Riscaldamento dei cavi in cto-cto
– Per dimensionare la protezione di un cavo occorre valutare il
riscaldamento della conduttura in condizioni di cto-cto
(deterioramento dell’isolamento e riduzione della vita utile).
– Dovendo i corto circuiti essere interrotti molto rapidamente,
gran parte del calore generato per effetto Joule nel conduttore
viene accumulato nella capacità termica del rame, e solo una
parte modesta viene dispersa nell’aria circostante il cavo
(fenomeno adiabatico).
– Il bilancio termico è il seguente:
 l
S
 i  dt  S  l  c  d
2
da cui
i  dt  S 
2
2
c

 d
Riscaldamento dei cavi in cto-cto
– Integrando entrambi i membri tra l’istante di inizio e di
interruzione della corrente di guasto si ottiene:
f
tf
c( )
2
2
i

dt

S


d


K

S
0
  ( )
c
2
2
– nella quale:
– il termine a primo membro è detto integrale di Joule o
energia specifica o energia passante ed indicato con I2t;
– c e f sono le temperature del rame (e dell’isolante a diretto
contatto con esso) del cavo all’inizio ed alla fine del cto-cto.
Riscaldamento dei cavi in cto-cto
f
c( )
K 
 d
 c  ( )
– Il termine K dipende dalle caratteristiche del cavo considerato.
In teoria dovrebbe essere ricavato tramite il calcolo ma è molto
più agevole utilizzare valori precalcolati dedotti dalla normativa
tecnica.
– Per dimensionare un cavo occorre quindi verificare che:
– la corrente in funzionamento normale non superi la portata del cavo;
– la corrente in funzionamento normale non produca c.d.t. eccessive;
– La corrente di cto-cto ed il dispositivo di interruzione siano coordinati
con la sezione del cavo come prima esposto.
Caratteristica di intervento degli
interruttori magnetotermici
– Per la protezione dalle sovracorrenti vengono spesso utilizzati
interruttori detti magnetotermici, composti da:
– un sensore di sovracorrente;
– un sistema meccanico di interruzione della corrente.
– L’intervento di tali interruttori è rapido e ritardato
rispettivamente per sovracorrenti elevate e correnti di modesta
entità. Infatti nel primo caso si devono limitare il più possibile i
danni derivanti dalle azioni di correnti elevate (effetto Joule,
effetti elettrodinamici), mentre nel secondo occorre evitare
interventi intempestivi prodotti da eventuali sovraccarichi di
durata limitata (avviamento motori asincroni).
Caratteristica di intervento degli
interruttori magnetotermici
– La caratteristica di intervento di un interruttore magnetotermico
è generalmente rappresentabile su un diagramma corrente-tempo
di intervento
10000
t [s]
1000
100
B
10
1
A
0.1
0.01
Im1 Im2
0.001
1
5
10
I/In
100
Caratteristica di intervento dei fusibili
– La caratteristica di intervento di un fusibile è generalmente
rappresentabile su un diagramma corrente-tempo di intervento
10000
t [s]
1000
100
10
B
1
0.1
0.01
0.001
0
A
10
20
I/In
30
Potere di interruzione
– Nessun dispositivo è in grado di interrompere correnti di corto
circuito di ampiezza arbitraria, ma ognuno è caratterizzato da
una massima corrente che è in grado di interrompere.
– La corrente massima che un dispositivo di protezione è in grado
di interrompere è detta potere di interruzione della protezione
stessa. Più precisamente, si definisce potere di interruzione di un
interruttore il valore efficace della componente simmetrica della
corrente di corto circuito che l’interruttore è in grado di
interrompere, qualunque sia l’istante di apertura.
Energia passante
– In genere la sola verifica del potere di interruzione non considera
in alcun modo il tempo in cui la protezione interviene; nel caso
dei cavi occorre quindi verificare che l’energia passante che
transita durante il corto circuito non superi la massima energia
passante tollerabile dal cavo.
I2t
I2t
I2t lasciato passare
dall’interruttore
I2t lasciato passare
dal fusibile
2
Ia
I t sopportabile
I2t sopportabile
dal cavo
dal cavo
Ib
Icc
Ia
Icc
Selettività e coordinamento delle
protezioni
– Al fine di garantire una buona selettività dell’intervento delle
protezioni occorre evitare che per un guasto in un punto
dell’impianto intervengano interruttori che disalimentano un
eccessivo numero di carichi.
T3
Carichi o sottoquadri
T2
T1
G
3
Quadro
Principale
Centri di carico
di zona
– Un corto circuito immediatamente a valle dell’interruttore T3 provoca una
corrente di corto circuito che attraversa tutti e tre gli interruttori T1, T2, T3.
Selettività e coordinamento delle
protezioni
– Al fine di raggiungere l’obiettivo definito è necessario separare
completamente le caratteristiche di intervento dei tre interruttori
attraversati dalla stessa corrente di corto circuito (separazione
amperometrica e cronometrica).
t r2
t r1
t0
I*
I