caratteristiche del quadro -...

CARATTERISTICHE DEL QUADRO

274

Nei quadri elettrici si distinguono, dal punto di vista funzionale, le seguenti tre partifondamentali:- parti meccaniche destinate a sostenere, proteggere e a rendere funzionanti le parti attive;- parti attive (arrivi, sistemi di collegamento e apparecchi), destinate alla formazione dei circuiti

elettrici di potenza e ausiliari;- suddivisioni interne e isolamento aventi la funzione di sostegno delle parti attive e di difesa e

protezione degli operatori contro lo shock elettrico e contro il passaggio di corpi solidi daun’unità funzionale all’altra adiacente.

Nel seguito verranno esaminati nel dettaglio gli aspetti progettuali e costruttivi delle diverseparti con particolare riferimento ai quadri GEWISS.

La parte strutturale dei quadri di distribuzione primaria e secondaria deve caratterizzarsi perrobustezza e solidità; a tale scopo si realizzano strutture rigide, veri e propri telai di sostegnointerni al quadro, aventi lo scopo di supportare tutte gli apparecchi elettrici e le barre e diresistere alle sollecitazioni elettrodinamiche in caso di correnti di cortocircuito.

Le tendenze attuali si orientano verso due distinte tipologie di strutture: - la struttura monoblocco tipica dei quadri di distribuzione secondaria per installazioni sia a

parete che a pavimento.- la struttura componibile mediante kit di montaggio dove: zoccolo base, montanti e telai vengono

facilmente assemblati grazie a riscontri fissi. Con questa tipologia di struttura si possonorealizzare ampie configurazioni, tutte caratterizzate dall’estrema facilità di gestione del quadronelle varie fasi: montaggio, movimentazione, stoccaggio a magazzino ...

Completano poi la cosiddetta “carpenteria del quadro” i telai funzionali, le porte e i pannelliposteriori e laterali e le pannellature per la configurazione frontale.

In sede di definizione del quadro, il progettista dell’impianto elettrico dovrà indicare il numeroe la tipologia degli interruttori da montare; in tal modo il progettista/costruttore del quadro siorienterà nella scelta dell’involucro (Fig. 2.1) in base alla capacità e alle prestazioni richieste,e del sistema di connessione a seconda che vi sia prevalenza di interruttori scatolati o modulari.

In generale, comunque, tutti gli apparecchi e i circuiti devono essere disposti all’interno delquadro in modo da mantenere distanze di isolamento conformi a quelle specificate nellerelative prescrizioni di prodotto affinché il loro funzionamento sia assicurato con il necessariogrado di sicurezza e la manutenzione sia facilitata.

ARCHITETTURA DIPRODOTTO

● Fig. 2.1

Contenitori di distribuzione

elettrica per bassa tensione

Quadri a parete Quadri a pavimento Armadi componibiliQuadri da incasso

275

Un elemento importante del “sistema costruttivo prestabilito“ è l’assemblaggio delle partimeccaniche che compongono gli involucri adatti alla realizzazione di quadri elettrici.

La gamma dei contenitori della serie 47 CVX permette di costruire quadri elettrici conprestazioni ai massimi livelli perché soddisfano l’esigenza di resistenza meccanica, elettrica etermica richieste dalle tipologie d’impianto attuale.

Grazie alle moderne tecnologie di produzione (presso-piegatura, saldatura laser, verniciaturacon polveri epossi-poliestere, guarnizioni di tenuta in colata continua, ...) gli involucri dellaserie 47 CVX permettono di soddisfare le esigenze tecniche ed ambientali più elevate.

Inoltre i contenitori sono adatti, con semplici montaggi, ad essere equipaggiati con gliinterruttori modulari della serie 90 fino a 125 A e con interrutori scatolati fino a 1600 A nelleesecuzioni fisse, rimovibili ed estraibili, garantendo i massimi valori delle prestazioni.

La gamma 47 CVX comprende contenitori con varie soluzioni per permettere agli installatori eai quadristi di scegliere la più rispondente alle proprie esigenze, come esemplificato in Fig. 2.2.

Nelle pagine successive sono presentate le serie principali di prodotti per l’installazione inambienti interni e la realizzazione di impianti di distribuzione elettrica in bassa tensione.

Questa gamma lascia ampio margine ai quadristi, i quali seguendo le istruzioni di montaggiorealizzano quadri elettrici secondo la normativa vigente e rispettando le prestazioni nominali.

PARTI MECCANICHE

Struttura

● Fig. 2.2

Tipologie di contenitori

GEWISS ed

esempi di installazioneQUADRI DA INCASSO CVX 160iContenitori con involucro da incasso per luoghi ristretti

QUADRI DA PARETE CVX 160 E CVX 250Contenitori monoblocco per un rapido cablaggio ed una veloceinstallazione per ambienti del terziario e dell’industria

QUADRI DA PAVIMENTO CVX 630Strutture monoblocco di tipo aperto, affiancabili, per impianti dimedia potenza

ARMADI COMPONIBILI CVX 1600Sistemi componibili e affiancabili con segregazioni interne perimpianti industriali


276

CVX 160i

Sono contenitori in metallo zincato di ridotta profondità (105 mm), adatti per l’incasso in paretiin muratura o in cartongesso, equipaggiabili con una porta trasparente o piena. Il prodotto ègià preconfigurato negli accessori di installazione interna e di configurazione frontale.

Il sistema funzionale interno è costituito da un telaio estraibile, che può essere indifferentementecablato a banco oppure dopo averlo fissato nella cassa murata. Tutti i componenti sono inmateriale zincato per garantire l’equipotenzialità di tutti gli elementi installati. I profili del telaiosono tali da presentare la medesima interfaccia del quadro da parete per l’aggancio diaccessori e di staffe di supporto dei profili EN 50022 (DIN35) ed EN 50035 (G32).

Le particolarità delle soluzioni permettono le regolazioni delle perpendicolarità nelle variedirezioni (orizzontali e verticali) recuperando così eventuali non allineamenti durante la fase dimuratura del contenitore.

Le numerose prerotture eseguite nella parte da incasso facilitano le soluzioni per l’entrata eduscita dei conduttori.

Quadri da incassoCVX 160i

● Fig. 2.3

Struttura del quadro

da incasso CVX 160i

Porta trasparente

Pannellatura frontale

Contenitore da incasso

Cornice

Telaio funzionale

277

Sono contenitori da installare a parete, realizzati con struttura monoblocco di lamieraverniciata con polvere epossi-poliestere di colore RAL 7035, e disponibili in due profondità(170 e 255 mm), tipicamente usate per la realizzazione di quadri di distribuzione secondaria.

I kit standard di installazione consentono infatti il montaggio di apparecchi modulari e scatolatisu guida DIN ad interasse 150/200 mm, di interruttori scatolati con piastre e pannelliappositamente predisposti e di altri dispositivi montati su piastra regolabile in profondità.

Sono predisposte piastre passacavi per facilitare sia l’ingresso che l’uscita dei conduttori chepuò avvenire con tubi o canali/passerelle.

Si possono realizzare quadri con grado di protezione IP 30-40-55-65 e soluzioni sia con portatrasparente (vetro curvo temprato di sicurezza) sia con porta piena.

Il sistema funzionale per il montaggio dei supporti delle apparecchiature e per il fissaggio deipannelli frontali è già predisposto nella cassa.

Quadri da pareteCVX 160 e CVX 250

● Fig. 2.4

Struttura del quadro da

parete CVX 160 e CVX 250

Piastre passacavi

Porta trasparente

Cassada parete

CVX 160 CVX 250

Piastre passacavi

Porta trasparente

Cassada parete


278

Con questa struttura monoblocco in lamiera di acciaio, la serie 47 CVX è la risposta per gliimpianti di tipo terziario, caratterizzati da elevato numero di circuiti controllati.

La struttura permette l’affiancabilità e l’ispezionabilità dello zoccolo. È possibile installareinterruttori modulari serie 90, interruttori scatolati fino a MTS/E 630, nonché un sistema a barrepiatte o sagomate. Disponibile in due altezze (1400, 1800 mm) e due larghezze (600, 850mm) con grado di protezione IP 30/55 è completato con porte anteriore in vetro curvotemprato di sicurezza o porta piena in lamiera, con apertura reversibile destra/sinistra.

I pannelli frontali realizzati in lamiera d’acciaio e verniciati sono disponibili in diverse altezzeper permettere la massima razionalità dello spazio. I pannelli laterali permettono soluzioni conaerazione e con ventilazione forzata. La presenza delle piastre passacavi facilita il passaggiodei conduttori sia dal tetto (canali/passerelle) che dal pavimento (cavidotti).

Quadri a pavimentoCVX 630

● Fig. 2.5

Struttura del quadro

a pavimento CVX 630

Porta trasparente

Pannello laterale

Struttura monobloccocon zoccolo

Piastra passacaviCVX 630

279

CVX 1600

ArmadiCVX 1600

● Fig. 2.6

Struttura dell’armadio

CVX 1600Telaio funzionale

Pannello posteriore

Porta/pannellolaterale

Testata

Montanti

Porta trasparente/piena

Base preassemblatacon zoccolo

Il sistema degli armadi è realizzato con il montaggio di componenti che permettano di costruirestrutture con differenti dimensioni per adeguarsi alle richieste tecniche e normative.

