La condizione di sovraccarico.

Si definisce sovraccarico la condizione in cui si trova un sistema complesso (ad es. una macchina, un dispositivo o, in senso figurato, un individuo) o un singolo componente (ad es. un conduttore, una struttura, una trave) che ha raggiunto e superato i limiti di carico previsti per il suo corretto funzionamento o utilizzo. (fonte wikipedia )

In questa esposizione quello che proverò a considerare sarà, ovviamente, il sovraccarico di natura elettrica quello che in genere si manifesta negli impianti elettrici, dove gli utilizzatori (carichi) vengono per diversi motivi sfruttati oltre i loro parametri nominali.

Un esempio, classico nel campo industriale, può essere quello di un motore asincrono trifase, che durante il suo regolare funzionamento si trova a dover supportare un sovraccarico di natura meccanica, che può essere dovuto ad un guasto meccanico sui sistemi di trasmissione (cinghie, riduttori, cuscinetti) o per un eccessivo aumento di lavoro meccanico, per sopperire a questa richiesta di ulteriore coppia motrice il motore richiede una ulteriore quantità di corrente elettrica oltre il valore di quella nominale, che si traduce in un sovraccarico sulla linea di alimentazione, producendo degli effetti termici non salutari tanto per gli avvolgimenti del motore stesso, quanto per le conduttore che forniscono alimentazione al motore, e questo fin quando il dispositivo di protezione a monte sente il sovraccarico ed apre il circuito di alimentazione.

Ora poiché si conoscono bene gli effetti termici della corrente elettrica, ed elettrodinamici, vien da se che sia prioritario inserire a monte di ogni carico una protezione da sovraccarico per i conduttori che realizzano la linea elettrica, opportunamente coordinati.

Pertanto in caso di sovraccarico il ruolo fondamentale lo svolge la protezione termica, che nell’esempio riportato è da intendersi il termico a monte del motore asincrono a protezione delle condutture di alimentazione, ovviamente questa protezione dovrà essere ben coordinata ed in questo caso ci viene incontro la norma CEI 64/8 che stabilisce le condizioni che devono essere soddisfatte:

  • Ib In Iz                                                               2)     If ≤ 1,45 * Iz

Essendo In la corrente nominale del dispositivo di protezione, la If la corrente di intervento, ed Iz la portata in corrente delle condutture, mentre la Ib è la corrente di impiego del circuito.

Pertanto interpretando la 1) possiamo dire che la corrente nominale In del dispositivo di protezione, dovrà esser compresa fra la corrente di impiego Ib che il circuito dovrà fornire per i carichi ad esso connessi, e la portata in corrente Iz delle condutture utilizzate a pieno regime.

Mentre interpretando la 2) si legge che il valore di corrente If, per il quale il dispositivo di protezione deve intervenire entro il suo tempo non deve superare di 1,45 volte la portata in corrente Iz delle condutture che realizzano il circuito di alimentazione.

Ovviamente si dovranno sempre considerare le curve caratteristiche dei dispositivi di protezione, tanto è che quest’ultima condizione vale , quando la caratteristica del dispositivo di protezione non è contenuta nei valori inferiori alla curva limite di sovraccarico dei conduttori.

Quando si utilizza un dispositivo di protezione, quale un interruttore magnetotermico, questi ha una caratteristica di intervento termico inferiore alla curva limite di sovraccarico dei conduttori, pertanto si soddisfa implicitamente la condizione 2) considerando le curve caratteristiche degli interruttori magnetotermici (B,C,D).

Quindi la condizione determinante da verificare resta la 1) in fase di progetto , avendo cura che la  In  corrente nominale del dispositivo di protezione sia inferiore alla Iz la portata in corrente dei conduttori elettrici che realizzano la linea di alimentazione del carico.

Esempio

Una linea elettrica, realizzata con conduttori unipolari in rame della sezione di 2,5 mm2 isolati in PVC e posati entro tubo in aria, pertanto il riferimento della portata sarà A2 e temperatura ambiente 30°C, linea monofase quindi saranno due conduttori, per alimentare carichi monofase quale: circuito prese e circuito luce, la portata sarà di Iz= 15,1 A.

Ammettendo che il carico assorba una Ib = 11 A avremmo :

1)           11 ≤ In ≤ 15,1                                                              2)     If ≤ 1,45 * 15,1 = 21,89

Quindi la corrente nominale dell’interruttore da scegliere sarà di In=13 A, ed il valore di If sarà inferiore a 21,89 A, valore da verificare sulle curve caratteristiche dell’interruttore magnetotermico.

Una considerazione nella valutazione di un coordinamento della protezione per sfruttare al massimo una conduttura, deve essere relativa allo smaltimento del calore che si produce lungo la stessa per effetto Joule, nonché la verifica dell’accettabilità o meno della caduta di tensione che si produrrebbe nelle nuove valutazioni di coordinamento.

La condizione di sovraccarico nel dimensionamento degli impianti elettrici non è da prendere alla leggera, in quanto una corretta coordinazione dei dispositivi di protezione può prevenire eventi spiacevoli ; come altrettanto di buona norma è la manutenzione degli impianti elettrici , dove attraverso verifiche (connessioni) misure strumentali e /o rilevamenti termografici (industriale) si possono individuare e prevenire situazioni di sovraccarico.

A titolo di esempio pratico due condizioni di sovraccarico, rilevate dall’intervento dei rispettivi magnetotermici,e dalle verifiche sui carichi interessati dalla linea protetta. In entrembi i casi le condizioni di sovraccarico sono state generate da allentamento delle connessioni, la prima di un morsetto di un motore asincrono trifase di grossa taglia, e l’altra in una presa multipolare che alimenta un carico fortemente resistivo, sempre trifase.

morsetto

connettore

Altrettanto si può dire anche nel mettere in campo semplici accorgimenti nel quotidiano utilizzo di dispositivi elettrici ed impianti elettrici che evitino il realizzarsi di sovraccarichi che poi degenerano in situazioni al quanto calde e pericolose … un classico può essere l’utilizzo spropositato della famigerate “triple” e/o “ciabatte”.

ciabatta

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