Esercitazioni e Problemi Sugli Impianti Elettrici

1 Esercitazioni e Problemi Sugli Impianti Elettrici Appunti di Impianti Elettrici Classi Quarta e Quinta - Indirizzo Elettrotecnica ed AutomazioneA. S. 2005 - 2006 Esercitazioni E Problemi Sugli Impianti Elettrici 2 Esempio 1 Dimensionamento Impianto di Terra (Sistema TT) Dimensionare l impianto di terra relativo all impianto elettrico di un edificio adibito ad uso civile, tenendo conto delle seguenti caratteristiche: a) Il sistema di distribuzione che alimenta l utenza di tipo TT; b) Il conduttore di fase della linea che alimenta l impianto ha sezione S = 6 mm2; c) Per varie esigenze prevista nell impianto l installazione di interruttori differenziali di sensibilit I N = 0,3 A e di sensibilit I N = 0,03 A. Soluzione ---------------------------------------- ---------------------------------------- ------------------------- Si suppone per le caratteristiche del terreno su cui sorge l edificio, si possa considerare una resistivit di tale terreno pari a T = 250 m.

2 La soluzione scelta per la tipologia dell impianto quella con picchetti massicci in rame infissi verticalmente nel terreno. Scegliendo picchetti di diametro = 18 mm e lunghezza L = 1,5 m, per la resistivit del terreno considerata, dalla Tab. - PG. 18 si ricava una resistenza di terra RT = 140 . Volendo limitare ulteriormente il valore di tale resistenza, si opta per l utilizzo di tre picchetti in parallelo, dalle caratteristiche geometriche suddette, distanziati tra loro di almeno 6 L, cio (6 ) circa 9 m. Pertanto, la resistenza complessiva introdotta dai picchetti sar pari a RT = 140 / 3 = 47 . Per gli ambienti ordinari dei sistemi TT, usando come dispositivi d interruzione apparecchi differenziali , essendo pari a 0,3 A il massimo valore di I N e VC la tensione di contatto per ambienti ordinari deve essere verificata la condizione: RT I N VC cio 47 50 V ovvero 50 ampiamente soddisfacente.

3 Il collettore generale (CG) posto all interno del locale contatori e sar costituito da una barra conduttrice con morsetti; I conduttori di protezione (PE) dovranno avere una sezione pari a quella dei conduttori di fase e andranno posati con essi; in particolare il conduttore PE relativo alla linea alimentante l impianto avr una sezione SP = 6 mm2; i PE relativi alle altre linee circuitali dell impianto avranno sezione pari a quelle dei conduttori di fase con cui andranno posati; i PE andranno al collettore generale (CG) (vedi Tab. PG 18); Deve essere fatto il collegamento equipotenziale (EQP) tra il collettore e le tubazioni dell acqua e tra collettore e tubazioni gas (sezione min. 6 mm2) (Tab. PG 18); Il conduttore di terra (CT, per il collegamento dei tre dispersori D1, D2, D3 e dispersori-collettore, sar costituito da un cavo unipolare in rame di sezione 16 mm2 da posare entro tubazione interrata (Tab.))

4 PG 18). Esercitazioni E Problemi Sugli Impianti Elettrici 3 Esempio 2 Dimensionamento Impianto di Terra (Sistema TT) Si deve realizzare un impianto di terra relativo ad un utente alimentato da distribuzione TT, in modo da ottenere un valore della resistenza di terra Rt < 25 . Tenendo conto che per l impianto prevista l installazione di un interruttore differenziale a bassa sensibilit : a) Dimensionare l impianto di terra (dispersori, conduttore di protezione, conduttore di terra), supponendo che il terreno interessato abbia un valore di resistivit pari a 100 m; b) Tracciare uno schema di massima che rappresenti la costituzione dell impianto; c) Verificare la rispondenza alla Norma dell impianto stesso Soluzione ---------------------------------------- ---------------------------------------- ------------------------- a) Per l impianto di terra in questione possibile utilizzare come dispersori dei picchetti massicci in rame di lunghezza L = m e diametro = 18 mm.

5 Supponendo una resistivit del terreno in cui andranno infissi i dispersori, pari a 150 m, si avr , per un singolo picchetto, una resistenza di terra dell impianto RT1 = . Utilizzando 4 picchetti in parallelo (ad una distanza di almeno 6 L l uno dall altro), si avr un valore di resistenza di terra RT = RT1 / 4 = 21 valore che soddisfa il vincolo imposto (RT < 25 ) dal problema. b) L impianto di terra pu essere schematizzato come riportato dal disegno, con la seguente simbologia: D = Dispersore CT = Conduttore di terra CG = Collettore generale PE = Conduttore di protezione EQP = collegamento equipotenziale c) Supponendo una corrente di intervento del differenziale pari a I N = A (bassa sensibilit ), si avr , per il valore della resistenza di terra calcolato: RT I N = 21 = V < 50 V, ampiamente al di sotto della tensione di contatto prescritta dalla Norma.

