Le norme sui quadri elettrici CEI-EN 61439-1 e 2 ... da scaricare/ABB Norma IEC 61439.pdf · IEC 60439-1 Ed. 4.0 Quadri di bassa tensione - Parte 1: Quadri di serie (AS) ... Quadri
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Le norme sui quadri elettrici CEI-EN 61439-1 e 2 codificate CEI 17-113 e 17-114
Le norme sui quadri elettrici CEI-EN 61439-1 e 2 codificate CEI 17-113 e 17-114
ITIS Leonardo da Vinci - Parma venerdì 25 giugno 2010
Norma CEI 17-13/1 (CEI EN 60439-1 Ed.4 2000)Apparecchiature soggette a prove di tipo (AS) e appar. parzialmente soggette a prove di tipo (ANS)+ V1 2005 (fasc.7543) CEI EN 60439-1/A1 - Norma CEI 17/43, 2000 (fasc.5756) - Norma CEI 17/52, 1997 (fasc.3442r)
CEI EN 61439-1 Questa norma si applica ai Quadri- sia progettati, fabbricati e verificate una tantum, - sia standardizzati e fabbricati in quantità.
Requisiti supplementari possono essere richiesti per Quadri per navi (IEC 60092-302)
Le prime norme disponibili del nuovo CEI EN: Si parte con le due nuove CEI EN 61439-1 e 61439-2
Quadri per navi (IEC 60092-302)Quadri per Veicoli su rotaia Apparecchi in atmosfere esplos. da IEC 60079 e 61241Quadri a bordo macchina dalla IEC 60204
CEI EN 61439-2Definisce i requisiti dei quadri di potenza per sezionamento-protezione (CPS-assembly), con tensione nominale < 1000 V in alternata o < 1500 V in continua
Dalle precedenti Norme 60439 alle nuove CEI EN 61439
IEC 60439-1 CEI EN 61439-1 regole generaliCEI EN 61439-2 quadri di potenza
IEC 60439-3 CEI EN 61439-3 quadri di distribuzioneIEC 60439-4 CEI EN 61439-4 quadri per cantiereIEC 60439-5 CEI EN 61439-5 quadri distrib. di potenzaIEC 60439-2 CEI EN 61439-6 sistemi di sbarre
Evoluzione e albero normativo delle CEI EN 61439La futura genesi di qualsiasi quadro elettrico
Il fascicolo standard CEI EN 61439-1, “Parte 1” sarà la norma generale che prescriverà le prestazioni obbligatorie per tutti i quadri di BT, ad esso si aggiunge il fascicolo relativo a quella tipologia di quadro elettrico
La CEI EN 61439-1 sarà la norma base per tutte le sottonorme della famiglia 61439 (per ora 6 totali)
61439 - 1
L’albero genealogico delle nuove CEI EN sui quadriDue già pronte le altre arriveranno
Nella precedente CEI EN 60439/1:le singole norme erano autonome dalla norma base.Per realizzare un ASD bastava la 60439/3, la quale se del caso ripeteva le specifiche della norma generale.Adesso la conformità è dichiarata alla specifica norma, che però si rifà alla base per le prove e le definizioni standard. Dunque la norma base CEI EN 61439-1 è sempre
La filosofia portante del progetto CEI EN 61439 Superamento graduale delle precedenti 60439
Verifica del progetto:verifica eseguita su un quadro prototipo o su parti di esso, per dimostrare che il progetto soddisfa le prescrizioni della Norma specifica del quadro.
E’ la sostanza della norma
La novità principale della nuova CEI EN 61439-1 Nasce l’approccio sperimentale-analitico
Sono 3 i modi di verifica: riguardano il costruttore originale (V.), che le svilupperà adeguatamente all’interno di cataloghi e guide di cablaggio.
Nel caso il costruttore finale o del quadro (V.), volesse modificare ulteriormente il quadro, esso si aggiungerebbe al costruttore originale, assumendone la stessa definizione e conservando quella di “costruttore del quadro” (V.)
Fine dualità AS e ANS nella nuova CEI EN 61439-1 Tre strade diverse conducono allo stesso traguardo
Un quadro sarà conforme alla nuova CEI EN 61439 se risponde ad almeno una delle 3 seguenti procedure (verifiche di progetto):- Verificato con prova in laboratorio (ex prove di tipo)- Verificato attraverso calcoli- Verificato con criteri fisico/analitici o deduzioni progettuali (regole di progetto)
Fine della dualità AS e ANS, nasce l’approccio analitico-sperimentale: un quadro sarà conforme alla CEI 61439 se risponde ad uno dei tre modi di verifica
AS ANS
Provatoal tipo
Calcolato o estrapolato
Provedi verifica
Verifichecon calcoli
Regole di progetto
Quadro conforme alla norma
Prove di verifica: test effettuati su un campione per verificare che il progetto soddisfa i requisiti pertinenti la norma (le precedenti prove di tipo)
Verifica con calcolo o valutazione (3.9.3): verifica con analisi o calcolo, applicate ad un campione a
Nuovi concetti e definizioni nella CEI EN 61439-1 Evoluzione linguistica della norma
soddisfano anche i requisiti della nuova IEC 61439, la verifica di tali requisiti non deve essere ripetuta
Nuovi concetti e definizioni nella CEI EN 61439-1 Il costruttore si sdoppia in “pensiero e azione”
Dal Sistema costruttivo prestabilito al “Sistema di quadri”
Costruttore originale:organizzazione che ha effettuato il progetto originale e le verifiche in accordo con la presente Norma e con le Norme specifiche del quadroIn sostanza chi propone, come ABB, un “sistema di
In sostanza chi propone, come ABB, un “sistema di quadri”, (progetta e realizza l’intera famiglia di quadri, esegue le prove di verifica, calcola e deriva con le regole di progetto, distribuisce cataloghi e componenti sciolti da assiemare)
Costruttore del quadro:organizzazione responsabile del quadro finito.In sostanza, chi assembla, collauda e targhetta (CE) il quadro montato, cablato e fornito all’impiantista.
