Quadri elettrici di bassa tensione
(2/4)

Le caratteristiche nominali

Un quadro è costruito per essere inserito in un impianto elettrico con specifiche caratteristiche. I componenti del quadro, e il quadro nel suo insieme, devono pertanto essere scelti compatibilmente con le caratteristiche dei componenti installati all'esterno del quadro stesso. Le informazioni più importanti, che corrispondono in pratica a quelle fornite dalla Norma, sono di seguito elencate.

Tensione nominale del quadro ( Un )

Corrisponde alla tensione del circuito principale del quadro.

Tensione nominale di impiego di un circuito ( Ue )

È il valore di tensione che, insieme alla corrente, definisce le caratteristiche di impiego di uno specifico circuito.

Tensione nominale di isolamento di un circuito ( Ui )

E' il valore efficace della tensione di prova dell'isolamento, assegnato dal costruttore del quadro che caratterizza la capacità di tenuta del suo isolamento e le distanze superficiali d'isolamento (la distanza più breve misurata lungo la superficie di un isolante interposto tra due parti conduttrici). La tensione nominale di isolamento determina le prerogative costruttive e le relative prove dielettriche. :

Tensione nominale dì tenuta a impulso del quadro ( U_imp )

E' il valore di tensione di tenuta a impulso che caratterizza la capacità di tenuta nei confronti di sovratensioni transitorie. Si tratta in pratica del valore di picco dell'impulso normalizzato ( impulso di tensionedi 1,2/50 s applicato al quadro cinque volte per ciascuna polarità , in condizioni specificate, ad intervalli di almeno 1 s ) che un circuito può sopportare in specifiche condizioni di prova e al quale devono essere correlati i valori delle distanze di isolamento in aria. Tale valore deve essere almeno pari a quello della sovratensione transitoria attribuita al sistema elettrico in cui deve essere inserito il quadro.

La norma EN 61439-1 fornisce le distanze minime d'isolamento in aria che garantiscono la tenuta della tensione a impulso (tabella 1). Secondo la norma, se le distanze in aria sono almeno 1,5 volte rispetto a quelle previste nella tabella 1 è possibile evitare le prove di tenuta a impulso.

Tabella 1 - Distanze minime di isolamento in aria

Corrente nominale di un circuito del quadro (I_nc)

È la corrente che un circuito deve essere in grado di portare con continuità ( con riferimento alle caratteristiche nominali dei diversi componenti elettrici inseriti nel circuito, della loro disposizione e della loro funzione) senza superare nelle varie parti del circuito i limiti di sovratemperatura indicati dalla norma (l a verifica può essere condotta mediante calcoli, prove con corrente, per i quadri contenenti varianti non provate mediante derivazione da configurazioni similari provate).

Corrente nominale del quadro ( I _nA)

E' la più piccola corrente tra:

Fattore nominale di contemporaneità (RDF - Ratea Diversity Factor)

È un fattore moltiplicativo da applicare alle correnti nominali dei circuiti di uscita per ricavare le massime correnti con le quali essi possono essere caricati, contemporaneamente ed in maniera continuativa, tenendo conto delle reciproche influenze termiche. Il fattore di contemporaneità può essere unico per tutto il quadro o diverso per gruppi di circuiti. Il fattore di contemporaneità tiene conto del fatto che normalmente i carichi non sono alimentati simultaneamente. Il quadro può pertanto essere convenientemente dimensionato in relazione alla situazione di esercizio più probabile e non a quella più pesante, tenendo presente che solitamente il fattore di contemporaneità diminuisce all'aumentare del numero dei circuiti di uscita (ovviamente ciascun circuito deve essere in grado di portare la corrente nominale assegnata senza oltrepassare i limiti di sovratemperatura). I l costruttore tra le caratteristiche nominali del quadro potrà indicare anche il fattore di contemporaneità che altrimenti dovrà intendersi uguale a 1. La figura 3 riproduce un caso tipico ripreso da uno degli esempi riportati nell'allegato E della norma.

Fig. 3 - Esempio di suddivisione dei carichi in un quadro
(fra parentesi i valori del carico effettivo per un fattore di contemporaneità di 0,8)

Corrente nominale ammissibile di breve durata ( I cw )

Corrisponde al valore efficace della corrente di cortocircuito che un circuito del quadro può portare senza danneggiarsi in condizioni di prova specificate. Se non esplicitamente indicata, la durata di tale corrente si intende pari ad un secondo, anche se il costruttore può fissare valori diversi (tipicamente 0,2 s , 0,5 s , 3 s). La corrente nominale ammissibile di breve durata deve essere uguale o maggiore del valore efficace della corrente di cortocircuito presunta I cp . La corrente nominale ammissibile di breve durata del quadro è quella relativa al circuito d'entrata.

Corrente nominale di cortocircuito condizionata ( Icc )

La corrente nominale di cortocircuito condizionata è il valore efficace della corrente di cortocircuito che un quadro, protetto da un dispositivo di protezione può sopportare senza subire danni per un tempo corrispondente a quello di intervento di questo dispositivo.

