Elettrotecnica per ambiente - cirlab.det.unifi.itcirlab.det.unifi.it/FondamEle/Sicurezza...

1

Fondamenti di Impianti Elettrici.Corso di Fondamenti di Elettrotecnica perIngegneria dell’Ambiente e del TerritorioScienze dell’Ingegneria Edile(Docente: Antonio Luchetta)

Maurizio MonticelliDipartimento di Elettronica e TelecomunicazioniUNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI FIRENZE

2

SommarioEffetti della corrente sul corpo umano

Grado di protezioneProtezione dai contatti diretti ed indiretti

Protezione dalle sovracorrentiApparecchiature di protezione dai contatti diretti,

indiretti e dalle sovracorrentiDimensionamento dell’impianto di terra

Cantieri ediliBagni

3

Effetti della corrente sul corpo umano

Effetti fisiopatologicidella corrente elettrica sul

corpo umano

Tetanizzazione

Arresto della respirazione

Ustioni

Fibrillazione Ventricolare

4


Corrente alternata da 15 a 100 Hz

Corrente continua

Circa 0,5 mA

Correnti superiori a 2 mA

Soglia di Percezione Corrente alternata

da 100Hz a 1kHz

Corrente alternata da 1kHz a 10kHz

Corrente alternata oltre 10kHz

Per frequenze comprese fra 10 e 100 kHz la soglia di percezione

aumenta approssimativamente da

10 a 100 mA.

Per frequenze superiori a 100 kHz la sensazione di

formicolio cambia in sensazione di calore per

intensità di corrente nell’ordine di alcune

centinaia di milliampere

5


Corrente alternata da 15 a 100 Hz

Corrente continua

Circa 10 mA

Correnti superiori a 300 mA

Soglia di rilascio (o

Tetanizzazione) Corrente alternata da 100Hz a 1kHz

Corrente alternata da 1kHz a 10kHz

Corrente alternata oltre 10kHz

Per frequenze superiori a 100kHznon ci sono né dati

sperimentali né incidenti riportati relativi alla soglia

di rilascio

6


Arresto della Respirazione

Correnti superiori alla “corrente di rilascio” o “tetanizzazione” producono nell’infortunato difficoltà di respirazione e segni diasfissia: il passaggio della corrente determina una contrazione dei muscoli addetti alla respirazione o una paralisi dei centri nervosi che sovranitendono alla funzione respiratoria; se la corrente perdura l’infortunato perde conoscenza e può morire soffocato.

Il 6% delle morti per folgorazione è dovuta ad asfissia, risultapertanto importante la tecnica della respirazione artificiale dapraticare al massimo entro 3÷4 minuti dall’infortunio.

7


Ustioni

Il passaggio di corrente elettrica su una resistenza è accompagnato da sviluppo di calore per effetto Joule; il corpo umano non fa eccezione a questa regola generale.

L’aumento della temperatura dipende dal quadrato della densità di corrente e dal tempo per cui fluisce la corrente attraverso il corpo umano, pertanto le ustioni peggiori si hanno sulla pelle in quanto presenta una resistività (tipo di tessuto) e di densità di corrente (punto di contatto) maggiore rispetto agli altri organi interni.

Le ustioni da folgorazione sono le più profonde e le più difficili da guarire. Quando le ustioni sono estese la morte sopravviene spesso per insufficienza renale.

8


Fibrillazione Ventricolare

Come è noto fin dalle esperienze di Galvani la corrente elettrica viene utilizzata dal nostro organismo al fine di coordinare i movimenti e le principali funzioni vitali tramite la stimolazione e conseguente contrazione-rilascio dei muscoli. Il muscolo cardiaco non fa eccezione a questa regola, pertanto se una corrente elettrica si sovrappone agli impulsi interni di origine biologica può determinare uno shock tale da innescare la “fibrillazione ventricolare” ovvero “Pulsare disordinato e irregolare del muscolo cardiaco che determina la completa avaria dello stesso e l’annullamento della pressione sanguigna”.

La Fibrillazione Ventricolare non sempre è irreversibile (cioè che non si arresta anche se cessa la causa che l’ha prodotto ma prosegue fino alla morte dell’infortunato) poiché applicando una scarica elettrica violenta con due elettrodi sul torace (defibrillatore) è possibile in molti casi arrestare la stessa e ripristinare quindi la piena funzionalità del muscolo cardiaco.

9


Curve di SicurezzaEffetti fisiologici - [Corrente-Tempo] in c.a.

10

Effetti della corrente sul corpo umanoCurve di Sicurezza

Tensione-Tempo

Le curve di sicurezza su cui si basano tutti i parametri contenuti nella Norma CEI 64-8 relativi alla protezione dai contatti indiretti sono state elaborate ipotizzando:Resistenza complessiva del corpo umano in condizioni ordinarie: 1500 Ω

Resistenza complessiva del corpo umano in condizioni particolari: 700 Ω

Limiti di sicurezza: curva corrente-tempo, zona 3

11

Grado di protezione

La Norma CEI 70-1 descrive un sistema di classificazione dei gradi di protezione IP relativo agli involucri di macchine, apparecchi e componenti elettrici. Essa si occupa degli involucri in relazione a quanto in essi contenuto, con riferimento a:

•a)la protezione delle persone contro l'accesso alle parti pericolose interne all'involucro (Tab.1);•b)la protezione dell'apparecchiatura all'interno dell'involucro contro la penetrazione di corpi solidi estranei (Tab.2);•c)la protezione dell'apparecchiatura all'interno dell'involucro contro gli effetti dannosi provocati dalla penetrazione dell'acqua (Tab.3);

La prima cifra prevede sia la prova relativa alla protezione contro l’accesso a parti pericolose (lettera a)) congiuntamente a quella relativa alla penetrazione di corpi solidi estranei (lettera b)). Nell’eventualità che l’involucro per quanto riguarda la prova relativa all’accesso a parti pericolose presenti una protezione maggiore a quella corrispondente alla prima cifra, è possibile utilizzare una delle lettere addizionali corrispondenti riportate nella Tab.1.

La seconda cifra è relativa alla protezione dalla penetrazione di acqua.

12

Grado di protezione - Tab.1

Protezione contro l’accesso a parti pericolose.1a cifra caratteristica 1 2 3 4-5-6Lettera addizionale A B C D

Protezione delle persone alcontatto con Il dorso della mano Le dita Attrezzi piccoli Fili, aghi, chiodi

Calibro di provaSfera ∅ 50 mm Dito di prova ∅ 12 mm Filo rigido ∅ 2,5 mm con

sfera di fermoFilo rigido ∅ 1 mm con

sfera di fermo

Impiego consentito Luoghi chiusi (accessibilisolo a persone autorizzate)

Luoghi accessibili anche apersone non addestrate

Luoghi dove si usano piccoliutensili (cacciaviti)

Luoghi dove si usano oggettifiliformi

13


Protezione contro la penetrazione di corpi solidi.1a cifra caratteristica 0 1 2 3 4 5 6

Protezione control’ingresso dei corpi solidi Nessuna

Corpi solidicon dimensione

minimasuperiore a 50

mm

Corpi solidicon dimensione

minimasuperiore a12,5 mm

Corpi filiformicon diametro

superiore a 2,5mm

Corpi filiformicon diametrosuperiore a 1

mm

Polvere(protezioneparziale)

Polvere(protezione

totale)

Mezzo di prova NessunoSfera ∅ 50

mmSfera ∅ 50

mm + dito diprova

Filo rigido ∅2,5 mm

Filo rigido ∅ 1mm

Camera acircolazione di

talco

Camera acircolazione di

talco

Impiego consentito In involucri

Luoghi chiusi(accessibili

solo a personeautorizzate ed

addestrate)

Luoghiordinari conpresenza solo

di oggettigrossolani

Luoghiordinari con

presenza anchedi oggetti

filiformi dimedie

dimensioni

Luoghiordinari con

presenza anchedi oggetti

filiformi dipiccole

dimensioni

Luoghioccasionalment

e polverosi

Luoghipermanenteme

nte polverosi

14


Protezione contro la penetrazione dell’acqua.2a cifra caratteristica 0 1 2 3 4 5 6 7 8

