Dimensionare e tracciare lo schema unifilare del quadro elettrico e della colonna montante relativi all’impianto di un appartamento di superficie 110 m2, adibito ad abitazione.
Si supponga di disporre di un’alimentazione in monofase alternata con tensione Vn = 230 V e che il fattore di potenza sia cosϕ = 0.9. Si ipotizzi per la colonna montante una lunghezza di 40 m.
Soluzione --- Nota la superficie dell’appartamento, è possibile, per il calcolo della potenza installata presunta, un valore di potenza specifica pari a 40 W / m2 (Tab. 5.8 PG 1). Utilizzando tale valore si ottiene:
Pinst = Pspec⋅ Sp = 40 ⋅ 110 = 4400 W
Per abitazione verrà supposto un coefficiente di riduzione globale (comprensivo di contemporaneità e carico) KG = 0.7 (Tab. 5.3 PG 1); pertanto la potenza convenzionale per l’appartamento sarà:
Pconv = Pinst⋅ KG = 4400 ⋅ 0.7 = 3080 W
Da tale valore viene quindi dedotta una potenza contrattuale (valore normalizzato da chiedere all’ente fornitore):
Pcontr = 3000 W
Per quel che riguarda la scelta dei circuiti che partiranno dal quadro elettrico, trattandosi di una abitazione con superficie compresa tra 40 e 150 m2, sulla base delle indicazioni contenute nella Guida CEI 64-50, si sceglie di realizzare una distribuzione su tre circuiti e precisamente:
q Un circuito per l’illuminazione; q Un circuito per le prese da 10 A; q Un circuito per le prese da 16 A.
A tali circuiti è da aggiungere un circuito a bassissima tensione (ronzatore, suoneria, ecc). I valori delle correnti di impiego IB che interessano i singoli circuiti, supponendo per l’illuminazione, un valore del fattore di potenza unitario, saranno:
q Per l’illuminazione (si suppone una potenza pari a 10 W / m2, fattore di potenza unitario e contemporaneità KC = 0.65: Pill conv = Pill spec ⋅ S ⋅ KC = 10 ⋅ 110 ⋅ 0.65 = 715 W):
IB1 = Pill conv / (Vn⋅ cosϕ) = 715 / (230 ⋅1) = 3.11 A
q Un circuito per le prese da 10 A (2P + T, 230 V ~): IB2 = 10 A; q Un circuito per le prese da 16 A (2P + T, 230 V ~): IB3 = 16 A;
Supponendo di utilizzare cavi unipolari senza guaina, isolati in PVC, infilati per un numero massimo di quattro attivi in tubi, incassati nell’armatura, da Tab. A1.10 PG 2, si scelgono le portate e le sezioni dei conduttori:
q Per l’illuminazione: IZ1 = 14 A, S1 = 1.5 mm2 (valore minimo di sezione consentito dalla Norma per questa tipologia di circuiti, per linee alle singole prese o utilizzatori); q Per le prese da 10 A: IZ2 = 14 A, S2 = 1.5 mm2 (valore minimo di sezione consentito
dalla Norma per questa tipologia di circuiti, per linee alle singole prese o utilizzatori); q Per le prese da 16 A: IZ3 = 19 A, S3 = 2.5 mm2 (per linee alle singole prese);
Relativamente alla portata e sezione della linea dorsale del centralino, (protetta dall’interruttore generale di quadro), essa può essere dimensionata tenendo conto della potenza contrattuale (per fattore di potenza pari a 0.9).
La corrente di impiego sarà pari a: IB = Pcontrat / (Vn⋅ cosϕ) = 3000 / (230 ⋅ 0.9) = 14.5 A. Il calcolo della portata e sezione della linea ingresso quadro (colonna montante) potrà essere effettuato con il metodo della potenza specifica.
Si ipotizza una c.d.t. del ∆V% = 1.5% sul valore nominale e sul montante (il rimanente 2.5% viene riservato alla c.d.t. per l’impianto interno all’appartamento, per un totale del 4% ammissibile), pertanto in volt, la c.d.t. sarà:
∆V = ∆V% ⋅ Vn / 100 = 1.5 ⋅ 230 / 100 = 3.45 V ammissibili sul montante. La c.d.t. unitaria U della linea sarà ricavata dalla relazione:
L I V U B ∆ = 1000 = 1000 ⋅ 3.45 / (14.5 ⋅ 40) = 5,95 mV / (A ⋅ m)
In base al valore di U, dalla tabella 3.XXVI del Manuale Cremonese di Elettrotecnica, PG 8.50-8.51, seconda edz, CEI UNEL 35023-70 (o Tab. 8.50 PG 7), per cavi unipolari, cadute di tensione, corrente alternata monofase, si rileva che per una sezione S = 10 mm2, si avrebbe corrispondentemente una c.d.t. unitaria compresa tra 4.47 mV / (A ⋅ m), per cosϕ = 1.0 e di 3.72 mV / (A ⋅ m) per cosϕ = 0.8.