Il dispositivo di protezione (limitatore di corrente, interruttore o fusibile, specificato dal costruttore stesso) può essere direttamente integrato nel quadro, oppure, su indicazione del costruttore del quadro, collocato a monte del quadro. Per un determinato circuito la corrente nominale di cortocircuito condizionata deve essere uguale o maggiore della corrente di cortocircuito presunta I cp .

Le correnti I cw e I cc sono tra loro alternative e servono per specificare e verificare la tenuta al cortocircuito del quadro.

Corrente nominale ammissibile di picco ( I_pk )

La corrente nominale ammissibile di picco è il valore istantaneo massimo della corrente di cortocircuito che un circuito del quadro può portare in condizioni di prova prefissate ai fini delle sollecitazioni elettromeccaniche. La corrente nominale ammissibile di picco deve essere uguale o maggiore del valore di picco della corrente di cortocircuito presunta .

Figura 4 – Rappresentazione schematica delle correnti di corto circuito (i n pratica la corrente di corto circuito, dopo un picco iniziale, si "smorza“ sul valore efficace presunto nel punto di guasto) .

Frequenza nominale (fn)

È il valore di frequenza alla quale riferire le condizioni di funzionamento del quadro. Ove non diversamente specificato è ammessa una variazione dalla nominale del ± 2%.

Grado di protezione contro la penetrazione di corpi solidi e liquigi (grado IP )

Il grado di protezione IP indica il livello di protezione dell'involucro contro l'accesso a parti pericolose, contro l'ingresso di corpi solidi e di liquidi (EN 60529 - CEI 70-1).

Se non altrimenti specificato, il grado di protezione si estende a tutto il quadro in condizioni di funzionamento normale, ad esempio con porta chiusa.

Protezione contro l'impatto meccanico ( codice IK )

Si tratta di sistema di codifica che fornisce informazioni relativamente agli urti a cui un involucro è in grado di resistere. Il codice è formato dalle lettere IK seguite da un numero, da uno a dieci, attinente all'energia di impatto sopportabile (norme EN 50102 - CEI 70-3 ed EN 60068-2-75- CEI 104-1).

Compatibilità elettromagnetica ( EMC )

Un apparecchio deve poter funzionare in un determinato ambiente elettromagnetico senza che prturbazioni elettromagnetiche prodotte da altri apparecchi possono disturbarlo e viceversa. La progettazione e la costruzione dei quadri devono pertanto essere conformi ad alcuni requisiti essenziali per quanto riguarda la compatibilità elettromagnetica che la direttiva 2004/108/CE, definisce come: "l'idoneità di un'apparecchiatura a funzionare nel proprio campo elettromagnetico in modo soddisfacente e senza produrre perturbazioni elettromagnetiche inaccettabili in altre apparecchiature in tale campo”.
La succitata direttiva esclude dall'applicazione le apparecchiature che, per loro natura e per le loro caratteristiche fisiche:

Le diverse parti di un quadro come, carpenteria, sbarre, cavi, morsetti, ecc.. sono evidentemente escluse dal campo di applicazione della direttiva EMC, mentre occorre considerare la presenza di eventuali dispositivi elettronici, più esposti ma anche capaci di generare emissioni elettromagnetiche . Nella scelta e installazione dei vari componenti il costruttore del quadro dovrà quindi accertare la compatibilità dei componenti fra loro e con l'ambiente di installazione del quadro.
Si considerano, per la maggioranza dei quadri, due categorie di ambienti indicate con le lettere A e B.

Ambiente A - Reti alimentate da un trasformatore di alta o media tensione al servizio di impianti manifatturieri o simili, previsto per funzionare in ambito industriale o nelle vicinanze. Tali ambienti industriali sono caratterizzati dalla presenza di frequenti commutazioni di carichi fortemente induttivi o capacitivi con correnti e campi magnetici associati elevati.

Ambiente B - Reti di distribuzione di bassa tensione pubbliche o circuiti alimentati in c.c. (interfaccia tra l'apparecchiatura e la rete pubblica di bassa tensione, ad esempio UPS o alimentazione a batteria ).

La stessa categoria d'ambiente è applicabile anche alle reti di distribuzione di bassa tensione non pubbliche, purché non industriali, diversamente si ricade nuovamente nell'ambiente A. Sono ambienti di tipo B gli ambienti residenziali, commerciali e dell'industria leggera.
Un elenco di alcuni tipici ambienti comprende:

Semplificando si può dire che appartengono alla categoria B tutte le installazioni di bassa tensione che non sono comprese fra gli ambienti di tipo A.

In relazione ai valori di compatibilità elettromagnetica dei vari componenti incorporati nel quadro, espressi dai rispettivi costruttori, il costruttore del quadro dovrà indicare a quale categoria ambientale, A o B, appartiene il quadro.

Continua...