Corso Di Informazione Elettrotecnica_v5

Ing.Ibrahim GULESIN | 2012-Italia

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PREFAZIONE

È la prima volta che decido di promuovere congiuntamente la preparazione e la diffusione di una collanaeditoriale e tale decisione non poteva che riguardare l’impiantistica elettrica, elettronica , ascensori ,scalemobili che coinvolge migliaia di operatori aventi diversi livelli professionali. Questa decisione è stata presacon lo scopo di contribuire alla crescita culturale e professionale degli operatori del settore, perché è tra gliobiettivi di promuovere la cultura della sicurezza elettrica, elettronica, manutenzione, installazione degliimpianti negli edifici, alla cui preparazione ed applicazione e contribuire alla formazione degli operatori delsettore. È quindi un momento particolare per il settore dell’impiantistica, anche alla luce delle nuovetecnologie che si stanno imponendo. Infatti, la normativa tecnica è in evoluzione e ha necessità di guide diapplicazione.Questo libro diventerà sarà il risultato di un lavoro di gruppo, in cui sono stati coinvolti diversi autori del

https://www.facebook.com/AscensoriSalamobili

“GRUPPO INGEGNERI TECNICI MANUTENTORI “https://www.facebook.com/groups/230254370417019/

Mirko Spadoni Lavora a Roma come responsabile tecnico settore ascensori e automatismi per conto

dell'Elevator Quality all'ospedale San Giovanni addolorata ha un esperienza decennale nel campo tecnico e

aziendale/gestionale; ha 32 anni, e in passato ha fatto esperienza sia come riparatore che come elettronico,

sin ad arrivare alla completa gestione di un'azienda.

Ing.Ibrahim GULESIN


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UNITÀ DI MISURA

In Italia e nell’Unione Europea è in vigore il Sistema di unità di misura detto Internazionale, in sigla SI. Glialtri sistemi di misura preesistenti sono stati dichiarati non validi, in quanto usano grandezze “nonassolute”, cioè soggette a variazioni di valore. Per esempio non è “assoluto” il “sistematecnico” che adotta come unità fondamentale il kg-forza, in quanto il suo valore varia da luogo a luogo infunzione della accelerazione di gravità. Questa è la corretta teoria; purtroppo, nella pratica (specie nei Paesiextraeuropei di lingua inglese) sono ancora in uso unità di misura quali: pollice, piede, yarda, libbra, cavallo-vapore, ecc.

Il Sistema Internazionale di unità di misura SI è l’unico sistema utilizzabile in tutto il territorio dell’UnioneEuropea in quanto adottato con la Direttiva 80/181/CEE, pubblicata nel 1980. Successivi emendamenti allaDirettiva consentono fino al 2010 anche l'utilizzo, in aggiunta, delle unità imperiali inglesi (pollici,galloni,ecc…). Il sistema si basa su sette grandezze fondamentali e due supplementari. Le grandezze utilizzate nel SIsono riportate nelle tabelle e si dividono in fondamentali, supplementari e derivate.

Tab. 1 Grandezze fondamentali, supplementari e relative unità


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Tab. 2 Grandezze derivate di maggiore interesse per progettisti ed installatori elettrici


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SEGNI GRAFICI

I segni grafici da utilizzare in elettrotecnica sono codificati dal Comitato Tecnico 3 dell’IEC ed adottati dalCENELEC e dal CEI. Esiste una vasta raccolta di segni raggruppati per scopi specificiche risolvono la stragrande maggioranza delle necessità impiantistiche. In alcuni casi particolari(apparecchiature di recente concezione o di utilizzo non esteso) non è possibile individuare simboliadeguati; in tali casi possono essere creati nuovi simboli il cui significato deve però essere spiegato in unalegenda allegata al disegno nel quale sono utilizzati. I “simboli di maggiore interesse”, alcuni dei quali sonoqui di seguito riprodotti, sono elencati nelle pubblicazioni:• CEI EN 60617-3 (CEI 3-15): Conduttori e dispositivi di connessione• CEI EN 60617-7 (CEI 3-19): Apparecchiature e dispositivi di comando e protezione• CEI EN 60617-8 (CEI 3-20): Strumenti di misura, lampade e dispositivi di segnalazione• CEI EN 60617-11 (CEI 3-23): Schemi e piani di installazione architettonici e topografici

SIMBOLITab. 3 Segni grafici distintivi (CEI 3-19)


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Tab. 4 Contatti a due o tre posizioni (CEI 3-19)

Tab. 5 Contatti a funzionamento anticipato e ritardato


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Tab. 5 Contatti a ritardo intenzionale

Tab. 6 Contatti a ritorno automatico e a posizione mantenuta


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Tab. 7 Ausiliari di comando unipolari (CEI 3-19)

Tab. 8 Ausiliari di posizione (CEI 3-19)

Tab. 9 Contatti funzionanti per effetto della temperatura (CEI 3-19)


9

Tab. 10 Apparecchi di manovra e comando (CEI 3-19)


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Tab. 11 Avviatori motori (CEI 3-19)

Tab. 12 Dispositivi di comando (CEI 3-19)

Tab. 13 Esempi di relé di misura (CEI 3-19)

Tab. 14 Dispositivi vari (CEI 3-19)

Tab. 15 Strumenti di misura e dispositivi di segnalazione


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Tab. 16 Esempi di strumenti indicatori (CEI 3-20)

Tab. 17 Esempi di strumenti registratori (CEI 3-20)

Tab. 18 Esempi di strumenti integratori (Contatori) (CEI 3-20)


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Tab. 19 Lampade e dispositivi di segnalazione (CEI 3-20)

Tab. 20 Linee (CEI 3-23)


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Tab. 21 Indicazione di conduttori (CEI 3-23)


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Tab. 22 Segni per l’installazione architettonica: Prese a spina (CEI 3-23)


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Tab. 23 Segni per l’installazione architettonica: Interruttori (CEI 3-23)


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Tab. 24 Canalizzazioni prefabbricate


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Tab. 25 Conduttori e dispositivi di connessione (CEI 3-15)

Tab. 26 Derivazioni, morsetti, collegamenti (CEI 3-15)


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Tab. 27 Dispositivi di connessione (CEI 3-15)

Tab. 28 Segni grafici di terra


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Semiconduttori, componenti fotosensibili Resistenze, condensatori e induttori

Dispositivi di connessione


21

Collegamenti degli avvolgimenti Elementi delle macchine


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Trasformatori e reattori


23

Trasformatori di misura TA -TV

Apparecchi di manovra e comando


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SCHEMI

Nell’ambito dell’attività impiantistica e della sua documentazione, lo schema ha una funzione essenziale,quale strumento destinato alla rappresentazione dei diversi collegamenti che consentono ai componentielettrici di operare. Esistono diversi tipi di schema, a seconda delle finalità che il progettista si pone; nelseguito viene fornita una panoramica. Lo schema elettrico è la rappresentazione grafica realizzata mediantel’uso di segni grafici, con blocchi di identificazione ed annotazioni riferite ai componenti di un impianto.Oltre che per la realizzazione dell’impianto stesso, lo schema viene utilizzato in fase di esecuzione,manutenzione e di prova, per cui deve essere completo di tutte le nozioni ed informazioni necessarie alloscopo.La rappresentazione di un circuito può essere di tipo:• unifilare : due o più conduttori vengono rappresentati da una sola linea, e i segni grafici fornisconol’indicazione del numero di conduttori presenti in ogni linea e delle loro connessioni• multifilare : è la vera rappresentazione completa di un circuito elettrico.Nell’ambito dei circuiti costitutivil’apparecchiatura o l’impianto,si possono inoltre distinguere:• circuiti di potenza : circuiti il cui compito è alimentare gli organi di potenza;• circuiti ausiliari : circuiti che alimentano bobine di comando (contattori, relé, ecc.) e che servono aprovocare manovre e/o segnalazioni.

Fig. 29 Rappresentazione grafica di un circuito unifilare (a) e trifilare (b) per l'alimentazione di un motore


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Fig. 30 Schema di circuito trifilare e funzionale


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Categorie d'impiego dei contattori secondo IEC 947

Corrente alternata

(IEC 408 - CEI 17-11 - VDE 0660 T1)

Categoriad'impiego

Applicazioni Tipiche

AC-1 Inserzione o disinserzione di carichi non o debolmente induttivi, forni a resistenza

AC-2 Avviamento e arresto di motori ad anelli

AC-3 Avviamento ed arresto con interruzione dell'alimentazione di motori a gabbia

AC-4 Avviamento e frenatura in controcorrente, manovra ad impulsi di motori a gabbia

AC-5a Inserzione di lampade a gas

AC-5b Inserzione di lampade ad incandescenza

AC-6a Inserzione di trasformatori

AC-6b Inserzione di batterie di condensatori

AC-7a Inserzione di carichi debolmente induttivi per applicazioni domestiche e similari

AC-7b Motori di elettrodomestici

AC-8aInserzione di motori per compressori di raffreddamento ermeticamente incapsulati,con ripristino manuale del sovraccarico

AC-8bInserzione di motori per compressori di raffreddamento ermeticamente incapsulati,con ripristino manuale del sovraccarico

AC-11 Comando di elettromagneti in a.c. (IEC 337-1, CEI 17-12 VDE 0660T2)

AC-12Comando di carichi resistivi e carichi a stato solido con isolamento ottenuto con optoisolatori

AC-13 Comando di carichi a stato solido con trasformato di isolamento

AC-14 Comando di piccoli carichi elettromagnetici (<= 72 VA)

AC-15 Comando di carichi elettromagnetici (> 72 VA)

AC-20 Inserzione e disinserzione di carichi a vuoto

AC-21 Inserzione o disinserzione di carichi non o debolmente induttivi, forni a resistenza

AC-22Inserzione e disinserzione di carichi misti resistivi e induttivi, compresi sovraccarichimodesti

AC-23Avviamento ed arresto con interruzione dell'alimentazione di motori a gabbia ocarichi fortemente induttivi


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Categorie d'impiego dei contattori secondo IEC 947

Corrente continua

(IEC 408 - CEI 17-11)

Categoriad'impiego

Applicazioni Tipiche

DC-1Inserzione o disinserzione di carichi non o debolmente induttivi, forni a resistenzaL/R = 1 ms

DC-3Motori in derivazione: avviamento, arresto, frenatura in contro corrente, manovraad impulsi

DC-5Motori in serie: avviamento, arresto, frenatura in contro corrente, manovra adimpulsi

DC-6 Inserzione di lampade ad incandescenza

DC-11 Comando di elettromagneti L/R = 40 ms (IEC 337-1 CEI 17-12 VDE 0660T2)

DC-12Comando di carichi resistivi e a stato solido con isolamento ottenuto con optoisolatori

DC-13 Comando di elettromagneti

DC-14 Comando di carichi elettromagnetici aventi resistori economizzatori nel circuito

DC-21Inserzione o disinserzione di carichi non o debolmente induttivi, forni a resistenzaL/R = 1 ms

DC-23Connessione e distacco di carichi fortemente induttivi (es. motori in serie) L/R = 15ms


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Designazione dei componenti degli equipaggiamenti elettrici delle

macchine industriali(CEI 44-6)