Per cosϕ = 0.9 è quindi supponibile un valore intermedio tra i due suddetti ovvero 4.095 mV / (A ⋅ m) che è inferiore ad U e quindi accettabile. Per tale valore di c.d.t. unitaria medio U = 4.095 V, si calcola una c.d.t.:
1000 U L I V = B ∆ = 14.5 ⋅ 40 ⋅ 4.095 / 1000 = 2.38 V (∆V% = 1.03 %), inferiore all’1.5% stabilito come valore limite.
Per contro si fa notare come alla sezione immediatamente inferiore S = 6 mm2 sarebbe corrisposto (a cosϕ = 0.9) un valore intermedio pari a 6.755 mV / (A ⋅ m) superiore ad U e quindi non accettabile.
La portata dei conduttori attivi (fase e neutro) in base alla sezione ricavata, sarà, per la tipologia di cavi scelti, ovvero cavi unipolari senza guaina in PVC in tubi protettivi, incassati e due conduttori caricati, tipo N07V-K (da Tab. A1.10 PG 2):
IZ = 57 A (ipotesi di temperatura ambiente pari a 30ºC).
Il conduttore di protezione (essendo la sezione del conduttore di fase inferiore a 16 mm2) avrà la stessa sezione del conduttore di fase.
Scelta delle protezioni: In base ai valori normalizzati, ed alla relazione IB-IN-IZ, si potranno scegliere i seguenti interruttori di tipo automatico magnetotermico con tensione nominale Vn = 400 V (frequenza 50÷60 Hz, corrente ininterrotta 100 A, curva di sgancio di tipo C):
q Per la dorsale principale: IN = 25 A; q Per il circuito illuminazione: IN1 = 10 A;
q Per il circuito prese 10 A: IN2 = 10 A (valore imposto dalla Norma); q Per il circuito prese 16 A: IN2 = 16 A (valore imposto dalla Norma);
Viene inoltre abbinato all’interruttore magnetotermico generale, un interruttore automatico differenziale ad alta sensibilità (I∆n = 30 mA).
Relativamente ai poteri di interruzione degli interruttori, si ipotizzerà, in mancanza di dati precisi, un valore di 4.5 kA per tutti gli interruttori, normalmente adatto alla tipologia di
impianto in esame (si trascura l’impedenza dei tratti di linea che vanno dall’interruttore generale a quelli posti a protezione dei vari circuiti).
In figura viene infine rappresentato lo schema elettrico unifilare di quadro elettrico e montante di distribuzione, in cui vengono riportate le principali caratteristiche funzionali delle apparecchiature scelte.
Si fa rilevare che, qualora ricorrano le condizioni opportune (condizioni di sicurezza per corto circuito, sovraccarico e contatti indiretti), non è necessario installare l’apposito dispositivo di protezione dalle sovracorrenti e sezionamento del montante, e cioè:
• E’ verificata la protezione contro il cortocircuito considerando le caratteristiche del limitatore del distributore di energia, il quale serve anche per sezionare l’impianto, purché il limitatore sia accessibile all’utente;
• Il montante sia realizzato in modo da rendere minimo il rischio di cortocircuito;
• La protezione contro il sovraccarico deve venire assicurata dal dispositivo di protezione posto sul quadro posto all’interno dell’appartamento;
• Non è necessario proteggere il montante contro i contatti indiretti con interruttore differenziale se non ci sono masse fino al quadro di appartamento (tubi, scatole e quadretti in materiale isolante).
Id Trasformatore Circuito bassissima tensione: Suoneria, Ronzatore Circuito 1 Luce Circuito 2 Prese 10 A Circuito 3 Prese 16 A I∆N = 30 mA Interruttore Circuito 1: IN = 10 A PR = 4.5 kA Interruttore Circuito 2: IN = 10 A PR = 4.5 kA Interruttore Circuito 3: IN = 16 A PR = 4.5 kA Colonna Montante (F+N): IZ = 57 A S = 10 mm2 Interruttore Montante: IN = 25 A PR = 4.5 kA Wh