CEI IEC/TR 60890:2018 (CEI 17-43) | Il nuovo TR sul calcolo sovratemperature quadri
| Appunti Normazione | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 08 Maggio 2025 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Salve Visitatore | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Tipologia di quadro |
Umidità relativa |
Temperatura dell’aria |
Altitudine |
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Quadro per interno |
50% (alla temperatura massima di +40 °C) |
Temperatura massima < +40 °C |
Non superiore a 2.000 metri |
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90% (alla temperatura massima di +20 °C) |
Temperatura massima media in un periodo di 24 ore < +35 °C |
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Temperatura minima > -5 °C |
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Quadro per esterno |
100% temporaneamente (alla temperatura massima di +25 °C) |
Temperatura massima < +40 °C |
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Temperatura massima media in un periodo di 24 ore < +35 °C |
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Temperatura minima > -25 °C per climi temperati |
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Temperatura minima > -50 °C per climi artici |
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Tabella 1: Condizioni ambientali d’installazione per un quadro elettrico secondo le norme CEI.
Di seguito, Tabella 2, per i vari componenti del quadro, i limiti di sovratemperatura forniti dalla Norma.
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Parti del quadro |
Sovratemperature K |
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Componenti incorporati a) |
(*) In accordo con le relative prescrizioni delle norme di prodotto per i componenti singoli, o secondo le istruzioni del costruttore del componente f), tenendo in considerazione la temperatura interna del quadro |
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Terminali per conduttori esterni isolati |
70 b) |
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Sbarre e conduttori |
Limitata da: |
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- resistenza meccanica del materiale conduttore g); |
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- possibili in uenze sull’apparecchio adiacente; |
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- limite di temperatura ammissibile per i materiali isolanti a contatto con il conduttore; |
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- influenza della temperatura del conduttore sugli apparecchi ad esso connessi; |
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- per i contatti ad innesto, natura e trattamento super ciale del materiale dei contatti. |
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Organi di comando manuale: |
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- di metallo |
15 c) |
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- di materiale isolante |
25 c) |
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Involucri e coperture esterne accessibili: |
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| - superfici metalliche |
30 d) |
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| - superfici isolanti |
40 d) |
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Connessioni particolari del tipo presa a spina e spina |
Determinata dai limiti fissati per i componenti dell’apparecchio di cui fanno parte e) |
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a) |
Il termine “componenti incorporati” significa: |
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b) |
Il limite di sovratemperatura di 70 K è un valore basato sulla prova convenzionale riportata in 10.10. Un quadro utilizzato o provato nelle condizioni d’installazione può avere connessioni il cui tipo, natura e disposizione sono diversi da quelli utilizzati per la prova; può quindi essere richiesta o accettata una sovratemperatura diversa sui terminali di connessione. Quando i terminali dei componenti incorporati sono anche i terminali per i conduttori esterni isolati, si deve applicare il corrispondente limite di sovratemperatura più basso. |
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c) |
Per gli organi di comando manuale posti all’interno dei quadri, accessibili solo dopo l’apertura del quadro, per es. manopole d’estrazione d’uso poco frequente, è ammesso un aumento di 25 K su questi limiti di sovratemperatura. |
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d) |
Se non diversamente specificato, in caso di coperture e involucri che sono accessibili ma che non richiedono di essere toccati in condizioni normali di servizio, è ammesso un aumento di 10 K su questi limiti di sovratemperatura. Super ci esterne e parti sopra i 2 m dalla base del quadro si considerano non accessibili. |
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e) |
Ciò permette un grado di essibilità rispetto all’apparecchiatura (per es. dispositivi elettronici) soggetta a limiti di sovratemperatura diversi da quelli normalmente attribuiti agli apparecchi di protezione e manovra. |
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f) |
Per le prove di sovratemperatura secondo 10.10, i limiti di sovratemperatura devono essere speci cati dal costruttore originale, tenendo in considerazione altri punti di misura ed i limiti imposti dal costruttore del componente. |
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g) |
Supponendo che tutti gli altri criteri elencati siano soddisfatti, non deve essere superata una sovratemperatura massima di 105 K per sbarre e conduttori di rame nudi. |
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Tabella 2 - Verifica dei limiti di sovratemperatura all’interno di un quadro
Nota:
I 105 K si riferiscono alla temperatura oltre la quale si può veri care la ricottura del rame. Altri materiali possono avere sovratemperature massime differenti.