6 Esercitazioni E Problemi Sugli Impianti Elettrici 4 Esempio 3 Dimensionamento Impianto di Terra (Sistema TT) Si deve dimensionare l impianto di terra relativo ad una abitazione civile, il cui impianto elettrico sia alimentato da distribuzione TT, in modo da ottenere un valore della resistenza di terra Rt 18 . Considerando una resistivit del terreno pari a 300 m: a) Determinare il tipo e la configurazione dei dispersori, adottando sia una configurazione con picchetti massicci, sia con dispersore a filo; b) Verificare la rispondenza alla Norma dell impianto di terra, scegliendo opportunamente le protezioni dai contatti diretti ed indiretti; c) Tracciare uno schema di massima dell impianto di terra nel caso di soluzione a picchetti e determinare le dimensioni dei vari componenti (si consideri un conduttore di fase in ingresso quadro elettrico di sezione pari a 50 mm2).

7 Esempio 4 Calcolo della Corrente di Impiego e Portata di una Linea Una linea monofase alimenta un carico che assorbe una potenza P = 15 kW (cos = ) alla tensione VN = 220 V; determinare la corrente di impiego IB, la portata IZ e la sezione S dei conduttori della linea nei seguenti casi: a) vengono utilizzati cavi unipolari in PVC; b) viene utilizzato un cavo bipolare in EPR; Esempio 5 Calcolo della Corrente di Impiego e Portata di una Linea Una linea trifase senza neutro distribuito alimenta un carico che assorbe una potenza P = 26 kW (cos = ), alla tensione V = 380 V; essendo noto che la linea lavora in un ambiente in cui la temperatura di 40 C, determinare: a) la corrente di impiego IB, la portata IZ e la sezione S dei conduttori della linea; b) la tensione nominale VN, la corrente nominale IN dell interruttore magnetotermico posto a protezione della linea; c) la portata della linea nel caso in cui il neutro sia distribuito e venga considerato conduttore attivo.

8 Esercitazioni E Problemi Sugli Impianti Elettrici 5 Esempio 6 Calcolo della Corrente di Impiego e Portata di una Linea Una linea dorsale alimenta 5 macchine utensili che presentano le seguenti correnti nominali (Vn = 380 V): Macchina utensile nr. 1: IN1 = 10 A Macchina utensile nr. 2: I N2 = 14 A Macchina utensile nr. 3: I N3 = 16 A Macchina utensile nr. 4: I N4 = 8 A Macchina utensile nr. 5: I N5 = 21 A Determinare la corrente di impiego IB, la portata IZ e la sezione S dei conduttori della linea dorsale (che si suppone essere di tipo trifase) nei seguenti casi: a) Tutte le macchine possono funzionare contemporaneamente (temperatura di lavoro della linea = 30 C); b) Al massimo possono funzionare contemporaneamente 3 macchine (temperatura di lavoro della linea = 30 C); c) Nel caso pi sfavorevole sono in funzione contemporaneamente le macchine nr.

9 1, nr. 2 e nr. 4 (temperatura di lavoro della linea = 50 C). Si assume come ipotesi che tutti i carichi abbiano fattore di potenza unitario. Soluzione ---------------------------------------- ---------------------------------------- ------------------------- a) In questo caso, poich il caso pi sfavorevole realisticamente rappresentato dal funzionamento simultaneo di tutte le macchine, si ha: IB = IN1 + IN2 + IN3 + IN4 + IN5 = 10 + 14 + 16 + 8 + 21 = 69 A Per sezione e portata si pu utilizzare la Tab. PG 2 (UNEL 35011-72); si suppone di considerare cavi unipolari senza guaina, isolati in PVC, in canaletta a vista ed in numero di 3 conduttori attivi, si pu scegliere: IZ = 89 A, S = 25 mm2 (valori minimi maggiori della corrente di impiego) Per una temperatura di lavoro di 30 C non necessario effettuare correzioni sul valore della portata.

10 B) In questo caso, poich il caso pi sfavorevole rappresentato dal funzionamento simultaneo delle 3 macchine di maggior potenza (nr. 2, nr. 3 e nr. 5), si ha: IB = IN2 + IN3 + IN5 = 14 + 16 + 21 = 51 A M1 M5 M4 M3 M2 IB , IZ Esercitazioni E Problemi Sugli Impianti Elettrici 6 Per sezione e portata si pu utilizzare la Tab. , PG 2 (UNEL 35011-72); si suppone di considerare cavi unipolari senza guaina, isolati in PVC, in canaletta a vista ed in numero di 3 conduttori attivi, si pu scegliere: IZ = 68 A, S = 16 mm2 (valori minimi maggiori della corrente di impiego) Per una temperatura di lavoro di 30 C non necessario effettuare correzioni sul valore della portata. c) In questo caso, poich il caso pi sfavorevole rappresentato dal funzionamento simultaneo delle 3 macchine nr. 1, nr. 2 e nr. 4), si ha: IB = IN1 + IN2 + IN4 = 10 + 14 + 8 = 32 A Per la stessa tipologia di cavi precedentemente scelta si ha: IZ = 36 A, S = 6 mm2 (valori minimi maggiori della corrente di impiego) Per una temperatura di lavoro di 50 C si deve effettuare la correzione sul valore della portata; da Tab.