4.4 Tabelle di coordinamento tra interruttori e interruttori di manovra sezionatori
Le tabelle riportate forniscono il valore della corrente di corto circuito in kA per il quale è verificata la protezione di back-up tra la combinazione di interruttore e interruttore di manovra sezionatore prescelta, per tensioni tra 380 e 415 V. Le tabelle coprono le possibili combinazioni tra interruttori scatolati ABB SACE serie Tmax e tra i suddetti interruttori di manovra sezionatori.
* per T4 250 o T4 320 solo con I1 settata a 250 A.
Tmax @ 415V ac Versione Icu [kA]
B 16 C 25 N 36 S 50 H 70 L (per T2) 85 L (per T4-T5) 120 L (per T6) 100 V (per T7) 150 V 200 T1D 160 T3D 250 T4D 320 T5D 400 T1B T1C T1N T2N T2S T2H T2L T3N T3S T4N T4S T4H T4L T4V T5N T5S T5H T5L T5V T6N T6S T6H T6L T7S T7H T7L T7V T5D 630 T6D 630 T6D 800 T6D 1000 T7D 1000 T7D 1250 T7D 1600 SEZIONATORI 415 V 16 25 36 36 50 70 85 36 50 70 120 200 50 70 120 150 36 50 65 100 36 50 70 120 200 36* 50* 70* 120* 200* 36 50
4 Coordinamento delle protezioni
4.4 Tabelle di coordinamento tra interruttori e interruttori di manovra sezionatori
4 Coordinamento delle protezioni
4.4 Tabelle di coordinamento tra interruttori e interruttori di manovra sezionatori
1SDC008018F0001
U
Un = 400V E2N1250 I =45 kA I =100 kA E2N1250 /MS p k 1SDC008019F0001 Cavo Esempio:Per una corretta selezione dei componenti il sezionatore deve essere protetto da sovraccarico da un dispositivo avente corrente nominale non superiore alla taglia del sezionatore, mentre in condizioni di corto circuito bisogna verificare che:
Icw ≥ Ik Icm≥ Ip.
Quindi dal confronto dei parametri elettrici dei singoli dispositivi, si sceglie un sezionatore Emax E2N1250/MS e un interruttore E2N1250. Infatti: Icw(E2N /MS) = 55 kA > 45 kA Icm (E2N /MS) = 143 kA > 100 kA.
U
Un = 400V T2S160 T1D 160 I = 40kAk Cavo Esempio:Dalla tabella di coordinamento di si ricava che l’interruttore T2S160 è in grado di proteggere il sezionatore T1D160 fino a un valore di corrente di corto circuito di 50 kA (maggiore della corrente di corto circuito nel punto di installazione). Inoltre è verificata la protezione da sovraccarico, visto che la corrente nominale dell’interruttore non è superiore alla taglia del sezionatore.
5 Applicazioni speciali 5 Applicazioni speciali
I
k= UR
Maxi
5.1 Reti in corrente continua
Principali applicazioni della corrente continua:
• Alimentazione dei servizi di emergenza o di servizi ausiliari:L’utilizzo della corrente continua è dovuto alla necessità di disporre di una fonte di energia di riserva che consente di alimentare servizi essenziali come: sistemi di protezione, luci di emergenza, sistemi di allarme, reparti di ospedali e fabbriche, centri di calcolo, utilizzando per esempio batterie di accumulatori.
• Trazione elettrica:
I vantaggi in termini di regolazione offerti dall’utilizzo di motori in c.c. e dall’alimentazione tramite linea di contatto unica, fanno della corrente continua la soluzione più diffusa per ferrovie, metropolitane, tramvie, ascensori e mezzi di trasporto in generale.
• Impianti industriali particolari:
Possono essere impianti relativi a processi elettrolitici oppure applicazioni in cui si delineano particolari esigenze di esercizio delle macchine elettriche. Le applicazioni tipiche degli interruttori sono la protezione di linee, di dispositivi e la manovra di motori.
