LA SICUREZZA ELETTRICA IN BASSA TENSIONE 

Il progetto (10)

15.9         Linea L3 – Alimentazione secondo quadro secondario QS02

15.9.1 Dimensionamento della conduttura (lunghezza 100 m)

La linea L₃, tripolare con neutro,  alimenta un quadro secondario di distribuzione di un reparto macchine utensili con una potenza installata di 300 kW ridotta (coefficiente di contemporaneità 0,85) ad una potenza effettivamente assorbita di 168 kW con un fattore di potenza medio di 0,85. La linea non risulta essere particolarmente sollecitata anche perché durante l’attività lavorativa l’utenza non sempre assorbe tutta la corrente I_B che è data da:

La temperatura ambiente di progetto, anche se può a volte raggiungere i 35 °C, può essere considerata  di  30°C. La posa sarà effettuata in passerella perforata in un unico strato perché garantisce un miglior smaltimento del calore prodotto e ben si adatta alla tipologia dell’ambiente di posa. Nella stessa passerella saranno posati altre tre linee tripolari in rame: 3x120 mm² in PVC, 3x95 mm² in PVC e 3x25 mm² in EPR. Essendo la tensione nominale del sistema di 400 V ed essendo necessario, vista la posa in passerella, un cavo con guaina la scelta cade su un cavo isolato in PVC del tipo N1VV-K (lettera di selezione per il tipo di portata F). Sulla tabella delle portate, in corrispondenza della lettera di selezione del tipo di posa F, per  un cavo in rame con tre conduttori attivi in PVC, si individua una corrente I_Z di 299 A corrispondente ad una sezione di 120 mm².  Essendo posati nella stessa passerella più circuiti non omogenei raggruppati non è possibile utilizzare il fattore di riduzione della tabella 15.8 perché la tabella si riferisce a un insieme di circuiti aventi cavi della stessa sezione, composizione e tipo di isolamento. Il metodo che si propone per risolvere il problema potrebbe essere chiamato del “conduttore equivalente”,  inteso come il conduttore che produce, per effetto Joule, la stessa quantità di calore prodotto dall’insieme dei conduttori in esame. Con riferimento alla tab. 15.14, in cui sono riportate le potenze indicativamente dissipate da un metro lineare di cavo secondo la sezione e il tipo di isolante, si può calcolare la quantità di calore dissipato dai cavi in esame e poi, dividendo  la potenza totale dissipata per la potenza dissipata da un singolo cavo,  ottenere il numero dei cavi equivalenti per ogni sezione:

Tab. 15.13 – Calcolo della potenza totale dissipata dai cavi

Come si può notare le linee posate nella passerella hanno sezioni non uguali ma abbastanza omogenee e lo stesso conduttore in EPR, che in quanto a sezione si discosta notevolmente dalle altre, installato con conduttori in PVC di sezione molto più elevata  assume alla conclusione dei calcoli un numero di cavi equivalente circa uguale agli altri cavi. In questo caso il coefficiente di riduzione poteva quindi essere  scelto per quattro circuiti come se ci si trovasse in presenza di cavi  omogenei (nonostante il conduttore in EPR sia di sezione molto diversa dagli altri si può notare, dalla tabella di dissipazione dei cavi, che un conduttore da 25 mm² dissipa come un conduttore da 150 mm² in PVC).

Tab. 15.14 – Potenza dissipata per metro di conduttore

Dalla solita tabella si ricava per quattro circuiti, tipo di posa su passerella perforata (lettera di selezione F), posa in un solo strato un coefficiente di riduzione 0,77 da cui:

La nuova I_Z ridotta sarà:

Come si può notare il cavo da 120 mm² alla nuova I_Z=230 A non risulta adatto per una I_B di 285 A si verifica quindi la sezione immediatamente superiore di 150 mm² che risulta ancora insufficiente e che ci porta a scegliere un conduttore da 240 mm² . La portata ridotta diventa:

Il dimensionamento del neutro e del PE, essendo la sezione del conduttore di fase superiore a 25 mm², per semplicità potrà ancora essere effettuato secondo la regola generale dettata dalle norme, scegliendo una sezione pari alla metà della sezione del conduttore di fase. 