Protezione contro lapenetrazione di acqua Nessuna

Di condensa(caduta di

gocce verticali)

Di condensa(caduta digocce con

angolo fino a15°)

A pioggiacon angolofino a 60°

dallaverticale

A spruzzo datutte le

direzioni

Getti datutte le

direzioni

Protezioned’acqua

mareggiate

Immersionetemporanea

Immersionepermanente

Mezzo di prova Nessuno

Gocciolatoio GocciolatoioSpruzzatore

dall’altoSpruzzatore

rotante a360°

Lancia ∅6,3 mm

portata 12,5l/min

Lancia ∅12,5 mmportata

100 l/min

In vasca con1 m dibattented’acqua

Secondoaccordicliente-

costruttore

Impiego consentitoIn

ambientiasciutti

In ambientiumidi con

componente inposizioneverticale

predeterminata

In ambientiumidi con

componentein posizione

nonperfettamente

verticale

Luoghiesposti allapioggia ma

non aglispruzzi dal

basso

Luoghiesposti alla

pioggia e aglispruzzi

Luoghisoggetti alavaggiocon getti

d’acqua dimedia

potenza

Luoghisoggetti alavaggio

energico ea

maraggiate(moli)

Luoghisoggetti a

inondazionitemporanee o

asommersionesotto la neveper lunghi

periodi

Funzionalitàsubacquea

15

Protezione dai contatti diretti ed indiretti - Definizioni

Impianto di TerraInsieme dei dispersori, dei conduttori di terra, dei collettori, (o nodi) di terra e dei conduttori di protezione ed equipotenziali destinato a realizzare la messa a terra di protezione e/o di funzionamento.

Impianto ElettricoComplesso di componenti elettrici, anche a tensioni nominali di esercizio diverse, destinato ad una determinata funzione.

Legenda:DA: dispersore artificialeDN: dispersore naturaleCT: conduttore di terraMT: collettore di terraPE: conduttore di protezioneEQP: conduttori equipotenziali principaliEQS: conduttori equipotenziali supplementariA-B: masse

2,3,4,5,6: masse estranee

16


Dispersore Corpo metallico, o complesso di corpi metallici, posto in intimocontatto con il terreno e che realizza il collegamento elettrico di terra.

Conduttore di terra Conduttore, non in intimo contatto con il terreno, destinato a collegare i dispersori fra loro e al collettore (o nodo) principale di terra.

MassaParte conduttrice, facente parte dell'impianto elettrico, che può essere toccata e che non è in tensioni in condizioni ordinarie di isolamento, ma che può andare in tensione in caso di un cedimento dell'isolamento principale (es. carcassa di un motore elettrico,involucro metallico di un apparecchio).

Massa estranea

Parte conduttrice che non fa parte dell'impianto elettrico, che può introdurre il potenziale di terra. In casi particolari si considerano masse estranee quelle suscettibili di introdurre altri potenziali (es. tubazioni idriche, del gas, del riscaldamento ecc.).L’attuale normativa considera masse estranee le parti metalliche che presentano una resistenza inferiore a 1000 Ω negli ambienti ordinari e 200 Ω negli ambienti particolari (locali uso medico, cantieri edili, ambienti uso zootecnico).

Conduttore di protezione Conduttore che va collegato ad una massa per la protezione contro i contatti indiretti.

Collettore o nodo di terra Elemento dell’impianto di terra nel quale confluiscono i conduttori di terra, di protezione, di equipotenzialità, ed eventualmente di neutro.

17


Contatto DirettoSi verifica quando con una parte del corpo entra in contatto con una parte di impianto normalmente in tensione.

Contatto IndirettoSi verifica quando con una parte del corpo si entra in contatto con una massa o con una parte conduttrice connessa con la massa, durante un guasto d'isolamento.

Parte attiva

Condizione elettrica di un oggetto o di una parte da cui può essere derivata una corrente di contatto (scossa elettrica) pericolosa. Poiché i prodotti isolanti quali vernici,lacche e simili non sono idonei a garantire la sicurezza delle persone, una parte conduttrice ricoperta di tali prodotti è da considerare attiva.

Tensione di contattoTensione alla quale può essere soggetto il corpo umano in contatto con parti simultaneamente accessibili (escluso le parti attive) durante il cedimento di un isolamento

18


Sistema TTIl sistema elettrico TT ha il neutro messo direttamente a terra e le masse collegate ad un impianto di terra elettricamente indipendente da quello del neutro, Di fatto il sistema è ritenuto TT anche quando l’impianto di terra del neutro e delle masse non sono elettricamente indipendenti, come in genere avviene quando la cabina MT/BT dell’Ente distributore è inglobata nello stesso edificio degli impianti utilizzatori.

Sistema TNIl sistema TN ha in neutro messo direttamente a terra e le massedell’installazione connesse a quel punto per mezzo del conduttore di protezione. Si distinguono i seguenti tipi di sistemi TN, secondo che i conduttori di neutro e di protezione siano separati o meno.TN-S: i conduttori di neutro e di protezione sono separati;TN-C: le funzioni di neutro e di protezione sono combinate in un solo conduttore (conduttore PEN);TN-C-S: le funzioni di neutro e di protezione sono in parte combinate in un solo conduttore e in parte separate.

Sistema ITIl sistema elettrico IT ha il neutro isolato o a terra tramite un’impedenza, mentre le masse sono collegate a terra.

19


Componente di classe I

Componente di classe II

Componente di classe III

Componente dotato di isolamento principale e provvisto di un dispositivo per il collegamento delle masse a un conduttore di protezione.

Componente dotato di doppio isolamento o di isolamento rinforzato e non provvisto di alcun dispositivo per il collegamento a un conduttore di protezione.

Componente ad isolamento ridotto perché destinato ad essere alimentato esclusivamente da un sistema a bassissima tensione di sicurezza (SELV), e nel quale non si generano tensioni di valore superiore a quello di tale sistema.

20

Protezione dai contatti diretti ed indiretti - Introduzione

Protezione contro i contatti diretti ed indiretti (CEI 64-8/4) =

Protezione dai contatti diretti + Protezione dai contatti indiretti

Protezione combinata: Bassissima Tensione (SELV-PELV-FELV)

Protezione combinata: Limitazione della corrente e/o della carica elettrica

Isolamento delle parti attive

Involucri o barriere

Ostacoli

Distanziamento

Protezione addizionale:

Interruttori differenziali ad alta sensibilità (Idn ≤30mA)

Interruzione automatica dell’alimentazione

Componenti di classe II o con isolamento equivalente

Luoghi non conduttori

Collegamento equipotenziale non connesso a terra

Separazione elettrica

21

Protezione dai contatti diretti ed indiretti - Protezione combinata

Protezione combinata: Bassissima Tensione (SELV-PELV-FELV)SELV e PELV

(Safety Extra Low Voltage) -(Protection Extra Low Voltage)FELV

(Functional Extra Low Voltage)

Tensioni di alimentazione: ≤ 50V c.a. e ≤ 120 V c.c.(non ondulata)

Sorgenti di alimentazione:Trasformatore di sicurezza (CEI 96-2) - Motore-generatore - Sorgente

elettrochimica (batteria) - Dispositivi elettronici (conformi a norme appropriate, con tensioni ai morsetti inferiori a 50 V c.a. e 120 c.c.,

anche in caso di guasto).Installazione dei circuiti:

Separazione tra i circuiti dei sistemi SELV e PELV e gli altri circuiti:a) conduttori separati materialmente;b) conduttori (SELV-PELV) muniti di guaina;c) conduttori degli altri circuiti con schermo o guaina metallica collegata a terra;d) conduttori SELV-PELV isolati per la massima tensione presente.Prese a spina: le prese e le spine dei circuiti SELV-PELV non devono poter essere intercambiabili nè fra loro nè con quelle di altri sistemi.