Considerazioni sull’interruzione della corrente continua
La corrente continua presenta maggiori problemi rispetto alla corrente alternata per quanto riguarda i fenomeni legati all’interruzione di correnti elevate. In corrente alternata esiste un naturale passaggio per lo zero della corrente ad ogni semiperiodo, al quale corrisponde uno spontaneo spegnimento dell’arco che si forma durante l’apertura del circuito.In corrente continua viene a mancare questo fenomeno e affinchè si giunga all’estinzione dell’arco occorre che la corrente diminuisca fino ad annullarsi. Il tempo di estinzione della corrente continua, a parità di altre condizioni, è proporzionale alla costante di tempo del circuito T = L/R.
È necessario che l’interruzione avvenga con gradualità senza bruschi annullamenti di corrente che darebbero luogo ad elevate sovratensioni. Ciò può essere realizzato allungando e raffreddando l’arco in modo da inserire nel circuito una resistenza via via più elevata.
I fenomeni di natura energetica che si sviluppano nel circuito dipendono dal livello della tensione di esercizio dell’impianto e portano ad installare gli interruttori secondo schemi di connessione in cui i poli dell’interruttore sono posti in serie a tutto vantaggio della prestazione sotto corto circuito. Infatti, il potere di interruzione dell’apparecchio risulta maggiore quanto maggiore è il numero di contatti che aprono il circuito e quindi quanto maggiore é la tensione d’arco applicata.
Questo significa anche che all’aumentare della tensione di esercizio dell’impianto occorre aumentare il numero di contatti che interrompono la corrente e quindi il numero di poli in serie.
Calcolo della corrente di corto circuito di una batteria di accumulatori
La corrente di cortocircuito ai morsetti di una batteria di accumulatori può essere fornita dal produttore della batteria oppure può essere calcolata mediante la relazione:
dove:
• UMax è la tensione massima di scarica (la tensione a vuoto); • Ri è la resistenza interna degli elementi che costituiscono la batteria. La resistenza interna generalmente è fornita dai costruttori ma può essere calcolata dalla caratteristica di scarica ottenibile mediante una prova così come indicato nella norma IEC 60896 – 1 o IEC 60896 – 2.
A titolo di esempio una batteria da 12.84 V e resistenza interna da 0.005 Ω fornisce ai morsetti una corrente di cortocircuito del valore di 2568 A. In condizioni di cortocircuito la corrente cresce molto rapidamente negli istanti iniziali ma raggiunto un valore massimo inizia a decrescere in quanto decresce la tensione di scarica della batteria. Naturalmente questo valore elevato della corrente di guasto provoca dei riscaldamenti intensi all’interno della batteria, a causa della sua resistenza interna, e può anche provocarne l’esplosione. E’ quindi molto importante nei sistemi in corrente continua alimentati da accumulatori prevenire e/o minimizzare le correnti di corto circuito.
Grandezze per la scelta degli interruttori
Per una corretta scelta di un interruttore per la protezione di una rete in corrente continua occorre tenere presenti i seguenti fattori:
1. la corrente di impiego, in funzione della quale si individua la taglia dell’interruttore e la taratura per lo sganciatore di massima corrente termomagnetico; 2. la tensione di esercizio, in funzione della quale si determina il numero di
poli da connettere in serie al fine di aumentare il potere di interruzione degli apparecchi;
3. la corrente di cortocircuito presunta nel punto di installazione dell’interruttore dalla quale dipende la scelta della versione dell’interruttore;
4. il tipo di rete ossia il tipo di connessione rispetto a terra.
Nota: nel caso di utilizzo di interruttori tetrapolari, il neutro deve essere al 100%
Tipologia di reti in correnti continua
Le reti in corrente continua possono essere: • con entrambe le polarità isolate da terra; • con una polarità connessa a terra;
• con il punto mediano dell’alimentazione collegato a terra.
5 Applicazioni speciali
5.1 Reti in corrente continua
5 Applicazioni speciali
5.1 Reti in corrente continua
U a b c R 1SDC008020F0001 1SDC008024F0001 + -1SDC008023F0001 + -+ -1SDC008021F0001 + -1SDC008022F0001 Carico Carico Carico Carico Rete con entrambe le polarità isolate da terra
• Guasto a: il guasto franco fra le due polarità stabilisce una corrente di cortocircuito alla quale contribuiscono entrambe le polarità alla piena tensione ed in funzione della quale occorre scegliere il potere di interruzione dell’interruttore.