Le tre modalità di verifica riguardano il costruttore originale (V.), che le svilupperà adeguatamente all’interno dei propri cataloghi e guide di cablaggio, offrendo un ampio ventaglio di soluzioni (schede, tabelle, manualistica, software ecc)
Nel caso il costruttore finale o del quadro volesse derivare
Nuovi concetti e definizioni nella CEI EN 61439-1 Il costruttore originale disegna, prova e propone
Nel caso il costruttore finale o del quadro volesse derivare ulteriormente il quadro, esso si aggiungerebbe al costruttore originale, assumendone la stessa definizione e conservando quella di “costruttore del quadro”
Nuovi concetti e definizioni nella CEI EN 61439-1 Il “sistema di quadri” individua il costruttore originale
Il quadrista è chiunque abbia una partita IVA- non servono requisiti professionali o titoli di studio- non ci sono esami di idoneità da superare- non è prevista una patente pubblica- l’installatore può realizzare quadri elettrici e fatturarli
Dalla collana tecnica di ABB SACE l’utile quaderno N°4: “Gli interruttori ABB nei quadri di bassa tensione”
Specifiche da indicare nella DICO allegata al quadroLa completa identità del quadro a norme
Grandezze identificative del quadro (DICO)
a) tensione nominale (Un) (del quadro) (vedi 5.2.1);b) tensione nominale d’impiego (Ue) (vedi 5.2.2);c) tensione nominale di tenuta a impulso (Uimp)
(vedi 5.2.4);d) tensione nominale di isolamento (Ui) (vedi 5.2.3);
La marcatura del quadro secondo la CEI EN 61439Si arricchisce la targhetta dei nuovi quadri
Il costruttore del quadro deve apporre una o più targhe, visibili, indelebili e leggibili quando il quadro è in esercizio. La conformità è verificata con prova e mediante esame a vista.
61439-2- 5 maggio 2009In 63 A 50 HzUe 230/400 VCircuiti 1 2 3 4In (A) 32 25 10 10Icw 50 kA
IP2XC
La conformità alla nuova norma 614390 è sufficiente (non necessaria) per la marcatura CE e l’esportabilità in Europa
Il costruttore (del quadro) e la comunicazioneGestire in sicurezza il quadro (uso e manutenzione)
Il costruttore del quadro deve specificare nei documenti -cataloghi le eventuali condizioni particolari per l’installazione, l’uso e la manutenzione del quadro e degli equipaggiamenti in esso contenuti.
Se esiste una condizione speciale di servizio, essa deve
Se esiste una condizione speciale di servizio, essa deve essere conforme con le prescrizioni particolari applicabili o si deve prevedere un accordo particolare tra il costruttore del quadro e l’utilizzatore (allegato C).
L’utilizzatore deve informare il costruttore del quadro se esistano queste condizioni eccezionali di servizio.
Il catalogo completo dei quadri di BT di ABB SACE
Manuali uso e manutenzione allegati ai prodotti delle serie Tmax ed Emax di ABB SACE
Schemi elettriciCome in passato la norma non li richiede allegati “a tappeto” al quadro ma solo nei casi complessi
Fattibilità di quadri misti Utilizzando CEI EN 61439-1 + CEI EN 60204 impianto (distribuzione) + macchina (automazione)
Logistica del quadro secondo la CEI EN 61439 La questione degli schemi elettrici da allegare
(distribuzione) + macchina (automazione)(oppure CEI EN 60439-1 + CEI EN 60204 finché si può, che risulta più facile)
La CEI EN 61439 e la CEI 23-51 sono del tutto estraneela 23-51 è valida solo in Italia.
Conferma delle variabili elettriche precedentiOvvio qualche ritocco dopo quasi vent’anni
Sono confermate le definizioni relative a:- Ipk corrente ammissibile di picco- Icw corrente ammissibile di breve durata- Icc corrente di corto circuito condizionata- Icp corrente di corto circuito presunta- Uimp tensione d’impulso
- Ui tensione d’isolamento- Un tensione nominale- Ue tensione d’impiego- Gradi di protezione IP
InA = corrente nominale quadro (obbligatoria - novità)- dipende dal numero e tipo di entrate di potenza- con unica entrata è il carico del montante, normalmente inferiore alla taratura dell’interruttore, declassato per la temperatura interna maggiore dell’aria libera
- con più entrate è di fatto la somma dei carichi entranti a regime (limitati dagli interruttori generali se presenti)
La corrente nominale del quadro nelle CEI EN 61439 Prima mancava ma poteva essere meglio definita
Dalla norma: e’ la correnteinferiore tra le seguenti:
- la somma delle correntid’entrata in parallelo;
- la corrente che le sbarresono in grado di distribuire al massimo di carico
In pratica è la più alta corrente circolante o entrante nel quadro nella condizione estrema ma ammissibile di carico
a regime (limitati dagli interruttori generali se presenti)
Una nuova corrente e una ben nota tensione Una scelta di funzionalità e di sicurezza
Inc = Corrente nominale di un circuito- E’ la corrente fissata dal costruttore del quadro in funzione dei valori nominali degli apparecchiinterni, della loro disposizione fisica e della loro utilizzazione.
Uimp = Tensione nominale ad impulso(specifica nuova e obbligatoria)
- per distanze inferiori a tabella, occorre prova di tipo- fino a 1,5 x distanze tabellate, occorre misurazione- oltre 1,5, sufficiente esame a vista
basi fisse per estraibili
sbarre
Dalle nuove norme CEI EN 61439-1 e 2 Importanti novità di fondo
- La tensione di scarica passa da 120 V 5 s a 60 V 5 s - Viene suggerita la sezione minima del neutro (8.6.1)- non sono più esplicitate le condizioni per
l’alimentazione di componenti elettronici (ex paragrafo7.9), inseriti in verifiche EMC
I calcoli per le sovratemperature sono stati migliorati e la valutazione del fattore di contemporaneità (RDF) è più accurata.
