Corrente Di Cortocircuito E Batteria Di Rifasamento

[D80]

salve a tutti e buone feste,

L'altro ieri è venuto un ragazzo di quinta elettrotecnica e mi ha chiesto se gli potevo dare una mano con il dimensionamento di un quadro BT di cabina, all'inizio n è sembrato difficile, ma facendo l'analisi delle correnti di cortocircuito,la domanda è sorta spontanea:

Visto che i condensatori hanno la proprietà ( detto molto banalmente ) di accumulare energia, come calcolare il potere di interruzione dell'interruttore a monte della batteria di condensatori?

Premetto che mi sono diplomato 11 anni fa e mi sono un po arrugginito con i calcoli,

vi do il testo del problema che mi è stato posto:

Da un quadro elettrico di distribuzione BT, alimentato alla tensione nominale di 380/220V con frequenza di 50 HZ, partono 4 linee trifasi con cavo collocate entro cunicoli.

La prima, lunga 73 m, alimenta a 380 V due carichi:

• 
  il primo costituito da 20 motori asincroni trifasi che assorbono mediamente una potenza 1,5 KW ciascuno con cosj = 0,75 e fattore di contemporaneità 0,6;
  
• 
  il secondo costituito da 8 motori asincroni trifasi che assorbono mediamente una potenza di 8 KW ciascuno con cosj = 0,7 e fattore di contemporaneità 0,7.
  
  La seconda linea è lunga 115 m e alimenta, alla tensione di 220V, un carico luce che assorbe una potenza di 30 KW con cosj = 1 e fattore di contemporaneità = 0,8.
  La terza linea è lunga 126 m e alimenta, alla tensione di 380 V un motore asincrono trifase di potenza nominale 50 KW, rendimento 0,90 cosj = 0,85 a pieno carico. Il motore anzidetto ha un carico lavorativo giornaliero di 10 ore consecutive, di cui 6 a pieno carico e 4 a metà carico. A metà carico il rendimento risulta pari a 0,83 e la corrente assorbita è di 60,3 A.
  La quarta linea, lunga 25 m è collegata a una batteria trifase di condensatori , destinata al rifasamento dei carichi alimentati dalla prima e seconda linea.
  
  Assumendo in prima approssimazione la tensione dei morsetti dei carichi pari a quella nominale, il candidato determini, prima del rifasamento:
  1. 
     la sezione del cavo della prima linea, ammettendo una perdita di potenza lungo la medesima pari al 2% della potenza totale assorbita e verifichi che il cavo commerciale adottato mantenga la caduta di tensione entro il 2%;
     
  2. 
     la sezione commerciale del cavo della seconda linea, ammettendo una caduta di tensione non superiore al 2%
     
  3. 
     la sezione commerciale del cavo della terza linea ammettendo una caduta di tensione non superiore all'1,5% e assumendo per il calcolo preliminare della sezione la reattanza del cavo pari a 0,08 W/km;
     
  4. 
     le potenze reattive del rifasamento a cosj = 0,9 del motore da 50 KW nelle due condizioni di lavoro;
     
  5. 
     la capacità di ogni ramo della batteria di condensatori collegati a triangolo per il rifasamento a cosj = 0,9 della prima e seconda linea.
     
  6. 
     le protezioni da adottare per ciascuna linea
     

  Si assuma la resistività dei cavi di 0,02137 W*mm^2/m che corrisponde a una temperatura di funzionamento di 80°C e inoltre si trascurino, agli effetti del rifasamento, le potenze assorbite dai cavi e le variazioni di tensione conseguenti al rifasamento medesimo.

  Per garantire la continuità del servizio l' impianto è completato da un gruppo diesel- elettrico che può alimentare le sbarre a 380V in alternativa al trasformatore MT/BT.

  Il candidato disegni lo schema elettrico multi filare dei circuiti principali dell'intero impianto dei circuiti principali dell'intero impianto e dei circuiti per l'inserimento dei seguenti strumenti di misura:

  [*]

  un voltmetro per la misura delle tensioni concatenate alle sbarre a 380 V del quadro.

  [*]

  Contatori per l'energia attiva e reattiva totale assorbita dai carichi;

  [*]

  amperometri per la misura delle correnti assorbite da ciascuna linea.

  Come potete vedere il problema proposto non è particolarmente difficile, richiede solo un po di tempo per i calcoli, ma mi sono arenato nella domanda 6, in quanto i condensatori potrebbero aumentare la corrente di cortocircuito , come si può risolvere la questione?

  vi ringrazio tutti e vi auguro un buon pomeriggio e buone feste.

[Pierluigi Borga]

Ciao, non sono bravo con i calcoli, ma mi vengono in mente due cose, per proteggere le varie batterie di condensatori si usano sempre fusibili, che hanno un elevato potere di interruzione, poi le linee di alimentazione dei quadri di rifasamento una volta stabilito l'assorbimento e quindi la sezione vanno sovradimensionate.

[D80]

salve a tutti e grazie Pierluigi per il consiglio;

la scelta dei fusibili risulta essere la meno appropriata in quanto l'intensità della corrente si riduce nel tempo e ciò è dovuto in gran parte all'effetto Joule sui conduttori, infatti si hanno tre fasi della durata del cortocircuito, quella sub transitoria,che dura qualche centesimo di secondo , in cui circola la massima corrente per la ridotta resistenza che ha il conduttore ancora freddo, quella transitoria,della durata di qualche decimo di secondo dove la corrente continua a decrescere mentre il conduttore continua a scaldarsi, e quella del regime termico, in cui il conduttore arriva ad una temperatura tale da danneggiare l'isolante, per questo non ritengo che sia la scelta più appropriata: sono troppo lenti soprattutto per basse correnti di Icc, pertanto ho preferito un magnetotermico con PI pari al doppio degli altri,

ovviamente sono stati ipotizzati tutti i dati mancanti, compresa la lunghezza delle linee,

meno male che il compito quel ragazzo c'è l'ha per dopodomani,

Un giorno di questi vi do la soluzione dell'intero problema.

