SEGNI GRAFICI E SIMBOLI ELETTRICI PER SCHEMI DI IMPIANTO

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1 LA PROTEZIONE DELLE CONDUTTURE CONTRO LE SOVRACORRENTI DEFINIZIONI NORMA CEI 64-8/2 TIPOLOGIE DI SOVRACORRENTI + ESEMPI SEGNI GRAFICI E SIMBOLI ELETTRICI PER SCHEMI DI IMPIANTO DISPOSITIVI DI PROTEZIONE DALLE SOVRACORRENTI CARATTERISTICHE DI INTERVENTO COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI IN SOVRACCARICO COORDINAMENTO DELLE PROTEZIONI IN CORTO CIRCUITO CASI PRATICI DI INSTALLAZIONE ESEMPI DI CALCOLO. 1

2 DEFINIZIONI -NORMA CEI 64-8/2 Conduttura: insieme costituito da uno o più conduttori elettrici e dagli elementi che assicurano il loro isolamento, il loro supporto, il loro fissaggio e la loro eventuale protezione meccanica. Sovracorrente: ogni corrente che supera il valore nominale. Per le condutture, il valore nominale è la portata, ovvero il massimo valore della corrente che può fluire in una conduttura, in regime permanente e in determinate condizioni, senza che la sua temperatura superi un valore massimo specificato. 2

3 LE SOVRACORRENTI SI DIVIDONO IN Corrente di sovraccarico: si verifica in un circuito i elettricamente sano; Corrente di corto circuito: si verifica in seguito a un guasto di impedenza trascurabile fra due punti tra i quali esiste tensione in condizioni ordinarie di esercizio. 3

4 ESEMPIO DI SOVRACCARICO Funzionamento normale: la temperatura dell isolante dei cavi non supera il valore massimo ammissibile (70 C per PVC 90 C per EPR) corrente di impiego Ib portata Iz Funzionamento in sovraccarico: la temperatura dell isolante dei cavi supera il valore massimo ammissibile ibil e, a lungo andare, ne causa il degrado corrente di sovraccarico I > portata Iz nota: - lungo il circuito non è presente alcun guasto di isolamento; - la corrente di sovraccarico si manifesta in tutta la conduttura; - la corrente di sovraccarico non è in genere molto elevata (tipicamente fino a qualche multiplo della portata). 4

5 ESEMPIO DI CORTO CIRCUITO Incaso di corto circuito it è intervenuto t unguasto: la perdita di isolamento tra due parti a diverso potenziale; la temperatura dell isolante dellisolante dei cavi supera notevolmente il valore massimo ammissibile, e, in tempi brevi, ne causa il degrado: corrente di corto circuito Icc >> portata Iz 5

6 Esempi Corto circuito: In caso di corto circuito it èi intervenuto t un GUASTO: la perdita di isolamento tra due parti a diverso potenziale; la temperatura dell isolante dei cavi supera notevolmente il valore massimo ammissibile, e, in tempi brevi, ne causa il degrado: corrente di corto circuito Icc >> portata Iz NOTA BENE: lungo il circuito è presente un guasto di isolamento la corrente di corto circuito si manifesta a monte del punto di guasto ma non a valle la corrente di corto circuito può essere molto elevata (dell ordine di decine di ka) agli effetti termici sono associati anche fenomeni di sforzi elettrodinamici 6

7 DISPOSITIVI DI PROTEZIONE Contro le sovracorrenti è necessario adottare le PROTEZIONI, ossia dispositivi che IN CASO DI SOVRACORRENTE, siano in grado di aprire automaticamente il circuito FUSIBILI simbolo INTERUTTORI AUTOMATICI MAGNETOTERMICI simbolo 7

8 CARATTERISTICHE GENERALI DELLE PROTEZIONI In = corrente nominale Valore massimo di corrente che, percorrendo la protezione, non deve mai provocarne l intervento; in genere si usano valori standardizzati: [A] (CEI 23-3) If = corrente di funzionamento Valore minimo di corrente che, percorrendo la protezione, ne provoca l intervento entro un tempo convenzionale fissato dalle norme (1 o 2 h) P.I. = potere di interruzione Valore massimo di corrente (tipicamente di corto circuito) che la protezione è in grado di interrompere; usualmente si hanno valori standardizzati: 3 4, [ka] 8