Le elevate prestazioni strutturali, unitamente all’ampia accessoriabilità e flessibilità diconfigurazione, rendono idoneo l’armadio GEWISS a realizzare soluzioni impiantistiche dielevate prestazioni fino a 3200 A, utilizzando gli interruttori scatolati della serie MTS, nellatotalità delle esecuzioni (fissa - rimovibile - estraibili), i sistemi di collegamento e segregazione(fino alla Forma 4). L’ampia gamma offre 2 opzioni in altezza (1800, 2000 mm), 3 dimensioni inlarghezza (400, 600, 850 mm, equivalenti a 12/24/36 moduli) e 3 dimensioni in profondità(400, 600, 800 mm).Le soluzioni adottate permettono la realizzazione di armadi, con grado di protezione IP31/41/65, con porte frontali trasparenti con vetro curvo temprato di sicurezza o piene e concoperture frontali (pannelli) ad interasse 100 mm.


280

Il grado di protezione di un quadro elettrico riflette la necessità di impedire o di limitare icontatti con le parti attive (in tensione) e la penetrazione di corpi solidi all’interno del quadrostesso. In accordo con la Norma CEI EN 60529 questi valori sono identificati dalla siglainternazionale IP seguita da numeri e lettere che identificano i livelli di sicurezza, la cui strutturaè riportata nella Fig. 2.7.

Ad eccezione di casi specifici (ambienti pericolosi), non esiste correlazione per i quadridestinati all’installazione in ambiente interno tra il grado di protezione e la tipologiadell’impianto, salvo che il grado minimo debba essere uguale a IP 2X.

In generale, se non diversamente specificato, il grado di protezione indicato vale per l’interoquadro (struttura affiancata), purché lo stesso venga installato in accordo con le istruzioni delcostruttore. Qualora il quadro richieda l’intervento di personale autorizzato ad accedere aparti in tensione, deve essere dichiarato il grado di protezione delle parti interne (ad es.segregazioni).

Nei casi in cui viene realizzato un quadro ANS, per assegnare il grado di protezione IP ènecessario eseguire idonee prove di tipo o, in alternativa, utilizzare involucri standardizzatipreventivamente provati e certificati.

Come indicato in Tab. 2.1, il grado di protezione dei quadri GEWISS può variare da IP30 aIP65 in modo da soddisfare tutte le esigenze applicative. In particolare le due versionimonoblocco e componibile consentono di mantenere il grado di protezione più adatto al tipodi installazione: IP31/41 (senza porta frontale), IP40/41 (con una porta frontale e aerazionilaterali) o IP55/65, sempre utilizzando un’unica serie di carpenteria.

Note: - quando non è richiesta una cifra caratteristica, quest’ultima deve essere sostituita dalla lettera “X” (“XX” se sono omesse entrambe le cifre)- le lettere addizionali e/o supplementari possono essere omesse senza essere sostituite- nel caso di più lettere supplementari, si deve applicare l’ordine alfabetico- se un involucro fornisce diversi gradi di protezione per differenti sistemi di montaggio, il costruttore deve indicare nelle istruzioni i gradi di

protezione corrispondenti ai differenti sistemi di montaggio.Per un maggior approfondimento si rimanda alle Tab. 2.2, 2.3 e 2.4.

Lettere caratteristiche (Protezione Internazionale)

Prima cifra caratteristica (cifra da 0 a 6, o lettera X)

Seconda cifra caratteristica (cifra da 0 a 8, o lettera X)

Lettera addizionale (lettere A, B, C, D)

Lettera supplementare (lettere H, M, S, W)

Grado di protezione(codice IP)

IP 2 3 C H● Fig. 2.7

Struttura del codice IP

SERIE IP31/41 IP40/41 IP55

Quadri da pareteQuadri da incasso

Quadri da pavimentoArmadi

■

■

■

■

■

■

■

■

■

● Tab. 2.1

Caratteristiche IP dei quadri

GEWISS

IP65

■

■

281

Apparecchiatura H ad alta

tensione

Provato in moto M contro l’ingresso

d’acqua

Provato da fermo S contro l’ingresso

d’acqua

Con misure di W protezione addizionali

da specificare

2° CIFRA

CARATTERISTICA0 1 2 3 4 5 6 7 8

TAB. 2.3 - 2A CIFRA CARATTERISTICA: PROTEZIONE CONTRO LA PENETRAZIONE DELL’ACQUA.

TAB. 2.2 - 1A CIFRA CARATTERISTICA: PROTEZIONE CONTRO L’INGRESSO DI CORPI SOLIDI.

In ambienti In ambienti Luoghi esposti Luoghi Luoghi soggettiumidi con umidi con Luoghi esposti alla pioggia Luoghi soggetti soggetti a a inondazione

Impiego In ambienti componente componente in alla pioggia ma e agli spruzzi a lavaggio con lavaggio temporanea o a Funzionalità consentito asciutti in posizione posizione non non agli spruzzi (es.: stazione getti d’acqua di energico e sommersione subacquea

verticale perfettamente dal basso con passaggio media potenza a mareggiate sotto la neve perpredeterminata verticale di veicoli) (moli) lunghi periodi

Vasca di Vasca di Spruzzatore Spruzzatore Ugello Ø 6,3 mm Ugello Ø 12,5 mm In vasca con 1 mgocciolamento gocciolamento dall’alto rotante a 360° portata 12,5 l/min portata 100 l/min di battente d’acqua

Nessuno

Protezione Di condensa Di condensa A pioggia A spruzzo contro Nessuna (caduta di (caduta di gocce con angolo da tutte Getti da tutte Protezioni Immersione Immersione

la penetrazione gocce verticali) con angolo fino a 60° le direzioni le direzioni d’acqua temporanea permanentedi acqua fino a 15°) dalla verticale mareggiate

15°

60°

0.15m

1mSecondo accordicliente-costruttore

Luoghi chiusi Luoghi ordinari Luoghi ordinari Luoghi ordinari

Impiego (accessibili con presenza solo di posa su parti posa anche Luoghi Luoghi

consentito In involucri solo a persone oggetti grossolani verticali o su su ripiani occasionalmente permanentementeautorizzate posa su piani orizzontali orizzontali polverosi polverosi

ed addestrate) pareti verticali inaccessibili inaccessibili

Sfera Ø 12,5 mm Camera a Camera a Sfera Ø 50 mm + dito di prova Filo rigido Ø 2,5 mm Filo rigido Ø 1 mm circolazione di talco circolazione di talco

Mezzo Nessunodi prova

Protezione Corpi solidi Corpi solidi Corpi filiformi Corpi filiformicontro Nessuna con dimensione con dimensione con diametro con diametro Protetto contro Stagno alla

l’ingresso dei minima minima superiore superiore la polvere polverecorpi solidi superiore a 50 mm superiore a 12,5 mm a 2,5 mm a 1 mm

1° CIFRA

CARATTERISTICA0 1 2 3 4 5 6

ø2,5mm

ø50mm ø12,5mm

ø1mm

Luoghi chiusi Luoghi accessibili Luoghi dove Luoghi dove Impiego consentito (accessibili solo anche a persone si usano piccoli utensili si usano oggetti

a persone autorizzate) non addestrate (cacciaviti) filiformi

Calibro di prova

Protezione delle persone al contatto con Il dorso della mano Le dita Attrezzi piccoli Fili, aghi, chiodi

3° LETTERA

ADDIZIONALEA B C D

100mm

ø50mm

80mm

ø12mmø2.5mmø35mm

100mm

100mm 100mm

100mm

ø35mmø1mm

LETTERA SUPPLEMENTARE

Filo rigido Ø 2,5 mm.con superficie d’arresto

Filo rigido Ø 1 mm.con superficie d’arresto

Mezzodi prova

Dito di prova Ø 12 mmSfera Ø 50 mm

TAB. 2.4 - LETTERA ADDIZIONALE


282

Un’altra grandezza che definisce la protezione di un quadro è la sua capacità di resistere agliimpatti meccanici esterni. Questa viene identificata dalla lettera IK seguita da due numeri infunzione dei vari valori di impatto (Joule).

In base alla norma CEI EN 50102, il grado IK rappresenta la resistenza, a temperaturaambiente, all’energia d’urto (Tab. 2.5) misurata in joule (J); infatti 1 joule è dal punto di vistaenergetico l’energia d’urto di un martello del peso di un etto che cade dall’altezza di un metro.

Grado di protezionecontro impattimeccanici (codice IK)

● Tab. 2.5

Protezione degli involucri

contro gli impatti meccanici (1) Nessuna protezione

La norma CEI EN 60439-1 non dà nessun riferimento a questi valori, quindi il costruttore delsistema prestabilito deve eseguire le prove indicate dalla norma CEI EN 50102. Questa normaidentifica il metodo di prova la classifica dei valori di impatto (11 gradi da IK 00 a IK 10) e leattrezzature di prova che possono essere:- martello a molla: per valori dai IK 01 a IK 07- martello a pendolo: per valori dai IK 01 a IK 10- martello a caduta libera: per valori dai IK 07 a IK 10.

Se parti diverse dal quadro elettrico hanno differenti gradi di protezione, quest’ultimi devonoessere indicati separatamente.

Il grado di resistenza dei quadri CVX, testato nel laboratorio GEWISS, è riportato in Tab. 2.6.