• Guasto b: il guasto franco tra la polarità e la terra non ha conseguenze dal punto di vista del funzionamento dell’impianto.
• Guasto c: anche questo guasto franco tra la polarità e la terra non ha conseguenze dal punto di vista del funzionamento dell’impianto.
Nella rete isolata è necessario installare un dispositivo in grado di segnalare la presenza del primo guasto a terra in modo da poter provvedere alla sua eliminazione. Nelle peggiori condizioni infatti, nel caso in cui si verifichi un secondo guasto a terra, l’interruttore potrebbe ritrovarsi ad interrompere la corrente di cortocircuito con la piena tensione applicata ad una sola polarità e quindi con un potere di interruzione che potrebbe non essere adeguato. Nella rete con entrambe le polarità isolate da terra è opportuno ripartire il numero di poli dell’interruttore necessari all’interruzione su ogni polarità (positiva e negativa) in modo da ottenere anche il sezionamento del circuito.
Gli schemi da utilizzare sono i seguenti:
Schema A
Interruttore tripolare con un polo per polarità
Schema B
Interruttore tripolare con due poli in serie per una polarità e un polo per l’altra polarità (1)
Schema G
Interruttore tripolare con due poli in parallelo per polarità
Schema E
Interruttore tetrapolare con tre poli in serie su una polarità e un polo sull’altra polarità (1)
(1) Non è conveniente ripartire in maniera ineguale i poli dell’interruttore perché, in que-sto tipo di rete, un secondo guaque-sto a terra potrebbe portare il singolo polo a lavorare in condizioni di guasto alla piena tensione. In questi casi si rende indispensabile installare un dispositivo in grado di segnalare il guasto a terra o la diminuzione di isolamento verso terra di una polarità.
5 Applicazioni speciali
5.1 Reti in corrente continua
5 Applicazioni speciali
5.1 Reti in corrente continua
1SDC008025F0001 + -U a b c R 1SDC008026F0001 + -1SDC008027F0001 + -1SDC008028F0001 1SDC008029F0001 + -Carico Carico Carico Carico Schema F
Interruttore tetrapolare con due poli in serie per polarità
Rete con una polarità collegata a terra
• Guasto a: il guasto franco fra le due polarità stabilisce una corrente di cortocircuito alla quale contribuiscono entrambe le polarità alla piena tensione U ed in funzione della quale occorre scegliere il potere di interruzione dell’interruttore.
• Guasto b: il guasto sulla polarità non collegata a terra stabilisce una corrente che interessa le protezioni di sovracorrente in funzione della resistenza del terreno.
• Guasto c: Il guasto franco tra la polarità connessa a terra e la terra non ha conseguenze dal punto di vista del funzionamento dell’impianto.
Nella rete con una polarità connessa a terra tutti i poli dell’interruttore necessari alla protezione devono essere collegati in serie sulla polarità non a terra. Se si vuole realizzare anche il sezionamento è necessario prevedere un polo di interruzione supplementare sulla polarità a terra.
Schema A
Interruttore tripolare con un polo per polarità
Schema B
Interruttore tripolare con due poli in serie sulla polarità non connessa a terra e un polo sulla restante polarità
Schema G
Interruttore tetrapolare con due poli in parallelo per polarità
Quando è previsto il sezionamento del circuito gli schemi da visualizzare sono i seguenti:
5 Applicazioni speciali
5.1 Reti in corrente continua
5 Applicazioni speciali
5.1 Reti in corrente continua
1SDC008030F0001 + -1SDC008031F0001 + -1SDC008032F0001 + -1SDC008033F0001 + -+ -1SDC008035F0001 Carico Carico Carico Carico Carico Schema E
Interruttore tetrapolare con tre poli in serie sulla polarità non connessa a terra e un polo sulla restante polarità
Gli schemi quando non è previsto il sezionamento del circuito da utilizzare sono i seguenti:
Schema C
Interruttore tripolare con tre poli in serie sulla polartà non connessa a terra
Schema D
Interruttore tetrapolare con quattro poli in serie sulla polarità non connessa a terra
Schema H
Interruttore tetrapolare con serie di due poli in parallelo
U
a b
c
R
1SDC008034F0001
Rete con il punto mediano dell’alimentazione collegato a terra
• Guasto a: il guasto franco fra le due polarità stabilisce una corrente di cortocircuito alla quale contribuiscono entrambe le polarità alla piena tensione U ed in funzione della quale occorre scegliere il potere di interruzione dell’interruttore.