Lettera Tipo di componente EsempiContrassegno

dell'apparecchio

A Complessi unitàLaserMaserRegolatore

A

Amplificatore a transistori AD

Amplificatore a circuiti integrati AJ

Amplificatore magnetico AM

Amplificatore a valvole AV

Piastra stampata AP

Cassetto AT

Rack AR

BTrasdutori di una grandezza nonelettrica in una elettrica o viceversa

Cellula fotoelettricadinamometro elettricoTrasduttore a cristalloMicrofonoTestina di letturaAltoparlanteTrasmettitore sincrono

B

Trasduttore o sensore analogico o numerico a passi multipli(utilizzabile per l'indicazione o la misura):

Trasduttore di pressione BP

Trasduttore di posizione BQ

Trasduttore di rotazione (generatore tachimetrico) BR

Trasduttore di temperatura BT

Trasduttore di velocità BV

C Condensatori C

DOperatori binari, dispositivi ditemporizzazione, dispositivi dimemorizzazione

Dispositivi e circuiti integratiLinea di ritardoElemento bistabileElemento monostabileRegistratoreMemoria magneticaRegistratore su nastro o su disco

D

E Materiali diversi Dispositivi non specificati nella presente tabella E

Dispositivo di riscaldamento EH

Lampade per illuminazione EL

Ventilatore EV

F Dispositivi di protezioneLimitatore di sovratensione

ScaricatoriF

Dispositivo di protezione a soglia di corrente ad azione istantanea FA

Dispositivo di protezione a soglia di corrente ad azione ritardata FR

Dispositivo di protezione a soglia di corrente ad azione istantanea eritardata

FS

Fusibile FU

Dispositivo di protezione a soglia di tensione FV

G Generatori, alimentatoriGeneratori rotantiOscillatori al quarzo

G

Batteria di accumulatori GB

Convertitore di frequenza rotante o statico GF


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Alimentatore GS

H Dispositivi di segnalazione Segnalatore acustico HA

Segnalatore ottico, dispositivo di segnalazione luminosa HL

J

K Relè, contattori Relè istantaneo a tutto o niente o contattori istananei KA

Relè bistabili o contattori interdipendenti (relè a tutto o niente conaggancio meccanico o magnete permanente ecc.)

KL

Contattori KM

Relè polarizzati KP

Relè reed KR

Relè a tempo a tutto o niente (temporizzatore) KT

L Induttori, reattoriInduttoreBobina d'arrestoReattore

L

M Motori M

N Circuiti integrati analigiciAmplificatori operazionaliApparecchi ibridi analogici/digitali

N

PStrumenti di misura, dispositivi diprova

Dispositivi di misura indicatori, registratori e integratoriGenereatori di segnali

P

QApparecchi di manovra per circuiti dipotenza

Interruttore automatico QF

Interruttore di protezione del motore QM

Dispositivo sezionatore QS

R Resistori Resistore fisso o variabile (reostato) R

Potenziometro RP

Derivatore RS

Resistore a variazione intrinseca dipendente dalla temperatura(termistore)

RT

Resistore a variazione intrinseca dipendente dalla tensione (varistore) RV

S Apparecchi di comando o controllo Selettore o commutatore SA

Pulsante (compreso dispositivo elettronico di comando a prossimitaà) SB

Sensori a tutto o niente numerici (a passo singolo) di naturameccanica ed elettronica:

- Sensoredi livello del liquido SL

- Sensore di pressione SP

- Sensore di posizione (compreso prossimità) SQ

- Sensore di rotazione SR

- Sensore di temperatura ST

T Trasformatori Trasformatore di corrente TA

Trasformatore per l'alimentazione dei circuiti di comando TC

Trasformatore di potenza TM

Stabilizzatore magnetico TS

Trasformatore di tensione TV

U Modulatori, convertitori

DiscriminatoreDemodulatoreConvertitore di frequenzaCodificatoreConvertitoreInvertitoreTraslatore telegrafico

U

V Tubi elettronici, semiconduttori

Tubo elettronicoTubo a scarica di gasDiodoTransistore

V


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Tiristore

Raddrizzatore per l'alimentazione dei circuiti di comando VC

WVie di trasmisioni, guide d'onda,antenne

ConduttoreCavoSbarraGuida d'ondaaccoppiatore direzionale di guida d'ondadipoloAntenna parabolica

W

X Morsetti, prese, spine Sbarretta di connettore XB

Spinotto di prova XJ

Spina XP

Presa XS

Banda terminale a morsetti XT

YApparecchi meccanici azionatielettricamente

Elettromagnete YA

Freno elettromagnetico YB

Frizione elettromagnetica YC

Mandrino o tavola magnetica YH

Valvola elettromagnetica YV

ZTrasformatori, adattatori diimpedenza, equalizzatori, limitatori dibanda

Equilibratore di lineacompressoreFiltro a cristallo

Z


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CONCETTI E FORMULECorrente continua (c.c.) e corrente alternata (c.a.) Gli impianti elettrici sono alimentati in corrente continua(che può essere anche ondulata) o in corrente alternata. La Norma CEI 64-8 “Impianti elettrici utilizzatori atensione nominale non superiore a 1000 V in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua” alla notadell’art. 411.1.4.3 indica che una grandezza continua (c.c.), è ritenuta convenzionalmente non ondulataquando:

- l’ondulazione sinusoidale non è superiore al 10% in valore efficace, oppure- l’ondulazione non sinusoidale presenta un valore massimo di picco non superiore a 140 V per un

sistema in c.c. con tensione nominale di 120 V, o analogamente 70 V per un sistema in c.c. contensione nominale di 60 V.

La corrente continua è caratterizzata da un solo senso di percorrenza, dal morsetto del generatore(convenzionalmente definito polo positivo +) al polo negativo (-). Essa è pertanto unidirezionale. Lacorrente alternata è caratterizzata da un’inversione periodica del senso di percorrenza: il valore varia dazero ad un valore massimo nei due sensi, per tornare poi nuovamente a zero compiendo un’oscillazionecompleta. L’intervallo di tempo T è definito periodo e rappresenta il tempo necessario affinché la grandezzaperiodica compia un’oscillazione completa; esso è misurato in secondi. Un secondo conterrà un certonumero di periodi, questo numero rappresenta la frequenza della grandezza periodica. La frequenza nel SI(sistema internazionale di unità) viene indicata con la lettera f e misurata in Hz. La frequenzarisulta legata al periodo della grandezza periodica dellarelazione:

f =1 / T

L’energia elettrica in Europa e in molti altri Paesi è prodotta e distribuita a 50 Hz, in altri per esempio USA,Giappone, Brasile è a 60 Hz. In Italia la frequenza usata per la corrente alternata vale 50 Hz; il periodo diuna oscillazione vale dunque 0,02s. La circolazione della corrente elettrica determina fenomeni resistivicome più avanti descritto.

Legge di OhmScoperta dal fisico tedesco Georg Ohm nel 1829, è la legge fondamentale dell’elettrotecnicadove:V - tensione, in volt (V)R - resistenza, in ohm ( Ω ) I - corrente, in ampere (A)

La legge di ohm stabilisce una diretta proporzionalità tra corrente e tensione.

V = R * I

R = V / I

I = V / R


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Resistenze in Serie

Quando si hanno delle resistenze in serie, la resistenza totale è data dalla somma delle singoleresistenze:

RT = R1 + R2 + R3 + ... + RN

Legenda: RT resistenza totale ( )

R1 ÷ RN valore delle singole resistenze ( )

Resistenze in Parallelo

Quando si hanno delle resistenze in parllelo, la resistenza totale è data dal reciproco dalla sommadei reciproci delle singole resistenze:

RT = 1 / ( 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 + ... + 1 / RN )

quando si hanno solo due resistenze in parallelo si può applicare la seguente formula:

RT = 1 / R1 + 1 / R2

Legenda: RT resistenza totale ( )

R1 ÷ RN valore delle singole resistenze ( )


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Trasformazione Triangolo-Stella e Stella-Triangolo

Trasformazione Triangolo-Stella

=====>

=====>

Triangolo Stella

RA = ( RAB * RAC ) / ( RAB+ RAC + RBC )

RB = ( RAB * RBC ) / ( RAB+ RAC + RBC )

RC = ( RAC * RBC ) / ( RAB+ RAC+ RB )

Trasformazione Stella-Triangolo

=====>

=====>

Stella Triangolo

RAB = RA + RB + ( RA * RB ) / RC

RBC = RB + RC + ( RB * RC ) / RA

RAC = RA + RC + ( RA * RC ) / RB


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Calcolo della sezione del conduttore di protezione nei riguardi delle

sollecitazioni termiche dovute alle correnti di breve durata

CEI EN 60439-1 (17-13/1)

Formula valida per correnti di durata comprese tra 0.2 ÷ 5 sec

Sp = area della sezione espressa in mm2

I =valore efficace della corrente di guasto (c.a.) che percorre il dispositivo di protezione(Ampere), per un guasto di impedenza trascurabile

t = tempo di intervento del dispositivo di protezione (secondi)

k =dipende dal materiale del conduttore di protezione, dall'isolamento e da altri elementi, oltreche dalla temperatura iniziale e finale

Tabella IEC 364-5-54 : valori di k per conduttori di protezione isolati non incorporati in cavi, oconduttori di protezione nudi in contatto con rivestimenti di cavi

-

Isolante del conduttore di protezione o deirivestimenti dei cavi

PVC

XLPE

EPR

Conduttori nudi

Gomma butilica

Temperatura finale 160°C 250°C 220°C

Materiale conduttore k

Rame

Alluminio

Acciaio

143

95

52

176

116

64

166

110

60

Nota: si suppone che la temperatura iniziale dei conduttori sia di 30°C

Scelta della sezione del conduttore di protezione in base al conduttore di

fase

(CEI 17-13/1 EN 60439-1 terza edizione)


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Sezione dei conduttori di fase

S(mm

2)

Sezione minima del corrispondenteconduttore di protezione

Sp(mm

2)

S 16 S

16 < S 35 16

35 < S 400 S / 2

400 < S 800 200

S 800 S / 4

Paragrafo 7.4.3.1.7

Sezione del conduttore equipotenziale in rame

(CEI 17-13/1 EN 60439-1 terza edizione)

Corrente nominale di impiegoIe

(A)

Sezione minima del conduttore protettivoequipotenziale

(mm2)

Ie 20 S ( sezione del conduttore di fase )

20 < Ie 25 2.5

25 < Ie 32 4

32 < Ie 63 6

63 < Ie 10

Paragrafo 7.4.3.1.10

Potenzacorrente alternata trifaseP = √3 . V · I · cos ϕ Q = √3 . V · I · sen ϕ A = √3 . V · I

corrente alternata monofaseP = V · I · cos ϕ Q = V · I · sen ϕ A = V · I

V = P / ( I . cos ϕ) I = P / V. cos ϕ

corrente continuaP = V.I =R.I2 =V2 / RV = P / II = P / V = V / RR = V / I = P / I2 = V2 / P

dove:


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V - tensione, in volt (V)R - resistenza, in ohm ( Ω) I - corrente, in ampere (A)P - potenza attiva, in watt (W)Q - potenza reattiva, in voltampere reattivo (VAr)A - potenza apparente, voltampere (VA)cos ϕ- fattore di potenza (coseno dell’angolo tra il vettore tensione e il vettore corrente) √3 = 1,73 coefficiente per i circuiti trifasi in corrente alternata trifase

Si riportano i coefficienti di trasformazione tra CV (cavalli vapore) grandezza non più utilizzabile e kW.1 Kw = 1,36 CV1 kWh = 1,36 CVhCV = 0,736 kW


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CALCOLO CORRENTI ASSORBITE IB (CORRENTE DI IMPIEGO)Calcolo della corrente in una conduttura:

Esempio di calcolo della corrente IB (corrente d’impiego) di una conduttura che alimenta un quadrodi reparto a 400 V con le seguenti potenze:- forno con resistenze elettriche P = 30 kW a cos = 1- impianto illuminazione P = 15 kW a cos = 0,9- impianto macchine utensili P = 60 kW a cos = 0,75Totale potenza P = 105 kWLa corrente che la conduttura deve trasportare è la somma vettoriale delle correnti attive e reattivedelle singole utenze.