SERIE COMPONENTI IN PLASTICA COMPONENTI IN METALLO VETRO

Quadri da pareteQuadri da incasso

Quadri da pavimentoArmadi

● Tab. 2.6

Caratteristiche IP dei quadri

GEWISS

CODICE IK 00 IK 01 IK 02 IK 03 IK 04 IK 05 IK 06 IK 07 IK 08 IK 09 IK 10

ENERGIA (J) - (1) 0,15 0,20 0,35 0,50 0,70 1 2 5 10 20

IK 09IK 09

--

IK 10IK 10IK 10IK 10

IK 07IK 07IK 07IK 07

283

Si considera parte attiva un conduttore o una parte conduttrice destinata ad essere in tensionein condizioni normali di esercizio, compreso il conduttore di neutro (N) ma non, perconvenzione, il conduttore PEN, cioè il conduttore messo a terra che assicura sia le funzioni diconduttore di protezione che di neutro.

Con questa definizione è evidente che tutti i sistemi di connessione sono da considerare partiattive, compresi i terminali di allacciamento dei conduttori alle apparecchiature. Il grado diprotezione minimo previsto è IP 2X.

Gli involucri della serie 47 CVX garantiscono un range di prestazioni da IP 30 a IP 65. Nel casodi minore grado di protezione (quadro senza porta) l’accesso alle parti attive in tensioneavviene con l’uso di un attrezzo. Altre misure per la protezione contro i contatti diretti deveessere oggetto di un accordo tra il costruttore del quadro installato e l’utilizzatore.

Le barre interconnettono i diversi montanti tra loro e assicurano al quadro la possibilità didistribuire la corrente elettrica dagli alimentatori alle utenze secondo le esigenze di esercizio ed’impianto.

Le barre sono dimensionate di solito in modo uniforme per tutto il quadro e sono costituite daconduttori di rame o di alluminio. In generale i conduttori di ogni fase sono realizzati con unprofilato sagomato a profilo continuo oppure a sezione rettangolare.

Particolarmente innovativo è il sistema di barre sagomate a profilo continuo predisposto per iquadri GEWISS che presenta, a parità di sezione trasversale una superficie maggiore rispettoalle sezioni rettangolari, per cui a parità di portata è maggiore lo scambio termico e, diconseguenza, è facilitato il raffreddamento. La varie fasi di montaggio (posizionamento deiportabarre sulle rispettive traverse, posizionamento delle basette di appoggio sui portabarreterminali, inserimento a scatto delle barre) possono essere eseguite da un unico addetto senzala necessità di serrare viti; operazione quest’ultima che deve essere effettuata solo a conclusionedel montaggio, per garantire la resistenza agli sforzi elettrodinamici.

Il profilo delle barre sagomate varia in funzione della portata e possono essere posizionate inposizione orizzontale, verticale, con giunzioni a T o a L grazie a un giunto universale,appositamente studiato per ridurre al minimo la resistenza di contatto. Anche i portabarre inmateriale isolante, sono tali da garantire la massima tenuta agli sforzi elettrodinamici nei casipiù gravosi di cortocircuito (Fig. 2.8).

PARTI ATTIVE E CIRCUITIDI PROTEZIONE

Sistemi dicollegamento

● Fig. 2.8

Esecuzione di un sistema

di collegamento con barre

sagomate a profilo continuo


284

- calcolo in base alla formula: SPE (mm2) =

La formula determina il valore minimo della sezione del conduttore di protezione necessaria persopportare le sollecitazioni termiche causate dalle correnti di guasto. L’espressione i2t non è chela caratteristica di limitazione del dispositivo posto all’ingresso del quadro (A2s); k è un fattoreche dipende dal materiale conduttore, dal materiale isolante e dalle temperature iniziale efinale (vedere Tab. 2.8).

Per la protezione contro i contatti indiretti si utilizzano due sistemi nella costruzione dei quadrielettrici:- conduttore di protezione separato- parti conduttrici delle strutture.

La serie 47 CVX per il suo particolare sistema costruttivo permette di risolvere il problema conentrambe le soluzioni. Infatti tutte le masse sono assiemate con un contatto tra loro e con ilcircuito di protezione, ad esempio una barra di terra, come in Fig. 2.9. Questa viene montatadirettamente sulla carpenteria e permette di collegare sia il conduttore di protezione in entratasia i vari singoli collegamenti connessi con le utenze.

Non è necessario collegare al circuito di protezione lemasse che sono tali da non costituire pericolo perdimensione o per difficoltà di essere toccate.

Per coperchi, pannelli, porte e piastre, i normali sistemidi montaggio con viti e cerniere metalliche sono ritenutisufficienti ai fini della continuità elettrica, purché suquesti elementi non siano montati apparecchi elettrici.In questo caso si raccomanda che queste parti sianocollegate con un conduttore di protezione.

La sezione del conduttore di protezione può essere determinata con uno dei seguenti metodi:- tabella 3 della norma CEI EN 60439-1 (CEI 17-13/1), in funzione della sezione dei conduttoridi fase (Tab. 2.7)

Conduttore PE

SEZIONE MINIMA DEL CORRISPONDENTE

CONDUTTORI DI PROTEZIONE (mm2)SEZIONE DEI CONDUTTORI DI FASE

(mm2)

S ≤ 16

16 < S ≤ 35

35 < S ≤ 400

400 < S ≤ 800

S > 800

S

16

S/2

200

S/4

● Tab. 2.7

Sezione minima dei

conduttori di protezione

(PE, PEN)

ISOLANTE DEL CONDUTTORE DI PROTEZIONE O DEI RIVESTIMENTI DEI CAVI

PVCXLPE, EPR,

CONDUTTORI NUDIGOMMA BUTILICA

TEMPERATURA FINALE 160 °C 250 °C 220 °C

● Tab. 2.8

Valori del fattore k per

conduttori di protezione

unipolari

NotaI valori sono validi soltanto nel casoche il materiale del conduttore sia lostesso del conduttore di fase.

NotaI valori in tabella si riferiscono aduna temperatura iniziale deiconduttori pari a 30 °C.

Materiale del conduttore

Rame

Alluminio

Acciaio

143

95

52

176

116

64

166

110

60

● Fig. 2.9

Applicazione di un

conduttore di protezione

Circuito di protezione

i2tk

Esempio 1Si consideri un interruttore generale MTS 160 installato in un quadro a parete, con corrente dicortocircuito nel punto di installazione del quadro di 15 kA. Dalla curva di limitazionedell’interruttore, si ricava A2s = 800.000 (15 kA/400 V), e, applicando la formula, si avrà:

SPE = = = 5,08 mm2

dove si è considerato come conduttore il materiale rame nudo (k = 176).

Il quadro da parete della serie 47 CVX prevede una barra di terra (GW 47193) di rame didimensioni 20x5 mm (100 mm2), di sezione notevolmente superiore e quindi adatta allo scopo.

Esempio 2Si consideri un interruttore generale con corrente nominale pari a 1250 A, installato in unarmadio, con corrente di cortocircuito nel punto di installazione del quadro di 50 kA. Dallacurva di limitazione dell’interruttore MTSE 1600 (1250 A), si ricava A2s = 7•107 (50 kA/400V), e, applicando la formula, si avrà:

SPE = = = 47,54 mm2

dove si è considerato come conduttore il materiale rame nudo (k = 176).

In questo caso si adotterà una barra di rame di sezione 20x5 mm (100 mm2) per ottenere ancheuna buona resistenza meccanica.

In un sistema di distribuzione di tipo TN (Fig. 2.10), nel caso che un conduttore assicuri sia lefunzioni di conduttore di protezione (PE) che quelle di neutro (N), deve essere identificato con PEN.

Il suo dimensionamento dovrà essere quello del conduttore di neutro con una sezione minimadi 10 mm2 per conduttori di rame e non necessita di essere isolato all’interno del quadroelettrico. Le parti che costituiscono la struttura del quadro non devono essere utilizzate comeconduttore PEN.

285

Conduttore PEN

i2tk

800000

176

i2tk

7•107

176

● Fig. 2.10

Sistema TN


286

All’interno dei contenitori della serie 47 CVX si possono installare dispositivi di manovra,protezione, comando e regolazione inseriti nel catalogo EURODIN. In particolare, la gammadegli interruttori GEWISS comprende interruttori automatici modulari da 1 A a 125 A (Fig. 2.11)e la nuova Serie MTS (Fig. 2.12) di interruttori scatolati con correnti nominali fino a 1600 A.

Tutti gli interruttori, siano essi modulari o scatolati, sono corredati di accessori e dispositivistudiati per soddisfare ogni esigenza d’impianto e, in particolare, per garantire la sicurezzadegli operatori.

Gli interruttori automatici modulari rispondono ai requisiti delle norme CEI EN 60898 e CEI EN60947-2.

La norma CEI EN 60898 si applica per interruttori per uso domestico e similare. Tali apparecchisono caratterizzati dall’ampia gamma di prestazioni sia per quanto riguarda il potere diinterruzione (da 4,5 a 25 kA) che per le curve di intervento (B, C, D).

La scelta degli interruttori automatici modulari deve avvenire in base alle caratteristiche tecnicherichieste dall’impianto.

La protezione contro i guasti, dovuti al fluire di una corrente verso terra per perdita diisolamento di un conduttore, per contatto diretto di una persona con una parte in tensione delcircuito o per contatto indiretto, è garantita da interruttori corredati di sganciatori cheintervengono in presenza di una corrente differenziale.

Gli interruttori differenziali sono classificati in base a:- presenza o meno delle protezioni contro le sovracorrenti- potere di interruzione intrinseco o condizionato- tempo di intervento (rapidi o selettivi)- sensibilità differenziale- forme d’onda rilevabili.