9 CARATTERISTICHE DI INTERVENTO FUSIBILI VANTAGGI rapidità d'intervento (per corto circuito) elevato potere d'interruzione dimensioni ridotte costo limitato La caratteristica ti tempo-corrente t è a tempo DIPENDENTE inverso, ovvero: quanto più elevata è la corrente è rispetto al valore nominale, tanto più breve sarà il tempo di intervento del dispositivo. SVANTAGGI Tipi particolari di fusibili sono: gg per usi generali am per avviamento motori necessità di sostituzione ad avvenuto intervento tempi elevati di sostituzione necessità di ricambi identici dimensioni non sempre unificate 9

10 INTERRUTTORI AUTOMATICI MAGNETOTERMICI La caratteristica tempo-corrente è: IN PARTE A TEMPO DIPENDENTE (tratto iniziale - relè termico) IN PARTE A TEMPO INDIPENDENTE (tratto finale - relè magnetico) Gli interruttori a Norma CEI EN (per usi domestici o similari fino a 125 A) sono classificati in base alle correnti di intervento del relè magnetico Im1 e Im2 VANTAGGI Im1 Im2 ripristino tramite semplice riarmo dimensioni standard modulari SVANTAGGI Caratteristica B C D Im1 Im2 3 In 5 In 5 In 10 In 10 In 20 In potere d'interruzione non particolarmente elevato costi molto superiori rispetto ai fusibili 10

11 SOVRACCARICO [Norma CEI 64 [ Norma CEI 64-8 art ] data una conduttura che abbia: Corrente di Impiego Ib Portata t Iz 1,45 Iz La protezione deve avere: Corrente nominale In Corrente di funzionamento If I In definitiva: Ib In Iz If 145 1,45 Iz Se si usa un fusibile deve anche risultare La corrente nominale deve avere un valore compreso tra il valore della corrente di impiego e il valore della portata Nel caso di impiego di fusibili, la corrente di funzionamento non deve superare la portata maggiorata del 45 % 11

12 SOVRACCARICO [Norma CEI 64 [ Norma CEI 64-8 art ] nel caso dii impiego i diinterruttoriautomatici conformi alle norme CEI (EN 60898) e CEI 17-5 (EN ) risulta: If =145 1,45 In [CEI 23-3] 3] If =125 1,25 In [CEI 17-5] e pertanto, dovendo essere In Iz, la verifica If 145 1,45 Iz è sempre automaticamente soddisfatta nel caso di impiego di FUSIBILI risulta generalmente: If =16 1,6 In e pertanto è sempre necessario valutare che sia If 1,45 Iz La Norma CEI 64-8 ammette il sovraccarico ma per tempi limitati: la verifica If 1,45 Iz intende dire che: è ammissibile sovraccaricare il cavo fino al 45% in più della portata questo sovraccarico non deve durare oltre un tempo convenzionale (1 h o 2 h) 12

13 CORTO CIRCUITO [Norma CEI 64 Norma CEI 64-8 art ] E NECESSARIO CHE LA PROTEZIONE POSSIEDA: In Ib P.I. Icc p I 2 t K2 S 2 la corrente nominale della protezione non sia inferiore alla corrente di impiego del cavo Il Potere di Interruzione della protezione non sia inferiore alla Corrente di corto circuito presunta Icc P nel punto di installazione i Energia Passante: rappresenta l energia che la protezione lascia passare tra l istante di guasto e la definitiva apertura della linea l Energia Passante ( I2 t) della protezione non superi lenergia l Energia Sopportabile dal cavo (K 2 S 2 ) S = sezione del cavo in mm per cavi in rame isolati in PVC I2 t è chiamato anche K = integrale di Joule : 143 per cavi in rame isolati i EPR I = corrente di corto circuito t = tempo di intervento es.: cavo 6 mm 2 in rame e PVC K2 S 2 = A 2 s 13

14 CORTO CIRCUITO: verifica grafica di verifica grafica di I 2 t K2 S 2 occorre disporre del grafico I2 I 2 t del costruttore della protezione I2 t I2 t bisogna sovrapporre sul grafico la retta K2 S 2 del cavo A B I CC I CCmin I CCMAX I CC nel caso A,, il cavo è sempre protetto per qualsiasi valore di Icc nel caso B, il cavo è protetto solo per valori di Icc compresi fra Icc min e Icc MAX e, in particolare, occorre verificare che la Icc 1 a fine linea sia maggiore di Icc min che la Icc 0 a inizio linea sia minore di Icc MAX NOTA: Se la protezione è disposta a fine linea (es.motori), in genere la verifica dell energia passante non è necessaria min e 14

