Casi pratici di protezione delle condutture dalle sovracorrenti (1/2)

Generalità

Ogni corrente che supera il valore nominale (per le condutture il valore nominale è la portata) viene definita dalle norme sovracorrente. Le modalità secondo le quali si manifestano queste sovracorrenti sono diverse a seconda che si tratti di sovraccarico, che si verifica in un circuito elettricamente sano, o di cortocircuito, che si verifica in seguito ad un guasto di impedenza trascurabile tra due punti del circuito fra i quali, in condizioni ordinarie di esercizio, esiste una tensione. L'aumento della corrente provoca come conseguenza una maggiore potenza persa per effetto joule e forze elettrodinamiche fra i conduttori più elevate. Gli effetti sulla conduttura, dovuti principalmente alla diversa intensità di corrente, sono diversi a seconda che si tratti di corto circuito oppure di sovraccarico: sforzi elettrodinamici modesti nel sovraccarico elevati nel cortocircuito, riscaldamento lento con scambio di calore con l'ambiente circostante nel sovraccarico (l'energia termica assorbita è in parte ceduta all'ambiente) veloce nel corto circuito con un riscaldamento di tipo adiabatico con scambio di calore con l'ambiente trascurabile (tutta l'energia termica prodotta è assorbita dalla conduttura). I dispositivi di protezione tengono conto di queste differenze. In un sovraccarico, dove la corrente può circolare per un certo tempo senza provocare danni, il dispositivo di protezione ha un tempo di intervento inversamente proporzionale all'intensità della corrente (interviene in un tempo tanto più breve quanto più è elevata la corrente, caratteristica d'intervento a tempo inverso) mentre in un cortocircuito l'intervento del dispositivo di protezione deve essere quasi immediato (il tempo d'intervento è costante al variare della sovracorrente, caratteristica di intervento a tempo indipendente). L'interruttore automatico magnetotermico è il dispositivo che combina in un'unica apparecchiatura le funzioni di protezione necessarie sia per la protezione dai sovraccarichi sia dai corto circuiti. Per poter garantire la protezione delle condutture il dispositivo deve soddisfare ai seguenti requisiti:

- la corrente nominale I_n o di regolazione I_r per quelli regolabili deve rispettare le condizioni

(Interruttori )(1.1)        (Fusibili) (1.2)              (1.3)

dove I_b è la corrente di impiego del circuito, I_z è la portata della conduttura e I_f è la corrente convenzionale d'intervento del dispositivo (sia con l'interruttore magnetotermico sia con il fusibile per avere protezione da sovraccarico è sufficiente che siano verificate rispettivaemte la 1.1 e la 1.2 e si può ritenere soddisfatta anche la seconda condizione 1.3 senza ulteriori verifiche);

- il potere di interruzione dell'interruttore non deve essere inferiore a quello della corrente di corto circuito presunta nel suo punto di installazione; - il dispositivo deve essere installato all'inizio della linea , nei punti in cui si hanno riduzioni della sezione o variazioni nel tipo di isolamento del cavo. I punti di installazione possono essere anche diversi purchè il tratto di conduttura non sia superiore a 3 metri, sia ridotto al minimo il rischio di corto circuito, non siano posizionati nei pressi di materiale combustibile e in luoghi a maggior rischio in caso d'incendio o con pericolo di esplosione;

La verifica dell'energia specifica passante può essere omessa quando si utilizzano interruttori magnetotermici (a meno che non si tratti di casi particolari in cui si impiegano apparecchi non limitatori) scelti con caratteristiche di protezione contro il sovraccarico perchè si ritiene che lascino fluire un'energia specifica inferiore a quella sopportabile dalla conduttura.
I casi impiantistici che si possono presentare sono molteplici. Le possibili soluzioni di alcuni di questi casi, studiati dal punto di vista della protezione dalle sovracorrenti, vengono descritte con l'ausilio delle seguenti figure.

Primo caso

Linea dorsale ottenuta con cavo N1VV-K posato in canala ad alcuni metri da terra dalla quale si derivano alcune linee di alimentazione per quadri prese 16A tipo CEE ottenute con conduttori unipolari N07V-K infilati in tubo fissato in esterno

L'interruttore QS1: - protegge la linea dorsale sia dal corto circuito che dal sovraccarico perchè è rispettata la condizione 1.1 e conseguentemente 1.3 e il suo potere di interruzione è superiore alla corrente di corto circuito nel punto di installazione; - non protegge dal sovraccarico la derivazione alle prese 16A perchè i conduttori hanno una portata insufficiente; - potrebbe essere adatto a proteggere dal corto circuito la derivazione alle prese 16A purchè sia verificata la curva dell'integrale di joule, rispetto al valore dell'energia termica specifica sopportabile dalla derivazione, sia per la corrente di corto circuito massima all'inizio della linea sia per la corrente di corto circuito minima per un guasto in fondo alla linea. L'interruttore QS2: - protegge la derivazione dal sovraccarico essendo verificata la 1.1 e la 1.3 e protegge anche dal corto circuito a valle del suo punto di installazione. La soluzione è accettabile perchè la lunghezza della derivazione non è superiore a tre metri, il luogo di installazione è ordinario, la linea non è installata vicino a materiale combustibile e l'installazione è eseguita in modo da ridurre al minimo il rischio di corto circuito.