Per impianti terziari ed industriali l’utilizzo dei principali componenti riguarda gli interruttoriautomatici scatolati, che costituiscono la soluzione ottimale per soddisfare le esigenze tecnichein quanto offrono ampie disponibilità di scelta per:- corrente nominale (da 160 A a 1600 A)- potere di interruzione (B, N, S, H, L)- tipo di sganciatore (MTS o MTSE)- esecuzione (fissa, rimovibile o estraibile).

L’interruttore in esecuzione fissa con attacchi anteriori consente di utilizzare quadri diprofondità ridotta rispetto agli interruttori in esecuzione rimovibile ed estraibile. L’impiego diquesta tipologia è indicata per gli impianti che possono tollerare interruzioni del servizio incaso di guasti o manutenzione programmata.

Principali componenti

Interruttori modulari

● Fig. 2.11

Serie 90

Interruttori modulari e

differenziali

Interruttori scatolati

287

L’utilizzo di interruttori in esecuzione rimovibile o estraibile (Fig. 2.13), scelta in funzione dellatipologia dell’impianto e degli utilizzatori, è limitata agli armadi. In presenza di segregazioni ènecessario scegliere la soluzione con attacchi posteriori.

L’interruttore in esecuzione rimovibile si compone di:- parte fissa da installare direttamente sulla piastra di fondo del cubicolo del quadro;- parte mobile ottenuta dall’interruttore fisso con l’aggiunta dei contatti di sezionamento in

corrispondenza dei terminali di connessione, del telaio posteriore per il fissaggio alla partefissa e dei copriterminali.

La rimozione dell’interruttore avviene svitando le viti di fissaggio superiori e inferiori. Unapposito blocco impedisce l’inserzione e la rimozione dell’interruttore con i contatti in posizionedi chiuso.

Nell’esecuzione estraibile l’interruttore è costituito da:- parte fissa, da installare direttamente sulla piastra di fondo del cubicolo del quadro oppure su

profilato;- parte mobile ottenuta dall’interruttore fisso con l’aggiunta dei contatti di sezionamento in

corrispondenza dei terminali di connessione, del telaio posteriore;- accessorio da applicare sul fronte dell’interruttore (comando a leva, comando a motore e

comando a maniglia rotante).

Nell’esecuzione estraibile, a differenza della rimovibile, tutte le posizioni di interruttore inserito,sezionato in prova e sezionato, vengono raggiunte semplicemente agendo su dispositivi ecinematismi propri dell’interruttore, senza l’ausilio di alcun attrezzo.In tutte le posizioni sopra descritte la parte mobile rimane in prossimità della parte fissa dallaquale viene allontanata solo per raggiungere la posizione di estratto.

● Fig. 2.13

Esecuzione fissa, rimovibile o

estraibile degli interruttori

della serie MTS

Fisso Rimovibile

● Fig. 2.12

Serie MTS

Interruttori scatolati

fino a 1600A

Estraibile


288

Altri componenti

● Tab. 2.9

Segni grafici per

i pulsanti

Pulsanti

● Tab. 2.10

Codice-colori per i

pulsanti e loro significato Rosso

Giallo

Verde

Blu

BiancoGrigioNero

Emergenza

Anormale

Sicurezza

Obbligatorio

Nessun significatospecifico

Azionare in caso di condizione pericolosao emergenza

Azionare in caso di condizione anormale

Azionare in caso di condizione disicurezza o per preparare una condizionenormaleAzionare in caso di condizione cherichiede un’azione obbligatoria

Per l’avvio generale delle funzioni adeccezione dell’arresto di emergenza

Arresto di emergenzaInizio della funzione di emergenzaIntervento per sopprimere unacondizione anormale o per riavviareun ciclo automatico interrottoFunzionamento normale

Funzione di ripristino

Avvio (preferenziale) / ArrestoAvvio / ArrestoAvvio / Arresto (preferenziale)

COLORE SIGNIFICATO SPIEGAZIONE ESEMPI DI APPLICAZIONE

Avviamento o inserzione Arresto o disinserzione Pulsanti che provocanoalternativamente avviamento

e arresto o inserzione edisinserzione

Pulsanti che provocano unmovimento quando sono

premuti e un arresto quandosono rilasciati

L’inserzione/estrazione della parte mobile può essere agevolmente eseguita tramite l’appositaleva di manovra fornita con il kit di trasformazione dell’interruttore da fisso a estraibile. Ilmeccanismo consente di porre l’interruttore nella posizione di sezionato (con circuiti di potenzae ausiliari scollegati) e con la porta della cella chiusa, a tutto vantaggio per la sicurezzadell’operatore.

La manovella può essere inserita solo ad interruttore aperto. Una volta rimosso o estrattol’interruttore può essere manovrato in aperto/chiuso e, tramite le apposite prolunghe diconnessione, possono essere realizzate le prove in bianco di funzionalità dei circuiti dicomando ausiliari.

Nella realizzazione di quadri elettrici di distribuzione spesso si fa uso di pulsanti ed indicatoriluminosi, il cui montaggio deve essere realizzato secondo normativa e per la loro scelta sipossono adottare le indicazioni fornite di seguito.

Per una più efficace interfaccia tra il quadro e l’utilizzatore, tutti i conduttori devono esseresiglati secondo le indicazioni normative e lo schema funzionale del quadro stesso.

Altre informazioni sono trasmesse da avvisi e ammonizioni per l’intervento posti all’interno delquadro su cartelli monitori.

In aggiunta alle indicazioni funzionali si raccomanda che i pulsanti siano marcati con segnigrafici, vicino o preferibilmente sugli attuatori.

Quando viene utilizzato un mezzo supplementare di codifica (per es. struttura, forma,posizione) per l’identificazione degli attuatori a pulsante, lo stesso colore bianco, grigio o neropuò essere utilizzato per varie funzioni (per es. bianco per attuatori di avvio e arresto).

289

SIGNIFICATOCOLORE

Gli attuatori dei pulsanti luminosi devono essere colorati conformemente al codice della Tab. 2.11.Quando risulta difficile assegnare un colore appropriato, deve essere usato il bianco. Il colorerosso per l’attuatore di arresto di emergenza non deve dipendere della sua fonte di luce.

● Tab. 2.11

Colori degli indicatori

luminosi e loro significato

rispetto alle condizioni

della macchina Rosso

Giallo

Verde

Blu

Bianco

Emergenza

Anormale

Normale

Obbligatorio

Neutro

Condizioni pericolose

Condizione anormaleCondizione criticaimminente

Condizione normale

Indicazione dellacondizione che richiedeun’azione dell’operatoreAltre condizioni: puòessere usato ogni volta chesi ha un dubbiosull’impiego dei colorirosso, giallo, verde e blu

Azione immediata pertrattare una condizionepericolosa (per es.azionando l’arresto diemergenza)

Controllo e/o intervento(per es. ristabilendo lafunzione desiderata)

Facoltativa

Azione obbligatoria

Controllo

SPIEGAZIONE AZIONE DELL’OPERATORE

Pressione/temperaturafuori dai limiti di sicurezza.Caduta di tensione InterruzioneOltrecorsa oltre laposizione di arrestoPressione/temperaturasuperiore ai limiti normali Sganciamento deldispositivo di protezionePressione/temperaturaentro i limiti normali Autorizzazione aprocedere

Istruzione per inserirevalori preselezionati

Informazione generale

ESEMPI DI APPLICAZIONE

Per ulteriori distinzioni o informazioni e specialmente per dare maggiore evidenza al segnalesi possono usare luci intermittenti nei seguenti casi:- per attirare l’attenzione;- per richiedere un’azione immediata;- per indicare una discordanza tra il comando dato e lo stato reale dell’apparecchiatura;- per indicare un cambiamento in corso (intermittenza durante il periodo di transizione).

● Fig. 2.14

Esempi di disposizione

di pulsanti e di pulsanti

luminosi

marcia

arresto

I

O

arresto marcia

O I

sinistra destraarresto

alta velocità

bassa velocità

arresto

I I

I

O

salita

arresto

discesa

➔

➔

O

➔

➔O

Segnalatori - attuatori


290

MOTO IN RELAZIONE ALL’OPERATORE

MODIFICAZIONE DI UNA QUANTITÀ FISICA (TENSIONE,CORRENTE, POTENZA, VELOCITÀ, FREQUENZA,INTENSITÀ LUMINOSA, TEMPERATURA ECC.)

UNO DIFIANCOALL’ALTRO

● Tab. 2.12

Classificazione delle azioni

● Tab. 2.13

Classificazione degli effetti

VOLANTI, MANOPOLE,MANOVELLE ECC.

RotazioneMoto verticale

OrarioVerso l’alto

AntiorarioVerso il basso

INSIEME DIIMPUGNATURE,PULSANTI, ASTE,CORDONI DITRAZIONE ECC.CON EFFETTIOPPOSTI

UNOSOPRAL’ALTRO

Pressione, trazione ecc.