Calcolo delle correnti assorbite:

Forno elettrico

Impianto illuminazione

Impianto macchine utensili

Calcolo delle correnti attive:IP1 = I1 · cos = 43,35 · 1 = 43,35 AIP2 = I2 · cos = 24,08 · 0,9 = 21,67 AIP3 = I3 · cos = 115,60 · 0,75 = 86,70 ATotale IP = 151,72 A

Calcolo delle correnti reattive:IQ1 = I1 · sen = 43,35 · 0 = 0,00 AIQ2 = I2 · sen = 24,08 · 0,44 = 10,59 AIQ3 = I3 · sen = 115,60 · 0,66 = 76,30 ATotale IQ = 86,89 A


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Corrente IB

Tab…..valori di cos e dei corrispondenti valori di sen e tg


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Oppure si può calcolare la potenza reattiva Q dei singoli carichi, fare la somma delle potenze attiveP e la somma delle potenze reattive Q, calcolare la potenza apparente A per dedurre la correntedi dimensionamento della conduttura IB.

Potenza reattiva:Q = · V · I · sen = P · tg

Con riferimento alle potenze del precedente esempio:Q1 = 30 · tg = 30 · 0 = 0Q2 = 15 · tg = 15 · 0,48 = 7,2Q3 = 60 · tg = 60 · 0,88 = 52,8Totale potenza reattiva = 60

Potenza attiva:P = P1 + P2 + P3 = 105 kW

Potenza apparente:


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Calcolo corrente assorbita da un motore

corrente continua

corrente alternata monofase

corrente alternata trifase

dove:P - potenza resa in (kW)- rendimento in (%)

Potenza assorbita = potenza resa + potenza persa (a causa dell’impedenza dei conduttori delmotore e del riscaldamento dei cuscinetti).

Esempio di calcolo della corrente assorbita da un motore in correntealternata trifase della potenza di 7,5 kW - tensione 400 V - cosϕ = 0,87, = 0,85

Calcolo semplificato della corrente di impiego IB La Norma CEI 64-8 definisce che la corrente diimpiego è la corrente che può fluire in un circuito nel servizio ordinario e dipende da:numero degli utilizzatori, potenza, tensione, cos rendimento. In regime permanente corrispondealla più grande potenza trasportata dal circuito in servizio ordinario tenendo conto dei fattoridi utilizzazione e di contemporaneità. In regime variabile si considera la corrente termicamenteequivalente che, in regime continuo, porterebbe gli elementi del circuito alla stessa temperatura.ove:


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ove:

La corrente che un circuito deve trasmettere agli utilizzatori viene determinata dalla somma dellapotenza dei singoli utilizzatori moltiplicata per i fattori Ku e Kc.

corrente continua

corrente alternata monofase

corrente alternata trifase


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Calcolo del valore massimoLa guida CEI 64-50 propone nell’appendice F.1, per il calcolo della corrente (massima) IB di un circuito ilseguente metodo:

Data la relazione IB = P · a · b · c · d · e

dove P è la potenza espressa in kW di ogni apparecchio utilizzatore, i vari fattori a, b, c, d ed e hanno, adesempio, il significato riportato nelle tabelle seguenti:

Fattore a - per apparecchi di illuminazione

Fattore a - per apparecchi utilizzatori a motore

Il fattore a viene assunto pari a 1 per apparecchiature di riscaldamento con resistenza, mentre per gliapparecchi utilizzatori si deve far riferimento alle indicazioni fornite dai costruttori.


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Fattore di utilizzazione b

Fattore di contemporaneità c

Il fattore di contemporaneità deve essere scelto sulla base delle varie applicazioni; in assenza di indicazionipiù precise si possono adottare i valori della precedente tabella.Fattore per “ampliamenti” d Il fattore d tiene conto delle previsioni di estensione dell’impianto:

• in genere = 1• per applicazioni industriali = 1,2

Fattore di conversione eFattore di conversione delle potenze (espresse in kW) in correnti (espresse in A)

Si ritiene opportuno indicare come sono stati ricavati fattori a, e:• per circuiti trifasi

moltiplicando denominatore e numeratore per 1000 e suddividendo la formula in tre parti si ottiene:


46

dove:e = 1000/ 1,73 · V = 1,4 fattore di conversione della potenza (espressa in kW) in corrente (espressa in A)

• per circuiti monofasi varia solo il fattore e

e = 1000/ V = 4,35 fattore di conversione della potenza (espressa in kW) in corrente (espressa in A)

CALCOLO CADUTA DI TENSIONE

Variazione di tensioneV = V1 - V2

V%= (V1 - V2).100 / V2

dove:V1 - tensione all’inizio della condutturaV2 - tensione al termine della conduttura

In corrente continua∆V = V1 - V2 = R · I

In corrente alternata

La caduta di tensione si calcola con la formula:

∆V = I. l. K. (R cos ϕ + X sen ϕ)

dove:I = corrente (A)l = lunghezza linea (m)K = 1,73 per linee trifasiK = 2 per linee monofasiR = resistenza del cavo (ohm/m)X = reattanza del cavo (ohm/m)cos ϕ = dell’utilizzatore sen ϕ = dell’utilizzatore La tabella CEI - UNEL 35023-70 riporta i valori della resistenza e della reattanza nonché le cadute ditensione in mV/Am (millivolt/amperometro) per alcuni valori di cos ϕ. Nella sottostante tabella, derivatadalla citata tabella CEI-UNEL, sono riportati i valori per cos ϕ = 0,8, 0,9 e 1.


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Tab….. Cadute di tensione in mV/Am per cavi unipolari

I valori della tabella sono calcolati con la seguente formulaY = [K (R cos j + X sen j)]

con K = 2 per circuito monofasecon K = 1,73 per circuito trifaseR e X sono ricavati dalla tabella UNEL 35023-70 ed espressi in milliohm (mΩ). I valori riportati in tabella sono espressi mV/Am; la formula

∆V = I. l. K. (R cos ϕ + X sen ϕ) per il calcolo della caduta di tensione risulta:

∆V = I. l. Y /1000

dove:l = lunghezza della conduttura in mI = corrente in AY = ricavato dalla tabella ………….

Esempio:calcolo della caduta di tensione di una conduttura monofase alimentata a una tensione 230 V, di lunghezza100 m di sezione 4 mm2 con corrente di impiego IB = 20 A a cos ϕ = 0,9

∆V= 20. 100. 10,2 / 1000 = 20,4 V

∆V% = (V1 - V2) . 100 / V1=(230 – ( 230 - 20 4 )) .100 / 230 =8,869%

Il valore 10,2 si legge sulla tabella …… (riga sezione 4 mm2 e colonna circuito monofase cos ϕ = 0,9) Nella seguente tabella, tratta dall'Appendice F.4 della seconda edizione della Guida CEI 64-50, sonoriportati valori sufficientemente approssimati per la determinazione della caduta di tensionenelle condutture realizzate con cavi in rame.Tab. ….. Caduta di tensione in % della tensione V1


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ILLUMINOTECNICA

CRITERI DI PROGETTAZIONE

QUANTITÀ , QUALITÀ E COSTI DELLA LUCE

L’impianto di illuminazione richiede in genere di essere valutato sotto gli aspetti di quantità, qualitàe costo della luce. La quantità della luce riguarda soprattutto il livello di illuminamento necessarioad assicurare una visione ottimale in relazione alle attività da eseguire nell’ambiente e quindi alcompito visivo, cioè dell’impegno visivo necessario per le attività stesse. Ad esempio, per attivitàda eseguire in ufficio si possono considerare compiti visivi relativi a:

• lettura e scrittura sul piano scrivania;• operazioni su videoterminale;• ricerca fascicoli e pratiche negli armadi o scaffali;• attività ordinarie quali circolazione, ecc.

Nella Tab. … sono indicati i valori minimi di illuminamento consigliati per alcune attività.Tab. …Relazione tra compito visivo, attività ed illuminamento necessario

Quando il compito visivo non è unico per tutto l’ambiente, l’impianto dovrà essere realizzato inmodo da garantire una adeguata illuminazione generale e condizioni di illuminazione piùintense nelle aree con compiti visivi più gravosi. Ulteriori suddivisioni (supplementare, localizzatafunzionale, localizzata decorativa, d’accento, ecc.) sono richiamate nei volumi successivi.La qualità della luce riguarda il benessere visivo, quindi soprattutto il colore della luce, la resa delcolore ed il controllo dell’abbagliamento, diretto o riflesso. La temperatura (o tonalità) di colore ,cioè ”l’apparenza” della luce, il cui colore percepito assomiglia il più possibile a quello di uncorpo metallico riscaldato a detta temperatura, è importante per la scelta delle lampade. Lelampade usate per l’illuminazione di interni, sono suddivise in tre gruppi in relazione allatemperatura di colore:Temperatura minore di 3300 K: luce bianco-calda (W) " da 3300 K a 5300 K: luce bianco-neutra (I)" maggiore di 5300 K: luce bianco-fredda (C)Le sigle tra parentesi, richiamate dalla norma UNI 10380 e riportate sui cataloghi, sono le inizialidei termini inglesi Warm, Intermediate, Cold. La scelta della temperatura di colore dipende dalleapplicazioni; tuttavia è da tener presente che, per essere accettabile, il livello di illuminamento e ilcolore della luce devono essere correlati (dell’ordine di 1/10): in pratica, se si usano lampade da6000 K il livello dovrà essere non meno di 500-600 lux. La resa del colore, indica l’effetto dellasorgente luminosa sull’apparenza del colore dell’oggetto illuminato paragonato a quelloprodotto dall’illuminazione naturale. Questo parametro è importante soprattutto quando le esigenzedi apprezzamento sono primarie e possono essere soddisfatte solo impiegando lampade diadeguate caratteristiche. La suddivisione in quattro gruppi dell’indice di resa semplifica la sceltadella sorgente luminosa più adatta, in relazione al tipo di attività cui l’illuminazione è destinata.Nella tab. … viene indicata la corrispondenza tra le categorie prescritte dalla norma UNI 10380 perle varie applicazioni e l’indice di resa Ra riportato sui cataloghi di lampade.