Protezione contro i contatti diretti:La protezione dai contatti dirette deve essere fornita da:- barriere o involucri con grado di protezione IPXXD per le superfici superiori orizzontali a portata di mano, IPXXB in tutti gli altri casi;- un isolamento corrispondente alla tensione minima richiesta per il circuito primario (oppure 1500 V per 1 min.).

Protezione contro i contatti indiretti:La protezione dai contatti indirette deve essere assicurata dal collegamento delle masse dei componenti dei circuiti FELV, al conduttore di protezione del circuito primario.E’ inoltre necessario verificare che una misura di protezione mediante interruzione automatica dell’alimentazione sia applicata al circuito primario.

Prese a spina:Le prese a spina dei circuiti FELV non devono poter essere intercambiabili con quelle di altri sistemi

Circuiti SELVLe parti attive e le masse non devono essere collegate a terra o a masse estranee. Per tensioni inferiori a 25 V in c.a. e 60 V in c.c. (non ondulata) non è necessaria la protezione dai contatti diretti, altrimenti è necessario prevedere un grado di protezione IPXXB oppure da un isolamento che sopporti una tensione di prova di 500 V per 1 minuto.

Circuiti PELVLa protezione dai contatti diretti deve essere assicurata da un grado di protezione IPXXB oppure da un isolamento che sopporti una tensione di prova di 500 V per 1 minuto.La protezione dai contatti diretti è assicurata se il componente elettrico è posto entro la zona di influenza di un collegamento equipotenziale e se la tensione non supera:- 25 V in c.a. oppure 60 V in c.c. (non ondulata) per ambienti asciutti e non si prevedono contatti estesi di parti attive con il corpo umano;- 6 V in c.a. oppure 15 V in c.c. (non ondulata) in tutti gli altri casi.

22

Protezione dai contatti diretti ed indiretti

Protezione dai contatti diretti

Isolamento delle parti attive

Finalità

Modalità

Impedire qualsiasi contatto con parti attive.

Parti attive completamente ricoperte con un isolamento che possa essere rimosso

solo mediante distruzione (non sono considerati rivestimenti isolanti, se non in

casi particolari, lacche, vernici, ecc.)

23



Finalità Impedire il contatto con parti attive.

Tutte le parti attive devono essere protette con involucri o barriere tali da assicurare un grado di protezione minimo

IPXXB(inaccessibilità al dito di prova)

Involucri o barriere

Le superfici superiori orizzontali delle barriere o degli involucri che sono a portata di mano devono avere un grado di protezione minimo IPXXD

(inaccessibilità al filo di prova)

Modalità

La rimozione di involucri o barriere

deve essere possibile solo con l’uso di una chiave

o di un attrezzo oppure mediante

sezionamento delle parti attive

interbloccato con la portella di accesso

24



Finalità

Modalità

4 protezione contro gli incendi dovuti a difetti d’isolamento che diano luogo a piccole correnti verso terra;4 protezione dai contatti diretti in caso di insuccesso delle altre misure di protezione;4 ridurre i tempi di interruzione dell’alimentazione in caso di protezione dai contatti indiretti in ambienti o situazioni ove si ipotizza un valore della resistenze del corpo umano inferiore a quella prevista per gli ambienti ordinari (es. bagni, piscine, cantieri edili, locali agricoli, locali ad uso medico, ecc.).

Impiego di interruttori differenziali con corrente differenziale nominale inferiore o uguale a 30 mA.

Protezione addizionale:

Interruttori differenziali ad alta sensibilità (Idn≤30mA)

25

Protezione dai contatti diretti ed indiretti - Protezione dai contatti indiretti

Interruzione automatica dell’alimentazione SISTEMI TN

Collegamento delle masse e delle masse estranee al conduttore di protezione (PE) + coordinamento fra il valore dell'impedenza del circuito di protezione e la corrente d'intervento del dispositivo di interruzione automatica (fusibile, interruttore automatico o interruttore differenziale).

Metodo di protezione

Per i sistemi TN deve essere rispettata la seguente relazione:4 Zs • Ia ≤ Uo; dove:4 Zs = impedenza anello di guasto;4 Ia = corrente d'intervento del dispositivo di protezione;4 Uo = tensione verso terra.essendo: Zs • IG= Uo; dove:4 IG= corrente di guasto verso terra 4 deve essere quindi rispettata la seguente relazione: IG ≥ Ia

Relazioni da verificare

Tempi di intervento

Tempo di intervento massimo del dispositivo di protezione:4[0,4 o 0,2 s (rispettivamente per ambienti ordinari o particolari)per Uo = 230 V] Circuiti

terminali che alimentano prese a spina, apparecchi mobili,portatili o trasportabili di classe I.4[5 s] Circuiti di distribuzione e circuiti terminali che alimentano solo componenti elettrici fissi

a condizione che se altri circuiti terminali che richiedono un tempo di interruzione ridotto (0,4 o 0,2 s per Uo =230 V) sono collegati al quadro di distribuzione o al circuito di distribuzione che alimenta quel circuito terminale, sia soddisfatta una delle seguenti condizioni:4 l'impedenza del conduttore di protezione tra il quadro di distribuzione ed il punto nel quale il conduttore di protezione è connesso al collegamento equipotenziale principale non sia superiore a (50 o 25) • Zs/Uo (Ω);4 esista un collegamento equipotenziale supplementare che colleghi al quadro di distribuzione localmente gli stessi tipi di masse estranee indicati per il collegamento equipotenziale principale, e soddisfi le prescrizioni riguardanti il collegamento equipotenziale principale.

26


Interruzione automatica dell’alimentazione SISTEMI TT

Realizzazione di un impianto di terra locale (con dispersori) e collegamento delle masse e masse estranee a tali dispersori + coordinamento fra il valore della resistenza di terra e la corrente d'intervento del dispositivo di interruzione automatica (fusibile, interruttore automatico o interruttore differenziale).


Per i sistemi TT deve essere rispettata la seguente relazione:4 Ra • Ia ≤ (50 o 25 V) rispettivamente per ambienti ordinari o particolari; dove:4 Ra = resistenza anello di guasto;4 Ia = corrente d'intervento dispositivo d'interruzione.

Relazioni da verificare

Tempi di intervento

Tempo di intervento del dispositivo di protezione:4 per gli interruttori automatici la "Ia" deve determinare un intervento istantaneo se il

dispositivo è dotato di sganciatori istantanei (magnetici o differenziali) , oppure entro 5 s se dotato di sganciatori a tempo inverso (termici);4 nei circuiti di distribuzione è ammesso l'uso di interruttori differenziali di tipo "S" con tempo

di ritardo massimo di 1s.

27


Interruzione automatica dell’alimentazione

Parti attive isolate da terra mediante trasformatore con il circuito secondario non collegato a terra, collegamento a una terra locale delle masse + dispositivo di controllo d'isolamento per segnalare il primo guasto a terra + coordinamento fra il valore della resistenza di terra e la corrente d'intervento del dispositivo di interruzione automatica (fusibili, interruttori automatici) per eliminare il secondo guasto a terra.


Primo guasto:4Ra • Id ≤ (50 o 25 V) rispettivamente per ambienti ordinari o particolari; dove:4 Ra = resistenza del/i dispersore/i di terra;4 Id = corrente di 1° guasto.

Primo Guasto

Secondo GuastoSecondo guasto: per Un = 230/400 V, il dispositivo deve intervenire entro 0,8 s (0,4 s per ambienti particolari) se il neutro è distribuito ed entro 0,4 s (0,2 s per ambienti particolari) se il neutro non è distribuito.

SISTEMI IT

28


Componenti di classe II o con isolamento equivalente

Finalità Impedire il manifestarsi di una tensione pericolosa sulle parti accessibili di componenti elettrici a seguito di un guasto sull’isolamento principale.