Azione sul dispositivosuperiore

Azione del dispositivodi destra

Azione sul dispositivoinferiore

Azione del dispositivodi sinistra

LEVE, IMPUGNATURE ECC. CONMOTO ESSENZIALMENTE LINEARE

Motoorizzontale

Destra-sinistra

Avanti-indietro

Verso destraSi allontanadall’operatore (pressione)

Verso sinistraSi avvicina all’operatore(trazione)

NATURA DELL’ATTUATORE NATURA DELL’AZIONESENSO DELL’AZIONE

GRUPPO 1 GRUPPO 2

Aumento

Messa in servizioAvviamento Accelerazione Chiusura di un circuito elettrico Accensione Messa in moto del fluidoVerso l’alto Verso destraAvantiSi allontana dall’operatore

Diminuzione

Messa fuori servizio Arresto Frenata Apertura di un circuito elettrico Spegnimento Arresto del fluidoVerso il basso Verso sinistra IndietroSi avvicina all’operatore

MOTO DELL’OGGETTO O DEL VEICOLO CONTROLLATOIN RELAZIONE AI SUOI ASSI PRINCIPALI

CAMBIO DI CONDIZIONE

NATURA DELL’EFFETTOEFFETTO RISULTANTE

GRUPPO 1 GRUPPO 2

Senso di manovradegli attuatori dicomando

Per una chiara identificazione della posizione dei contatti principali rispetto ai suoi circuitielettrici si raccomanda di realizzare il senso di manovra in funzione dell’azione corrispondente.

Le connessioni tra parti percorse da corrente devono essere realizzate con mezzi che assicurinouna pressione di contatto sufficiente e stabile nel tempo e non devono subire alterazioniinammissibili a causa di sovratemperature, invecchiamento dei materiali isolanti, vibrazioni,dilatazioni termiche ecc.

La scelta delle sezioni dei conduttori all’interno del quadro rientra tra i compiti delprogettista/costruttore del quadro e dipende, oltre che dall’entità della corrente, dallesollecitazioni meccaniche cui il quadro è sottoposto, dalla sistemazione dei conduttori, dal tipodi isolamento.

La Tab. 2.14 fornisce utili suggerimenti per la identificazione dei cavi e dei morsetti con siglealfanumeriche o con colore. Si consiglia di realizzare i cablaggi di quadri e centraliniattenendosi a queste indicazioni, tratte dalla norma CEI 16-2.

Identificazione deiconduttori

291

● Tab. 2.14

Siglatura e colorazione

dei conduttori IDENTIFICAZIONEALFANUMERICA

COLOREISOLANTE

IDENTIFICAZIONECON COLORE

IDENTIFICAZIONECON COLORE

IDENTIFICAZIONEALFANUMERICA

Sistema in a.c.

Sistema in d.c.

Conduttore diprotezioneCircuiti ausiliari conalimentazione internaCircuiti ausiliari conalimentazione esterna

fase 1fase 2fase 3neutropositivonegativomediano

L1L2L3NL+L–M

PEnumerazionecome da schemanumerazionecome da schema

neroneroneroblu chiaroneroneroblu chiaro

giallo-verde

––

marronegrigioneroblu chiaronon specificatonon specificatoblu chiaro

giallo-verde

––

marronegrigioneroblu chiaro––blu chiaro

giallo-verdenumerazionecome da schemanumerazionecome da schema

UVWNCDM

PEnumerazionecome da schemanumerazionecome da schema

DESIGNAZIONEDEI CONDUTTORI

IDENTIFICAZIONE CAVI IDENTIFICAZIONE MORSETTI

● Tab. 2.15

Codificazione delle forme

e dei colori nella

segnaletica generale, RossoGialloVerde

Blu

divieto

obbligo

pericolo (attenzione)equipaggiamenti del sistema antincendio

segnali di sicurezza e di pronto soccorsoinformazioni

FORME

COLORI

Come indicato dalla norma CEI EN 60439-1, ogni quadro deve essere identificato con unatarga visibile dopo l’installazione dove devono essere riportati:- nome, marchio del costruttore del quadro finito- tipo e numero di identificazione- norme di riferimento.

Altre informazioni richieste dalla norma possono essere riportate anche su altri tipi didocumenti (schemi, cataloghi, ecc…).

In ogni quadro/armadio deve essere garantita la presenza di cartelli monitori, scritti in manieraindelebile e visibili quando l’apparecchiatura è installata. La forma ed i colori devono rispettarele indicazioni riportati nella Tab. 2.15, cui seguono esempi di realizzazione dei cartelli monitori.

Le scritte e i segni grafici devono essere bianchi sui segnali rettangolari, quadrati e su quelli consfondo blu; neri sui segnali circolari di divieto e su quelli triangolari di pericolo. Un esempio èriportato in Fig. 2.15.

Cartelli monitori

● Fig. 2.15

Esempi di cartelli

antinfortunisticiIMPIANTI ELETTRICI

SOTTO TENSIONE

E' VIETATOEseguire lavori su impianti sotto tensione

Toccare gli impianti se non si è autorizzati

Togliere i ripari e le custodie di sicurezza

prima di aver tolto tensione

E' OBBLIGATORIOAprire gli interruttori di alimentazione

del circuito, prima di effettuare interventi

Assicurarsi del collegamento a terra prima di iniziare i lavori

Tenere lontani dagli impianti materiali estranei

Tenersi ben isolati da terra, con mani e piedi

asciutti, o usando pedane e guanti isolanti

ATTENZIONE

PERICOLO

NON USARE ESTINTORI

IDRICI O A SCHIUMA

SU APPARECCHIATURE

ELETTRICHE IN TENSIONE


292

SUDDIVISIONI INTERNEE ISOLAMENTO

Segregazioni

Per la progettazione di un quadro, particolare attenzione va rivolta alla possibilità disuddividerlo in celle o scomparti soprattutto per impianti che richiedono un’elevata continuità diservizio.

Le segregazioni consentono di intervenire in sicurezza su una parte del quadro mantenendo intensione le parti adiacenti, rendono flessibile, sicuro e tempestivo l’intervento su un determinatocircuito elettrico, proteggono da eventuali archi interni dovuti a cedimento dell’isolante.

Infatti, per intervenire in un quadro elettrico sotto tensione bisogna comunque rispettare alcuniprincipi di sicurezza:- per accedere alle singole unità funzionali è opportuno sezionare o segregare le altre unità ele barre di distribuzione

- per accedere ai terminali per i collegamenti esterni si devono sezionare o segregare gli altriterminali.

È evidente che per rendere più efficace l’intervento di manutenzione ordinaria o straordinariaè opportuno che gli interruttori montati all’interno delle singole unità funzionali siano inesecuzione rimovibile od estraibile.

Questi tipi di interventi devono essere sempre eseguiti da persona istruita o addestrata.

Questa problematica è strettamente connessa alle proprietà dielettriche e alle distanze in aria esuperficiali delle parti attive dall’involucro.

Il quadro può essere internamente suddiviso mediante barriere o diaframmi (generalmente inmateriale metallico) in celle separate le une dalle altre o in frazioni di scomparto. Il livello dicompartimentazione e suddivisione interna è oggetto di accordo tra costruttore e committenteche può scegliere tra una delle sette diverse tipologie di segregazione previste dalla norma CEIEN 60439-1 e rappresentate in Fig. 2.16.

In generale è opportuno osservare che un elevato grado di segregazione è a favore dellasicurezza perché confina gli effetti di un eventuale guasto in una singola cella; per contro, oltrea un sensibile aumento del costo del quadro, una eccessiva segregazione, laddove non richiestada esigenze impiantistiche, comporta maggiori problemi di smaltimento del calore e di accessoper le operazioni di straordinaria manutenzione.

Le diverse forme di segregazione sono classificate secondo un criterio principale (forma 1, 2,3, 4) e secondo un criterio secondario (soluzione a, b), indicate in Tab. 2.16.

● Tab. 2.16

Classificazione delle forme

di segregazione secondo la

CEI EN 60439-1

CRITERIO PRINCIPALE CRITERIO SECONDARIO FORMA

Forma 1

Forma 2a

Forma 2b

Forma 3a

Forma 3b

Forma 4a

Forma 4b

Nessuna separazione

Segregazione delle sbarre dalle unità funzionali

Segregazione delle sbarre dalle unità funzionaliSegregazione di tutte le unità funzionali l’unadall’altraSegregazione dei terminali per i conduttori esternidalle unità funzionali, ma non l’uno dall’altroSegregazione delle sbarre dalle unità funzionali esegregazione di tutte le unità funzionali l’unadall’altra, compresi i terminali per i conduttori esterni,che sono parte integrante dell’unità funzionale

Terminali per i conduttori esterni non separati dallesbarreTerminali per i conduttori esterni separati dalle sbarre

Terminali per i conduttori esterni non separati dallesbarre

Terminali per i conduttori esterni separati dalle sbarre

Terminali per i conduttori esterni nella stessa cellacome le unità funzionali associateTerminali per i conduttori esterni non nella stessa cella come le unità funzionali associate ma in singoli spazi separati e racchiusi o in celle

293

● Fig. 2.16

Forme di segregazione FORMA 1(nessuna segregazione interna)

FORMA 2(segregazione delle sbarre delle unità funzionali)

FORMA 3(separazione delle sbarre dalle unità funzionali +

separazione delle unità funzionali tra loro)

FORMA 4(separazione delle sbarre dalle unità funzionali +

separazione delle unità funzionali tra loro + separazione dei terminali tra loro)

Forma 2aTerminali non separati dalle sbarre

Forma 2bTerminali separati dalle sbarre

Forma 4aTerminali nella stessa cella come

unità funzionale associata

Forma 4bTerminali non nella stessa cella come

unità funzionale associata

Forma 3aTerminali non separati dalle sbarre

Forma 3bTerminali separati dalle sbarre


294

Le parti attive all’interno di un quadro elettrico devono essere isolate dalla struttura meccanicadel quadro stesso. Nella maggior parte dei casi l’isolante principale è l’aria; le distanzed’isolamento delle parti in tensione fra loro e verso massa sono progettate in modo che nellecondizioni più gravose d’esercizio esista un margine di sicurezza tale da evitare scariche odanneggiamenti.