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Tab. …. Corrispondenza fra gruppo di resa del colore ed indice Ra

Per gli ambienti interni sono generalmente raccomandati i gruppi 1A ed 1B; per gli esterni i gruppi2 e 3. Anche il controllo dell’abbagliamento può essere di primaria importanza per diverseapplicazioni. È di fatto impossibile considerare un ambiente gradevole quando vi si trovanosorgenti luminose troppo brillanti, dirette o riflesse. Occorre quindi:

• evitare le lampade nude nel campo visivo;• utilizzare apparecchi di illuminazione che nascondano le lampade mediante diffusori,

rifrattori o schermi adeguati.Per applicazioni significative il grado di abbigliamento viene quantificato come UGR (Unified GlareRating - vedi norma UNI 10380/A1).Altri elementi che possono richiedere considerazione sono:

• i fattori di riflessione delle superfici dell’ambiente;• l’integrazione nella struttura architettonica.

La valutazione dei costi della luce è assai utile per il confronto fra le diverse soluzioni equivalenti,in relazione a qualità e quantità della luce, data anche l’attuale attenzione al risparmio energetico,che deve essere sempre perseguito.Essi sono così suddivisi:

• costi d’impianto: comprendono tutti gli investimenti iniziali, su cui gravano gli oneri finanziarie da ammortizzare generalmente in 10 anni per gli impianti interni e 20 anni per quelliesterni;

• costi dell’energia elettrica: proporzionali al costo del kWh, al tempo di utilizzazionedell’impianto, all’efficienza luminosa delle lampade e degli apparecchi, all’eventualeregolazione con l’impiego o meno della luce diurna;

• costi di manutenzione: comprendono soprattutto il ricambio lampade, occasionale o aprogramma, la pulizia degli apparecchi, la sostituzione di altri componenti o partidell’impianto soggetti ad usura o guasto.

Un esempio di calcolo del costo della luce è riportato nel paragrafo seguente.


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CALCOLI DI MASSIMA DELL’ ILLUMINAMENTOIn ragione dei sopracitati parametri e delle relative scelte effettuate, si può determinare il numero eil tipo di lampade e di apparecchi illuminanti. Per quanto riguarda specificamente i procedimenti dicalcolo, oggi il progettista usa i programmi su PC con risultati alquanto accurati e rapidi. Inoltre èda notare che se il progetto è relativo ad ambienti di lavoro in cui si svolgono attività con lapresenza di lavoratori subordinati, l’impianto deve avere anche i requisiti previsti dal Dlgs 626/94. Ilrispetto di tutte le prescrizioni legislative è comunque assicurato effettuando la progettazione inconformità alla Norma CEI 0-2 con relazione preliminare, relazione di progetto e relazione tecnica.Tuttavia, per una valutazione di massima, può essere sufficiente conoscere i metodi fondamentali.

Metodo del flusso

Questo metodo consente di determinare l’illuminamento medio sul piano di calpestio di un locale,detto anche piano di riferimento. Si utilizza in genere per locali di forma parallelepipedo, quandosi voglia valutare in prima approssimazione l’illuminamento medio ottenibile con centri luminosicomunque disposti. Il metodo consente di calcolare l’entità del flusso da installare, in base alvalore iniziale E prefissato per l’illuminamento, secondo la formula seguente:E = · U / S e, scambiando i termini,= E · S / U

dove :- flusso totale da installare ( lm );E - illuminamento medio iniziale ( lx );S - area da illuminare (m 2);U - fattore di utilizzazione.

Il fattore di utilizzazione è il rapporto fra il flusso ricevuto dal piano di riferimento ed il flusso totaleemesso dalla lampada installata. Il valore U è dato in apposite tabelle per ciascun apparecchio, infunzione del rendimento fotometrico dell’apparecchio stesso, dei fattori di riflessione delle pareti edella geometria del locale. Le tabelle sono riportate sui cataloghi. Detto fattore riveste notevoleimportanza anche ai fini del consumo di energia elettrica perché, a pari illuminamento, condizionadirettamente l’impianto per quanto riguarda l’entità del flusso da installare, il numero di lampade dainstallare e la loro potenza. In pratica, per il calcolo di massima, si possono considerare i seguentivalori del fattore di utilizzazione:

Tab. … Fattori di utilizzazione per il calcolo di massima


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Esempio:Determinare il flusso necessario per ottenere un illuminamento E (100 lx) di un locale residenziale(ad es: sala giochi), di dimensioni 8 x 5 m, mediante apparecchi a distribuzione mista, conlampade fluorescenti (fig. …..).

Elementi da considerare:• Superficie: 40 m 2

• Illuminamento E richiesto (iniziale): 100 lx• Fattore di utilizzazione U: 0,4 (da tab. …)•

Il flusso luminoso necessario risulta:= E · S / U = 100 · 40 / 0,4 = 10.000 lmTrattandosi di locale senza requisiti particolari di resa del colore, possono essere impiegatelampade fluorescenti lineari ordinarie,con le seguenti caratteristiche:

• potenza 36 W;• tonalità di colore 4000 K.;• resa di colore 60;• flusso nominale di lampada ( ) 2850 lm;

- flusso luminoso nominale della lampada; (indicato nel catalogo del costruttore)Il numero di lampade necessario risulta:n = / = 10.000 / 2850 = 3,5 (arrotondato a 4)

Possono essere utilizzati due apparecchi bilampada. Metodi più complessi nel calcolodell’illuminamento degli interni, dipendenti dal fattore di forma (indice) del locale, dai fattoridi riflessione delle pareti, dal decadimento delle lampade, apparecchi e pareti, e quindi dal fattoredi manutenzione nonché dal grado di uniformità dell’illuminamento, saranno sviluppati neisuccessivi casi particolari.

Fig. … Disposizione di massima degli apparecchi


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Metodo dell’intensitàDetto metodo viene applicato in pratica quando sorgenti luminose e punti di calcolo sono innumero ridotto oppure il flusso luminoso emesso dagli apparecchi o lampade è a fascio strettoe concentrato verso il piano di lavoro o l’oggetto da illuminare. Tale metodo consente dideterminare l’illuminamento in un punto ( P ) di una superficie perpendicolare alla direzione diincidenza della luce, posta all’altezza ( h ), secondo l’espressione:

E = I / h 2

dove:h = distanza minima (altezza) fra la sorgente e il piano (in metri);I = intensità luminosa (in candele).

Quando l’incidenza non è perpendicolare al piano, occorre applicare la legge del coseno, per cuise si considera una sorgente di intensità luminosa ( I ) nella direzione ( ) rispetto alla normaledi una superficie (fig. …), l’illuminamento ( E ) nel punto ( P ) è dato da:

E = I · cos3/ h2

I valori di cos3 sono riportati nelle apposite tabelle trigonometriche.


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Fig. …. Calcolo dell’illuminamento orizzontale in un punto P in relazione all’intensità luminosa e alla distanza

Esempio :verificare il valore massimo dell’illuminamento E prodotto da un apparecchio applicato al soffitto subinario con lampada alogena da 300W, avente flusso luminoso nominale di 5000 lm (con ladistribuzione dell’intensità luminosa riportata in fig. …) su un affresco posto alla distanza di 4 metricon una differenza di altezza tra sorgente e oggetto di 1 metro. Dato il tipo di oggetto,l’illuminamento non dovrà superare 150 lx ai fini di buona conservazione.

L’intensità luminosa I è data da:I = 650 · 5 = 3250

dove il valore 650 lo si ricava dalla fig. …. e costituisce l’intensità massima, espressa in cd, riferitaad un flusso luminoso di 1000 lm (cd/1000 lm).Il valore di 5 deriva dal flusso nominale effettivo della lampada (5000 lm), diviso 1000 lm. Datal’eccessiva ampiezza dell’angolo è possibile considerare “d” come l’effettiva distanza trasorgente e oggetto da illuminare, quindi

E = I / h2 E=I/d2 = 3250/42 = 203 lx

Il valore ottenuto risulta eccessivo per cui bisognerà aumentare la distanza della lampadadall’affresco: applicando ancora la formula precedente, ponendo come incognita la distanzaotteniamo un illuminamento di 150 lx:

h2 = I / E = 3250 / 150 = 21,6

h = √ 21,6 = 4,65 m

In alternativa si può variare la potenza della lampada passando per esempio a 200 W/3200 lm erieseguire il procedimento di calcolo.


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Fig. …. Diagramma dell’intensità luminosa in cd/1000 lm

Tuttavia per la maggior parte dei proiettori, faretti e lampade a riflettore, sui cataloghi sono giàriportati i singoli diagrammi schematici degli illuminamenti in funzione della distanza (fig. 5.2/2).

Calcolo di costoLa formula tradizionale per il calcolo del costo annuale della luce, in funzione di costi di impianto, dienergia e di ricambio lampade, è la seguente:

dove:C = costo della luce (Lit/lmh);A = ammortamento impianto e spese annue di manutenzione;P = potenza complessiva (kW);T = durata del funzionamento annuale (h) (tab…..);k = prezzo dell’energia (Lit / kWh);L = prezzo delle lampade (Lit);V = vita media delle lampade (h);= flusso luminoso complessivo (lm).


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ILLUMINAZIONE INTERNI COMUNIL’illuminazione comprende in genere gli ingressi, i corridoi, le scale, le autorimesse, gli ascensori,ecc.; essa è ovviamente di tipo funzionale. Gli apparecchi saranno quindi preferibilmente del tipo aparete o a soffitto, con lampade fluorescenti lineari o compatte; negli atri di grandi dimensioni puòessere opportuno l’impiego anche di lampade ad alogenuri metallici, preferibilmente a tonalitàcalda (W) in apparecchi a distribuzione indiretta o dotati di validi diffusori. È da notare che detti tipidi lampade richiedono che l’impianto rimanga acceso continuamente durante la notte, in quanto laloro vita dipende dal numero di accensioni o comunque comportano tempi di avviamento inadattiall’applicazione. In questi casi è necessario installare un doppio circuito (fig. ….), di cui il primo(notturno) di base a basso livello di illuminamento (min. 5 lx) e il secondo, temporizzato, dotato dilampade fluorescenti compatte elettroniche (meglio se del tipo con alimentatore separato edinstallato direttamente nell’apparecchio).Fig. ….. Schema indicativo dell’illuminazione delle aree comuni


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La disposizione dei corpi illuminanti è in genere a parete, con apparecchi (applique) distribuiti

lungo le rampe: se invece è a soffitto l’apparecchio viene posato ad ogni ballatoio e con almeno

un apparecchio su ogni rampa, tenendo conto della necessità di accedervi in seguito permanutenzione. Per quanto riguarda le autorimesse comuni, valgono i criteri dell’illuminazione dibase di cui ai punti 5.5 e 5.6 con apparecchi secondo la norma CEI 64-2 (IP44 ).

L’impianto di illuminazione delle zone interessate dall’ascensore, richiede, secondo la nuovaEN81(rif:4), almeno 50 lx mantenuti ad ogni piano, con distribuzione del flusso allargata versol’interno della cabina (fig. ….). Inoltre, dovranno essere illuminate la sala macchine (200 lx apavimento), la zona puleggie (100 lx), il vano corsa, se del caso (50 lx). Gli apparecchi da utilizzaresono comunque di tipo ordinario (IP20).