Impiego di condutture elettriche costituite da:4cavi con guaina non metallica avente tensione maggiore di un gradino rispetto a quella necessaria per il sistema elettrico servito e che non comprendano un rivestimento metallico;4cavi unipolari senza guaina (cordicelle) installati in tubo protettivo o canale isolante rispondente alle relative norme;4cavi con guaina metallica avente isolamento idoneo per la tensione nominale del sistema elettrico servito, tra la parte attiva e la guaina metallica e tra questa e l’esterno.

Modalità

Gli eventuali involucri o

canalizzazioni metalliche contenenti

esclusivamente componenti a

doppio isolamento non necessitano del collegamento a

terra.

Impiego di componenti elettrici costruiti a doppio isolamento e contrassegnati dal segno grafico:

29

Protezione dalle sovracorrenti - Definizioni

SovracorrenteCorrente che supera il valore nominale; per le condutture il valore nominale è la portata. Una sovracorrente può essere determinata da un sovraccarico o da un cortocircuito.

Corrente di sovraccarico(di un circuito)

Corrente di cortocircuito(franco)

Corrente nominale (In)(di un dispositivo di protezione)

Corrente convenzionale di non funzionamento (Inf)

(di un dispositivo di protezione)

Corrente convenzionale di funzionamento (If)

(di un dispositivo di protezione)

Sovracorrente che si verifica in un circuito elettricamente sano

Sovracorrente che si verifica in seguito a un guasto di impedenza trascurabile fra due punti fra i quali esiste tensione in condizioni ordinarie di esercizio

Corrente assegnata dal costruttore, che il dispositivo di protezione è destinato a portare in servizio ininterrotto ad una temperatura ambiente di riferimento specificata (30° C)

Valore specificato di corrente che provoca l’intervento del dispositivo di protezione entro un tempo specificato, denominato tempo convenzionale

Valore specificato di corrente che il dispositivo di protezione è in grado di portare per un tempo specificato (tempo convenzionale) senza operare lo sgancio.

30

Protezione dalle sovracorrenti - Definizioni

Potere di cortocircuito (Pc)(chiusura ed interruzione)

Corrente di impiego (Ib)(di un circuito)

Portata (Iz)(di una conduttura)

Componente alternata della corrente presunta, espressa nel suo valore efficace, che l’interruttore è concepito per stabilire, per portare per il suo tempo di apertura e per interrompere sotto condizioni specificate

Corrente che può fluire in un circuito nel servizio ordinario. In regime permanente la corrente di impiego corrisponde alla più grande potenza trasportata dal circuito in servizio ordinario tenendo conto dei fattori di utilizzazione e di contemporaneità. In regime variabile si considera la corrente termicamente equivalente che, in regime continuo, porterebbe gli elementi del circuito alla stessa temperatura.

Massimo valore della corrente che può fluire in una conduttura, in regime permanente ed in determinate condizioni, senza che la sua temperatura superi un valore specificato

31

Protezione dalle sovracorrenti - Sovraccarichi

Devono essere protette dai sovraccarichi, le condutture che alimentano utenze, che possono in caso di guasto far circolare sulle medesime, correnti superiori alle portate delle condutture stesse. Tale dispositivo deve essere scelto in modo che la corrente nominale (In) del medesimo sia uguale o superiore alla corrente di impiego (Ib) e minore o uguale alla portata (Iz) della conduttura; inoltre la corrente di funzionamento (If) del dispositivo di protezione deve essere minore o uguale a 1,45 la portata (Iz) della conduttura stessa. In generale è vietato proteggere le condutture contro i sovraccarichi quando una improvvisa interruzione dell’alimentazione può generare pericolo(es.alimentazione luci di sicurezza, pompe antincendio, ecc.).

(Ib ≤ In ≤ Iz) + (If ≤1,45 Iz)

32

Protezione dalle sovracorrenti - Corto circuiti

Protezione contro i cortocircuiti: per la protezione contro i cortocircuiti è necessario installare un dispositivo di protezione tale che:

a) abbia un potere di interruzione almeno uguale alla corrente di cortocircuito presunta nel punto di installazione:

Pc ≥ Iccb) intervenga in un tempo inferiore a quello che porterebbe la temperatura dei

conduttori, oltre il limite ammissibile, questa condizione si verifica con la seguente relazione:

K2S2 ≥ I2tdove:(I2t) è l’integrale di Joule per la durata del corto circuito (in A2 s);S è la sezione dei conduttori (in mm2), se il corto circuito impegna conduttori di diversa sezione, per S si assume la sezione del conduttore di sezione inferiore;K è uguale a:115 per i cavi in rame isolati in PVC;135 per i cavi in rame isolati con gomma naturale e gomma butilica;143 per i cavi in rame isolati con gomma etilenpropilenica e polietilene reticolato;74 per i cavi in alluminio isolati in PVC;87 per i cavi in alluminio isolati con gomma ordinaria, gomma butilica, gomma etilenpropilenica e polietilene reticolato;115 corrisponde ad una temperatura di 160 °C, per le giunzioni saldate a stagno tra conduttori in rame

33

Protezione dalle sovracorrenti - Conclusioni

Sovracorrenti = Sovraccarichi Cortocircuiti+

Ib ≤ In ≤ Iz

If ≤1,45 Iz+

In ≤ Iz

In ≤ 0,828 Iz

In ≤ 0,763 Iz

Condizione valida per interruttori automatici in quanto:

If = 1,45 In (interruttori per uso domestico)

If = 1,20 In (interruttori per uso industriale)

Condizione valida per fusibili con:

25A < In ≤ 63A in quanto: If = 1,75 In

Condizione valida per fusibili con:

5A ≤ In ≤ 25A in quanto: If = 1,9 In

In ≤ 0,690 IzCondizione valida per fusibili con:

In < 5A in quanto: If = 2,1 In

In ≤ 0,906 IzCondizione valida per fusibili con:

In > 63A in quanto: If = 1,60 In

K2S2 ≥ I2t

Pc ≥ Icc

+

Nota: quando la protezione dai sovraccarichi e dai cortocircuiti viene offerta da un dispositivo unico con corrente nominale (In) inferiore alla portata (Iz) della conduttura e potere di interruzione (Pc) superiore alla corrente di cortocircuito (Icc) presunta, non è necessario procedere alla verifica della relazione K2S2≥I2t.

NO

34

Apparecchiature di protezione dai contatti diretti ed indiretti e dalle sovracorrenti - Fusibili

I Fusibili sono delle apparecchiature che hanno il compito di proteggere i circuiti elettrici dalle sovracorrenti (sovraccarichi e cortocircuiti). In taluni specifici casi essi possono essere anche utilizzati nella protezione dai contatti indiretti.

L’operazione di interruzione del circuito viene svolta mediante la fusione dell’elemento fusibile, questa azione viene svolta in due tempi: prearco e arco.

Descrizione

35


Impulso termico di prearco: corrisponde alla minima energia necessaria per raggiungere il punto di fusione dell’elemento fusibile.

Impulso termico dell’arco: corrisponde all’energia compresa fra la fine del prearco e la fusione totale, ovvero sviluppata durante lo spegnimento dell’arco.

E’ importante considerare che l’impulso del prearco è sensibilmente costante (per ciascun tipo e calibro di fusibile), qualunque sia la corrente di guasto. La conoscenza del valore dell’impulso termico è indispensabile per determinare la selettività tra i vari sistemi di protezione serie.

Nella figura a lato è riportato l’andamento della corrente in un fusibile limitatore:

curva a: valore istantaneo della corrente di corto circuito presunta;

curva b: valore istantaneo della corrente interrotta limitata;

ICR: valore di cresta della corrente interrotta limitata;

Ip: corrente di picco limitata;

tpa: durata di pre-arco;

ta: durata di arco;

tf: durata di funzionamento.

Costruzione e funzionamento

36


Comportamento di un fusibile durante un cortocircuito

Inizio del corto circuito (inizio della fase di prearco). Valore della corrente presunta di cortocircuito: 4000 A efficaci ovvero circa 10000 A di cresta

Il cortocircuito si sviluppa: gli elementi fusibili si riscaldano, la temperatura della sezione ridotta sta per raggiungere i 1083 °C, punto di fusione del rame.

