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Scelta ed installazione dei componenti: sovracorrenti /1

La protezione da sovraccarico è generalmente affidata allo stesso apparecchio che fornisce la protezione dal cortocircuito: l’interruttore magnetotermico, che contiene uno sganciatore termico (la lamina bimetallica la cui deformazione provoca l’intervento del dispositivo contro le sovracorrenti) ed uno sganciatore magnetico (una bobina che, attraversata dalla corrente di cortocircuito, attira un’ancora metallica e provoca l’intervento dell’interruttore).
Ma la protezione da sovraccarico e da cortocircuito può essere affidata a due apparecchi distinti. Infatti, per quanto riguarda la scelta dei dispositivi, la Parte 5 della Norma CEI 64-8, che seguiamo in questa sezione della rivista, mantiene separati i due aspetti (paragrafi 533.2 e 533.3).
Faremo così anche noi: in questo articolo affrontiamo il problema del sovraccarico, in quello che segue del cortocircuito.
In realtà, nella sezione 533 non si dice un granchè, ma si rimanda alle prescrizioni riportate nel capitolo 43 “Protezione delle condutture contro le sovracorrenti” della norma stessa… e finalmente entriamo nel vivo della questione. Secondo quanto stabilito dall’articolo 433.2 “Coordinamento tra conduttori e dispositivi di protezione”, il dispositivo di protezione contro i sovraccarichi deve essere scelto in modo che siano rispettate le due condizioni:

dove: IB è la corrente di impiego del circuito; Iz è la portata in regime permanente della conduttura; In è la corrente nominale del dispositivo di protezione (per i dispositivi di protezione regolabili è la corrente di regolazione scelta); If è la corrente che assicura l’effettivo funzionamento del dispositivo di protezione in condizioni definite, entro il tempo convenzionale (i valori di If sono definiti dalle relative norme di prodotto).
In pratica (secondo quanto riportato in una nota nella parte commento dell’art. 533.2 della 64-8) If è uguale alla corrente di funzionamento per gli interruttori automatici ed alla corrente di fusione per i fusibili del tipo gG. Per una corretta applicazione delle due condizioni è bene analizzare i concetti che stanno alla base della loro definizione.
Il significato è spiegato in modo molto chiaro nel volume “Impianti di distribuzione dell’energia elettrica: criteri generali” edito da ANIE e CEI.
La prima condizione (IB ≤ In ≤ Iz ) valuta la corrente d’impiego del circuito IB, ovvero l’effettivo valore di corrente che fluisce nel circuito durante il suo funzionamento (effettiva corrente richiesta dai carichi). È necessario scegliere un apparecchio di protezione avente una corrente nominale In uguale o superiore alla suddetta corrente d’impiego; inoltre la conduttura di collegamento deve avere una portata Iz superiore, o al massimo uguale, alla corrente nominale del dispositivo di protezione.
La seconda condizione (If ≤ 1,45 Iz) ci dice che il dispositivo di protezione, determinato con la prima, deve avere una corrente di sicuro funzionamento su sovraccarico If non superiore alla portata della conduttura maggiorata del 45%.
La corrente Iz è la portata dei conduttori calcolata tenendo in considerazione le condizioni di posa e la temperatura di esercizio. Per quanto riguarda i cavi, il valore Iz in base ai criteri sopra esposti, si ricava dalla Norma CEI UNEL 35024/1 e /2. Per i condotti sbarre occorre fare riferimento alle indicazioni dei costruttori.
Si supponga ora di non considerare la seconda condizione e si utilizzi la prima nel suo limite di applicazione, ovvero:

Dato che la corrente di funzionamento If è senz’altro maggiore di In, graficamente si ha la situazione descritta in fig. 1. Così facendo, però, in caso di corrente di sovraccarico compresa tra In e If, il dispositivo di protezione non interverrebbe e il sovraccarico si manterrebbe per un tempo indefinito.

Si tratta di una situazione di funzionamento limite, che corrisponde alla massima utilizzazione della conduttura e alla minima protezione della stessa.
Per preservare completamente i conduttori, la loro portata dovrebbe essere almeno uguale alla corrente di sicuro funzionamento del dispositivo di protezione; in questo modo le correnti superiori a Iz causano senz’altro l’intervento del dispositivo stesso. Pertanto, ferma restando la prima condizione, la seconda diventa: If ≤ Iz e, al limite di applicazione, If = Iz

La rappresentazione grafica e riportata in fig. 2, dalla quale si nota che, operando in questo modo, si ha un sovradimensionamento della conduttura, corrispondente alla differenza tra le correnti In e If; pertanto la conduttura non è sfruttata al pieno della sua portata, ma è completamente garantita la protezione della conduttura stessa. Così facendo si è nella condizione di minima utilizzazione della conduttura e nella massima protezione della stessa.
In definitiva, è evidente che le due condizioni (rappresentate graficamente in fig. 3) sono state introdotte per ricercare un adeguato compromesso tra la totale protezione della conduttura e il rischio di una non adeguata protezione della stessa fino alla corrente di funzionamento If.

Si accetta così che per le correnti di sovraccarico comprese tra Iz e If, il dispositivo di protezione non intervenga, in quanto si ritiene che le suddette correnti si presentino con bassa frequenza e rientrino in tempi adeguatamente brevi al di sotto di Iz. Il valore della corrente di impiego IB deve essere stabilito in modo che il valore Iz non sia frequentemente superato.
Situazione particolarmente critica è quella in cui si verificano frequenti sovraccarichi di valore non eccessivamente elevato, di durata modesta: in questo caso è possibile che si verifichi un deterioramento dell’isolamento del circuito, senza che esso possa essere correttamente rilevato.

Per concludere riportiamo alcune raccomandazioni riportate dalla norma CEI 64-8 all’art. 433.2, nella parte commento; le condizioni 1) e 2) a cui si fa riferimento sono, ovviamente: IB ≤ In ≤ Iz e If ≤ 1,45 Iz. Quando il sovraccarico è compreso tra Iz e If esso può durare a lungo senza provocare interventi delle protezioni; per questo motivo il valore della corrente di impiego IB deve essere fissato in modo tale che Iz non sia frequentemente superato.

Quando il rapporto If /In è maggiore di 1,45, la condizione 2) non corrisponde alla soluzione più economica, dal momento che la conduttura non può essere sfruttata fino alla sua portata Iz.
Quando la conduttura abbia lungo il suo percorso tratti con portate differenti (per es. a causa di differenti condizioni di posa), le condizioni 1) e 2) devono essere soddisfatte per la portata inferiore.
Qualora attraverso uno stesso dispositivo di protezione siano alimentate diverse condutture od una conduttura principale dalla quale siano derivate condutture secondarie, tale dispositivo protegge contro i sovraccarichi le condutture le cui portate soddisfino le condizioni 1) e 2).
Il dispositivo di protezione contro i sovraccarichi deve avere caratteristiche tali da consentire, senza interrompere il circuito, i sovraccarichi di breve durata che si producano nell’esercizio ordinario.

Figura 4 – Andamento del tempo di vita della perdita di vita convenzionali per cunduttori isolati in PVC ed in EPR. (LA SICUREZZA DEGLI IMPIANTI ELETTRICI – Domenico Di Giovanni – Edizioni CEI).

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