Altre importanti novità della CEI EN 61439Nuove funzionalità dimostrabili con prove
Vengono richieste (e verificate con prove) - la protezione contro la corrosione, - la stabilità termica, - la resistenza agli ultravioletti, - la resistenza degli isolanti al calore,- la resistenza meccanica- mezzi di sollevamento
Si impone per barriere orizzontali raggiungibili (h<1.6 m) il grado di protezione IPXXD;
Altre importanti novità della CEI EN 61439 Fattore nominale di contemporaneità (RDF)
Il fattore nominale di contemporaneità è il valore, per unità, della corrente nominale, assegnata dal costruttore del quadro, con il quale possono essere caricati simultaneamente ed in maniera continuativa i circuiti d’uscita di un quadro tenendo in considerazione le mutue influenze termiche.
Il fattore nominale di contemporaneità moltiplicato per la corrente nominale dei circuiti, deve essere uguale o maggiore dei carichi presunti per i circuiti d’uscita. I carichi presunti dei circuiti d’uscita devono essere definiti nelle Norme specifiche del quadro.
La posizione di fissaggio influenza i moti termocon-vettivi interni
Condizioni ambientali (poche modifiche)La temperatura all’interno e all’esterno del quadro
La temperatura media ambiente è di 35°C.
Il campo di valori può andare:da -5°C a + 40°C all’internoda -25°C a + 40°C all’esterno
40°C max assoluto ammesso 40°C max assoluto ammesso
Condizioni ambientali (poche modifiche) Umidità all’interno, all’esterno e l’inquinamento
Dati ambientali Installazione interna
Installazioneesterna
50 % (40 °C)< 2000 m
Umidità relativaAltitudine s/m
< 100 % (25 °C)< 2000m
Si dannoquattro gradi di inquina-mento
Grado di inquinam. 1:
Non esiste inquina-
Grado di inquinam. 2:
Presenza normale di solo inquinamento non conduttore; occasional-mente si può verificare una conduttività Per apparecchiature destinate ad essere utilizzate ad altitudini
- grado 1 interno molto pulito (ambulatori, alimentari)- grado 2 polvere secca non conduttrice (domestico,- grado 3 polvere persistente conduttrice (industria)- grado 4 inquinamento persistente (petrolchimico)
inquina-mento o soltanto inquina-mento secco e non conduttore. L’inquina-mento è ininfluente
conduttività temporanea provocata dalla condensazione
Per apparecchiature destinate ad essere utilizzate ad altitudini superiori, è necessario tenere in considerazione la riduzione
della rigidità dielettrica, della capacità di interruzione degli apparecchi e dell’effetto di raffreddamento dell’aria.
Condizioni ambientali e contatti direttiGradi IP minimi di protezione
in generalecontatti diretti
x fronte e retro
IP2X IPXXBMinimo IP
Per esterno seconda cifra almeno 3
Grado di inquinam. 4:
L’inquinamento provoca una conduttività persistente, causata, per esempio, da polvere conduttrice,
Grado di inquinam. 3:
Presenza di inquinamento conduttore o di polvere secca che diventa conduttrice in seguito alla
Il grado di protezione del quadro si applica normalmente alla posizione di servizio (vedi 3.2.3) di parti asportabili.
Se asportando una parte si perde il grado IP, si deve trovare un accordo tra il costruttore del quadro e l’utilizzatore per adottare provvedimenti per un adeguato grado di protezione
conduttrice, da pioggia o altre condizioni bagnate
seguito alla condensa-zione.
Avvertenze generiche di funzionalità e sicurezza
CEI EN 61439-1 art. 8.4.3.2.2 Se sono montati su porte o piastre di copertura apparecchi con una tensione che supera i limiti della bassissima tensione, …..se la corrente nominale di funzionamento
dell’apparecchio collegato è minore o uguale a 16 A, una connessione elettrica equivalente prevista e verificata appositamente per questo scopo (contatto strisciante, cerniere protette contro la corrosione) è da considerarsi soddisfacente.
protette contro la corrosione) è da considerarsi soddisfacente.
CEI 17-82
CEI EN 8.4.5.1 Apparecchi che possono essere manovrati o componenti che possono essere sostituiti da persone comuniLa protezione contro i contatti con parti attive deve essere mantenuta quando si manovrano gli apparecchi o quando si sostituiscono i componenti. Durante la sostituzione di alcune lampade o cartucce portafusibili sono ammesse aperture maggiori di quelle stabilite per il grado di protezione IP XXC.
Logistica del quadro secondo la CEI EN 61439 L’accessibilità degli operatori
sezionatori
quota consigliata
Impianto (CEI 17-113) Gli organi di comando dei dispositivi di interruzione di emergenza (vedi 536.4.2 della IEC 60364-5-53) devono essere accessibili all’interno di una zona tra 0,8 m e 1,6 m dalla base del quadro
Gli strumenti indicatori che devono essere letti dall’operatore, devono essere collocati all’interno di una zona tra 0,2 e 2,2 m sopra la base del QUADRO;
10.5.2 Effettiva continuità della messa a terra tra le masse del quadro ed il circuito di protezione.La verifica deve essere eseguita utilizzando uno strumento di misura della resistenza che è in grado di far circolare almeno 10 A (c.a. o c.c.). È fatta passare una corrente tra ogni massa e il terminale per il conduttore di
corrente tra ogni massa e il terminale per il conduttore di protezione esterno. La resistenza deve essere < 0,1 Ohm
10.6.2 Compatibilità elettromagnetica.I requisiti di prestazione per la compatibilità elettromagnetica devono essere confermati mediante esame a vista o se necessario da prove (si veda J.10.12).