Il cortocircuito risulta limitato (fine della fase di prearco): l’elemento fusibile sta per fondere e si divide in due parti; si crea un arco elettrico che può raggiungere i 2000 °C mentre la corrente continua a passare.


37



Comportamento di un fusibile durante un cortocircuitoL’arco elettrico fa fondere la sabbia e tutto l’elemento fusibile; la sabbia fondendo asporta calore, raffredda l’arco e aumenta la resistenza elettrica interna del fusibile. La corrente decresce rapidamente

L’arco è spento; l’elemento fusibile è scomparso, la temperatura interna del fusibile è diminuita, la sabbia fusa si solidifica, la corrente non passa più.

38


Dati di Targa

Simboli per targhe (fusibili limitatori di corrente).Simbolo Significato

Corrente nominale.Valori preferenziali della corrente nominale: 2 –4 – 6 –8 –10 – 12 –16 – 20 – 25 – 32 – 40 –50 –63 –80 –100 – 125 – 160 – 200 – 250 –315 – 400 – 500 – 630 – 800 – 1000 –1250 A.

Caratteristica di intervento

Inf

Corrente convenzionale di non fusione.Valore di corrente che la cartuccia può portare durante il tempo convenzionale senza che si verifichi la fusione dell’elemento fusibile, essa è pari a 1,25volte la corrente nominale.

IfCorrente convenzionale di fusione.Valore di corrente che provoca il funzionamento della cartuccia nel tempo convenzionale, essa è pari a 1,6 volte la corrente nominale.

Tempo convenzionale:per fusibili 16 = In = 63: 1h;per fusibili 63 < In = 160: 2h;per fusibili 160< In = 400: 3h;per fusibili 400< In: 4h.

Categorie di utilizzazionegG Fusibili con potere di interruzione a pieno campo (sovraccarico + cortocircuito) per uso generale.

gM Fusibili con potere di interruzione a pieno campo (sovraccarico + cortocircuito) per la protezione dei circuiti di motori.

aM Fusibili con potere di interruzione a campo ridotto (solo cortocircuito) per la protezione dei circuiti di motori (se è richiesta la protezione anche dai sovraccarichi occorreutilizzare in aggiunta uno specifico dispositivo di protezione es. relè termico.

39


Dati di Targa

Simboli per targhe (fusibili miniatura).Simbolo Significato

Corrente nominale.Da 2 mA a 10 A.

Caratteristica di interventoFF Fusione ultrarapida: trovano impiego per la protezione di sistemi con transistor, semiconduttori, diodi, ecc.F Fusione rapida: vengono impiegati per la protezione di circuiti contro le sovracorrenti ed i cortocircuiti; è bene non inserirli in circuiti

soggetti a sbalzi di corrente.M Fusione semiritardata: l’utilizzazione di questo tipo di fusibile è consigliata per la protezione del secondario dei trasformatori e per tutte

quelle apparecchiature che hanno piccoli sbalzi di corrente.T Fusione ritardata: vengono impiegati per la protezione di apparecchiature dove sono frequenti sensibili sbalzi di corrente e trovano impiego

per la protezione di motorini, trasformatori, condensatori, ecc.TT Fusione super-ritardata: vengono impiegati per la protezione di apparecchiature soggette a continui sbalzi di corrente e trovano impiego per

la protezione di motori, trasformatori e condensatori, ecc.Categorie di utilizzazione

H Elevato potere di interruzione (1500A).

L Basso potere di interruzione (35A o 10In, prendendo il valore più alto)Esempio di dati di targa: F400H250V, cartuccia a fusione rapida (F) con corrente nominale di 400 mA ad elevato potere di interruzione (H) e tensionenominale di 250V.

40

Apparecchiature di protezione dai contatti diretti ed indiretti e dalle sovracorrenti - Interruttori automatici

Descrizione

L’interruttore automatico (o magnetotermico) viene utilizzato sia come dispositivo di manovra che come sistema di protezione dalle sovracorrenti.Gli interruttori automatici incorporano dei dispositivi (detti sganciatori) che azionano il meccanismo di sgancio e quindi l’apertura dei contatti quando la corrente del circuito su cui sono posti supera il valore prefissato (If).La protezione dai cortocircuiti è realizzata mediante l’uso di un elettromagnete mentre quella dai sovraccarichi è ottenuta impiegando un elemento termico detto bimetallo(o bilama).

41

Apparecchiature di protezione dai contatti diretti ed indiretti e dalle sovracorrenti - Interruttori automaticiCostruzione e

funzionamento

Intervento magnetico: la corrente di cortocircuito che percorre il circuito magnetico (v.fig. a lato) produce una forza che attrae un’ancora determinando l’apertura dei contatti.Intervento termico: la corrente di sovraccarico che attraversa la bilama (v.fig. a lato) determina un riscaldamento della stessa la quale si deforma fino a provocare l’apertura dei contatti.Spegnimento dell’arco: la camera di soffio dell’arco realizzata mediante setti separatori di materiale isolante costringe la scarica elettrica ad allungarsi e raffreddarsi determinando

così la rapida estinzione della stessa.

42

Apparecchiature di protezione dai contatti diretti ed indiretti e dalle sovracorrenti - Interruttori automatici

Dati di TargaDati di targa per interruttori per uso domestico e similare

Simbolo Significato

(1)Corrente nominale.Valori della corrente nominale: 0,5 – 1 – 1,6 – 2 – 3 – 4 - (6) – 8 - (10) – (13) – (16) – (20) – (25) – (32) – (40) – (50) – (63) – (80)– (100) – (125) A. I valori fra parentesi sono preferenziali.Potere di cortocircuito nominale (ICN).Valore del potere di cortocircuito estremo, esso rappresenta la corrente massima che l’interruttore può interrompere,successivamente non viene garantito che le caratteristiche elettriche ed in particolare la capacità di portare con continuità la suacorrente nominale rimangano inalterate. Il fattore K rappresenta il rapporto fra ICS e ICN dove ICS è la corrente massima chel’interruttore può interrompere (per 2 volte) senza che vengano alterate le caratteristiche elettriche dell’interruttore ed in particolarela capacità di portare con continuità la sua corrente nominale.

ICN K= 6000 A 1> 6000 A=10000 A

0,75(*)

>10000 A 0,5(**)

(*) Valore minimo di ICS: 6000A(**) Valore minimo di ICS: 7500A

(2)

Valori normali del potere di cortocircuito: 1500 – 3000 – 4500 – 6000 – 10000 – 15000 – 20000 – 25000 A

(3)

Classe I2 tClassificazione sulla base dell’energia specifica passante massima in relazione del potere nominale di cortocircuito. Essa vieneimpiegata ai fini della verifica della protezione dei cavi in condizione di cortocircuito ed eventualmente la determinazione dellaselettività con un fusibile.

Caratteristica d’intervento.Inf Corrente convenzionale di non intervento.

Valore che l’interruttore può portare durante il tempo convenzionale, essa è pari a 1,13 volte la corrente nominale.If Corrente convenzionale di intervento.

Valore che determina lo sgancio dell’interruttore entro il tempo convenzionale, essa è pari a 1,45 volte la corrente nominale.Tempo convenzionale.Il tempo convenzionale è a 1 h per gli interruttori con Ie 63 A mentre è 2 h per gli altri interruttori.Corrente d’intervento istantaneo.Minimo valore di corrente che provoca l’apertura istantanea dell’interuttore, essa dipende dal tipo di interruttore (B, C o D).

B Tipo B (intervento rapido).Intervento da 3 a 5 volte la corrente nominale.

C Tipo C (intervento medio).Intervento da 5 a 10 volte la corrente nominale.

(1)

D Tipo D (intervento ritardato).Intervento da 10 a 20 volte la corrente nominale

(1) In targa la corrente nominale viene riportata senza il simbolo “A” preceduta dal simbolo dell’intervento istantaneo (B, C o D) per es. C25.(2) In targa il valore del potere di cortocircuito è riportato all’interno di un rettangolo.(3) In targa viene riportato il valore della classe (1, 2 o 3).

