Quadri a bassa tensioneè un componente critico nei sistemi di distribuzione dell'energia elettrica. È responsabile della protezione, del controllo e dell'isolamento delle apparecchiature e dei circuiti elettrici che funzionano a basse tensioni, in genere inferiori a 1.000 volt. Comprendere i componenti dei quadri di bassa tensione è fondamentale per garantire un funzionamento sicuro e affidabile negli impianti elettrici industriali, commerciali e residenziali. Questo blog esplorerà i componenti chiave che compongono i quadri a bassa tensione e il loro ruolo nel mantenere una distribuzione e una protezione efficienti dell'energia.
Gli interruttori automatici sono uno dei componenti più vitali nei quadri di bassa tensione. La loro funzione principale è quella di interrompere il flusso di corrente elettrica quando viene rilevato un sovraccarico, un cortocircuito o un guasto, proteggendo così le apparecchiature e il personale da potenziali danni o lesioni.
Tipi di interruttori automatici nei quadri di bassa tensione:
- Interruttori automatici scatolati (MCCB): vengono utilizzati per interrompere correnti nominali maggiori, in genere fino a 2.500 A. Gli MCCB sono comuni negli ambienti industriali in cui esistono richieste di potenza più elevate.
- Interruttori automatici miniaturizzati (MCB): sono progettati per valori di corrente inferiori, solitamente fino a 100 A, e si trovano più comunemente in applicazioni residenziali e piccole applicazioni commerciali.
- Interruttori automatici in aria (ACB): vengono utilizzati in applicazioni ad alta corrente (fino a 6.300 A) e si trovano spesso in grandi ambienti industriali. Gli ACB forniscono protezione contro sovraccarichi e cortocircuiti e offrono anche funzioni di sgancio più complesse rispetto agli MCCB e agli MCB.
Le sbarre collettrici sono conduttori solidi, tipicamente realizzati in rame o alluminio, che distribuiscono l'energia elettrica all'interno del quadro. Costituiscono una parte fondamentale della struttura di potenza interna del quadro, consentendo all'elettricità di fluire tra diversi componenti come interruttori, contattori e trasformatori.
Caratteristiche principali delle sbarre collettrici:
- Elevata capacità di corrente: le sbarre sono progettate per trasportare in modo efficiente grandi quantità di corrente.
- Design modulare: i moderni quadri a bassa tensione utilizzano spesso sistemi di sbarre modulari, che consentono installazioni flessibili e scalabili.
- Isolamento e protezione: a seconda del progetto, le sbarre possono essere nude o isolate e sono alloggiate in involucri protettivi per evitare contatti accidentali e ridurre il rischio di guasti elettrici.
I sezionatori, detti anche sezionatori, vengono utilizzati per diseccitare completamente sezioni dell'impianto elettrico per interventi di manutenzione o in caso di emergenza. Questi interruttori consentono agli operatori di isolare in modo sicuro i circuiti elettrici e le apparecchiature, prevenendo l'eccitazione accidentale durante i lavori di riparazione o ispezione.
Tipi di sezionatori:
- Interruttori di disconnessione con fusibile: combinano un interruttore e un fusibile in un'unica unità. Il fusibile fornisce protezione da sovracorrente, mentre l'interruttore consente l'isolamento del circuito.
- Sezionatori senza fusibile: vengono utilizzati nei circuiti in cui la protezione da sovracorrente è fornita da un altro dispositivo (come un interruttore automatico). L'interruttore serve solo per isolare il circuito.
I relè di protezione sono dispositivi che monitorano parametri elettrici quali corrente, tensione e frequenza per rilevare condizioni operative anomale. Quando viene rilevato un problema come una sovracorrente, una sottotensione o un guasto a terra, il relè attiva l'interruttore automatico per isolare la sezione difettosa del circuito.
Tipi comuni di relè di protezione:
- Relè di sovracorrente: rilevano un flusso di corrente eccessivo che potrebbe potenzialmente danneggiare l'apparecchiatura.
- Relè differenziali: confrontano la corrente in entrata e in uscita da una zona protetta e fanno scattare l'interruttore se viene rilevata una discrepanza, che potrebbe indicare un guasto.
- Relè di guasto a terra: sono progettati per rilevare guasti a terra, che possono causare gravi danni alle apparecchiature e creare rischi per la sicurezza.
I trasformatori di corrente (TA) e i trasformatori di tensione (TV) vengono utilizzati per ridurre correnti e tensioni elevate a livelli inferiori, che possono essere monitorati e misurati in modo sicuro da sistemi di controllo e dispositivi di protezione.