La nuova Norma QuadriCEI EN 61439Novità in sala prove
12 UV APPLICAZIONI X ESTERNO E STRUTTURE IN PLASTICA
13 TENUTA AD IMPULSO E DICHIARAZIONE OBBLIGATORIA
Nuove prove
La verifica del progetto comprende:1) Costruzione: 10.2 resistenza dei materiali e loro parti; 10.3 grado di protezione degl’involucri; 10,4 distanze in aria e superficiali; 10,5 protezione contro le scosse e integrità dei dispositivi;10,6 incorporazione di dispositivi di commutazione e componenti ; 10,7 interno dei circuiti elettrici e connessioni;
Tenuta di materiali e componenti Le verifiche comprendono l’oggetto e la sua funzione
Proprietà del materiale isolante:- Stabilità termica- Resistenza al normale calore- Resist. calore anormale e fuocoResistenza alle radiazioni UVSollevamentoImpatto meccanico (no per CPS)Marcatura2 Grado di protezione (IP) 3 Distanze in aria e superficiali
SI NO NO
SI NO NO SI SI SI
4 Protezione da scosse elettr.
e integrità circuito PE:
continuità tra parti conduttrici
del il circuito di protezione SI NO NO
Prova di tipo Calcolo Regole di progetto
Tenuta di materiali e componentiL’importantissima tabella D1 per “derivare” il quadro
Tenuta di materiali e componentiLa scala crescente e completa delle tensioni
Tensione d’impiego (Ue) (di un circuito di un quadro). Se diversa dalla tensione nominale del quadro, il costruttore del quadro stabilisce l’appropriata tensione d’impiego del circuito.
Tensione nominale (Un) (di un quadro) Il costruttore del quadro deve stabilire la (le) tensione (i) nominale (i) necessaria per il funzionamento. Uimp
Protezionecontro i fulmini
Quando si richiedono dispositivi di protezione contro i fulmini, (SPD) essi devono
nominale (i) necessaria per il funzionamento.La massima tensione nominale d’impiego di ogni circuito non deve mai superare la sua tensione nominale di isolamento (Ui)
Ue
Un
Ui
Uimpessi devono essere protetti da cortocircuiti non controllati come specificato dal costruttore degli SPD
8 Propr. dielettriche
Prova di tensione a frequenza rete SI NO NO
Impulso di tensione SI NO SI
Prova di tipo Calcolo Regole di progetto
Tenuta di materiali e componentiTensione normale a 50 Hz ed impulsiva
Nuova tabella dei valori ditest in accordo a IEC 60664-1
Per verificare la tenuta dielettrica si possono effettuare le prove di tipo che sono:* prova a frequenza industriale 50 Hz* prova all’impulso di tensione (Uimp)
Il relè di sovracorrente non deve intervenire, quandola corrente in uscita è inferiore a 100 mA..
essere sottoposti alla tensione di prova secondola seguente Tabella 8
La tensione è applicata con valori crescenti
e mantenuta per 5 s
principale rispetto tutti gli altri cortocircuitati con l’involucro e a terra
Le distanze di isolamento in aria e superficiali dei componenti interni devono essere conformi alle
Il costruttore originale sceglie la (le) tensione/i nominale/i d’isolamento (Ui) del quadro dalla quale deriva la (le)distanza d’isolamento superficiali. Per ogni circuito, la tensione d’isolamento deve essere maggiore della tensione d’impiego (Ue)
Distanza d’isolamento superficialeE’ legata alla tensione nominale d’isolamento
la minima distanza superficiale da garantire nel quadro lungo gli isolanti
Grado 3: officina meccanica,terziario
Grado 4: petrolchimico,fonderia
La scarica superficiale dipende dal materiale e dal suo CTI (Comparative Tracking Index) valore in volt che esprime la max tenuta sopportabile senza formazione di scarica
gruppo CTI (tracking)materiale
I > 600
II 600 > CTI > 400
IIIa 400 > CTI > 175
IIIb 175 > CTI > 100
Distanze d’isolamento superficialeLa resistenza alla corrosione superficiali (tracking)
corto-circuitati rispetto all’involucro a massa- ciascun polo rispetto a tutti gli altri corto-circuitati con l’involucro e a terra
Regole di progetto (alternative alla prova)Le distanze di isolamento in aria devono essere di 1,5 volte i valori specificati in Tabella 1.
Nota: il fattore 1,5 viene applicato ai valori di tabella 1 per evitare le prove di tenuta ad impulso per le verifiche di progetto. E’ un fattore di sicurezza che tiene in considerazione le tolleranze di fabbricazione.
di una pari tenuta all’impulso di tensione (volt)
Livello 200 m 600 m 1000 m 2000m Livello 200 m 600 m 1000 m 2000 mmare mare
2,5 2,95 2,8 2,8 2,7 2,5 2,1 2,0 2,0 1,9 1,8
4,0 4,8 4,8 4,7 4,4 4,0 3,4 3,4 3,3 3,1 2,8
6,0 7,3 7,2 7,0 6,7 6,0 5,1 5,1 5,0 4,7 4,2
Tensione nominale di tenuta ad impulso Uimp
Tensioni di prova ed altitudini corrispondenti durante la provaU1,2/50, c.a., (valore di picco) e c.c. Valore efficace in c.a.
Le distanze d’isolamento in aria tra le parti in tensione, le parti destinate ad essere collegate
La tenuta ad impulso (verifica con prova)L’aria rarefatta dell’alta montagna isola meglio
Tali distanze sono quelle in Tabella 1 salvo verificarle con prova in laboratorio prima e individuale poi (collaudo)
≤ 2,5 1,54,0 3,06,0 5,58,0 8,0
12,0 14,0a) Basate su un campo non omogeneo , condizioni e grado di
inquinamento 3
disegni progettuali
Qualche problema per le distanze in aria può localizzarsi nellesegregazioni e similari, causa la relativa vicinanza tra parti metalliche nude esposte alla scarica in aria.
Distanze d’isolamentoAttenzione ai problemi delle forme di segregazione
2) < 1600 A col metodo delle CE 17-43 (ridotto rispetto ai precedenti 3150 A)
di entrate di potenza, con unica entrata è inferiore alla taratura dell’inter-ruttore)
Il flusso di raffred-damento ricorda da vicino una normale stufa a legna
Ogni circuito interno deve portare la propria corrente nominale (se serve si prova uno alla volta e si verifica il regime raggiunto)
RDF (in inglese) = Coefficiente di contemporaneità- Il singolo circuito deve reggere la propria corrente nominale di pieno carico (prova specifica di temperatura a regime)- l’intero quadro si prova adottando un opportuno coefficiente di contemporaneità sulle uscite o su parte di esse, così da ottenere
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura Fattori di contemporaneità e regime termico
contemporaneità sulle uscite o su parte di esse, così da ottenere la corrente nominale (in entrata)
L’insieme si prova con fissati fattori di contemporaneità(dipende dal numero e tipo di entrate; con unica entrata la corrente è in genere inferiore alla taratura dell’interruttore a
causa del relativo riscaldamento localizzato).l fattore di contemporaneità può essere stabilito:
- per un gruppo di circuiti;- per tutto il quadro.