15 SOVRACCARICO CO punto di installazione a della protezione o e In generale il dispositivo di protezione contro il sovraccarico va sempre installato ALL INIZIO (A MONTE) della linea elettrica da proteggere. Se la corrente risulta uguale in tutta la linea, nei LUOGHI ORDINARI la protezione può essere installata indifferentemente A MONTE o A VALLE del circuito da proteggere. MA SE IL CIRCUITO! attraversa luoghi a MAGGIOR RISCHIO IN CASO DI INCENDIO presenta DERIVAZIONI lungo il suo percorso alimenta PRESE A SPINA lungo il suo percorso LA PROTEZIONE VA SEMPRE INSTALLATA A MONTE DELLA LINEA 15

16 SOVRACCARICO CO obbligo/omissione o della protezione o e L installazione della protezione contro i sovraccarichi per una linea elettrica è obbligatoria nei seguenti casi: luoghi a maggior rischio in caso di incendio e di esplosione; ambienti e applicazioni particolari (bagni, piscine,ecc.); ecc condutture che alimentano prese a spina; La protezione contro i sovraccarichi può essere omessa se: la conduttura alimenta utenze che, per loro natura, non possano dar luogo a sovraccarichi (per esempio: apparecchi di illuminazione); la conduttura alimenta apparecchi utilizzatori già dotati della propria protezione (per es. motori elettrici), i) a patto che quest ultima soddisfi le condizioni di coordinamento per la protezione della linea stessa; condutture derivate da una linea principale già protetta dal sovraccarico e per le quali, in seguito ad una variazione della sezione, del tipo di isolante o della modalità di posa vi sia una diminuzione della portata (Iz) rispetto alla linea principale; vi sono condutture derivate da una linea principale e già protette singolarmente contro il sovraccarico. (vedi esempio pagina successiva)

17 CASI PRATICI DI INSTALLAZIONE SOVRACCARICO LA PROTEZIONE PUO ESSERE OMESSA SE: la linea alimenta derivazioni protette ciascuna con proprio dispositivo (P) e risulti che la portata t Iz della linea non sia inferiore i alla somma delle correnti nominali In dei dispositivi di protezione delle derivazioni ESEMPIO Iz P1 In 1 Iz In 1 + In 2 P2 In 2 17

18 CASI PRATICI DI INSTALLAZIONE SOVRACCARICO SI RACCOMANDA DI OMETTERE LA PROTEZIONE SE IL SUO INTERENTO E LA CONSEGUENTE APERTURA DEL CIRCUITO POSSONO PROVOCARE MAGGIORI PROBLEMI DI SICUREZZA ESEMPI circuiti di eccitazione delle macchine rotanti circuiti iti di alimentazione i di elettromagneti ti di sollevamento circuiti secondari dei trasformatori di corrente (TA) circuiti iti di alimentazione ione di dispositivi i di estinzione ione incendio protezione chiusa Protezione intervenuta funzionamento normale per sovraccarico elettropompa p Elettropompa?! alimentata disalimentata 18

19 CASI PRATICI DI INSTALLAZIONE CORTO CIRCUITO Poiché la corrente di corto circuito si manifesta dal punto di alimentazione e fino al punto di GUASTO, LA PROTEZIONE VA SEMPRE MESSA A MONTE IL POSIZIONAMENTO DELLA PROTEZIONE E CONSENTITO AD UNA DISTANZA MASSIMA DI 3 m DAL PUNTO DI INIZIO DELLA CONDUTTURA, MA OCCORRE CHE: la conduttura sia realizzata in modo da rendere minimo il rischio di corto circuito la conduttura non sia posta vicino a materiale combustibile la conduttura non si trovi in AMBIENTI A MAGGIOR RISCHIO IN CASO DI INCENDIO O CON PERICOLO DI ESPLOSIONE LA SITUAZIONE DI CORTO CIRCUITO E ESTREMAMENTE DANNOSA E PERICOLOSA ARCHI ELETTRICI INCENDI SFORZI ELETTRODINAMICI 19

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