Funzioni di TA e TV nei quadri di bassa tensione:
- Trasformatori di corrente (TA): i TA riducono le correnti elevate a un livello inferiore e standardizzato che può essere letto in sicurezza dai dispositivi di misurazione. Svolgono inoltre un ruolo fondamentale nel funzionamento dei relè di protezione fornendo misurazioni di corrente accurate.
- Trasformatori di tensione (TV): i TV riducono le alte tensioni a livelli sicuri per la misurazione e il monitoraggio. Questi sono particolarmente importanti per garantire che i sistemi di controllo del quadro ricevano letture precise della tensione.
Dispositivi di controllo come interruttori, pulsanti e manopole rotanti consentono agli operatori di controllare manualmente il funzionamento del quadro, come l'apertura e la chiusura degli interruttori automatici. Dispositivi di segnalazione come indicatori luminosi, allarmi e misuratori forniscono feedback in tempo reale sullo stato operativo del sistema.
Tipi principali di dispositivi di controllo e segnalazione:
- Interruttori manuali: utilizzati per il funzionamento manuale degli interruttori automatici o dei sezionatori.
- Indicatori luminosi: forniscono un feedback visivo sullo stato di interruttori, interruttori e relè di protezione.
- Misuratori: utilizzati per misurare parametri elettrici come corrente, tensione e fattore di potenza, aiutando gli operatori a garantire che il sistema funzioni entro limiti di sicurezza.
La struttura fisica dei quadri di bassa tensione è alloggiata in involucri protettivi. Questi sono generalmente realizzati in metallo e sono progettati per proteggere i componenti interni da rischi ambientali come polvere, umidità e contatto accidentale.
Tipi di custodie:
- Involucri per interni: sono progettati per quadri installati all'interno di edifici o in ambienti protetti dalle condizioni atmosferiche esterne.
- Involucri esterni: i quadri esterni sono alloggiati in involucri resistenti alle intemperie in grado di resistere a vari fattori ambientali come pioggia, vento e temperature estreme.
I sistemi di protezione dagli archi elettrici stanno diventando sempre più importanti nei moderni quadri di bassa tensione per prevenire i guasti da arco elettrico. I guasti da arco sono pericolose scariche elettriche che si verificano quando l'elettricità salta tra due conduttori. I dispositivi di protezione da arco elettrico rilevano il verificarsi di guasti da arco elettrico e fanno scattare rapidamente il circuito per mitigare il rischio di danni e lesioni.
Componenti dei sistemi di protezione da arco elettrico:
- Sensori dell'arco: rilevano la luce intensa emessa da un arco elettrico.
- Interruttori ad azione rapida: scollegano rapidamente l'alimentazione per prevenire un'ulteriore escalation dell'evento di arco elettrico.
- Sistemi di monitoraggio: i sistemi di monitoraggio in tempo reale forniscono feedback e allarmi per avvisare gli operatori di potenziali condizioni di arco elettrico.
La messa a terra è una caratteristica di sicurezza fondamentale in tutti i sistemi elettrici e i quadri a bassa tensione non fanno eccezione. Una corretta messa a terra garantisce che qualsiasi corrente elettrica vagante sia diretta in modo sicuro a terra, riducendo il rischio di scosse elettriche o danni alle apparecchiature.
Elementi chiave della messa a terra nei quadri:
- Sbarre di terra: forniscono un punto di terra comune per l'intero sistema del quadro.
- Relè di guasto a terra: come accennato in precedenza, rilevano eventuali correnti involontarie che fluiscono verso terra e attivano dispositivi di protezione per isolare il circuito guasto.
I quadri a bassa tensione sono una parte essenziale di qualsiasi sistema di distribuzione elettrica, poiché forniscono protezione, controllo e monitoraggio per vari tipi di carichi elettrici. I suoi componenti, dagli interruttori automatici ai relè di protezione, lavorano insieme per garantire una distribuzione dell'energia sicura e affidabile. Comprendere questi componenti e le loro funzioni è fondamentale per la manutenzione e la risoluzione dei problemi dei sistemi elettrici a bassa tensione, garantendo efficienza, sicurezza e longevità in varie applicazioni. Che vengano utilizzati in impianti industriali, edifici commerciali o complessi residenziali, i quadri a bassa tensione svolgono un ruolo fondamentale nelle moderne infrastrutture elettriche.
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