Fig. 1 - Primo caso - soluzione 1

L'interruttore QS1: - protegge la linea dorsale sia dal corto circuito sia dal sovraccarico perchè è rispettata la condizione 1.1 e conseguentemente 1.3 e il suo potere di interruzione è superiore alla corrente di corto circuito nel punto di installazione; - non protegge dal sovraccarico la derivazione alle prese 16A perchè i conduttori hanno una portata insufficiente; - potrebbe essere adatto a proteggere dal corto circuito la derivazione alle prese 16A purchè sia verificata la curva dell'integrale di joule, rispetto al valore dell'energia termica specifica sopportabile dalla derivazione, sia per la corrente di corto circuito massima all'inizio della linea sia per la corrente di corto circuito minima per un guasto in fondo alla linea. L'interruttore QS2: - protegge la derivazione dal sovraccarico essendo verificata la 1.1 e la 1.3 e protegge anche dal corto circuito a valle del suo punto di installazione. L'ambiente è a maggior rischio in caso d'incendio (o con pericolo di esplosione o la lunghezza della derivazione è superiore a tre metri o la linea è installata vicino a materiale combustibile o l'installazione non è stata eseguita in modo da ridurre al minimo il rischio di corto circuito). La soluzione è accettabile perchè l'interruttore magnetotermico è installato all'inizio della discesa anche se non è molto pratica dal punto di vista installativo e di gestione dell'impianto

Fig. 2 - Primo caso - soluzione 2

L'interruttore QS1: - protegge la linea dorsale sia dal corto circuito che dal sovraccarico perchè è rispettata la condizione 1.1 e conseguentemente 1.3 e ilsuo potere di interruzione è superiore alla corrente di corto circuito nel punto di installazione; - non protegge dal sovraccarico la derivazione alle prese 16A perchè i conduttori hanno una portata insufficiente; - potrebbe essere adatto a proteggere dal corto circuito la derivazione alle prese 16A purchè sia verificata la curva dell'integrale di joule, rispetto al valore dell'energia termica specifica sopportabile dalla derivazione, sia per la corrente di corto circuito massima all'inizio della linea sia per la corrente di corto circuito minima per un guasto in fondo alla linea. Il fusibile QS2: - protegge la derivazione dal sovraccarico essendo verificata la 1.2 e conseguentemente anche la 1.3 e protegge anche dal corto circuito a valle del suo punto di installazione. L'ambiente è a maggior rischio in caso d'incendio (o con pericolo di esplosione o la lunghezza della derivazione è superiore a tre metri o la linea è installata vicino a materiale combustibile o l'installazione non è stata eseguita in modo da ridurre al minimo il rischio di corto circuito). La soluzione è accettabile, anche se non è molto pratica dal punto di vista installativo e di gestione dell'impianto, perchè i fusibili sono installati all'inizio della discesa.

Fig. 3 - Primo caso - soluzione 3

L'interruttore QS1: - protegge la linea dorsale sia dal corto circuito che dal sovraccarico perchè è rispettata la condizione 1.1 e conseguentemente 1.3 e il suo potere di interruzione è superiore alla corrente di corto circuito nel punto di installazione; - non protegge dal sovraccarico la derivazione alle prese 16A perchè i conduttori hanno una portata insufficiente; - potrebbe essere adatto a proteggere dal corto circuito la derivazione alle prese 16A purchè sia verificata la curva dell'integrale di joule, rispetto al valore dell'energia termica specifica sopportabile dalla derivazione, sia per la corrente di corto circuito massima all'inizio della linea sia per la corrente di corto circuito minima per un guasto in fondo alla linea. L'interruttore QS2: - protegge la derivazione dal sovraccarico essendo verificata la 1.1 e la 1.3 e protegge anche dal corto circuito a valle del suo punto di installazione. L'ambiente è ordinario ma la lunghezza della derivazione è superiore ai tre metri. La soluzione, anche se non è molto pratica dal punto di vista installativo e di gestione dell'impianto, è accettabile perchè i dispositivi di protezione (interruttore magnetotermico o fusibili) sono installati all'inizio della discesa.

Fig. 4 - Primo caso - soluzione 4

L'interruttore QS1: - protegge contemporaneamente sia la linea dorsale sia la derivazione. Il solo interruttore QS1 garantisce la protezione da sovraccarico e da corto circuito perchè sono stati scelti conduttori (stessa sezione anche se con isolante diverso), sia per la dorsale sia per la derivazione, con una portata che soddisfa ampiamente le condizioni 1.1 e 1.3, e perchè il suo potere di interruzione è superiore alla corrente di corto circuito nel punto di installazione. La soluzione è accettabile in tutti i casi perchè il dispositivo di protezione è installato all'inizio della linea.

Fig. 5 - Primo caso - soluzione 5

Legenda

Ib      Corrente d'impiego Iz       Portata della conduttura In      Corrente nominale dell'interuttore Icn    Potere nominale di corto circuito dell'interruttore Icc    Corrente di corto circuito presunta nel punto di installazione dell'interruttore L       Lunghezza della linea

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