I supporti meccanici delle parti attive devono essere assicurati da corpi isolanti solidi,intervallati a distanza sufficiente, lungo le parti attive stesse; tali supporti assumono la forma ele caratteristiche più varie a seconda del tipo di quadro elettrico e possono essere realizzati siacon materiali inorganici tradizionali (porcellana, vetro, materiali ceramici in genere) sia conmateriali isolanti a base organica. Questi ultimi si suddividono in:

- resine termoplastiche: sono resine che conservano un buon grado di solubilità a contatto con isolventi e di fusibilità al calore; in generale, per altro, quando la temperatura non raggiunge ilimiti di danneggiamento del materiale, le resine termoplastiche (resine acriliche e viniliche)ritornano nelle condizioni iniziali all’abbassarsi della temperatura

- resine termoindurenti: sono sostanze che, portate a temperature crescenti, dopo un inizialerammollimento, iniziano un processo di trasformazione o di polverizzazione che le trasformain modo irreversibile.

Quando si eseguono i montaggi delle apparecchiature ed i collegamenti elettrici all’interno deiquadri è necessario mantenere le distanze di isolamento tra le parti attive e le parti metallichee queste distanze devono rimanere inalterate nelle condizioni di servizio.

Con riferimento alla Fig. 2.17, la distanzadi isolamento in aria è il tratto più breve tradue conduttori attivi o tra conduttori attivi ela massa, mentre la distanza superficiale diisolamento è il percorso più breveattraverso la superficie di un materialeisolante tra due conduttori attivi o traconduttori attivi e la massa.

I componenti dei kit di montaggio degliinterruttori modulari della serie 90 e degli

interruttori scatolati della serie MTS permettono di soddisfare questo aspetto normativo, essendogià stati verificato il rispetto dei valori nominali dichiarati con le prove di tipo previste dallanorma CEI 60439-1.

Il rispetto delle distanze superficiali è garantito dal giusto montaggio degli isolatori portabarre,dal corretto posizionamento delle barre e dal rispetto delle indicazioni per il cablaggio deicomponenti elettrici, contenuti nei manuali di installazione.

I valori che caratterizzano queste proprietà dielettriche sono:- tensione di tenuta a impulso del circuito principale (valore espresso in kV con forma d’onda

1,2/50 µs, come indicato in Fig. 2.18)- tensione di isolamento a frequenza industriale (valore espresso in V con forma sinusoidale a 50 Hz).

● Tab. 2.17

Dati della serie 47 CVX TIPOLOGIATENSIONE DI TENUTA A

IMPULSO (KV)PROVA DIELETTRICA

(V)

Quadro a pareteQuadro da incasso

Quadro da pavimentoArmadio

6688

2500250035003500

Proprietà dielettriche

Distanze di isolamentoin aria e superficiali

● Fig. 2.17

Distanza in aria e

superficiale

distanza in ariadistanza superficiale

conduttori attivimateriale isolante

È evidente che se all’interno del quadro esiste un’apparecchiatura con valore di proprietàdielettriche inferiori ai valori nominali, questa condiziona i valori nominali del quadro stesso.Per i conduttori attivi nudi e per le connessioni (per esempio le barre, le connessioni traapparecchi, i capicorda), le distanze in aria e superficiali o la tensione di tenuta a impulsodevono almeno rispondere alle stesse regole specificate per gli apparecchi ai quali sonodirettamente collegati. Inoltre condizioni anormali, come un cortocircuito, non devono ridurrein modo permanente le distanze in aria o la rigidità dielettrica tra le sbarre e/o le connessioni,al di sotto dei valori specificati per gli apparecchi ai quali esse sono direttamente associate.Affinché non si verifichi un arco elettrico in aria, la norma CEI EN 60439-1 fornisce le distanzeminime d’isolamento in funzione di:- tensione nominale di tenuta ad impulso Uimp

- tipo di campo elettrico- grado di inquinamento (normalmente per ambienti industriali tipo 3).

Le minime distanze d’isolamento in aria, dedotte dalla norma, sono riportate in Tab. 2.18.

295

● Tab. 2.18

Distanze minime

di isolamento in aria

TENSIONE NOMINALEDI TENUTA A IMPULSO

DISTANZE MINIME DI ISOLAMENTO IN ARIA (mm)

0,330,50,81,52,546812

0,010,040,10,30,61,223

4,5

0,20,20,20,30,61,223

4,5

0,80,80,80,80,81,223

4,5

1,61,61,61,61,61,623

4,5

0,010,040,10,51,53

5,5814

0,20,20,20,51,53

5,5814

0,80,80,80,81,53

5,5814

1,61,61,61,61,63

5,5814

CAMPO ELETTRICO UNIFORME

UIMP(KV)

GRADO DI INQUINAMENTO

1 2 3 4GRADO DI INQUINAMENTO

1 2 3 4

CAMPO ELETTRICO NON UNIFORME

● Fig. 2.18

Forma d’onda 1,2/50 µs

1.0

0.5

t0

0.3

0.9

U

T

T1

T2

T1 = 1,2 µs ± 30% (tempo di fronte d’onda)T2 = 50 µs ± 20% (tempo di coda d’onda)T1 = 1,67 T (rapporto tra T1 e T)


296

● Tab. 2.19

Distanze di isolamento

superficiali

MINIME DISTANZE DI ISOLAMENTO SUPERFICIALE (mm)

1012,516202532405063801001251602002503204005006308001000

0,0250,0250,0250,0250,0250,0250,0250,0250,040,0630,10,160,250,40,560,75

11,31,82,43,2

0,040,040,040,040,040,040,040,040,0630,10,160,250,40,63

11,62

2,53,245

0,080,090,10,110,1250,140,160,180,20,220,250,280,320,420,560,75

11,31,82,43,2

0,40,420,450,480,50,530,560,60,630,670,710,750,81

1,251,62

2,53,245

0,40,420,450,480,50,530,80,850,90,95

11,051,11,41,82,22,83,64,55,67,1

0,40,420,450,480,50,531,11,21,251,31,41,51,62

2,53,245

6,3810

11,051,11,21,251,31,41,51,61,71,81,92

2,53,245

6,3810

12,5

11,051,11,21,251,31,61,71,81,92

2,12,22,83,64,55,67,191114

11,051,11,21,251,31,81,92

2,12,22,42,53,245

6,3810

12,516

11,051,11,21,251,31,81,92

2,12,22,42,53,245

6,3810

1,61,61,61,61,71,81,92

2,12,22,42,53,245

6,3810

12,51620

1,61,61,61,61,71,82,42,52,62,83,03,245

6,3810

12,5162025

1,61,61,61,61,71,83

3,23,43,63,845

6,3810

12,516202532

GRADO DI INQUINAMENTO

1(1) 2(1) 1 2 3 4GRUPPO DEL MATERIALE GRUPPO DEL MATERIALE GRUPPO DEL MATERIALE(2) GRUPPO DEL MATERIALE

I, II, III I, II, IIIa I, II, III I II III I II IIIa IIIb I II IIIaUi(V)

TENSIONENOMINALE

DI ISOLAMENTO

Nota

(1) I valori indicati si applicano alle distanze superficiali dei materiali per circuiti stampati.

(2) La classificazione del materiale è in funzione della resistenza alle correnti superficiali (CTI).

Per una più ampia consultazione si rimanda alla Tab. 16 della Norma CEI EN 60439-1.

Analogamente, in Tab. 2.19 sono indicate le minime distanze di isolamento superficiale infunzione di- tensione nominale di isolamento Ui

- grado di inquinamento (normalmente per ambienti industriali tipo 3)- gruppo del materiale isolante.

297

DISSIPAZIONE TERMICAE TENUTA ALCORTOCIRCUITO

Sovratemperatura

● Tab. 2.20

Fattori di contemporaneità

convenzionali

NUMERO DEI CIRCUITIPRINCIPALI

FATTORE DICONTEMPORANEITÀ

2 - 34 - 56 - 9≥ 10

0,90,80,70,6

La dissipazione termica e il comportamento in cortocircuito sono tra le problematiche piùimportanti che un progettista o un quadrista deve affrontare per la costruzione dei quadrielettrici. Questo perché le tipologie di quadri elettrici sono abbastanza diseguali e devonosoddisfare le più svariate situazioni impiantistiche.

Per la verifica delle soluzioni adottate, la norma CEI EN 60439-1 mette a disposizione duepercorsi:- prova di tipo- metodo per estrapolazione.

La prima soluzione permette di verificare direttamente l’oggetto in esame e determinare i valorinominali per determinate configurazioni. A titolo esemplificativo si faccia riferimento alle proveeseguite da GEWISS sui contenitori della serie 47 CVX nelle condizioni e nelle configurazionipiù critiche, riportate nella IV sezione di questa guida.

Le seconda permette di verificare attraverso i calcoli che le soluzioni adottate siano riconducibiliai valori determinati dal costruttore del sistema costruttivo prestabilito.