La diversa posizione degli attacchi posteriori orizzontali e verticali influenza il raffred-damento
Le sovratem-peratura in Tab. 6 si applicano con una temperatura media dell’aria ambiente inferiore o
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperaturaLimiti ammissibili a regime per le sovratemperatura
Parti di un quadro SovratemperatureK
Componenti incorporati a) In accordo con le relative prescrizioni delle norme di prodotto per i componenti singoli, o secondo le istruzioni del costruttore del componente, tenendo in considerazione la temperatura interna del quadro
Terminali per conduttori esterni isolati 70 b)
Sbarre e conduttori Limitata da:- resistenza meccanica del materiale conduttore;- possibili influenze sull’apparecchio
inferiore o pari a 35 °C e non devono essere superati quando i quadri sono verificati secondo la nuova norma
- possibili influenze sull’apparecchio adiacente;- limite di temperatura ammissibile per i materiali isolanti a contatto con il conduttore;- influenza della temperatura del conduttore sugli apparecchi ad esso connessi;- per i contatti ad innesto, natura e trattamento superficiale del materiale dei contatti.
Organi di comando manuale:- di metallo- di materiale isolante
15 c)
25 c)
Involucri e coperture esterne accessibili:- superfici metalliche - superfici isolanti
30 d)
40 d)
Connessioni particolari del tipo presa a spina e spina Determinata dai limiti fissati per i componentidell’equipaggiamento di cui fanno parte e)
La verifica con prova impone i seguenti passi:
1) Selezione della variante più onerosa del quadro
2) Prova con uno dei possibili metodi (è definito dal costruttore)- Unica unità provata con unico fattore di contemporaneità - Unità funzionali provate separatamente da quadro e da
sbarre (poi sono provati anche come unica unità completa) - Unità funzionali e sistemi sbarre provati separatamente
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperaturaLa dinamica della prova sperimentale
- Unità funzionali e sistemi sbarre provati separatamente dal quadro e poi il quadro provato completo
3) Estensione dei risultati alle varianti (stessa costruzione, dimensioni maggiori o uguali, stesse (o migliori) condizioni di ventilazione e di segregazione, stesse o minori potenze dissipate e, stesso o minor numero di circuiti in uscita per ogni sezione, stessa o ridotta densità di corrente nei sistemi sbarre
Le specifiche prestazionali sulla dissipazione termica del catalogo ArTu vanno ancora bene
In pratica si danno due casi:- la somma delle correnti d’impiego in uscita verso i carichi, stabilite dall’impiantista è < dellacorrente d’impiego (o nominale) d’entrata o dellasomma delle entrate: ΣΣΣΣ IB uscite < ΣΣΣΣ IB entrate
Entrata >
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura Due strade quando si decide per la prova di verifica
- la somma delle correnti d’impiego in uscita verso i carichi stabilite dall’impiantista è > della corrente d’impiego (o nominale) d’entrata o dellasomma delle entrate; ΣΣΣΣ IB uscite > ΣΣΣΣ IB entrate
La versione teorica iniziale delle correnti nominali,può essere interpretata come indicato nelle due
B1 800 A
A1 1600 A
C1 630 A
D1 400 A
D2
[1600 A]
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperaturaIl quadro di partenza con S IB uscite >> S IB entrate
nelle due configurazioni che seguono, che adottano un fattore di contempora-neità di 0,8 per gruppi di apparecchi
D2a
D2b
D2c
D2d
Sezione A Sezione B Sezione C Sezione D
A1 1600 A[1600 A]
B2 400 A
B3 400 A
C3 200AC4 200A
C5 200A
C2 200A
Da D2a a D2dCiascuno da 100 A
Entrata < uscite
B1 800 A[640 A]
A1 1600 A
C1 630 A[0 A]
D1 400 A[0 A]
D2
[1600 A][0 A]
[320 A] [0 A] [0 A]
[1280 A] [320 A]
Regime A
Il quarto scomparto è scarico (aperto), il terzo e il secondo sono in parte caricati con coefficiente 0,8. In tal modo nel primo passa ancora 1600 A cioè la
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperaturaUn primo stato di carico provato in temperatura
Attenzione a garantireil libero flusso di raffreddamento attraverso l’interruttore
D2a
D2b
D2c
D2d
Sezione A Sezione B Sezione C Sezione D
A1 1600 A[1600 A]
B2 400 A[320A]
B3 400 A[320 A]
C3 200A[160A]
C4 200A[0A]
C5 200A[0A]
C2 200A[160A]
Da D2a a D2dCiascuno da 100A
Regime Aancora 1600 A cioè la sua corrente nominale
B1 800 A[640 A]
A1 1600 A
C1 630 A[504 A]
D1 400 A[320 A]
D2
[1600 A][640 A] [640 A] [320 A]
Regime B
[960A] [320 A] [0 A]Il quarto scomparto è caricato a 320 A, il terzo e il secondo a 640. Nel primo passano ancora 1600 A. Lo stato più gravoso sarà quello di riferimento per la prova
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperaturaUn secondo stato di carico provato in temperatura
- le unità funzionali sono dello stesso gruppo del’unità usata per il test - lo stesso tipo di costruzione utilizzati per il test;- le stesse dimensioni globale o maggiore utilizzate per il test;- lo stesso raffreddamento o maggiore del quadro testato;- la stessa separazione interna o ridotta come per il test (se esistano);- le stesse o minori perdite nella stessa sezione utilizzata per il test.- lo stesso o minor numero di circuiti in uscita per ogni sezione.
