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Torna alle sezione 2.1 - Dimensionamento protezioni




Sezione 2.2 - Dimensionamento trasformatore ausiliari

Nel seguito tratteremo il dimensionamento del trasformatore servizi ausiliari del quadro in quanto generalmente questo aspetto è trascurato dai professionisti e lasciato all'abilità del costruttore del quadro elettrico.
Le considerazioni saranno sviluppate per un trasformatore con tensione secondaria 24V, ma possono essere estrapolate per analogia a qualsiasi altra tensione.
Per prima cosa è fondamentale dimensionare correttamente la potenza del trasformatore. Per fare questo è necessario conoscere cosa esso andrà ad alimentare. Come succede nella maggior parte dei casi si tratta principalmente di bobine di teleruttori di potenza o ausiliari e di spie di segnalazione. Evidenziamo quindi il comportamento di questi componenti. Le bobine presentano un'elevata corrente di spunto ed una corrente di mantenimento (il comportamento è simile a quello di un trasformatore), le spie semplicemente assorbono una corrente proporzionale alla loro potenza.
Ovviamente, data la variabilità dei carichi, quella che andremo a proporre non è una regola rigida ed è subordinata alle seguenti ipotesi:
•non contemporaneità di due spunti diversi
•fattore di potenza dei carichi 0,5
•contemporaneità massima dei componenti pari al 70%


La potenza del trasformatore può essere così determinata:

P = 0,8 * ( Pm + Pv + Pa)

Dove

Pm = somma di tutte le potenze di mantenimento dei contattori

Pv = somma delle potenze di tutte le spie

Pa = potenza di spunto del contattore di maggio corrente nominale






Detta formula restituisce una potenza che generalmente è sufficiente anche ad evitare cadute di tensione troppo elevate a secondario che potrebbero causare un cattivo funzionamento dei componenti.


Vediamo un esempio chiarificatore. Supponiamo di dover alimentare:
•10 contattori 16 A - potenza di mantenimento 8VA
•4 contattori 63 A - potenza mantenimento 20 VA
•1 contattore 160 A - potenza mantenimento 20 VA - potenza allo spunto 250 VA
•25 relè ausiliari - potenza di mantenimento 4 VA
•45 spie - potenza 1 VA


Abbiamo pertanto:

P = 0,8 * (280 VA + 45 VA + 250 VA) = 460 VA
A questo punto si potrebbe aprire una disquisizione teorica se utilizzate un trasformatore da 400VA alla luce di fattori di contemporaneità minori oppure passare direttamente ad uno da 630VA. L'esperienza sul campo insegna che considerata l'esigua diversità di costi e di ingombri si può tranquillamente passare al trasformatore da 630VA senza porsi troppe questioni di filosofia tecnica.)
Allo stesso modo qualcuno potrebbe obiettare che in realtà i 250 VA per lo spunto del teleruttore più grande sono solo transitori. Si potrebbe quindi considerare solo la potenza assorbita per il mantenimento del 70% dei relè e delle spie (vedi ipotesi iniziali) e poi verificare che la caduta di tensione caratteristica del trasformatore a secondario per i 460 VA a cosfi 0,5 sia inferiore al 5%. Ma, qualora non si tratti di quadri costruiti in serie per cui dette considerazioni abbiano oggettivamente un riscontro tecnico-economico, resta valido quanto indicato al paragrafo precedente.


Dimensionato il trasformatore è necessario scegliere le protezioni più idonee sia a primario che a secondario. A tal proposito ci viene in aiuto le tabelle sottoriportate.


Tabella protezioni primario trasformatore
Tabella taglia protezioni a primario



Tabella protezioni secondario trasformatore
Tabella taglia protezioni a secondario


Mi preme evidenziare che qualora la potenza del trasformatore fosse elevata e quindi la protezione a secondario avesse una corrente nominale superiore a 10 A, è necessario, se si vogliono utilizzare per i circuiti ausiliari cavi di sezione 1,5 mmq, prevedere altre protezioni a servizio di detti circuiti che abbiano una corrente nominale minore o uguale a 10 A.


Vai alla sezione 3 - Sviluppo del progetto



 



     
 


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Sezione 3 - Sviluppo del progetto costruttivo

Definite le caratteristiche dei componenti si può procedere allo sviluppo del disegno costruttivo del quadro.
Per prima cosa è indispensabile redigere lo schema elettrico multifilare (o unifilare nel caso di quadri di distribuzione) e funzionale. Anche se lo schema è già stato sviluppato da un punto di vista "prestazionale" da uno studio di progettazione è sempre opportuno riprenderlo e definire i particolari costruttivi che per ovvi motivi sono esclusi in fase di progettazione quali:
•siglatura dei componenti
•numerazione dei fili e dei morsetti
•definizione dei conduttori da utilizzare
•definizione dei colori dei dispositivi di comando e segnalazione
•sviluppo grafico di dettaglio







A questo scopo ci vengono in aiuto le norme. In particolare:•CEI EN 60204-1 (equipaggiamento a bordo macchina)
•CEI EN 60617 (simbologia)
•CEI 44-6 (identificazione letterale dei componenti)


Scopo delle sopraccitate norme è quello di unificare gli standard di redazione dei disegni e renderli così comprensibili a chiunque debba leggerli.




