Riscaldamento dei cavi in cto-cto

– Per dimensionare la protezione di un cavo occorre valutare il riscaldamento della conduttura in condizioni di cto-cto (deterioramento dell’isolamento e riduzione della vita utile).

– Dovendo i corto circuiti essere interrotti molto rapidamente, gran parte del calore generato per effetto Joule nel conduttore viene accumulato nella capacità termica del rame, e solo una parte modesta viene dispersa nell’aria circostante il cavo (fenomeno adiabatico).

– Il bilancio termico è il seguente:

dclSdti

S

l

2

dc

Sdti 22da cui

Riscaldamento dei cavi in cto-cto

– Integrando entrambi i membri tra l’istante di inizio e di interruzione della corrente di guasto si ottiene:

222

0

2

)(

)(SKd

cSdti

f

c

ft

– nella quale:

– il termine a primo membro è detto integrale di Joule o energia specifica o energia passante ed indicato con I2t;

c e

f sono le temperature del rame (e dell’isolante a diretto

contatto con esso) del cavo all’inizio ed alla fine del cto-cto.

Riscaldamento dei cavi in cto-cto

– Il termine K dipende dalle caratteristiche del cavo considerato. In teoria dovrebbe essere ricavato tramite il calcolo ma è molto più agevole utilizzare valori precalcolati dedotti dalla normativa tecnica.

– Per dimensionare un cavo occorre quindi verificare che:– la corrente in funzionamento normale non superi la portata del cavo;

– la corrente in funzionamento normale non produca c.d.t. eccessive;

– La corrente di cto-cto ed il dispositivo di interruzione siano coordinati con la sezione del cavo come prima esposto.

dc

Kf

c

)(

)(

Caratteristica di intervento degli interruttori magnetotermici

– Per la protezione dalle sovracorrenti vengono spesso utilizzati interruttori detti magnetotermici, composti da:– un sensore di sovracorrente;

– un sistema meccanico di interruzione della corrente.

– L’intervento di tali interruttori è rapido e ritardato rispettivamente per sovracorrenti elevate e correnti di modesta entità. Infatti nel primo caso si devono limitare il più possibile i danni derivanti dalle azioni di correnti elevate (effetto Joule, effetti elettrodinamici), mentre nel secondo occorre evitare interventi intempestivi prodotti da eventuali sovraccarichi di durata limitata (avviamento motori asincroni).

Caratteristica di intervento degli interruttori magnetotermici

– La caratteristica di intervento di un interruttore magnetotermico è generalmente rappresentabile su un diagramma corrente-tempo di intervento

0.001

0.01

0.1

1

10

100

1000

10000

1 10 100 5 I/In

Im1 Im2

A

B

t [s]

Caratteristica di intervento dei fusibili

– La caratteristica di intervento di un fusibile è generalmente rappresentabile su un diagramma corrente-tempo di intervento

0.001

0.01

0.1

1

10

100

1000

10000

0 10 20 30 I/In

A

B

t [s]

Potere di interruzione

– Nessun dispositivo è in grado di interrompere correnti di corto circuito di ampiezza arbitraria, ma ognuno è caratterizzato da una massima corrente che è in grado di interrompere.

– La corrente massima che un dispositivo di protezione è in grado di interrompere è detta potere di interruzione della protezione stessa. Più precisamente, si definisce potere di interruzione di un interruttore il valore efficace della componente simmetrica della corrente di corto circuito che l’interruttore è in grado di interrompere, qualunque sia l’istante di apertura.

Energia passante

– In genere la sola verifica del potere di interruzione non considera in alcun modo il tempo in cui la protezione interviene; nel caso dei cavi occorre quindi verificare che l’energia passante che transita durante il corto circuito non superi la massima energia passante tollerabile dal cavo.

Icc

I2t

Ia Ib

I2t lasciato passare dall’interruttore

I2t sopportabile dal cavo

Icc

I2t

Ia

I2t lasciato passare dal fusibile

I2t sopportabile dal cavo

Selettività e coordinamento delle protezioni

– Al fine di garantire una buona selettività dell’intervento delle protezioni occorre evitare che per un guasto in un punto dell’impianto intervengano interruttori che disalimentano un eccessivo numero di carichi.

Quadro Principale

Centri di carico di zona

G 3

T1

T2

T3

Car

ichi

o s

otto

qua

dri

– Un corto circuito immediatamente a valle dell’interruttore T3 provoca una corrente di corto circuito che attraversa tutti e tre gli interruttori T1, T2, T3.

Selettività e coordinamento delle protezioni

– Al fine di raggiungere l’obiettivo definito è necessario separare completamente le caratteristiche di intervento dei tre interruttori attraversati dalla stessa corrente di corto circuito (separazione amperometrica e cronometrica).

t0 tr1

tr2

I I*