43

Apparecchiature di protezione dai contatti diretti ed indiretti e dalle sovracorrenti - Interruttori differenziali

Descrizione

L’interruttore differenziale viene utilizzato per assicurare un’efficace protezione dai contatti indiretti e anche per la protezione addizionale dai contatti diretti (quando prescritto, utilizzando il tipo con I∆n≤30 mA). Il dispositivo alla base del suo funzionamento è costituito da un trasformatore toroidale su cui vengono avvolti tutti i conduttori di linea. Se non ci sono dispersioni verso terra la somma delle correnti della linea (fasi + ev. neutro) è pari a zero pertanto anche il flussomagnetico risultante nel toroide sarà zero. Nel caso di dispersione verso terra la somma delle correnti di linea sarà diversa da zero e quindi genererà un flusso magnetico tale da indurre in un secondo avvolgimento (posto sempre sullo stesso toroide) una certa f.e.m.; se essa risulterà superiore ad un valore prestabilito, attiverà lo sgancio dei contatti elettrici del differenziale stesso, disattivando così il circuito elettrico protetto.

44



Principio di funzionamento di un un interruttore differenziale

45



Esempio di interruttore magnetotermico differenziale modulare bipolare e tetrapolare1) Leva di azionamento2) Leva di riarmo e segnalazione intervento differenziale3) Tasto di provaA/E) MorsettiB) Contatti principaliC) Sganciatori di sovracorrenteD) Trasformatore toroidaleF) Pulsante di provaG) Resistenza di zavorraH) Dispositivo di sgancio

46

Apparecchiature di protezione dai contatti diretti ed indiretti e dalle sovracorrenti - Interruttori differenzialiDati di Targa

Dati di targa per interruttori differenziali per uso domestico e similareSimbolo Significato

In

Corrente nominale.Valori preferenziali della corrente nominale: 10 –13 – 16 –20 - 25 – 32 – 40 –63 –80 –100 –125 A.

I∆n

Corrente differenziale d’intervento.Valori normali di corrente differenziale d’intervento: 0,01 – 0,03 – 0,1 – 0,3 – 0,5 A.(Il valore normale della corrente di non intervento differenziale è 0,5 I∆n).Differenziali di tipo AC.Intervengono solo per correnti di guasto alternate.Differenziali di tipo A.Intervengono, entro certi limiti, anche per correnti di guasto unidirezionali pulsanti.Differenziali di tipo B.Intervengono anche per tutte le correnti di guasto unidirezionali (correnti continue).Differenziale immune da interventi intempestivi.Apparecchio immune dagli scatti intempestivi a seguito di onde di corrente di tipoimpulsivo che circolano attraverso le capacità in aria esistenti tra impianto e terra, causatead esempio da sovratensioni di origine atmosferica o dovute a manovre di grossi carichisulla rete di alimentazione.Differenziali con ritardo intenzionale (selettivi).

Differenziali adatti ad essere installati in ambienti con temperatura fino a – 25 °C.

T Mezzo di azionamento del dispositivo di prova.

47

Apparecchiature di protezione dai contatti diretti ed indiretti e dalle sovracorrenti - Criteri di scelta

Impiego Fusibili Interruttori Automatici Interruttori Differenziali

Protezione addizionale dai contatti diretti NO NO

SIPer questo tipo di protezione occorreutilizzare interruttori differenziali ad

intervento istantaneo con I n 30mA

Protezione dai contatti indiretti

SIPer questo tipo di protezione l'utilizzo di questi apparati non sono

particolarmente indicati. Di fatto possono trovare applicazione solo nei sistemiTN quando per specifici motivi è controindicato l'utilizzo di dispositivi

differenziali.

SIDi fatto questo è il sistema più affidabile

per la protezione dai contatti indiretti

Protezione dai sovraccarichi

SIPer questo tipo di protezione

l'utilizzo dei fusibili non sempregarantisce una protezione ottimale.

SIDi fatto questo è il sistema più affidabile

per la protezione dai sovraccarichiNO

Protezione dai cortocircuiti

SIQuesto sistema, se di tipo

limitatore, riduce, in caso dicortocircuito, l'energia specifica

passante. Questo permette diridurre al minimo le sollecitazioni

termiche e dinamiche sui dispositiviche si intende proteggere.

SIQuesto sistema, per la protezione dai

cortocircuiti, pur essendo molto diffusopuò presentare notevoli limitazioni di usoo elevati costi laddove venga utilizzato in

impianti il cui valore della corrente dicortocircuito presunta nel punto diinstallazione risulti particolarmente

elevato. In questo caso potrebbe essereutile prevedere (in alternativa) la

protezione a mezzo fusibile.

NO

Selettività

Verifica della congruenza fra ivalori di energia specifica passantedi prearco per il fusibile a monte e

di arco per quello a valle.

Verifica della selettività sulla base ditabelle e grafici sperimentali forniti dai

singoli costruttori.

Per ottenere fra più dispositivi differenzialicollegati in cascata una selettività totaleoccorre impiegare a monte dispositivi

differenziali di tipo selettivo (ovvero conritardo intenzionale), scegliendo o tarandoi relé di intervento in modo tale che la Idel dispositivo a monte sia superiore a 3

volte di quella del dispositivo a valleovviamente i tempi di intervento ritardatidell’interruttore posto a monte dovrannorisultare non superiori a quelli previsti

dalle Norme CEI 64-8 per la protezionedai contatti indiretti.

48

Dimensionamento dell’impianto di Terra - Scopi

Protezione dai contatti indiretti

Protezione dalle scariche atmosferiche

Potenza: es. funzionamento di speciali circuiti monofilo con ritorno a terra (ferrovie, tramvie)

Misura: es. riferimento del potenziale di terra in alcune misureelettriche di precisione

Sicurezza elettrica (Rischio di

folgorazione)

Protezione: es. protezione catodica delle strutture metalliche (serbatoi interrati di GPL)

Eliminazione cariche elettrostatiche: per motivi di sicurezza (es. luoghi con pericolo di esplosione) e/o per ragioni funzionali (es. particolari tipi di lavorazione)

Scopi funzionali(e di sicurezza diversi

dal rischio di folgorazione)

Unicità dell'impianto di terraRealizzare, per i vari scopi, distinti impianti di terra comporta il rischio, assai grave, di avere parti metalliche scoperte edaccessibili a potenziali diversi. Per questa ragione la Norma CEI 64-8/4 prescrive che l’impianto di terra deve essere unico per masse simultaneamente accessibili (Art. 413.1.1.2). Solo in situazioni particolari, quando esista una incompatibilità fra due diverse funzioni, si possono avere, nello stesso ambiente, due impianti di terra distinti; in tali casi si devono però prendere provvedimenti affinché le parti metalliche collegate ai duediversi dispersori non possano essere toccate simultaneamente (allontanamento oltre 2,5 m, interposizione di ripari, ecc.).

49

Dimensionamento dell’impianto di Terra - Valori massimi ammissibili(Protezione dai contatti indiretti)

Sistemi TN

Nel caso di sistema TN, il conduttore di protezione viene in genere collegato direttamente al centro stella del secondario del trasformatore, con la conseguenza che, in caso di guasto su una massa sul circuito di bassa tensione, la corrente si chiude attraverso il conduttore di protezione, senza così interessare il dispersore, che viene dimensionato in funzione di guasti che si verifichino sul circuito di alimentazione di media tensione.

Sistemi ITNel caso di sistema IT lo scopo del collegamento delle masse a terra è quello di limitare la tensione totale verso terra di una massa in avaria, in caso di primo guasto.

Sistemi TT

La funzione dell’impianto di terra, negli impianti utilizzatori alimentati da sistemi TT, è quella di convogliare verso terra la corrente di guasto provocando l’intervento del dispositivo di protezione con interruzione automatica della corrente di guasto ed evitando così il permanere di tensioni pericolose sulle masse.