L’assieme in fase di verifica può comprendere tutto o parte dei circuiti dell’assieme verificato
collocare in basso le tarature con correnti elevate onde ridurne il percorso
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperaturaPrincipi di derivazione logica dalla prova
Nel grande ci sta il piccoloDisponendo di un quadro già conforme alla tenuta termica, con un sistema disponibile, la stessa circuiteria o una similare (stessi watt da dissipare) può essere contenuta nella stessa carpenteria (L x l x h) o in una più grande
Se ne prova uno per tutti
Ogni circuito interno deve reggere la corrente nominale (si prova uno alla volta e si verificano le temperature a regime)
Se ne prova uno per tuttiSuperata la prova di temperatura su un prototipo, esso fa da capostipite per tutti gli altri quadri “generati” (compresi) da quello, cioè aventi perdite termiche minori o uguali. Da cui la convenienza a provare prototipi “pieni eben distribuiti” per tirare al limite le temperature
Se ciascuna parte va bene, l’insieme va beneAccoppiando scomparti, singolarmente conformi alla temperatura, l’insieme finale è anch’esso conforme
a regime)
Quadro con In < 630 A- Viene determinata la potenza dissipabile in un involucro (tabella Pdiss – ∆T,
ricavabile da dati costruttore o simulazione con resistenze);
9 Sovratemperatura SISI SISI SISI
Prova di tipo Calcolo Regole di progetto
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura Derivazione a mezzo calcolo
ricavabile da dati costruttore o simulazione con resistenze); - Rispettati i vincoli si calcola la potenza tot. dissipata e la temperatura assoluta - Il quadro è verificato se questa temperatura è < temperatura di servizio dei componenti installati (caricati al max all’80% della loro portata in aria libera)
Quadro con In < a 1600 A- Rispettati i vincoli si calcola la potenza totale dissipata e latemperatura assoluta col metodo della norma IEC 60890 (CEI 17-43);
- Il quadro è verificato se questa temperatura è inferiore alla max temperatura di servizio dei componenti installati (caricati all’80% della portata in aria libera)
Trasmissione del calore (conduzione, irraggiamento e convezione)da interruttore a quadro e ad ambiente
Col primo metodo, alternativo alla prova, deve essere:0 < InA < 630 A (criterio simile alla CEI 23-51):
Ptot < Pinv
- Ptot = somma perdite totali dei componenti attivi - Pinv = massima potenza dissipabile da involucro
mantenendo le temperature ai diversi strati del quadro
Il quadro è verificato se la temperatura finale alla totale potenza dissipata, non supera la temperatura
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura Quando la prova di verifica non serve
inferiori ai rispettivi valori sopportabili dai componenti
Il metodo non evita del tutto la prova, giacché richiede l’impiego di resistori come generatori di calore e di termometri per rilevare le temperature di regime nel quadro
temperatura di lavoro ammissibile degli apparecchi, che perciò potranno reggere un carico <all’80% della corrente nominale
Il secondo metodo fino a 1600 A è esente da prova e si sviluppa tutto “a freddo e a tavolino”, applicando il noto algoritmo di costruzione della mappa termica del quadro, disegnabile mediante la CEI 17-43, in uso da anni presso molti quadristi assemblatori.
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura Quando la prova di verifica non serve
Tali temperature si dovranno confrontare con quelle sopportabili dagli
apparecchi o tollerabili dall’operatore (sui pannelli, maniglie, etc)
Per Ae > 1,25 m2 la sovratemperatura è lineare, dal minimo (ambiente)
al massimo all'estremità superiore dell'involucro.
∆∆∆∆t
0,5metà altezza
∆∆∆∆t 0,5
A = ∆∆∆∆t0,5 ; 0,5
Mul
tipli
alte
zza
invo
lucr
o
Sovratemperatura dell'aria all'interno
Unità funzionali - sostituzione degli apparecchi
Un apparecchio può essere sostituito con un apparecchio similare, di una serie differente da quella utilizzata nella prova originale, purché la potenza dissipata e la sovratemperatura dell’apparecchio, quando provato in conformità con la norma di prodotto,
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura L’equivalenza termica tra componenti diversi
Devono essere mantenute le disposizioni fisiche all’interno dell’unità funzionale e i valori nominali dell’unità funzionale
Vantaggi della sostituibilità di un componente con un altro mantenendo la medesima conformità termica- Concede l’intercambiabilità “energetica” di un componente- Il sostituto deve avere perdite termiche uguali o minori- Occorre conoscere la temperatura del componente- Se tutto è < (conservativo) il componente nuovo è sostituibile- Non si accenna ad altre prestazioni (I2t, Icc Rint)
?
Tenuta materiali e componenti, la sovratemperatura Problemi ed opportunità dalla sostituibilità
- Non si accenna ad altre prestazioni (I2t, Icc Rint)
Problemi formali e difficoltà d’applicazione - Difficile reperibilità delle temperature dei componenti- Riluttanza o impossibilità a fornire questi valori di temperatura- Attesa per una qualche soluzione normativa
dopo la prova sono:- Minime distanze in aria (stesso isolamento)- Gradi IP esterni ed interni immutati
Corrente nominale di corto-circuito condizionata (Icc)valore della corrente presunta di corto-circuito, dichiarata dal costruttore del quadro, che il quadro stesso può sopportare, durante il tempo totale di funziona-mento (tempo di apertura) del dispositivo di protezione contro il cortocircuito (SCPD), nelle condizioni specificate
Per la sua intrinseca origine casuale, il corto circuito si deve studiare di tipo induttivo, con cos ϕ inversamente proporzionale alla corrente presunta
V
I
I
V
I
V
φ
V
Iφφ
Tenuta materiali e componenti in corto circuito Dalla realtà impiantistica alla modellazione matematica
Corrente di breve durata Icw, di picco Ipk, e presunta Icp:- Icw è il valore efficace della corrente relativa alla prova dicorto circuito per 1 secondo senza apertura delle protezioni
- Ipk è la corrispondente corrente di picco tenuta dal quadro,queste correnti sono :- legate da un rapporto prefissato dalla norma- date in alternativa alla corrente condizionata Icc
Tenuta materiali e componenti in corto circuito Breve durata e corrente di picco sopportabile Ipk e Icp
con la “tab 13 di controllo”, che fissa le regole di progetto, o con la CEI 17-52, si possono realizzare una grande quantità di altri quadri
Provain corto
Calcolo CEI 17-52
10 Corto circuito SI SI SI
1 I valori nominali della tenuta al cortocircuito, di ogni circuito del quadro da verificare, sono minori o uguali di quelli del progetto di riferimento?