Questi metodi sono indicati dalla norma CEI EN 60439-1, che rimanda alla norma CEI 17-43per la determinazione della sovratemperatura e alla norma CEI 17-52 per la verifica dellesollecitazioni dovute al cortocircuito.

Quando all’interno di un quadro elettrico poniamo una serie di componenti percorsi dacorrente, per effetto Joule si produce calore che si distribuisce all’interno del quadro in modoverticale e condizionato dalla superficie di scambio dell’involucro con l’ambiente esterno.

A causa di questo fenomeno risulta necessario conoscere quanta potenza termica è possibileinstallare all’interno dell’involucro senza raggiungere valori di sovratemperatura superiori ailimiti stabiliti dalla norma. Questi valori devono essere calcolati (si veda esempio riportato apag. 50) e, nel caso si utilizzi il sistema costruttivo prestabilito GEWISS (quadro AS),successivamente verificati con i limiti stabiliti dal produttore del sistema costruttivo. Nel casocontrario (quadro ANS), la verifica della sovratemperatura si può effettuare con il metodoindicato dalla Norma CEI 17-43 (si veda esempio riportato a pag. 51).

Per calcolare la potenza dissipata installata è necessario anzitutto conoscere i componenti chesono installati all’interno del quadro, quali, ad esempio, interruttori, fusibili, conduttori, sistemidi cablaggio, ausiliari.

Per ogni componente si rileva dai dati nominali la potenza dissipata per polo, che dovrà esserericalcolata per il massimo dell’effettiva corrente che lo attraversa ad un dato istante oppure, senon sono note le correnti effettive, moltiplicata per il valore del fattore di contemporaneità, chese non specificato altrimenti, la norma stabilisce nei valori di Tab 2.20.

Il risultato finale (cioè la somma delle vere potenze dissipate dai componenti) dovrà essereinferiore o uguale a quella che il produttore del sistema costruttivo ha già verificato per quellatipologia dell’involucro nella posa d’installazione scelta (AS) o utilizzato per il metodo dicalcolo previsto dalla Norma CEI 17-43 (ANS).


298

Esempio di calcolodella potenza dissipata

● Tab. 2.21

Configurazione del quadro TIPO INTERRUTTORECORRENTE

NOMINALE (A)

MTS 250 (4P)MT 250 (4P)MT 250 (4P)MT 250 (4P)MT 250 (4P)

MT 250+BD (4P)MT 250 (4P)

250101620252532

NR. INTERRUTTORI

1346121

COLLEGAMENTI(mm2)

1202,544

6,36,310

● Tab. 2.22

Correnti effettive nei circuiti

derivati

TIPO INTERRUTTORECORRENTE

NOMINALE (A)

MT 250MT 250MT 250MT 250

MT 250+BDMT 250

101620252532

NR. INTERRUTTORI

346121

CORRENTEEFFETTIVA (A)

6,71114181823

Totale

CORRENTE EFFETTIVACIRCUITI DERIVATI (A)

204484183623225

● Tab. 2.23

Potenze dissipate dagli

apparecchi

TIPO INTERRUTTORECORRENTE

NOMINALE (A)

MTS 250MT 250MT 250MT 250MT 250

MT 250+BDMT 250

250101620252532

N. POLI

391218363

CORRENTEEFFETTIVA (A)

2256,71114181823

POTENZA DISSIPATA(W/POLO)

50 (tot. apparecchio)2,132,802,563,104,403,00Totale

POTENZA DISSIPATATOTALE (W)

40,58,615,922,64,813,74,6

110,8

Strumentazione

Interuttore generale

Ripartitore

Interruttori derivati

Morsettiere

Nella sezione IV di questa guida sono riportate le massime potenze dissipabili dalla serie CVXnelle varie tipologie di installazione e le potenze dissipate dagli interruttori della serie 90 e dellaserie MTS.

Si consideri un quadro a pavimento in versione IP 30 di dimensioni interne BxH = 600x1800addossato ad una parete, in cui sono installati un interruttore generale MTS 250 ed interruttorimodulari derivati della serie MT. Il sistema di distribuzione è costituito da un ripartitore a barreorizzontale, cui sono connessi i circuiti derivati con le sezione dei collegamenti riportate inTab. 2.21. La strumentazione è composta da un voltmetro e da 3 amperometri.

Le correnti effettive che passano nei poli degli interruttori derivati sono indicate in Tab. 2.22 (siconsiderano trascurabili per il polo neutro). Si noti che la sommatoria delle correnti in uscita èpari a 225 A, inferiore alla corrente nominale dell’interruttore generale.

Utilizzando la condizione di massimo utilizzo in un dato istante e conoscendo la potenzadissipata per polo da ciascun apparecchio, indicata in Tab, 2.23, si ricava facilmente lapotenza effettiva dissipata dagli apparecchi con il seguente calcolo:

Pa = 50 x (225/250)2 + (9x2,13) x (6,7/10)2 + (12x2,8) x (11/16)2 + ... = 110,8 W.

299

Sommando la potenza dissipata dal ripartitore (Pr), dalla strumentazione (Ps), dai collegamenti(Pc) e dalla morsettiera (Pm) si ricava il valore della potenza dissipabile totale:

Ptot = Pa + Pr + Ps + Pc + Pm = 110,8 + 15 + 10 + 65 + 36 = 236,8 W.

I valori delle potenze dissipate Pr, Pc, Pm sono stati calcolati in riferimento alle correnti effettivepassanti (P = Ri2).

Dalla tabella delle potenze dissipabili per i quadri a pavimento IP 30 (H = 1800 mm), coninstallazione addossata a parete, risulta che la sovratemperatura che si avrà nella parte superioredel quadro è pari a circa 27 K. Considerando una temperatura ambiente di 35 °C, la temperaturaassoluta all’interno del quadro risulta pari a 62 °C, nei limiti stabiliti dalla norma (Tab. 1.4).

Si desidera verificare la sovratemperatura, in base al metodo descritto nella Norma CEI 17-43,all’interno di un armadio della serie 47 CVX con le dimensioni indicate in Fig. 2.19, addossatoa parete, senza aperture di ventilazione e senza diaframmi interni orizzontali. La potenzaeffettiva dissipata dagli apparecchi installati nell’involucro si ipotizza pari a 400 W.

Di seguito sono riportati i dati e le procedure di calcolo per la determinazione dellasovratemperatura del quadro.

Determinazione della superficie effettiva di raffreddamentoLa superficie effettiva di raffreddamento Ae di un involucro è la somma delle superficiindividuali A0 (superfici dei lati esterni dell’involucro) moltiplicate per il fattore di superficie b.Questo fattore tiene conto della dissipazione di calore delle superfici individuali a seconda deltipo di installazione dell’involucro e può essere ricavato dalla Tab. 2.24.

2131 mm(2000 mm)

637 mm(600 mm)

748 mm(600 mm)

● Fig. 2.19

Dimensioni effettive

dell’armadio

● Tab. 2.24

Fattore di superficie

in funzione del tipo di

installazione

TIPO DI INSTALLAZIONE FATTORE DI SUPERFICIE bSuperficie superiore esposta 1,4Superficie superiore coperta, es. involucri a incasso 0,7Parti laterali esposte, es. parete anteriore, posteriore e pareti laterali 0,9Parti laterali coperte, es. lato posteriore dell’involucro per montaggi a parete 0,5Parti laterali di involucri centrali 0,5Superficie di fondo non presa in considerazione

Esempio di calcolo everifica dellasovratemperatura(CEI 17-43)

NotaIn figura sono indicate ledimensione esterne dell’involucro;tra parentesi le dimensioni internefunzionali)


300

Pertanto:Ae = ∑ (A0 . b) = (0,476 . 1,4) + (2,714 . 0,9) + (1,593 . 0,9) + (1,593 . 0,5) = 5,33 m2.

Determinazione della sovratemperatura ∆t0,5 dell’aria interna a metà altezza dell’involucrodi raffreddamentoIl calcolo viene eseguito applicando la formula:

∆t 0,5 = k . d . Px

dove:

- k è la costante dell’involucro che tiene conto della dimensione della superficie diraffreddamento. Per involucri senza apertura di ventilazione e aventi una superficie Ae pari aquella calcolata, la Norma CEI 17-13 fornisce il valore di k = 0,16

- d è il fattore di sovratemperatura, ricavabile dalla Tab. 2.25 in funzione del numero didiaframmi interni

- P è la effettiva potenza dissipata dalle apparecchiature installate internamente all’involucro

- x è un esponente che vale 0,804 per involucri senza aperture e 0,715 per involucri conaperture.

NUMERO DI DIAFRAMMI ORIZZONTALI n 0 1 2 3

FATTORE d 1,00 1,05 1,15 1,30

● Tab. 2.25

Fattore d in funzione del

numero di diaframmi

Nota:

I valori in tabella si riferiscono ad involucri senza apertura di ventilazione e con superficie di raffreddamento effettiva Ae > 1,25 m2.

h1,35

f = Ab

Pertanto:∆t 0,5 = k . d . Px = 0,16 . 1 . 4000,804 = 19,7 K

Determinazione della sovratemperatura ∆t1,0 dell’aria interna nella parte superioredell’involucroIl calcolo è eseguito mediante la formula:

∆t1,0 = c . ∆t 0,5

Il fattore c tiene conto della distribuzione della temperatura all’interno dell’involucro e dipendedalla presenza o meno di aperture di ventilazione, dal progetto del quadro e dall’installazionedell’apparecchiatura assiemata nel suo complesso.