50


La corrente Ia è la corrente che determina l’intervento del dispositivo di protezione (interruttore automatico o differenziale) in tempi non superiori a:4per gli interruttori automatici la "Ia" deve determinare un intervento istantaneo se il dispositivo è dotato di sganciatori istantanei (magnetici o differenziali) , oppure entro 5 s se dotato di sganciatori a tempo inverso (termici);4 nei circuiti di distribuzione è ammesso l'uso di interruttori differenziali di tipo "S" con tempo di ritardo massimo di 1s.

Sistema TT

51


Sistema TN

La corrente che interessa la parte dell’impianto di terra costituito dai dispersori è solo quella relativa al Guasto sul lato MT

52


Sistema TN

Cabine di distribuzione gestite dall'utente (sistema TN) con terra di cabina distribuita alle utenze

Impianto di terra unico con le masse dell'alta e della bassa tensione ed il neutro collegati insieme

UT ≤ UTP e US ≤ 3UTPdove:

UT è la tensione di contatto (determinabile tramite misure);UTP è la tensione di contatto ammissibile (v.grafico a lato); US è la tensione di passo (determinabile tramite misure);

In alternativa (e più semplicemente):

UE ≤ UTPdove:

UE è la tensione totale di terra (data dal prodotto RT x IG)dove:

RT è il valore della resistenza di terra;IG è il valore della corrente di guasto verso terra (dato ENEL)

Pertanto:

RT ≤ UTP/IG

Tensioni di contatto ammissibili UTP per correnti di durata limitataNote:Il valore in secondi del tempo di permanenza della corrente viene fornito dall’ENEL. Se la durata della corrente è molto più lunga di quanto mostrato nel grafico, si può usare per U TP un valore di 75 V.

53


Sistema IT

Nei sistemi IT è richiesto che il prodotto della corrente di 1° guasto a terra Id con la resistenza di terra locale RB risulti inferiore a 50 o 25 (ambienti ordinari o particolari):

Id ⋅ RB ≤ 50 o 25Pertanto:

RB ≤ 50/Id o 25 /Id

54


Valori della resistenza di terra ipotizzabile per i vari sistemi

Sistema TT

Sistema TN

Sistema IT

RT ≤ 50 (25)/ Ia

5Ω ÷ 5kΩ

25mΩ ÷ 500mΩ

Valori orientativi ipotizzabili

100mΩ ÷ 10Ω

1kΩ ÷ 100kΩ

Interruttori differenziali

Interruttori automatici

RT ≤ UTP/IG

RB ≤ 50 (25)/Id

55


La resistenza elettrica di un dispersore di terra si trova prevalentemente localizzata in corrispondenza della superficie di contatto fra il dispersore e il suolo e negli strati di terreno contigui, mentre gli strati più lontani non determinano alcun ulteriore incremento apprezzabile: ne risulta che la resistenza totale misurata fra due dispersori di terra è praticamente indipendente dalla distanza che intercede fra l’uno e l’altro dispersore, purché tale distanza superi un certo limite che può essere dell’ordine di una decina di metri. La ragione sta nel fatto che le linee di corrente che divergono da un dispersore arrivano a diffondersi, già a breve distanza, entro un mezzo conduttore di sezione praticamente infinita, la cui resistenza elettrica diviene pertanto trascurabile.

Concetti di base

56


Per la determinazione della resistenza di un dispersore di terra ci si basa comunemente sulla misura della caduta di tensione che si manifesta facendo attraversare il dispersore di terra T da una corrente opportuna: si richiede allo scopo una presa di terra ausiliaria, denominata sonda di corrente, infissa ad una certa distanza dalla prima, ed un generatore opportuno con i poli collegati alle due prese come nello schema della figura riportata a lato. una seconda presa ausiliaria P denominata sonda di tensione viene infissa in un punto intermedio fra le due precedenti per il rilievo della caduta di tensione provocata dalla presa di terra T.Se tra quest’ultima e la sonda di corrente C si fa passare una certa corrente IT, la curva che rappresenta le cadute di tensione fra il dispersore T e la sonda di terra ausiliaria C assume un andamento del tipo riportato nella figura riportata a lato.In ogni caso, eseguendo il rapporto fra la tensione applicata VTC e la corrente ITsi ottiene la resistenza complessiva offerta dal dispersore T e dalla sonda di terra ausiliaria C [RT + RC = VTC/IT]; mentre la resistenza dell’impianto di terra Tviene espressa dal rapporto [RT = VTP/IT] essendo VTP la caduta di tensione parziale fra l’impianto di terra T e la sonda di tensione P.Per poter individuare con sicurezza il tratto orizzontale delle curve di tensione in corrispondenza del quale infiggere la sonda di corrente P è bene eseguire tre misure di resistenza, una con la sonda di tensione a metà distanza fra la sonda di corrente e il dispersore T, le altre due ponendo la sonda di tensione una volta 3-4 metri verso il dispersore, una volta 3-4 metri verso la sonda di corrente. Se le tre misure danno praticamente lo stesso valore, questo rappresenterà senz’altro la reale resistenza di terra RT: se invece i valori risultano diversi bisognerà allontanare lasonda di corrente e ripetere le misure come sopra, fino ad ottenere tre determinazioni praticamente coincidenti.

Concetti di base

57

Dimensionamento dell’impianto di Terra - Valori massimi ammissibili(Protezione dai contatti indiretti)Strumento di

misuraPrincipio di funzionamento del

Terrometro o tellurometroEsso corrisponde sostanzialmente al metodo potenziometrico che si realizza mettendo in opposizione fra loro la caduta di tensione RT IT provocata dalla resistenza incognita RT percorsa da una certa corrente IT, con la caduta di tensione r I2 che si verifica in una resistenza variabile per gradi noti e che è percorsa da una corrente I2 avente un’egual fase ed un rapporto costante con la corrente IT.Per realizzare quest’ultima condizione la corrente I2 viene ricavata dall’avvolgimento secondario di un trasformatore di corrente, il cui primario viene percorso dalla corrente IT che è prodotta a sua volta da un piccolo generatore di corrente alternata alimentato a batteria. Il circuito della corrente IT si chiude attraverso la sonda di corrente C mentre la sonda di tensione P consente di mettere a raffronto le due cadute RT IT ed r I2 attraverso un elettrodinamometro E.La misura si compie premendo il tasto di attivazione del generatore di tensione alternata e spostando il cursore K, che è del tipo a manopola, fino ad ottenere l’azzeramento dell’elettrodinamometro: a equilibrio raggiunto si ha l’eguaglianza:

RT ⋅ IT = r ⋅ I2 dalla quale si ricava:RT = r ⋅ I2 /IT = r ⋅ m

essendo m = I2/IT il rapporto del trasformatore di corrente.

In genere, un apposito commutatore consente di variare il rapporto spire del trasformatore, così da ottenere più valori di m, ad esempio per m = 1 il valore della resistenza incognita RT è fornito per lettura diretta dal numero che si legge ad equilibrio raggiunto, in corrispondenza del cursore K; mentre per m = 10 la resistenza incognita è pari a 10 volte il valore letto. L’apparecchio è corredato da due picchetti da infiggere nel suolo per realizzare rispettivamente la sonda di corrente e la sonda di tensione.

58

Cantieri Edili - Definizioni

La Normativa definisce come impianti elettrici nei cantieri di costruzione e demolizioni gli impianti temporanei destinati a:

-lavori di costruzione di nuovi edifici;-lavori di riparazione, trasformazione, ampliamento o demolizione di edifici esistenti;-opere pubbliche;-lavori di movimentazione di terra;-lavori simili.

Non si considerano soggetti in ogni caso a questa normativa specifica (anche se facenti parte dell'impianto elettrico di cantiere) i luoghi di servizio dei cantieri quali: uffici, spogliatoi, sale di riunione, spacci, ristoranti, dormitori, servizi igienici, ecc..