Fig.. Livelli di illuminamento e disposizione apparecchi per le zone ascensori

ILLUMINAZIONE DI SICUREZZA E DI PROTEZIONEL’illuminazione di sicurezza è prescritta solo per le vie di sfollamento di abitazioni di altezza (ai finiantincendio) superiore a 32 m (DMI16.05.87 n 246). Tuttavia, in ogni edificio in cui è insita qualcheattività soggetta al Dlgs 626/94 (uffici, laboratori, ecc.) i corridoi, le scale, gli androni, i passaggi ele vie di sfollamento in genere devono essere dotati di illuminazione e segnalazione di sicurezza. Ivalori minimi raccomandati sono riportati nella tab …...


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Tab. … Livelli minimi di illuminamento per emergenza

Fig. … Impianto di emergenza tipico

L’impianto dovrà essere composto di apparecchi di segnalazione e di illuminazione (emergenza).L’alimentazione sarà in genere del tipo autonomo (prEN50172); oppure centralizzato nel caso diservizi multipli di emergenza, quali allarmi, spegnimento incendi, ecc. ( prEN 50171). È da notareche la progettazione dell’impianto deve prevedere la collocazione obbligatoria degli apparecchi diilluminazione nei punti critici, quali le rampe, cambi di livello, cambi di direzione, uscite siaall’interno che all’esterno (fig 5.4/2). Solo dopo l’identificazione di detti punti, sarà possibile lascelta del tipo e della potenza degli apparecchi.


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GLOSSARIOTemperatura di colore (K)

Apparenza del colore di una sorgente luminosa. Essa viene espressa in gradi Kelvin (K) ecorrisponde alla temperatura di un corpo metallico (platino) quando viene riscaldato fino ademettere una luce di colore simile a quella della sorgente in esame.

Alcuni esempi:fiamma: 2000 K;lampada ad alogeni (incandescenza): 3000 K;lampada ad alogenuri a luce fredda (a scarica ad alta intensità):6000 K.Viene riportata sui cataloghi ed, in forma abbreviata, sui principali tipi di lampade (ad es. 27corrisponde a 2700 K);

Resa di colore (Ra)

Effetto sull’apparenza di un oggetto prodotto dalla sorgente luminosa in esame rispetto a quella diriferimento (diurna codificata). Viene riportato sui cataloghi ed, in forma abbreviata, sui principalitipi di lampade (ad es. 9 corrisponde a Ra (90): il suo valore massimo è 100% (Ra=100). Esso dicein pratica quanto il colore di un oggetto illuminato artificialmente sia prossimo al coloresotto l’illuminazione naturale.

Illuminamento (E)

Quantità di flusso luminoso per m2 di superficie illuminata. Si misura in lux (lx) ed è il parametroprincipale per il calcolo dell’illuminazione. L’espressione basilare è:E = / S

dove:= flusso emesso (lm)S = Area illuminata (m2)

Alcuni esempi:• a luna piena E = 0,2 lx• in una cucina E = 200 lx• al sole E = 100.000 lx

Al paragrafo … sono illustrati il metodo del flusso, per calcolare l’illuminamento medio di unambiente e quello dell’intensità, per ricavare l’illuminamento su qualsiasi punto di unasuperficie.

Flusso luminoso (

Potenza luminosa emessa dalla lampada, misurata in lumen (lm). I valori tipici di ogni lampadasono riportati sui cataloghi e, per quelle principali, nella Tab. ….Efficienza (Rapporto fra il flusso luminoso e la potenza elettrica nominale in lumen/watt (lm/W).

Ad esempio, una lampada fluorescente da 18 W produce un flusso di 1200 lm, per cui l’efficienzarisulta: 1200/18 = 67 lm/W.Quando il flusso luminoso è riferito alla potenza totale, comprese quindi le perdite neglialimentatori (delle lampade a scarica), l’efficienza complessiva è più bassa e va valutata caso percaso, secondo il tipo di alimentatore (convenzionale, a basse perdite,elettronico).

Intensità luminosa (I)

Quantità di flusso luminoso distribuito in una determinata direzione; il suo valore, ad eccezionedelle lampade nude, dipende dal gruppo ottico dell’apparecchio o dal riflettore incorporatonella lampada. È misurata in candele (cd). Essa viene utilizzata in primo luogo per identificare econfrontare facilmente le prestazioni luminose mediante le curve fotometriche di ripartizione.


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Dette curve appaiono sui cataloghi degli apparecchi e delle lampadea riflettore. I valori in cd indicati sono rapportati al valore di 1000 lm del flusso di lampada, al fine dipoter utilizzare le stesse curve con sorgenti di potenza diversa. Le curve di ripartizionerappresentate su diagramma polare danno una immediata valutazione della distribuzione spazialedella luce.

IMPIANTO DI TERRA

DEFINIZIONE E NORMATIVAL’impianto di terra può essere definito come sistema limitato localmente, i cui elementi costitutivisono: dispersori, conduttori di terra, collettori (o nodi) principali di terra, conduttori di protezioneed equipotenziali, parti metalliche in contatto con il terreno (di efficacia pari a quella dei dispersori).Esso svolge un ruolo fondamentale nell’impianto elettrico per la sicurezza e per la sua funzionalità.Le principali finalità sono:

• disperdere le correnti dovute a cedimento dell’isolamento dei circuiti attivi;• disperdere le correnti dovute ai fulmini;• disperdere le correnti dipendenti dall’innesco degli scaricatori di sovratensione;• creare un potenziale di riferimento;• vincolare il potenziale di determinati punti dei sistemi dell’impianto elettrico.

Le principali Norme e Guide CEI che trattano l’argomento sono:• Norma CEI 64-8 “ Impianti elettrici utilizzatori a tensione nominale non superiore a 1000 V

in corrente alternata e a 1500 V in corrente continua”;• Norma CEI 11-1 “Impianti elettrici con tensione superiore a 1 kV in corrente alternata”;• Guida CEI 64-12 “Guida per l’esecuzione dell’impianto di terra negli edifici per uso

residenziale e terziario”;• Guida CEI 11-37 “Guida per l’esecuzione degli impianti di terra di stabilimenti industriali per

sistemi di I, II e III categoria” (in fase di revisione per adeguarla alla Norma 11-1);

LASSIFICAZIONE DEI SISTEMI ELETTRICI CON RIFERIMENTO ALLA

TENSIONE NOMINALE E ALL ’ IMPIANTO DI TERRAUn “sistema elettrico” è l’insieme delle apparecchiature e delle linee che hanno una determinatatensione nominale. In particolare per sistema (elettrico) di distribuzione si intendono gli impiantiche consentono la distribuzione e l’utilizzazione dell’energia elettrica in bassa tensione.

CLASSIFICAZIONE CON RIFERIMENTO ALLA TENSIONE NOMINALEIn base alla tensione nominale (valore al quale sono riferite le caratteristiche) i sistemi sono:

• di categoria 0, quando la tensione nominale è minore o uguale a 50 V in c.a. o a 120 V inc.c.;

• di categoria I (impianti di bassa tensione), quando la tensione è superiore a 50 V fino a1000 V in c.a. o superiore a 75 V fino a 1500 V in c.c.;

• di categoria II (impianti di media tensione) quando la tensione nominale è superiore a 1000V in c.a. e 1500 V in c.c. fino a 30000 V;

• di categoria III (impianti di alta tensione) quando la tensione nominale è superiore a 30000V.


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CLASSIFICAZIONE CON RIFERIMENTO AL MODO DI COLLEGAMENTO A TERRALa tensione verso terra di un sistema elettrico trifase dipende dallo “stato” del neutro, che puòessere: isolato, collegato direttamente a terra, collegato per mezzo di un’impedenza a terra.I sistemi di distribuzione sono individuati da due lettere.

La prima lettera indica lo “stato” del neutro:T – neutro collegato direttamente a terraI – neutro isolato o collegato a terra con un’impedenza

La seconda lettera indica il collegamento delle masse:T – masse collegate a terraN – masse collegate al neutro del sistema.

A seconda delle modalità di realizzazione del collegamento al neutro il sistema TN vieneulteriormente classificato in:TN-C: masse collegate direttamente al neutro;TN-S: masse collegate al neutro tramite il conduttore di protezione;TN-C-S: masse collegate direttamente al neutro in una parte dell’impianto e tramite conduttore diprotezione in un altra parte.

Il conduttore di neutro (N) quando svolge anche la funzione di protezione viene denominato PEN. Ilconduttore di sola protezione è denominato PE. Nel presente volume non sono comprese: lestazioni elettriche di impianti AT/MT; le reti di trasmissione e distribuzione di energiaelettrica della rete pubblica. Sono trattati solo gli impianti utilizzatori (con o senza cabina ditrasformazione MT/BT).

MODI DI COLLEGAMENTO A TERRAI riferimenti normativi per la realizzazione degli impianti di terra sono la Norma CEI 64-8, per gliimpianti elettrici utilizzatori BT, e la Norma CEI 11-1, per i sistemi di categoria II. Quest’ultimaNorma, al paragrafo 9.4, indica anche le condizioni che devono essere soddisfatte per collegare ilneutro di bassa tensione o il conduttore PEN all’impianto di alta tensione per realizzare unimpianto di terra comune, soluzione che la Norma stessa raccomanda tutte le volte che è possibile.Naturalmente tutte le volte che i proprietari degli impianti BT e AT sono diversi, è necessario unaccordo tra di loro per definire le modalità di connessione.

SISTEMA TT

Questo sistema ha il neutro collegato direttamente a terra. Le masse dell’impianto sono anch’essecollegate direttamente a terra, ma in modo indipendente dal collegamento a terra del sistemadi alimentazione (fig. ,,,,). Il sistema TT è l’unico sistema di distribuzione ammesso in Italia per tuttigli impianti utilizzatori alimentati direttamente nella rete BT di distribuzione. Gli impianti di terra dei


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sistemi TT sono normalmente utilizzati negli impianti elettrici degli edifici a destinazioneresidenziale, solitamente alimentati da sistemi di I categoria. L’impianto di terra svolge la funzionedi convogliare verso terra la corrente di guasto quando avviene il cedimento dell’isolamento di unaparte attiva di una massa (es. un circuito elettrico di un apparecchio elettrodomestico con classe Idi isolamento) per consentire l’intervento dei dispositivi di protezione automatici.

L’impianto di terra da solo non è in grado, di norma, di assicurare la protezione contro i contattiindiretti, a meno che la sua resistenza di terra R A sia tanto piccola da soddisfare le condizioniindicate al successivo paragrafo …; comunemente la protezione si ottiene realizzando unadeguato coordinamento con i dispositivi che assicurano l’interruzione del circuito guasto, primache questo diventi pericoloso. L’impianto di terra è quindi destinato a realizzare la messa a terradi protezione che, coordinata con adeguati dispositivi, realizza il metodo di protezione denominato“Protezione contro i contatti indiretti per interruzione automatica dell’alimentazione”Il circuito percorso, in occasione di un guasto, dalla corrente I g èdenominato anello di guasto; una parte di tale circuito (fig.,,,) è costituita dal terreno.Quando la messa a terra del neutro non è ben distinta da quella delle masse nell’impianto (peresempio nel caso di edifici nei quali è situata anche la cabina di trasformazione dell’Entedistributore) il sistema è considerato TT, poiché non si tiene conto dei collegamenti nonintenzionali tra masse e terra.