• Guasto b: il guasto franco tra la polarità e la terra stabilisce una corrente di cortocircuito inferiore a quella relativa al guasto tra le due polarità in quanto alimentato da una tensione pari a 0.5U.
• Guasto c: il guasto franco in questo caso è analogo al caso precedente ma è la polarità negativa ad essere interessata.
Nella rete con il punto medio dell’alimentazione connesso a terra l’interruttore deve essere necessariamente inserito su entrambe le polarità.
Gli schemi da utilizzare sono i seguenti:
Schema A
5 Applicazioni speciali
5.1 Reti in corrente continua
5 Applicazioni speciali
5.1 Reti in corrente continua
1SDC008036F0001 + -1SDC008037F0001 + -Carico Carico Schema F
Interruttore tetrapolare con due poli in serie per polarità
Schema G
Interruttore tetrapolare con due poli in parallelo per polarità
Impiego dei dispositivi di protezione in corrente continua
Collegamento in parallelo dei poli dell’interruttore
In funzione del numero di poli collegati in parallelo, bisogna applicare i coefficienti presenti nella seguente tabella:
Tabella 1: Fattore di correzione per poli collegati in parallelo
numero di poli in parallelo 2 3 4 (neutro 100%)
fattore di riduzione della portata 0.9 0.8 0.7
portata dell’interruttore 1.8xIn 2.4xIn 2.8xIn
I collegamenti esterni ai terminali dell’interruttore devono essere realizzati a cura dell’utilizzatore in modo da garantire il perfetto bilanciamento del collegamento.
Esempio:
Utilizzando un interruttore Tmax T6N800 In800 con tre poli in parallelo occorre applicare il coefficiente pari a 0.8, quindi la massima portata sarà:
0.8x3x800 = 1920 A.
Comportamento degli sganciatori termici
Poiché il funzionamento di questi sganciatori è basato su fenomeni termici derivanti dal passaggio della corrente, possono quindi essere impiegati in corrente continua, questi dispositivi mantengono inalterata la loro caratteristica di intervento
Comportamento degli sganciatori magnetici
I valori delle soglie di intervento degli sganciatori magnetici in alternata, utilizzati per la corrente continua, devono essere moltiplicati per il coefficiente (km), in funzione dell’interruttore e dello schema di connessione:
schema schema schema schema schema schema schema schema
Interruttore A B C D E F G H T1 1.3 1 1 - - - - -T2 1.3 1.15 1.15 - - - - -T3 1.3 1.15 1.15 - - - - -T4 1.3 1.15 1.15 1 1 1 - -T5 1.1 1 1 0.9 0.9 0.9 - T6 1.1 1 1 0.9 0.9 0.9 1.1 1 Esempio Dati:
• Rete in corrente continua con una polarità connessa a terra; • Tensione nominale Un = 250 V;
• Corrente di corto circuito Ik = 32 kA • Corrente di carico Ib = 230 A
Usando la Tabella 3, è possibile selezionare l’interruttore tripolare Tmax T3N250 In = 250 A, utilizzando la connessione mostrata nello schema B (due poli in serie per la polarità non collegata a terra e un polo in serie per la polarità collegata a terra).
Dalla Tabella 2 in corrispondenza dello schema B, e dell’interruttore Tmax T3, risulta km=1,15; quindi l’intervento magnetico si avrà a 2875 A (tenendo conto della tolleranza, l’intervento si avrà tra 2300 A e 3450 A).