentre i valori normalizzati dei fusibili per l‟impiego da parte del solo personale
addestrato sono 125,160,200,250,315,400,500,630,800,1000 e 1500 A.

Corrente convenzionale di non fusione Inf - è il valore massimo di corrente che il fusibile
è in grado di sopportare per un determinato tempo senza fondere.

Corrente convenzionale di fusione If - è il minimo valore di corrente che provoca la
fusione dell‟elemento entro un determinato intervallo di tempo (per i fusibili aM non sono
indicati i valori di Inf e If, è invece specificata la caratteristica tempo_corrente di
sovraccarico).
POTERE D’INTERRUZIONE IN GENERE è ALTO.
INCONVENIENTE È CHE SI DEVE DISPORRE SEMPRE DEL FUSIBILE GEMELLO E
MAI SIMILARE PERCHÉ QUESTA SOSTITUZIONE (IN GENERE MAI È PIÙ DEFINITIVO
DEL PROVVISORIO) PUÒ ESSERE CAUSA DI GRAVE FONTE DI RISCHIO DAL PUNTO
DELLA SICUREZZA DELL’IMPIANTO.
Corrente nominale In
Tempo convenzionale
(A)
(h)
Correnti convenzionali
Inf
If
Valori allo studio
Valori allo studio
Tab. 10.1a - Correnti convenzionali di fusione If non fusione Inf dei fusibili gG e gM
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Potere d’interruzione - valore massimo di corrente che il fusibile è in grado di interrompere in condizioni specificate.
Tipo impianto
Tensione nominale (V)
Potere di interruzione minimo (kA)
Domestico
Industriale
Tab. 10.1.b - Valori minimi ammessi per il potere di interruzione

Potenza dissipata dalla cartuccia - potenza dissipabile dalla cartuccia alla corrente nominale.

Caratteristiche tempo corrente - in relazione alla caratteristica d‟intervento (fig. 10.3) i fusibili vengono classificati in :
a) per uso generale (gG) che sono in grado di interrompere tutte le correnti fra il valore minimo che provoca la fusione
dell‟elemento e il potere d‟interruzione nominale ;
b) protezione di circuiti di alimentazione di motori che sono in grado di interrompere tutte le correnti fra il valore minimo che
provoca la fusione dell‟elemento e il potere d‟interruzione nominale ;
c) fusibili per uso combinato (aM), detti anche di „accompagnamento motori‟, che sono in grado di interrompere le correnti
comprese tra un particolare valore di sovracorrente e quella relativa al potere di interruzione nominale. Le correnti inferiori
devono essere interrotte mediante un ulteriore dispositivo come ad esempio una combinazione contattore - relè termico.
Questo tipo di fusibili viene impiegato quando sono in gioco elevate correnti di spunto. Per questo tipo di fusibili le
caratteristiche di intervento sono definite normalmente come multipli della corrente nominale in funzione del rapporto I/In. La
caratteristica è individuabile dai valori k 0=1,5, k1=4, k2=6,3. Il fusibile può intervenire all'interno della coppia di valori tempo
corrente compresi nella zona definita dalle curve di prearco e di funzionamento. A volte i costruttori forniscono la sola curva
di funzionamento senza quella di prearco (fig.10.3).
Importante, per un corretto uso dei fusibili, è conoscere costruttori la temperatura alla quale sono riferite le caratteristiche di
intervento. Normalmente ci si riferisce alla temperatura ambiente di 20°C (caratteristiche normalizzate), per temperature
diverse i tempi di intervento cambiano ed è quindi necessario determinare i nuovi tempi di intervento che si vengono a
stabilire.
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Caratteristica di prearco - intervallo di tempo che intercorre tra l'inizio di una sovracorrente e l'istante in cui l'elemento fusibile
fonde con formazione dell'arco.
Caratteristica di funzionamento - intervallo di tempo che intercorre tra l'inizio di una sovracorrente e l'istante in cui questa è
interrotta (tempo di prearco più tempo di arco).
Fig. 10.3a - Caratteristica di intervento di un fusibile gG
Fig. 10.3b - Caratteristica di intervento di un fusibile aM
Energia specifica (impulso Termico) - rappresenta il massimo valore di energia passante durante il tempo di intervento del
2
fusibile le tabelle 10.1c e10.1d riportano i valori di I t previsti dalle norme rispettivamente per i fusibili aM e gG.
Tensione nominale
Un (V)
2
2
I t massimo (A s)
Tab. 10.1c - Cartucce aM. Valori massimi di energia passante per temp
i non superiori a 0,01 s
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