(*) Per quanto riguarda gli interruttori installati in quadro, i limiti di sovra- temperatura sono i seguenti:
- 70 K se al terminale è collegato un conduttore isolato;
- 85 K per i terminali degli interruttori, se questi non sono collegati direttamente a conduttori isolati (la sovratemperatura di 85 K è sempre in riferimento alla temperatura ambiente esterna al quadro di 35°C)
Verifica termica di un quadro
Dal punto di vista della certicazione del quadro, per quanto riguarda le sovratemperature, come detto, è possibile seguire una delle tre nuove procedure di verifica disponibili e in particolare:
1) la prova di verifica (prima definita prova di tipo).
Su alcuni quadri prototipo, effettivamente testati con corrente in sala prove, si rilevano, in prefissati punti interni al quadro, le sovratemperature raggiunte e mantenute a regime (Paragrafo 10.10.4.2 della Norma CEI EN 61439-1).
Questi valori sono poi confrontati con quelli ammissibili (riportati in Tabella 2); se i valori misurati sono minori o uguali a quelli ammissibili, la prova si considera superata con quelle correnti e con quelle determinate condizioni al contorno (temperatura ambiente, umidità ecc);
2) la derivazione (da un quadro cablato provato) di varianti similari.
Questa procedura, applicabile disponendo appunto dei dati ottenuti dai test, è usata per la verifica di conformità dei quadri non provati ma rispondenti a precise regole comparative rispetto ai quadri testati (Paragrafo 10.10.4.3 della Norma CEI EN 61439-1).
I quadri derivati si considerano conformi se, rispetto ai quadri provati, hanno:
- le unità funzionali dello stesso tipo (es: stessi schemi elettrici, apparecchi della stessa taglia, stessa disposizione e ssaggio, stessa struttura di montaggio, stessi cavi e cablaggi) di quelle usate nell’unità provata;
- lo stesso tipo di costruzione come quello usato per la prova;
- le stesse o maggiori dimensioni esterne di quelle usate per la prova;
- le stesse o migliorative condizioni di raffreddamento di quelle usate per la prova (convezione forzata o naturale, stesse o maggiori aperture di ventilazione);
- la stessa o inferiore forma di segregazione interna di quella usata per la prova (se esiste);
- la stessa o minore potenza dissipata nello stesso scomparto di quella usata per la prova;
- lo stesso o ridotto numero di circuiti di uscita per ogni scomparto.
3) la verifica delle sovratemperature per mezzo di calcoli.
In questo caso si prescinde dalle prove di laboratorio e si sfruttano algoritmi matematici di tipo termodinamico, che sono tra l’altro già in uso da anni presso i quadristi assemblatori. Questi metodi di puro calcolo sono due, distinti e indipendenti tra loro e in alternativa alle prove. Essi sono:
a) il cosiddetto “metodo delle potenze” che si fonda sul non superamento di un tetto limite di potenza termica dissipabile in un determinato involucro. Per stabilire questo valore delle perdite, in watt, si simula il riscaldamento del quadro vuoto inserendovi dei resistori di riscaldamento calibrati, che porteranno a regime termico l’involucro.
Una volta raggiunto il regime termico e dopo aver verificato che le sovratemperature rientrano nei limiti tabulati (vedi Tabella 2), si ricava, per ogni involucro, il valore massimo della potenza termica dissipabile.
Questo metodo comporta alcune limitazioni e in particolare si applica a quadri:
- a singolo scomparto e con corrente no a 630 A;
- con una distribuzione omogenea delle perdite interne;
- in cui le parti meccaniche e le apparecchiature installate sono disposte in modo da non ostacolare, se non in maniera modesta, la circolazione dell’aria;
- in cui i conduttori che trasportano correnti superiori a 200 A e le parti strutturali sono disposti in modo che le perdite per correnti parassite siano trascurabili;
- contenenti apparecchiature impiegate entro l’80% della specifica corrente convenzionale termica in aria libera.
b) l’algoritmo di calcolo della norma CEI 17-43, applicabile a quadri con più celle e corrente nominale fino a 1600 A.
In questo caso si utilizzano delle procedure di calcolo algebrico senza dati sperimentali.
Si tratta di un procedimento di calcolo che porta al tracciamento, dal basso verso l’alto, della mappa termica a regime del quadro, secondo valori di tem- peratura linearmente crescenti, che raggiungono il valore massimo proprio in cima all’involucro.
In questo modo è possibile, attraverso la potenza totale dissipata, valutare la sovratemperatura ai diversi strati, all’interno del quadro, dal basso verso l’alto.
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