59

Cantieri Edili - Protezione dai contatti diretti ed indiretti

Nel caso in cui venga impiegato il sistema di protezione dai contatti indiretti mediante interruzione automatica dell'alimentazione occorre:

-nei sistemi TT, dimensionare l'impianto di terra per una tensione di contatto limite pari a 25V c.a. o 60V c.c.;-nei sistemi TN, verificare il tempo di intervento della protezione (per impianti con una tensione verso terra di 230V: ≤0,2 s).

Le prese a spina debbono essere conformi alle Norme CEI 23-12/1 e 23-12/2 (prese a spina per uso industriale) ed alimentate:

-da dispositivi differenziali con Idn ≤ 30mA, oppure;-da circuiti SELV, oppure;-mediante separazione elettrica con ciascuna presa a spina alimentata da un trasformatore distinto.

60

Cantieri Edili - Scelta ed installazione dei componenti

Oggetto dellaprescrizione. Prescrizioni

Quadri elettrici. I quadri per la distribuzione debbono essere di tipo ASC, conformi alla Norma CEI 17-13/4 congrado di protezione non inferiore a IP43.

Condutture.

Le condutture debbono essere installate in modo da evitare sollecitazioni sui conduttori e devonoessere protette contro il danneggiamento meccanico, in particolare è vietato la posa attraversoluoghi di passaggio per veicoli o pedoni. Nel caso si utilizzino cavi flessibili debbono essereimpiegati cavi dei tipo H07RN-F o H07BQ-F, mentre per i cavi con posa fissa è possibile adoperarei tipi FG7OR e N1VV-K.

Dispositivi diprotezione, disezionamento e dicomando.

Tutti i circuiti elettrici in ingresso ed in uscita dai quadri di distribuzione debbono essereadeguatamente sezionati e protetti contro le sovracorrenti ed i contatti indiretti. I dispositivi disezionamento (utilizzati per manutenzione sia elettrica che non elettrica) devono essere adatti peressere fissati nella posizione di aperto (per es. lucchetto esterno o posti all'interno di involucrichiudibili a chiave). Deve inoltre essere prevista l'interruzione di emergenza dell'alimentazione ditutti gli apparecchi utilizzatori per i quali possa essere necessario interrompere tutti i conduttoriattivi per eliminare un pericolo.

Prese a spina. Le prese a spina possono essere collocate all'esterno o all'interno delle ASC, incorporate inavvolgicavo oppure essere del tipo mobile conforme alla Norma CEI 23-12.

61

Bagni - Definizione zone

Nei bagni, l'installazione delle varie apparecchiature elettriche è soggetta a prescrizioni ben precise, determinate in base all'individuazione di zone di rispetto (art.701.3 della Norma CEI 64-8/7).Le zone di rispetto dei locali da bagno e doccia, sono quelle d'intorno la vasca da bagno, o la zona doccia e vengono classificate nel seguente modo (v. la tab. della pagina successiva):

Zona 0: volume interno della vasca o del piatto doccia.Zona 1: volume esterno verticale della zona 0 fino a 2,25 m di altezza sopra il pavimento.Zona 2: volume esterno dalla zona 1 fino a 0,6 m di distanza in orizzontale da quest'ultima e 2,25 m di altezza sopra il pavimento.Zona 3: volume esterno della zona 2 fino a 2,4 m di distanza in orizzontale da quest'ultima e 2,25 m di altezza sopra il pavimento.

62

Bagni - Definizione zoneFigura Legenda

a) Uscita cordone scalda acqua.b) Cavo multipolare con guaina non metallica

senza giunzioni (tratto più breve possibile).c) Scalda acqua elettrico.d) Combinazione da incasso pulsante allarme a

tirante in materiale isolante.e) Eventuale apparecchio illuminante fisso,

classe II.f) Cassetta di derivazione da parete (con nodo

equipotenziale connesso al conduttore diprotezione).

g) Comando e protezione lavatrice.h) Lavatrice.i) Combinazione da incasso: interruttore,

lampada specchio e presa/e 230 V (2P+T10A).

l) Specchio con lampade incorporate.m) Riparo o diaframma fisso (con materiale

isolante).

Gradi di protezione dei componenti contro lapenetrazione di liquidi:

Zona 1 e 2: non inferiore a IPX4.Zona 3: non inferiore a IPX1, si ammette diregola l'installazione di componenti ordinari daincasso verticale. Se si effettuano pulizie congetti d'acqua prevedere componenti con grado diprotezione non inferiore a IPX5.

63

Bagni - Definizione zonePrescrizioniOggetto della prescrizione Zona 0 Zona 1 Zona 2 Zona 3

Grado di protezione minimocontro la penetrazione deiliquidi

- IPX4(1) IPX4(1) IPX1(1)

Apparecchi di comando, diprotezione, ecc. Vietati Ammessi solo interruttori alimentati da SELV(2) con tensione inferiore a 12V c.a. e 30V

c.c. Nessuna limitazione (regole generali)

Prese a spina VietateAmmesse solo se alimentate

singolarmente da trasformatored'isolamento (prese per rasoi)

Ammesse, purché:- protette con interruttore differenziale

ad alta sensibilità ( 30mA), oppure;- alimentate da SELV(2), oppure;- alimentate con proprio trasformatore

d'isolamento.Cassette di derivazione Vietate Nessuna limitazione (regole generali)

Apparecchi utilizzatori fissi Vietati

Ammessi:- scaldacqua;- apparecchi alimentati da SELV(2) ;- vasche per idromassaggio(3).

Ammessi:- scaldacqua;- apparecchi alimentati da SELV(2) ;- apparecchi di illuminazione,

riscaldamento, ventilatori-aspiratorie vasche per idromassaggio diclasse II e I, protetti questi ultimicon interruttore differenziale ad altasensibilità ( inferiore a 30mA).

Nessuna limitazione (regole generali)

Elementi scaldanti Ammessi solo se protetti da schermo metallico connesso al collegamento equipotenziale supplementare.

Condutture (eccetto quelleincassate a una profonditàmaggiore di 5 cm)

Nella zona 0 è vietata l'installazione di condutture elettriche. Nelle zone 1, 2 e 3 non è consigliabile l'uso di cavi in vista, a meno che nonappartengano a sistemi SELV(2), o siano costituiti da tratti limitati al collegamento degli apparecchi utilizzatori. Nelle zone 1 e 2 non è ammessol'attraversamento di condutture alimentanti apparecchiature situate in zone diverse da queste; inoltre esse devono avere un isolamento equivalentealla classe II, a tal fine è sufficiente impiegare cavi unipolari infilati entro tubi non metallici o cavi multipolari con guaina non metallica.

Collegamentoequipotenzialesupplementare

Collegamento di tutte le masse estranee(4) all'impianto di terra con conduttore di sezione minima non inferiore a 2,5 mm2 (se protettemeccanicamente) e a 4 mm2 (se a vista o annegate direttamente nella muratura). Tale collegamento è sufficiente che venga eseguito in un solopunto, in corrispondenza dell'ingresso delle masse estranee nei locali da bagno.

(1) Nei locali pubblici deve essere previsto un grado di protezione non inferiore a IPX5.(2) In questo tipo di locali se si utilizzano circuiti SELV si deve prevedere la protezione dai contatti diretti (a prescindere dalla tensione nominale) o tramite involucri o barriere

(IPXXB) o con un isolamento in grado di sopportare una tensione di prova di 500V per 1 minuto.(3) Con collegamento supplementare e segregazione.(4) Per massa estranea si intende un corpo metallico che non fa parte dell'impianto elettrico e che può introdurre il potenziale di terra; in ambienti ordinari si intendono tali i

corpi metallici che presentano una resistenza di terra inferiore a 1000 ohm.

Elettrotecnica per ambiente - cirlab.det.unifi.itcirlab.det.unifi.it/FondamEle/Sicurezza...

Documents

Transcript of Elettrotecnica per ambiente - cirlab.det.unifi.itcirlab.det.unifi.it/FondamEle/Sicurezza...