SI NO
Prova di tipo Calcolo Regole di progetto
Tenuta materiali e componenti in corto circuitoDerivazione a mezzo regole di progetto (tab 13)
verificare, sono minori o uguali di quelli del progetto di riferimento?
2 Le dimensioni delle sezioni delle sbarre e delle connessioni, di ogni circuito del quadro da verificare, sono > di quelle del progetto di riferimento?
3 Le distanze tra le sbarre e le connessioni, di ogni circuito del quadro da verificare, sono maggiori o uguali di quelle del progetto di riferimento?
4 I supporti sbarre e delle connessioni, di ogni circuito del quadro da verificare sono dello stesso tipo, forma e materiale ed hanno la stessa o inferiore spaziatura, su tutta la lunghezza delle sbarre, del progetto di riferimento?
5 I materiali e le proprietà dei materiali dei conduttori di ogni circuito del quadro da verificare, sono gli stessi del progetto di riferimento?
6 I dispositivi di protezione contro il cortocircuito, di ogni circuito del quadro da verificare, sono della stessa costruzione e serie, con stesse o migliori caratteristiche di limitazione (I2t, Ipk) e basati sui dati forniti dal costruttore del dispositivo, ed hanno la stessa configurazione del progetto di riferimento?
SI NO
10 Corto circuito SISI SISI SISI
Prova di tipo Calcolo Regole di progetto
Tenuta materiali e componenti in corto circuitoDerivazione a mezzo regole di progetto (tab 13)
dispositivo, ed hanno la stessa configurazione del progetto di riferimento?
7 La lunghezza dei conduttori attivi non protetti, secondo 8.6.4, di ogni circuito non protetto da verificare è < di quella del progetto di riferimento?
8 Se il quadro da verificare comprende un involucro, il progetto di riferimento comprendeva l’involucro quando era stato provato?
9 L’involucro del quadro da verificare fa parte dello stesso progetto e tipo ed ha almeno le stesse dimensioni di quelle del progetto di riferimento?
10 Le celle di ogni circuito del quadro da verificare hanno lo stesso progetto meccanico ed almeno le stesse dimensioni di quelle del progetto di riferimento?
Regole di progetto :- Sistema di riferimento provato (produttore)- Applicazione Tab. 13 norma 61439-1
Dalla tab 13:(……)6 . I dispositivi di protezione contro il cortocircuito, di ogni
SI NO
Tenuta materiali e componenti in corto circuito Derivazione a mezzo regole di progetto (tab 13)
6 . I dispositivi di protezione contro il cortocircuito, di ogni circuito del quadro da verificare, sono della stessa costruzione e serie, con stesse o migliori caratteristiche di limitazione (I2t, Ipk) e basati sui dati forniti dal costruttore del dispositivo, ed hanno la stessa configurazione del progetto di riferimento?
Nota alla tab 13a) La protezione da corto circuito dello stesso tipo
Regole di progetto :- Sistema di riferimento provato (produttore)- Applicazione Tab. 13 norma 61439-1
Tenuta materiali e componenti in corto circuitoDerivazione a mezzo regole di progetto (tab 13)
a) La protezione da corto circuito dello stesso tipo ma di una diversa serie può intendersi equivalente, se il relativo costruttore dichiara che le prestazioni sono le stesse o migliori in ogni specifica, di quelle della protezione verificata (potere di rottura, caratteristica di limitazione I2t, Ipk, distanze critiche)
Condizioni da verificare
- Quadro già testato a disposizione per la comparazione
- Icw < Icw (quadro testato)- Estensione dei risultati di prova
utilizzando il metodo proposto dalla
Tenuta materiali e componenti in corto circuito Derivazione a mezzo regole di progetto (tab 13)
Ogni circuito può essere verificato con esito positivo utilizzando le righe 6, 8, 9 e 10 della Tab 13 usata per la verifica secondo le regole di progetto
D
D
1/4 D
i2(t)
1 sec = 50 cicli completii
2
0
t
∫ t( ) dt = I2
t
Se:- I = Icw- t = 1 sec
Tenuta materiali e componenti in corto circuito Ulteriori limiti desunti dalla prova di breve durata (Icw)
Icw = 35 kA da cui: I2t quadro = 352 x 1 = 1225 MA2s Ipk quadro = 35 x 2,1 = 73.5 kA
Dati impianto nuovo: Vn = 400 V; Icp = 60 kAPer verificare la compatibilità con l’esistente, si deve:- determinare I2t e Ip dell’interruttore a monte del quadro- verificare che gli interruttori interni al quadro abbiano
Tenuta materiali e componenti in corto circuito Esempio di Regole di progetto per la tenuta in corto
l’adeguato potere di interruzione, singolarmente o back-up.A monte del quadro, viene installato un Tmax T5H che a Icu = 70 kA presenta I2tinterruttore < 4MA2s Ipk interruttore< 40 kA
Nel quadro ci sono scatolati Tmax T1,T2,T3 (N) e Icu = 36 kA (415 V).Dalle tabelle di Back-up tali interruttore risultano idonei all’impianto in quanto il loro potere di interruzione viene elevato a 65 kA dall’interruttore T5H (back-up) posto a monteIl nuovo quadro è dunque idoneo, per quanto riguarda il cto cto
ArTu ArTu
T2 160
T2 160
T3 250
T3 250
T3 250
Dati impianto: Vn = 400 V Icp = 45 kA
Barre verticali sagomate In (IP65) 800, Icw max 35 kA.Dobbiamo verificare che le sollecitazioni ridotte dagli interruttori posti a valle del sistema siano compatibili.Nelle celle ci siano: Tmax T3S250 Tmax T2S160
Tenuta materiali e componenti in corto circuito Esempio di Regole di progetto per la tenuta in corto
Dalla Icw del sistema di barre si ricava che:Ipk sist = Icw . n = 35 . 2,1 = 73,5 [kA]I2tsist = Icw
2 . t = 352 . 1 = 1225 [(kA)2s]
Dalle curve di limitazione e di I2t per T3S250 si ha:Per Icp 45 kA corrisponde Ipk int < 30 kA
corrisponde I2tint < 2 [(kA)2s]Quindi, essendo Ipk int<Ipk sist (30<73,5) e I2tint<I2tsist (2<1225) Il sistema di barre è perciò compatibile con il quadro
T3 250
< 2 kA2s
Tenuta materiali e componenti in corto circuito Protezione con T3S 250
Il corretto numero di portabarre garantisce la tenuta agli sforzi elettrodinamici in caso di cortocircuito. Valutare la distanza massima (X max) da non superare tra due portabarre consecutivi in funzione della Icc massima
X
X
1/4 X
La distanza tra il primo porta-barre e la fine della barra deve
essere < 1/4 di “X”.