Fig. … Anello di guasto di un sistema TT

RA Resistenza dell’impianto di terra utilizzatoreRB Resistenza del collegamento a


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SISTEMA TN

Gli impianti elettrici BT di utenze alimentate in media tensione con propria cabina di trasformazionesono generalmente di tipo TN. Tipici della media industria e dei complessi di edifici commerciali e/oresidenziali, devono essere coordinati in conformità alle prescrizioni normative previsteper i sistemi TN dalla Norma CEI 11-1 e dalla Norma CEI 64-8 (fig. 7.3/2, 7.3/3). Salvo casiparticolari, sono generalmente soddisfatte le condizioni previste nel già citato paragrafo 9.4 dellanorma CEI 11-1 per cui è possibile realizzare un impianto di terra unico per l’alimentazione MT, perla distribuzione BT e per la messa a terra del neutro. Il dimensionamento dell’impianto di terraavviene sulla base delle informazioni dell’Ente distributore dell’energia elettrica, riguardanti:

• valore della corrente di guasto a terra (definita I g nella Norma CEI 11-8 (Abrogata) edefinita I F nella Norma CEI 11-1 che nei sistemi con neutro isolato è data dalla correntecapacitiva di guasto a terra Ic );

• tempo di intervento dei dispositivi di protezione dell’Ente distributore;• impedenza equivalente degli impianti di terra che risulteranno collegati all’impianto da

realizzare.

Fig. … Sistema TN-C-S


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Fig. … Anello di guasto di un sistema TN


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SISTEMI IT

Il sistema IT ha tutte le parti attive isolate da terra o un punto collegato a terra attraversoun’impedenza, mentre le masse dell’impianto sono:

• collegate a terra separatamente;• collegate a terra collettivamente;• connesse collettivamente alla terra del sistema.

Il sistema IT (fig. ..) può essere adottato quando esistono particolari esigenze di continuità delservizio (per es. in un ospedale,…). La corrente Id , dovuta al primo guasto che si verifica, èdi valore limitato, perché si richiude attraverso le capacità verso terra dell’impianto edeventualmente anche attraverso l’impedenza inserita tra un punto (di solito il neutro) del sistema dialimentazione e la terra stessa.Il valore ridotto della corrente di terra (fig. …) consente di soddisfare facilmente la condizione

RT · Id UL

dove:RT- resistenza di terra del dispersore al quale sono collegate le masseId - corrente di guastoUL- tensione di contatto limite convenzionale (50 V)

Il maggior vantaggio dei sistemi IT è quello di non dover interrompere il circuito al primo guasto aterra. I principali inconvenienti sono le sovratensioni ed il doppio guasto a terra. Per ridurre laprobabilità del verificarsi di un secondo guasto a terra, quando il primo non è stato ancora risolto, ènecessario prevedere tra neutro e terra un dispositivo per il controllo dell’isolamento eprovvedere ad eliminare, in un tempo ragionevole, il guasto a terra.

Fig. … Sistema IT


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Fig. … Anello di guasto di un sistema IT


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Colori dei Pulsanti e loro significato (CEI 44-5)

Colore Significato del Colore Utilizzazioni Tipiche

Rosso

Azione in caso diemergenza

Arresto d'emergenza

Attivazione di un dispositivo antincendio

Arresto o disinserzione

Arresto generale

Arresto di uno o più motori

Arresto del ciclo (se l'operatore preme il pulsantedurante il ciclo, la macchina si arresta dopo che ilciclo relativo si è completato)

Arresto di un elemento di macchina

Apertura di un dispositivo d'interruzione

Ripristino combinato con l'arresto

Giallo Intervento

Interventi per sopprimere condizioni anormali oper evitare cambiamenti non desiderati. Peresempio:

o ritorno di un elemento di macchina alpunto di partenza del ciclo, se il ciclo nonè stato completato

o annullamento di altre funzioni che sonostate preventivamente selezionate

VerdeAvviamento oinserzione

Avviamento generale

Alimentazione di circuiti di comando

Avviamento di uno o più motori

Avviamento di un elemento di una macchina

Avviamenti di funzioni ausiliarie

Chiusura di un dispositivo d'interruzione

BluQulasiasi significatospecifico non compresoin quelli sopra descritti

A questo colore può essere assegnato, in casi particolari, unsignificato non coperto dai colori rosso, giallo e verde.

Nero

Non viene attribuitoalcun significatospecifico

Possono essere utilizzati per tutte le funzioni salvo che per ipulsanti con la sola funzione di arresto o disinserzione.

Per esempio:

nero: movimenti a scatti

bianco: comando di funzioni ausiliarie nonconnesse direttamente al ciclo di lavoro

Grigio

Bianco


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Segni grafici per i Pulsanti (CEI 44-5)

Avviamento oinserzione

Arresto odisinserzione

Pulsanti cheprovocano

alternativamenteavviamento e arresto

o inserzione edisinserzione

Pulsanti cheprovocano un

movimento quandosono premuti e un

arresto quando sonorilasciati (per es.

azione mantenuta)

417-IEC-5007 417-IEC-5008 417-IEC-5010 417-IEC-5011

Colori degli Indicatori Luminosi e loro significato (CEI 44-5)

ColoreSignificato

dell'indicatoreacceso

Spiegazione Utilizzazioni Tipiche

Rosso Pericolo o allarme

Avvertimento di unpericolo potenziale o di unasituazione che necessita diun'azione immediata

Mancanza di pressione in un sistema dilubrificazione

Temperature che oltrepassano i limiti disicurezza specificati

Ordine di arrestare le macchineimmediatamente (es. sovraccarico)

Apparecchiatura di primaria importanzavloccata da un dispositivo di protezione

Pericolo inerente a parti accessibili inmovimento o sotto tensione

Giallo AttenzioneCambiamento o imminentecambiamento di condizioni

Temperatura (o pressione) diverso da un livellonormale

Sovraccarico, ammesso solo per un periodolimitato

Ciclo automatico in corso

Verde Sicurezza

Indicazione di unacondizione sicura oautorizzazione a procedere(via libera)

Fluido refrigerante in circolazione

Controllo automatico di caldaia in servizio

Macchina pronta per la messa in marcia:tutte lefunzioni ausiliarie e le unità sono in posizioni dipartenza, la pressione idraulica o la tensione diuscita dei motori / generatori sono al valorestabilito ecc.

Ciclo completo e macchina pronta per ripartire

Blu

Significato specificoattribuito secondo lenecessità del casoconsiderato

A questo colore può essereassegnato un significatonon coperto dai colorirosso, giallo e verde.

Indicazione di comando a distanza

Selettore in posizione predisposto

Unità in posizione di partenza

Avviamento lento di un carrello o di una unità


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BiancoNon viene attribuitoalcun significatospecifico

Qualsiasi significato: puòessere utilizzato tutte levolte che si ha un dubbiosull'utilizzazione dei trecolori rosso, giallo, verde e,per esempio, per indicareuna conferma

Sezionatore di alimentazione in posizionechiuso

Selezione di velocità o senso di rotazione

Per ausiliari non come lati col ciclo di lavorosono in funzione

GRADO DI PROTEZIONE DEGLI INVOLUCRI

Gli apparecchi che fanno parte di un impianto elettrico sono normalmente racchiusi in un involucro(contenitore, cassetta,quadro elettrico), il quale può avere i seguenti compiti:

protezione delle persone contro il contatto diretto con parti in tensione;

protezione contro l’ingresso d’acqua;• protezione contro l’ingresso di corpi solidi (polveri, parti metalliche, altro);• protezione contro la fuoriuscita di arco elettrico o di perline metalliche che possono costituire un

pericolo di incendio o di esplosione, in quest’ultimo caso si ricorre alle apparecchiature“antideflagranti” (non trattate in questo volume).

Tali funzioni sono svolte dagli involucri in misura diversa in connessione con le loro caratteristichecostruttive. Il progettista dell’involucro deve scegliere di volta in volta a quale grado di protezione debbanorispondere i vari involucri.

NORMATIVAGli Enti normatori si sono preoccupati di emanare una normativa (evoluta nel tempo) utilizzando tra l’altrole esperienze fatte nei vari Paesi. La norma oggi in vigore è la CEI-EN 60529 (CEI 70-1) “Gradi di protezionedegli involucri (Codice IP)” (fig. 6.2/1), ma in alcuni fascicoli di norme (elettrodomestici, prese a spina,apparecchi illuminazione) sono ancora presenti alcuni simboli delle norme emanate a suo tempo dallaCEEel (Commissione Europea sulle norme per l’approvazione dell’apparecchiatura elettrica) che ha cessatoda qualche decennio la sua attività.L’attitudine di un involucro a proteggere le parti in esso contenute è espresso dal codice IP (“InternationalProtection”, “Protezione Internazionale”), seguito da due cifre, alle quali possono aggiungersi altre duelettere addizionali (fig. 6.2/1).

Fig……….. Struttura del codice IP


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1°Cifra

Descrizione

1Protezione da oggetti solidi maggioridi 50 mm


3Protezione da oggetti solidi maggioridi 2.5 mm


5 Protezione da polveri

6 Protezione forte da polveri

2°Cifra

Descrizione

1 Protezione da gocce d'acqua

2Protezione da gocce d'acqua deviatefino a 15°

3 Protezione da vapori d'acqua

4 Protezione da spruzzi d'acqua

5 Protezione da getti d'acqua

6Protezione da getti forti d'acqua omareggiate

7 Protezione contro l'immersione

8Protezione contro l'immersionecontinua

GradoIP

Definizione

IP 44

Protezione contro la penetrazione di corpi solidi maggiori di 1 mm.Protezione contro la penetrazione di liquidi da gocce, vapori o spruzzi in qualsiasidirezione.La penetrazione di corpi solidi inferiori a 1 mm e liquidi non deve danneggiarel'apparecchiatura.

IP 54

Protezione totale alla penetrazione di corpi solidi.Protezione contro la penetrazione di liquidi da gocce, vapori o spruzzi in qualsiasidirezione.La penetrazione di polveri e liquidi non deve danneggiare l'apparecchiatura.

IP 55

Protezione totale alla penetrazione di corpi solidi.Protezione contro la penetrazione di liquidi da gocce, vapori, spruzzi e getti d'acqua inqualsiasi direzione.La penetrazione di polveri e liquidi non deve danneggiare l'apparecchiatura.

IP 65

Protezione totale alla penetrazione di corpi solidi e polveri.Protezione contro la penetrazione di liquidi da gocce, vapori, spruzzi e getti d'acqua inqualsiasi direzione.La penetrazione liquidi non deve danneggiare l'apparecchiatura.

IP 66 Protezione totale alla penetrazione di corpi solidi e polveri.


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Protezione contro la penetrazione di liquidi da spruzzi, mareggiate e forti getti d'acqua inqualsiasi direzione.La penetrazione liquidi non deve danneggiare l'apparecchiatura.