[Pierluigi Borga]

I fisubili in questi casi vanno installati in prossimità della batteria, non a monte della linea di alimentazione, sono i più rapidi e hanno un potere sempre molto elevato rispetto ai vari magnetotermici che puoi scegliere, non per niente qualsiasi costruttore di quadri di rifasamento mette basi fusibili e sezionatore generale di alimentazione.

Ma per i compiti sarebbe ottima una delucidazione del nostro Benny !!!

Ciao.

[Benny Pascucci]

Ma per i compiti sarebbe ottima una delucidazione del nostro Benny !!!

Sbaglio o qualcuno mi ha evocato....

Ma non si parla di potere di apertura?

Il potere di interruzione, lo ricordo per il mio amico "Pasquale il salumiere", fa riferimento al valore efficace della componente simmetrica della corrente di corto circuito (ossia la permanente), quindi perchè complicarsi la vita introducendo la fase transitoria e addirittura quella subtransitoria? Magari poi potrei essere io l'esaminatore di quel ragazzo e allora l'introduzione di quei termini potrebbe metterlo nei guai...

Inutile dire che concordo con Gigi, perchè c'è la convinzione che l'interruttore automatico è più veloce del caro vecchio fusibile? E' vero, il poverino (il fusibile) ha un sacco di problemi: diminuisce l'affidabilità dell'impianto in termini di continuità del servizio, ma svolge meglio dell'interruttore la sua sporca funzione. Esistono fusibili extrarapidi e ad altissimo potere di interruzione, cosa che l'interruttore si sogna. Pechè non si utilizza sempre? Per la scarsa continuità di servizio, ma cosa vuoi che sia l'interruzione della linea di rifasamento...tuttalpiù ti becchi una bolletta più salata fino alla sostituzione del fusibile.

[D80]

Salve a tutti,

oggi mi ha detto come era andato il compito e sembra che non sia andato tanto male, alla fine ha utilizzato un magnetotermico posto subito a monte della batteria con un potere di interruzione pari al doppio di quella degli altri interruttori, è stato l'unico errore, in quanto avrebbe dovuto utilizzare lo stesso potere di interruzione degli altri, infatti la scelta del tipo di protezione era a pura discrezione del ragazzo, e lo ha preferito più che altro per i minori costi di manutenzione.

Ringrazio comunque tutti coloro che si sono interessati alla discussione e mi ha dato dei preziosi consigli, arrivederci a tutti.

[Benny Pascucci]

alla fine ha utilizzato un magnetotermico posto subito a monte della batteria con un potere di interruzione pari al doppio di quella degli altri interruttori, è stato l'unico errore, in quanto avrebbe dovuto utilizzare lo stesso potere di interruzione degli altri

Infatti, non si capiscono i motivi di tale scelta. La batteria di condensatori è un carico come tutti gli altri, che sicuramente non incrementa la corrente di corto circuito, come asserisce qualcuno. Dà altri tipi di problemi alla protezione e c'è tutta una sezione dell'impiantistica chge tratta l'interruzione delle correnti capacitive, ma non è questo l'oggetto del contendere.

[Finlandese]

Domanda stupida lo so ma cosa vuol dire "BT"?

[Livio Orsini]

Domanda stupida lo so ma cosa vuol dire "BT"?

Bassa Tensione.

E' vero, il poverino (il fusibile) ha un sacco di problemi: diminuisce l'affidabilità dell'impianto in termini di continuità del servizio, ma svolge meglio dell'interruttore la sua sporca funzione.

Sono totalmente d'accordo con te Benny. Io opreferisco mettere i fusibili, tenendo sempre disponibili coppie e terne di ricambio. Anche perchè se bruci due volte di seguito il medesimo fusibile è inutile insistere, sicuramente c'è un guasto a valle.

Però, c'è sempre un però, esistono anche gli interruttori extrarapidi.

Costano parecchio, si usano per applicazioni speciali e sono in pochi a costruirli perchè la loro tecnologia è molto raffinata.

In Italia c'era una divisione dell'Ansaldo che li produceva. Poi l'illuminata politica industriale del presidente dell'IRI pro tempore (poi presidente del consiglio dei ministri) decise di svendere buona parte dell'Azienda.

Questa divisione venne acquistata prima da una multinzionale francese, al solo scopo di acquisirne il mercato; i resti furono poi svenduti a Siemens ch,e succhiato il succhiabile, la chiuse (circa 4 anni fa).

Così abbiano perso un'altra azienda ad alta tecnologia e circa 300 posti di lavoro altamente qualificati. Poi ci si domanda perchè la nazione è in decadenza!

Scusate l'OT ma quando penos a certe azioni delittuose non so trattenermi.

Modificato: 23 aprile 2012 da Livio Orsini

[Finlandese]

Grazie Livio.

Fa rabbia sapere che delle aziende italiane all'avanguardia vadano perse.

Qui si utilizzano ancora tanto i fusibili, negli ultimi anni sta cambiando rimangono solo i fusibili di grossa portata 50A-500A il massimo che ho visto, a casa di mio suocero costruita negli anni '80 il centralino è tutto costruito con i fusibili.