Sezione 3.1 - Siglatura cavi e morsetti

Per quanto riguarda invece la siglatura dei conduttori e dei morsetti la questione è più annosa e non univocamente definita dalle vigenti normative. Questa carenza è legata alla grandissima varietà di metodologie utilizzate sia a livello nazionale che internazionale che non possono essere spazzate via di getto dall'emissione di una norma.
La CEI EN 60204-1 recita testualmente "i conduttori devono essere identificabili ad ogni estremità conformemente alla documentazione tecnica".
In Germania, ad esempio, è consuetudine non numerare i cavi, ma utilizzare come riferimento il pin del componente sui cui essi si attestano. Da ciò si evince che è indispensabile che i loro schemi siano sempre presenti ed opportunamente aggiornati. Detta metodologia difficilmente si sposa con il mercato italiano dove non esiste o esiste poco la cultura dell'organizzazione sistematica della documentazione tecnica e quindi, qualora questa non venisse idoneamente resa disponibile e/o aggiornata, sarebbe impossibile l'attività di manutenzione.
A livello nazionale esistono diverse metodologie di identificazione dei conduttori. Nel seguito sarà riporta quella che personalmente ritengo più idonea, ma è importante essere ben consci che questa non è l'unica e ne esistono di altre altrettanto valide.

Nel seguito sono riportati i principali criteri della sopraccitata metodologia:•conduttori di fase : L1, L2, L3 + numero progressivo (es. L1-1, L1-2, ecc.). La siglatura R, S, T può ritenersi superata
•conduttore di neutro : N + numero progressivo (es. N1, N2, ecc.)
•conduttori di fase verso utenza e a valle del dispositivo di protezione: U, V, W + numero progressivo (es. U1, U2, ecc.)
•conduttori di fase verso utenza e a valle del dispositivo di protezione: numero del conduttore di neutro in ingresso + carattere alfabetico per distinguerlo (es. N1-A, N2-A, ecc.)
•conduttori circuiti ausiliari : numerazione progressiva (es. 1, 2, 3 ... )
•un conduttore mantiene la propria siglatura finché non si attesta su un componente (interruttore, relè, sezionatore, ecc.). In uscita dal componente valgono le regole sopraccitate
•il morsetto ha il nome del conduttore che vi si attesta
•in uscita dal morsetto il conduttore mantiene lo stesso nome del conduttore in ingresso

Un'integrazione particolarmente utile a quanto sopra indicato consiste nel numerare i conduttori dei circuiti ausiliari con un prefisso che indichi la pagina dello schema su cui sono indicati (es. filo 1 su pagina 30 sarà il filo 3001).




Vai alla sezione 3.2 - Colorazione dei cavi



 



     
 


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Sezione 3.2 - Colore dei cavi

La CEI EN 60204-1 è invece fortunatamente molto più precisa per quanto riguarda l'individuazione del colore da utilizzare a secondo del servizio a cui sono predisposti i cavi.
Sono ammessi i seguenti colori: nero, marrone, rosso, arancio, blu, viola, grigio, bianco, rosa, turchese. I colori giallo e verde sono ammessi purché non creino confusione col colore giallo-verde del conduttore di protezione: è pertanto consigliabile non usarli mai.







Vediamo nel dettaglio la corrispondenza servizio del cavo - colore.
•conduttore di protezione: giallo/verde
•conduttore di neutro : blu chiaro
•circuiti di potenza in alternata e continua : nero
•circuiti di comando in corrente alternata : rosso
•circuiti di comando in corrente continua : blu (se è presente nel quadro un conduttore di neutro, per evitare confusione, è consigliabile utilizzare il colore grigio)
•circuiti che portino all'interno del quadro tensioni esterne non sezionabili : arancio

I rimanenti colori non contemplati in tabella (marrone, viola, bianco, rosa, turchese) sono ammessi qualora non sia prevista la numerazione dei cavi e l'unico metodo per identificarli sia il colore.

Piccola nota conclusiva a proposito del colore blu. La CEI EN 60204-1 (alias CEI 44-5) lo ammette per identificare un conduttore di fase purché non generi confusione con un conduttore di neutro. Ma la norma CEI 64-8 ammette tale soluzione solo per cavi multipolari. Conclusione: chi non è amante delle complicazioni facili eviti di usare il blu come colore di fase all'interno del quadro.


Vai alla sezione 3.3 - Colorazione dei dispositivi di comando e segnalazione



 



     
 


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