IP 67Protezione totale alla penetrazione di corpi solidi e polveri.Protezione contro l'immersione in acqua momentanea per 30 minuti a 1 metro diprofondità.

IP 68Protezione totale alla penetrazione di corpi solidi e polveri.Protezione contro l'immersione in acqua permanente a 1 metro di profondità.

IP 68-xxProtezione totale alla penetrazione di corpi solidi e polveri.Protezione contro l'immersione in acqua permanente a xx metri di profondità.

Impianti per il settore civile

Questa pubblicazione copre essenzialmente gli impianti elettrici tradizionali (ovvero, realizzatiprevalentemente con apparecchi elettromeccanici) installati in ambienti di tipo civile e similare che fannoparte del programma di impianti. L’impostazione offre le informazioni generali necessarie affinché gli allievipossano addentrarsi nel campo della tecnica degli impianti elettrici partendo dagli schemi più semplici.La rappresentazione delle varie tipologie di schemi,redatti secondo la normativa CEI, avviene conriferimenti agli apparecchi necessari per ottenere le specifiche funzioni.

Comando di lampade da 1 punto

InterruttorePer realizzare il comando di lampade da un punto si utilizza l’apparecchio fondamentale nell’impiantistica elettrica:l’interruttore unipolare, cioè un dispositivo in grado di interrompere la continuità elettrica di un solo conduttore.Nelle abitazioni questo impianto trova tipica applicazione nella cucina, nel bagno, nel ripostiglio, nel solaio, nellacantina, ecc. E’ inoltre spesso utilizzato anche al di fuori dell’installazione fissa, ad esempio su lampade mobili(abat-jour) per l’illuminazione del piano cottura in cucina, per la specchiera in bagno, ecc.

Schema funzionale Segno grafico

Schema unifilare Segno grafico

Schema di collegamento


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I morsetti dell’interruttore unipolare possono avere riferimenti identificativi (ad esempio L = linea, per l’ingresso e 1 = uscita);in tal caso è opportuno rispettare le indicazioni anche se un eventuale inversione di collegamento non determina problemi difunzionamento (molti interruttori non riportano sui morsetti alcuna sigla).

Comando di due lampadeCon un interruttore è possibile accendere contemporaneamente più lampade semplicemente collegandole tra loroin parallelo. Questa possibilità è estensibile anche agli impianti che seguiranno (con deviatori, invertitori, relè, ecc.)per cui viene evidenziata solo in questa prima occasione.

Schema funzionale

Interruttore con lampada spiaGli interruttori e gli altri apparecchi di comando delle serie civili sono predisposti per essere equipaggiati con unalampada spia. La luce prodotta dalla spia è visibile tramite la lentina trasparente frontale incorporata nel tasto dicomando. A seconda del tipo di collegamento effettuato si possono ottenere due funzioni distinte:- Localizzazione dell’interruttore quando il punto luce è spento la lampada spia deve essere accesa allo scopodi individuare l’ubicazione dell’apparecchio di comando anche al buio. Si tenga presente che le normativespecifiche di taluni ambienti pubblici, caratterizzati da presenza di più persone, richiedono obbligatoriamentequesta funzione.- Spia di accensione del punto luce Quando si comanda una lampada esterna o situata in altro locale, non visibiledal punto di installazione dell’interruttore, può essere utile disporre di una spia che segnali la condizione diacceso/spento del punto luce.Sono disponibili due tipi fondamentali di lampade spia definite a “scarica” perché la debole intensità luminosaemessa è dovuta ad una scarica tra due elettrodi immersi in un apposito gas; la tensione di alimentazione è quelladi rete: 230V. Una lampada è precablati ed è impiegabile solo per la localizzazione, l’altra, a cablaggio libero, offrela massima flessibilità di utilizzo; entrambe vanno inserite a scatto nell’apposita sede posta sul retro degliapparecchi. Data la particolare natura delle lampade a scarica è possibile alimentarle anche ponendole in seriealla lampada ad incandescenza del punto luce; la debole corrente che ne deriva, limitata anche dalla resistenzadel punto luce, è sufficiente a provocare la scarica nella spia senza accendere la lampada principale.Se il punto luce è realizzato con lampade fluorescenti occorre accertarsi che esista la continuità circuitale tramitel’alimentatore di questo particolare tipo di lampade.La soluzione della spia in serie è particolarmente gradita in fase di installazione in quanto non richiede l’aggiuntadi conduttori integrativi.

Lampada spia collegata direttamente alla rete (localizzazione)


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Lampada spia connessa in serie al punto luce (localizzazione) Si noti che all’accensione del punto luce la spia, che si trovain parallelo ai contatti dell’interruttore, si spegne (questa è l’unica connessione possibile con la lampada precablata;inserendola a scatto nell’interruttore il collegamento si realizza automaticamente per mezzo di appositi contatti a molla).

Lampada spia collegata in parallelo al punto luce (spia di accensione)


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Schemi di collegamento


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CommutatoreQuando non erano ancora diffuse le serie civili componibili era disponibile un apparecchio definito impropriamentecommutatore che trovava tipico impiego nel comando dei lampadari, normalmente suddivisi in due gruppi dilampade ad accensione indipendente. Si trattava di due interruttori abbinati, con alimentazione comune(apparecchio monoblocco); l’avvento delle serie componibili ha consentito di realizzare questa funzioneposizionando sul supporto portapparecchi due interruttori modulari affiancati, collegati come da schema.Con il termine commutatore oggi si intendono apparecchi che effettivamente alternano il percorso di una correntesu “vie” diverse e che saranno trattati più avanti.


Schema unifilare



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Interruttore bipolareL’interruttore bipolare è in grado di interrompere contemporaneamente entrambi i conduttori di alimentazione di unutilizzatore. E’ immaginabile come costituito da 2 interruttori unipolari indipendenti affiancati e vincolati da unaunica leva di comando. L’apparecchio è pertanto dotato di quattro morsetti chiaramente identificati a coppie,i due di entrata ed i due di uscita: un errore di collegamento, provocherebbe un cortocircuito.L’interruttore bipolare non viene solitamente usato per il comando di lampade,ma lo si installa a monte diutilizzatori che si desidera separare completamente dalla rete quando non sono alimentati, ad esempiouno scaldacqua, oppure una presa.In quest’ultimo caso l’abbinamento presa/interruttore è solitamente definito “presa comandata”.



L’interruttore bipolare con chiave è consigliato quando si vuole limitare l’uso di una apparecchiatura solo a persone autorizzatee quindi in possesso della chiave.Esempi di impiego: impedire a bambini di azionare utilizzatori, oppure circoscrivere l’uso della fotocopiatrice,l’avviamento di unventilatore, ecc.Segno grafico dell’interruttore bipolare con chiave


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DeviatoreSpesso è necessario comandare una lampada da due punti distinti in modo che le manovre risultino indipendenti;ad esempio, si deve poter accendere dal primo punto, spegnere dal secondo, riaccendere dal primo e via con tuttele possibili combinazioni. Per soddisfare questa richiesta si deve realizzare un circuito concettualmente simile adun percorso ferroviario nel quale inserire due “scambi” che prendono il nome di deviatori. Lo schema di principiochiarisce la semplice logica di funzionamento. Negli ambienti di tipo civile questo impianto trova numeroseapplicazioni; in pratica ogni volta che si trovi un comando all’inizio ed uno alla fine di un corridoio, di una scala,di un locale con due ingressi ma anche nella camera dei bambini per permettere il comando della lampada dallaporta e dal posto letto, ecc..



Poco usato in ambito civile, questo schema è derivato dallo schema unifilare del quale ne è lo sviluppo. Non verrà ripreso nelseguito di questa prima parte dello schematico in quanto molto intuitivo e, come detto, di scarso impiego.

Schema multifilare Segno grafico


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InvertitorePer accendere e spegnere una lampada da tre punti è necessario impiegare due deviatori ed un invertitore; ideviatori vanno posti nel circuito in posizione definibile di “testa” mentre l’invertitore va inserito in mezzo. Come sipuò rilevare dallo schema, l’invertitore è in grado di effettuare uno scambio contemporaneo di due conduttori,pertanto è un dispositivo con 4 morsetti identificati a coppie per consentire il corretto collegamento.Aggiungendo altri invertitori è possibile estendere il comando della lampada a 4, 5 o teoricamente a infiniti punti;nella realtà se si superano i cinque punti di comando si preferiscono altre soluzioni più economiche che riportiamonelle pagine successive (circuiti con relé). Si rileva infatti, immediatamente, la complessità dei circuiti impiegantiinvertitori a causa del numero elevato di conduttori richiesti. Il comando di lampade da più punti è tipicodi corridoi lunghi con diverse porte, di scale relative a più piani, di locali ampi a più ingressi, ecc.

Al fine di chiarire meglio la funzione dell’invertitore si riportano qui sotto le due condizioni circuitali in cui può trovarsi


Comando di lampade da 4 punti Per comandare una lampada da 4 punti è sufficiente inserire un altro invertitore come si vedenello schema, lasciando sempre i due indispensabili deviatori agli estremi del circuito. Analogamente si può procedere con unsuccessivo invertitore per ottenere il comando da 5 punti e, volendo, da “n” punti

Negli impianti con utilizzo dell’invertitore si deve prestare particolare attenzione ai collegamenti pena il malfunzionamento delcircuito; l’individuazione dell’errore può essere problematica al punto da rendere consigliabile lo scollegamento dei variapparecchi ed il rifacimento del cablaggio ex novo. Un valido aiuto al fine di non confondere la provenienza dei conduttori puòessere quello di adottare colori diversificati.



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PulsanteIl pulsante svolge la stessa funzione dell’interruttore con la differenza che ha una sola posizione stabile; al terminedella pressione del dito dell’operatore un sistema a molle richiama alla posizione di partenza i contatti ed il tasto dicomando. Nell’impiantistica è utilizzabile ogni qualvolta si debba comandare un apparecchio con funzionamentoad impulsi; il caso più noto è il comando di una suoneria, ma si realizzano con pulsanti anche l’azionamento di unaElettro serratura od applicazioni con attuatori come i relè, Il pulsante ha poi innumerevoli impieghi sulleapparecchiature elettroniche; sono pulsanti i tasti telefonici, quelli dei telecomandi, della tastiera di un computer,ecc. Elettricamente esistono due versioni fondamentali del pulsante, la più utilizzata è definita di tipo NO (normalyopen), significa cioè che il contatto è normalmente aperto. L’altra versione versione è la NC (normaly closed) cioéun pulsante con contatto normalmente chiuso. Il suo impiego nell’impiantistica civile è limitato.