Scalare
PB0802
PB0802
1
1
44 550550
44 55055044 550550
44 550550
44 55055044 550550
BA0400 400A
BA0800 800A
Barre sagomate
Tenuta materiali e componenti in corto circuito Legame geometrico tra distanza portabarre e Icw
Un sistema costruttivo prevede un sistema di sbarre provato e accessoriabile e tutte le apparecchiature necessarie a sopportare i forti sforzi di corto circuito
Tenuta materiali e componenti in corto circuito La convenienza di un sistema sbarre completo
Connessioni delle unità funzionali di uscita all’alimentazioneSe un quadro contiene dei conduttori tra la sbarra collettrice principale e l’alimentazione delle unità funzionali di uscita, che non soddisfano le prescrizioni di 8.6.4, un circuito di ogni tipo deve essere sottoposto ad una prova aggiuntiva.
II = I= I
CEI E 61439 art 8.6.4Scelta ed installazione di conduttori attivi
Tenuta materiali e componenti in corto circuito La questione dei traversini tra sbarre e interruttori
IIcccc = I= IcwcwScelta ed installazione di conduttori attivi non protetti per ridurre la possibilità di cortocircuito
In un quadro i conduttori attivi non protetti da dispositivi contro il cortocircuito devono essere scelti ed installati in modo tale che, nelle normali condizioni di funzionamento, un cortocircuito interno tra le fasi o tra fase e terra sia estrema-mente poco probabile
Dalla guida ai quadri ArTu
450
400
350
300
250
200
150
100
50Ipk [kA]
700
400
500
300
200
100
600
Ip [kA]
T2 T4
Distanzasupporti]
Distanzasupporti]
Tenuta materiali e componenti in corto circuito Distanza di primo fissaggio al crescere della Ipk
- Nella CEI 17-43 non si richiedono riferimenti ad alcuna prova di tipo sulla tenuta alle sovratemperature; nella CEI 17-52 invece tale riferimento è vincolante
- Nella CEI 17-43 il calcolo è
Tenuta materiali e componentiDifferenze tra CEI 17-43 (temper) e CEI 17-52 (corto)
nettamente più preciso che nella CEI 17-52, dove le approssimazioni sono larghe ed è grande la difficoltà di approssimazione del calcolo alla realtà fisica nel caso di grosse strutture complesse
Serve il catalogo(prove di tipo) per CEI 17-52
Non serve il catalogo(prove di tipo) per CEI 17-43
Sforzi
condizioni e prestazioni
Norme di calcolo
Prova
di tipo
Campo d’impiego
Precisione di calcolo
protegge dal guasto
interno
Tenuta materiali e componentiDifferenze tra sovratemperature e corto circuito
Conferma delle “forme”La separazione può essere realizzata con sezioni o barriere (metallico o non-metallico), isolamento di parti vive o l’involucro di un'apparecchiatura (interruttore scatolato)
Forma 3A
Forma 1 Forma 2A Forma 2B
Forma 3B Forma 4A Forma 4B
Nessuna prova per quadri privi di circuiti elettronici
Tollerata l’emissione di disturbi elettromagnetici occasionali
Nella maggioranza i quadri vengono costruiti incorporando una combinazione più o meno casuale di
a) I dispositivi incorporati sono conformi alle prescrizioni EMC per l’ambiente specificato (vedi J.9.4.1) come da Norma EMC di
Eventuali circuiti elettronici presenti devono rispettare i limiti di emissione e immunità previste dalle attuali pubblicazioni IEC (approccio modulare)
elettromagnetici occasionalicasuale di dispositivi e componenti
Nessuna prova EMC è richiesta sui quadri finali se sono soddisfatte le seguenti condizioni:
Norma EMC di prodotto
b) Il montaggio è fatto secondo le istruzioni del costruttore dei dispositivi (riguardo alle mutue influenze, alle schermature, alla messa a terra ecc.).
La verifica comprende le categorie seguenti:
1) Costruzione (da 11.2 a 11.8):a) grado di protezione dell’involucro;b) distanze in aria e superficiali;c) protezione da scossa e continuità PEd) installazione di componenti;e) circuiti elettrici interni e collegamenti;
Le verifiche individuali hanno lo scopo di individuare i difetti nei materiali e nella fabbricazione e d’accertarsi del corretto
Verifiche individuali (ex prove individuali o collaudo)A cura del costruttore del quadro
verifica della resistenza d’isolamento utilizzando a 500 V c.c.
La prova è superata se la resistenza tra i circuiti e le masse è di almeno 1000 Ω/ V.
collaudo
Dove le distanze in aria sono:- meno dei valori dati in Tavola 1, si esegue la prova di impulso di tensione;
- uguali o maggiori dei valori dati in Tavola 1 (ma meno che 1,5 volte), la verifica sarà la misurazione fisica o una prova di tenuta all’impulso di tensione
Verifiche individuali (ex prove individuali o collaudo)La verifica dielettrica è ancora la più importante