15.9.2 Protezione da corto circuito e sovraccarico

La corrente di cortocircuito è sempre  di 21,8 kA. Dal catalogo del costruttore (Sistema bassa tensione – Interruttori scatolati Copact della Marlin Gerin) si  sceglie con i soliti criteri un interruttore tipo NS400 N (I_cu=45 kA e I_cs=100%I_cu) che può essere abbinato al solito sganciatore elettronico tipo STR23SE. La I_m sarà regolata a 10 volte la I_r per garantire, così come indicato dal costruttore, una certa selettività con gli interruttori posti sul quadro secondario mentre la soglia di intervento del termico sarà regolata per una corrente di:

Essendo verificata la solita relazione    ed essendo verificata anche la   resta solo da verificare se il cavo sopporta l’energia specifica lasciata passare dall’interruttore. Dalle curve fornite dal costruttore (fig. 15.7) si procede come nei casi precedenti ed è facile verificare che anche in questo caso il cavo è protetto abbondantemente dall’interruttore prescelto. Risulta ancora inutile, vista la presenza della protezione contro i sovraccarichi, la verifica della corrente di corto circuito minima in fondo alla linea.

15.9.3 Verifica della caduta di tensione

Alla caduta di tensione sul tratto L₀ calcolata in precedenza andrà sommata  la caduta di tensione sulla linea L₃  di 60m che sarà data da: 

Dove:

I_B = corrente della linea = 285 A

L₃ =lunghezza della linea = 100 m

R_L3 = resistenza del conduttore (dalle tabelle :  0,099 mW/m )

X_L3= reattanza del conduttore posato a trifoglio (dalle tabelle: 0,090 mW/m)

cosfi=0,85 , senfi=0,52

da cui:

Sommando a questa caduta di tensione la caduta di tensione sul primo tratto si ha:

 

Caduta di tensione nella norma.

15.10    Linea L4 – Alimentazione motore M01

15.10.1                     Dimensionamento della conduttura (lunghezza 40 m)

La linea L₄, tripolare senza neutro  alimenta un motore da 45 kW (potenza resa) che assorbe una corrente I_n di 85 A.

Si tratta di un carico che all’avviamento presenta forti correnti di spunto e che sollecita la linea con frequenti avviamenti. Si considera quindi, anche per motivi di coordinamento tra le protezioni (il motore è equipaggiato da una protezione magnetica Compact  Marlin Gerin tipo NS100H-MA con il magnetico tarato a 1100 A) , l’opportunità di sovradimensionare la linea. L’ambiente di tipo industriale, il tratto modesto di linea, e l’ambiente ricco di polvere di ferro ci consiglia di utilizzare per la posa un canale chiuso. Non ci sono particolari problemi per la temperatura ambiente che può essere considerata di 30 °C. Nel canale sarà posata la sola  linea di alimentazione del motore. Per comodità di posa e prevedendo sezioni modeste si sceglie un cavo multipolare con guaina isolato in EPR che si ritiene più adatto per sopportare i previsti sovraccarichi della linea (tipo di posa B).  Un cavo FG7R da 0,6/1 kV potrebbe fare al caso nostro. Sulla tabella delle portate, si individua una corrente I_Z di 85 A per un cavo da 16 mm² ma per i motivi appena accennati si sovradimensiona il cavo utilizzando una sezione di 35 mm² corrispondente, per un cavo isolato in EPR, ad una portata nominale di 138 A. Per il PE si adotta un conduttore con sezione pari alla metà della sezione del conduttore di fase, in questo caso 25 mm².

15.10.2                     Protezione da corto circuito e sovraccarico

La corrente di cortocircuito è sempre  di 21,8 kA come per le altre linee. Dal catalogo del costruttore (Sistema bassa tensione – Interruttori scatolati Copact della Marlin Gerin) si  sceglie  un interruttore tipo NS250 N (I_cu=36 kA e I_cs=100%I_cu) che può essere abbinato allo sganciatore elettronico tipo TM125D. Essendo come al solito  si regola la termica a Ir=1xIn, cioè 125 A  verificando così la relazione: . Se la I_m è regolata a 10 volte la I_r  si ha 1250 A che risulta selettivo con la protezione magnetica del motore tarata su una I_m  di 1100 A. Per finire, dalle curve fornite dal costruttore (fig. 15.7), si procede come nei casi precedenti ed è facile verificare che anche in questo caso il cavo è protetto abbondantemente dall’interruttore prescelto. Risulta ancora inutile, vista la presenza della protezione contro i sovraccarichi, la verifica della corrente di corto circuito minima in fondo alla linea. Risulta inutile anche la verifica della caduta di tensione dal momento che il cavo è di modesta lunghezza.

continua...