Per quadri con superficie effettiva di raffreddamento Ae, maggiore di 1,5 m2, il fattore c puòessere ricavato dal grafico di Fig. 2.20 dove in ascissa la grandezza indicata con la lettera f èpari al seguente rapporto:

dove:h = altezza del quadroAb = superficie della base del quadro.

301

fattore f

fatto

re C

bc e d

1,6

1,5

1,4

1,3

1,2

1,10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

a

bcde

a c b d

● Fig. 2.20

Fattore di distribuzione

della temperatura c per

involucri senza apertura

di ventilazione e con

superficie di

raffreddamento effettivo

Ae > 1,25 m2

h1,35 2,1311,35

f = = = 5,834Ab 0,476

Poiché nel caso in esame risulta:

ed il quadro risulta appoggiato al muro, la lettura della curva 3 porta al valore: c = 1,4.In ultima analisi, alla sovratemperatura nella parte superiore del quadro:

∆t1,0 = c . ∆t0,5 = 1,4 x 19,7 = 27,6 K


302

Curva caratteristica della sovratemperatura dell’aria all’interno dell’involucro.La curva caratteristica della sovratemperatura dell’aria per involucri aventi una superficieeffettiva di raffreddamento Ae > 1,25 m2 è definita mediante una linea retta che unisce i punti∆t1 e ∆t0,5 (Fig. 2.21).

La sovratemperatura dell’aria interna alla base dell’involucro è prossima a zero, cioè la curvacaratteristica tende in maniera asintotica a zero.

Validità del progettoIl progettista del quadro dovrà verificare che i valori di sovratemperatura finali ottenuti, e cioècirca 19,7 K (pari a 19,7 °C) a metà quadro e 27,6 K alla sommità del quadro, sianocompatibili con le apparecchiature installate. In caso contrario, si devono modificare iparametri e di conseguenza il calcolo va ripetuto. Se, nel caso in esame, si aggiunge a 27,6 °Cla temperatura media esterna, che può essere, ad esempio, di 30 °C, si ricava un valoreassoluto in cima al quadro di 57,6 °C; questa temperatura è accettabile per le apparecchiaturecontenute.

L’intera verifica ed i calcoli ad essa associati, possono essere utilmente raccolti in un unicomodulo di calcolo la cui struttura è suggerita dalla stessa norma CEI 17-43 (Fig. 2.23).

Estremità superiore

Mul

tipli

dell’

alte

zza

dell’

invo

lucr

o

1.0

0.5

∆t1.0

∆t0.5Metà altezza

Sovratemperatura dell’aria all’interno dell’involucro ∆t

● Fig. 2.21

Curva caratteristica della

sovratemperatura

Sovratemperatura dell’aria all’interno dell’involucro ∆t

Mul

tiplo

del

l’alte

zza

dell’

invo

lucr

o

1.0

0.519,7

0.75

27,6

● Fig. 2.22

Verifica finale della

sovratemperatura

303

● Fig. 2.23

Esempio di modulo

compilato

Calcolo della sovratemperatura dell’aria all’interno dell’involucro

Elettroquadri s.r.l.Singolo

Cliente/impianto

Tipo di involucro

Dimensionisignificative perla sovratemperatura

Altezza mm

Larghezza mm

Profondità mm

Tipo di installazione:

Apertura di ventilazione: SI/NO

Numero di diaframmi orizzontali:

Parte superiore

Parte anteriore

Parte posteriore

Lato sinistro

Lato destro

Supe

rfic

ie d

i raf

fred

dam

ento

effe

ttiva Fattore

di superficie bsecondo la Tab. 3

Colonna 4

Ao x b(Colonna 3) x(Colonna 4)

m2

Colonna 5

Dimensioni

m x m

Colonna 2

Ao

m2

Colonna 3

Ae = Σ (Ao x b) = Totale

Con superficie di raffreddamento effettiva Ae

Aperture d’entrata aria

Costante d’involucro k

Fattore d

Potenza dissipata effettiva P

Px = P ...

∆t0,5 = k • d • Px

Fattore di distribuzione della temperatura c

∆t0,1 = c • ∆t0,5

cm2

W

K

K

Superiore a 1,25 m2 Inferiore o uguale a 1,25 m2

hg = (5.2.3)

w

= =

h1,35

f = (5.2.3)Ab

= =

2131

748

637

a parete

0

0,748 x 0,637

0,748 x 2,131

0,748 x 2,131

0,637 x 2,131

0,637 x 2,131

0,476

1,593

1,593

1,357

1,357

0,666

1,434

0,796

1,221

1,221

5,33

1,4

0,9

0,5

0,9

0,9

2,13

1

0,748 0,637

0

0,16

1,00

400

123,6

19,7 K

1,4

27,6

0,804

2,1311,35

0,4765,834


304

Calcolo degli sforzi elettrodinamici nei sistemi barre

La tenuta complessiva al cortocircuito di un quadro elettrico può essere accertata mediante laprova di tipo descritta alla sezione 8 della Norma CEI 17-13/1.

Nel caso si utilizzi il sistema costruttivo prestabilito GEWISS (quadro AS), questa prova è giàstata effettuata dal produttore (Tab. 3.17, Tab. 3.19 per barre piatte e Tab. 3.23, Tab. 3.25 perbarre sagomate) e quindi, se i dati del quadro rientrano nei limiti indicati da GEWISS non èrichiesta alcuna verifica aggiuntiva.

Invece nei quadri ANS la verifica della tenuta al cortocircuito deve essere eseguita tramite:- prove effettuate secondo la Norma CEI EN 60439-1- verifica per estrapolazione da sistemazioni similari che abbiano superato le prove di tipo,secondo quanto indicato nella Norma CEI 17-52.

Risulta pertanto decisivo, per i quadri ANS, che i sistemi sbarre e gli altri componenti interessatial cortocircuito siano derivati da quadri che hanno superato le prove di tipo e che le modificheintrodotte siano tali da non comportare sollecitazioni superiori a quelle relative al quadro (e/oai componenti del quadro) che ha superato la prova di tipo.

Il metodo previsto attualmente dalla normativa è quello di verifica dei sistemi di sbarre, il cuiprocedimento è indicato nella norma CEI 17-52 che, a sua volta, rimanda alla PubblicazioneIEC 865 (CEI 11-26).

Nel seguito verranno esaminate alcune tra le situazioni più ricorrenti nelle quali l’applicazionedelle suddette norme (CEI 17-52 e CEI 11-26) consente di estrapolare per i quadri ANS (masempre con riferimento a situazioni provate) la verifica al cortocircuito di sistemi sbarre nelleconfigurazioni usualmente impiegate.

Le principali condizioni di applicabilità del metodo sono:- la corrente di picco di cortocircuito deve essere inferiore a quella della prova eseguita sulprototipo di riferimento;

- non vi devono essere stati cambiamenti nella geometria o nel materiale dei supporti delprototipo di riferimento;

- le barre che realizzano percorsi angolari devono essere riconducibili a composizioni di barrerettilinee, supportate ad ogni angolo;

- la sovratemperatura calcolata secondo la Norma IEC 865 per un sistema SNS non deve esseresuperiore a quella del sistema SAS;

- il tipo di connessione delle barre e dell’apparecchiatura deve essere stato sottoposto a provadi tipo.

Da ultimo si ribadisce che per i quadri che hanno una corrente presunta di cortocircuitonominale fino a 10 kA non è richiesta la prova di tipo; la prova non è altresì richiesta nei casiin cui il quadro è protetto da un dispositivo limitatore di corrente, fusibile o interruttorelimitatore, tale per cui il valore di picco della corrente limitata, in corrispondenza della correntedi cortocircuito presunta nominale del quadro, non superi 17 kA e quindi, in questi casi, ladistinzione tra quadri AS e ANS, per quanto riguarda il cortocircuito, non si pone.

In particolare la Norma CEI 17-52 introduce due strutture tipo di sistemi di sbarre (Fig. 2.24),denominati rispettivamente:- sbarre di serie (SAS)- sbarre non di serie (SNS).

305

Nel primo caso sia i materiali, sia la struttura che la sua sistemazione sono oggetto didocumentazione risultante da certificati di prova; nel secondo caso la tenuta al cortocircuitodella struttura deve avvenire per estrapolazione.

La Norma CEI 17-52 consente di estrapolare per i quadri ANS (ma sempre con riferimento asituazioni provate) la verifica al cortocircuito di un sistema sbarre.

Ad esempio, conoscendo:- le dimensioni e le sezioni delle sbarre in rame- la corrente di cortocircuito- l’interasse (a) tra le fasi- la disposizione delle barre e il tipo di vincolo

è possibile determinare:- la forza (Fd) che agisce sui portabarre- la distanza (l) a cui vanno disposti i supporti per le barre.

La disposizione tipica delle sbarre a cui si fa riferimento per la verifica è quella indicata nellaFig. 2.25.

● Fig. 2.24

Sistemi di sbarre SAS e

SNS

Legenda:barreportabarre

connessione delle barre o dell’apparecchiaturaapparecchiatura

vista di lato

vista di lato

Struttura di sistema di barre di serie (SAS) Struttura di sistema di barre non di serie (SNS)

b

Fd

a a

h

s

● Fig. 2.25

Esempio di disposizione

di un sistema a barre in

rame con una sola

barra per fase

caratteristiche del quadro -...

Documents