Segno grafico Pulsante NO Pulsante NC suoneria elettro serratura

Esempio di comando di una suoneria Il pulsante utilizzato è di tipo NO. Il circuito rimane identico se si sostituisce la suoneriacon una elettro serratura


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Pulsante doppioCon pulsante doppio si intende un unico apparecchio che comprende 2 pulsanti separati sia elettricamente siameccanicamente e che, di conseguenza, sul frontale ha due tasti di comando. Trova applicazione in circuiti disegnalazione od applicazioni similari, non dimenticando che in un solo modulo sono racchiuse le funzioni di duepulsanti distinti. E’ disponibile anche la versione con interblocco meccanico, cioè è possibile premere un solo tastoalla volta. Sui tasti sono serigrafate due frecce (una verso l’alto, l’altra verso il basso) perché il suo impiego tipico èil comando di tapparelle motorizzate. I motori delle tapparelle hanno tre morsetti di collegamento: uno, cosiddetto“comune”, da lasciare sempre connesso alla rete e altri due, rispettivamente per la salita e la discesa, daconnettere alternativamente per ottenere il movimento desiderato. Il motore e quindi la serranda, si muovefintanto che viene mantenuta la pressione sul pulsante, tuttavia appare subito evidente la necessità di undispositivo che fermi automaticamente il motore a tapparella completamente abbassata o alzata.Di questo dispositivo che altro non è che un pulsante particolare, si parla nella pagina successiva.



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Il finecorsa di tipo “NC” riveste notevole importanza impiantistica, specie in campo industriale; nello schema sottorappresentato sono inseriti due finecorsa a completamento del circuito per il comando motorizzato di tapparellavisto alle pagine Impiego del finecorsa nella motorizzazione di tapparelle precedenti. Lo scopo è quello di fermareautomaticamente la serranda nelle posizioni estreme di tutto sollevata o completamente abbassata anche sel’operatore continua a mantenere premuto il pulsante di movimento.Schema funzionale Segno grafico

Schema per motorizzazione di una tapparella Si noti che, se la tapparella raggiunge il finecorsa di fine discesa, l’unica manovrapossibile, cioè elettricamente attivabile è la salita.


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ReléIl relè è un dispositivo ausiliario che può svolgere numerose funzioni negli impianti elettrici. Il principio difunzionamento è basato sull’elettromagnetismo, cioè il campo magnetico che la corrente è in gradodi creare se percorre un lungo conduttore avvolto a spirale (bobina). Si sfrutta l’effetto calamita della bobinaper attirare un’àncora metallica la quale determinerà il movimento di uno o più contatti; al cessare della corrente, ilritorno dell’àncora nella posizione di partenza è dato da una molla. I relè fondamentali sono due:

- relè ciclico- relè monostabile

Ci occuperemo per ora del relè ciclico, rinviando più avanti l’esame dei numerosi impieghi del relè monostabile.Ogni relè, monostabile o ciclico che sia, dovrà avere due morsetti per l’alimentazione della bobina e almeno unacoppia di morsetti (se dotato di un solo contatto); più morsetti in funzione del numero di contatti posseduto. Nellascelta di un relè bisogna verificare che la corrente assorbita dal carico non superi la corrente nominale dei contatti.

Facendo percorrere una bobina dalla corrente elettrica si ottiene un effetto calamita che cessa all’interruzione della corrente.Sfruttando opportunamente questa proprietà, è possibile far attivare dalla bobina una àncora alla quale vincolaremeccanicamente dei meccanismi più o meno complessi. Ii meccanismo può essere realizzato in modo da provocare l’aperturae la chiusura dei contatti elettrici.Principio di applicazione dell’elettromagnetismo nei relé

L’utilizzo più diffuso ed importante del relè ciclico è il comando di lampade da più punti in sostituzione di deviatoried invertitori. Il suo impiego è tanto più conveniente quanti più sono i punti di comando, infatti, come si vede daglischemi, il comando lo si realizza mediante normali pulsanti di tipo NO che hanno un costo limitato e richiedonosolo due conduttori di collegamento.Schema funzionale


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Comando di lampade da più punti mediante relé interruttore Si utilizzerà uno solo dei due contatti del relèche svolgerà la funzione di interruttore del circuito principale, mentre ad ogni pressione su uno qualsiasi deipulsanti si avrà l’accensione o lo spegnimento delle lampade. Installazioni di questo tipo si ritrovanofrequentemente nei corridoi con molte porte di accesso ai locali, negli ambienti ampi, sulle scale multipiano, ecc.Schema unifilare


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Comando di lampadario con relé interruttoreCon il relè ciclico è possibile alimentare un lampadario con due gruppi di lampade, sfruttando entrambi i contattidisponibili sul relè. Il comando lo si effettua con un unico pulsante e quindi si avrà l’accensione dei due gruppi dilampade secondo la sequenza riportata nelle pagine precedenti che qui si ricorda in una tabellina figurata di facilecomprensione anche per persone non edotte di schemistica. Con questa soluzione impiantistica, l’operatore potràessere costretto a premere il pulsante più volte fino ad ottenere la situazione desiderata.E’ da notare che, anche inquesto caso, basta aggiungere altri pulsanti in parallelo al primo, per ottenere quanti punti di comando sidesiderino.Schema funzionale con sequenza ciclica di accensione


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CommutatoriSegno grafico

I due tasti hanno i morsetti liberi per consentire la realizzazione di collegamenti anche speciali. Nellamaggioranza dei casi però verrà utilizzato realizzando un “comune” come si vede nello schema di comandodell’aspiratore/soffiatore e pertanto lo schema equivalente diventa quello rappresentato sotto nello schemaunifilare

Commutatore 1-0-2 a due tastiIl commutatore a due tasti interbloccati è dimensionalmente ed esteticamente simile al doppio pulsante visto nellepagine precedenti per il comando motorizzato di tapparelle. Anche questo dispositivo può essereimpiegato allo stesso scopo con la differenza che, se si preme un tasto rimane in posizione ON fino a quandomanualmente non lo si riporta in OFF. Ciò significa che se l’operatore abbandona il commutatore, l’apparecchiocomandato continua a funzionare; nel caso si trattasse di una tapparella motorizzata sarebbero naturalmenteindispensabili i fine corsa. Oltre alla funzionalità, nello scegliere il commutatore 1-0-2, va evidentementetenuto presente l’eventuale pericolo derivante da dispositivi in movimento senza il diretto controllo umano.Diverso, è il caso del comando di un aspiratore con possibilità di inversione di rotazione al fine di aspirare l’ariadall’ambiente oppure di soffiarla; in questa condizione il commutatore a due tasti trova ideale utilizzo.L’indicazione 1-0-2 sta a significare le tre posizioni stabili che il commutatore può assumere..


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Commutatore rotativoIl commutatore rotativo è dotato di una manopola che ruotata manualmente si arresta in posizioni prefissate allequali corrispondono altrettante commutazioni. E’ costruttivamente realizzato con un morsetto “comune” e con tantialtri morsetti quante sono le posizioni che può assumere, eventualmente senza quello corrispondente allo zero.E’ spesso usato nel settore impiantistico industriale ed in quello elettronico in configurazioni complessedenominate a “pacco” in quanto trattasi di più commutatori unipolari assemblati sul medesimo perno.A volte anziché la dizione unipolare, bipolare ecc, viene usata quella di commutatore ad una via, due vie, ecc.Nel settore impiantistico civile l’impiego è solitamente limitato alla versione unipolare per la variazione di velocità dimotori.Segno grafico

Il simbolo qui sopra rappresentato è il più usato per commutatoricon molte posizioni mentre l’altro di uso più limitato è rappresentatoqui sotto nello schema unifilare. Il segno grafico è stato integratocon il simbolo per informare che trattasi di un commutatore a comandorotativo

Ad esempio, lo si può trovare in camere di albergo, in camere di cliniche o in uffici per il controllo della ventola deicondizionatori.


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Interruttori orariNei primi automatismi realizzati dall’uomo, è emersa l’opportunità e la comodità di avere dei meccanismi vincolatial trascorrere del tempo. Nel campo elettrico sono stati realizzati gli “interruttori orari” noti anche come “orologiprogrammatori” dapprima esclusivamente di tipo elettromeccanico e successivamente, parallelamente allatecnologia dell’oreficeria, di tipo elettronico. L’interruttore orario serve per far funzionare e spegnere un utilizzatorein determinate ore del giorno; le applicazioni sono innumerevoli: illuminazione di vetrine od insegne, avviamentoimpianti di riscaldamento, campanella scolastica, rintocco di campane allo scadere delle varie ore, apertura diingressi, ecc.

Interruttori orari elettromeccaniciL’interruttore orario tradizionale è quello elettromeccanico. E’ costituito da un piccolo motore elettrico detto“sincrono” perché il numero di giri è vincolato alla frequenza della rete (in Europa 50Hz). Si ottiene in tal modoun dispositivo di buona precisione e con un ottimo rapporto qualità/prezzo che, tramite opportuni ingranaggi, apreo chiude un contatto. Costruttivamente, la soluzione più ricorrente è costituita da un disco/quadrante che ruota conindicate le ore e dotato di mini slitte (chiamate cavalieri) da spostare per impostare il programma. Durante larotazione del disco i cavalieri “spostati” provocano la chiusura o l’apertura di un contatto interno ad unadeterminata ora e per un tempo prestabilito da una delle caratteristiche fondamentali di un interruttore orario:l’inter-vallo minimo di programmazione.

In figura è rappresentato un interruttore orario a disco con programmazione giornaliera; intervallo minimo diprogrammazione 15 minuti. Ciò significa che, al massimo, si può far commutare il contatto ogni 15 minutie che anche la durata minima di accensione dell’utilizzatore è di 15 minuti. Nell’esempio si intende usarel’interruttore orario per alimentare un radiatore elettrico da far accendere nei seguenti orari: dalla 6.00 alle9.00 del mattino e dalle 19.00 alle 22.00 di sera. Quando l’interruttore orario viene alimentato per la prima voltadeve essere sincronizzato con l’ora effettiva ruotando il quadrante fino a far coincidere l’ora del momento con unpunto fisso sull’apparecchio (nell’esempio sono le 15.00); due lancette rosse, simili a quelle di un comuneorologio, facilitano l’operazione. Un altro aspetto importante nel funzionamento di un interruttore orario è la “riservadi carica”; la versione descritta con motorino alimentato direttamente dalla rete, in caso di mancanza dialimentazione, si ferma e riparte sfasato con le evidenti conseguenze. Se si desidera un interruttore orario ingrado di proseguire anche in assenza di alimentazione, lo si deve dotare di una batteria interna ricaricabile e di uncircuito elettronico con un oscillatore locale (in pratica un orologio al quarzo). Il movimento è sempre fornito da unmotorino ma in questo caso è alimentato in corrente continua, normalmente ottenuta dalla rete medianteconversione ac/dc ed in emergenza fornita dalla batteria.


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Schemi per l’inserzione di un interruttore orario con funzione di accensione e spegnimento di un radiatore elettricofisso a muro.Schema di collegamento Schema funzionale

L’interruttore orario adottato, art. F66GR/3 per installazione in custodie o centralini DIN, èdotato di:

- un contatto in commutazione che, in questo caso, viene usato tra i morsetti 1-4- un commutatore a tre posizioni che consente di avere tre condizioni: utilizzatore sempre

spento, utilizzatore comandato dalla programmazione, utilizzatore sempre acceso- riserva di carica pari a 100 ore


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Interruttori orari digitaliAvere un intervallo minimo di programmazione pari a due ore può essere inaccettabile in talune applicazioni.L’elettronica permette oggi di avere a disposizione interruttori orari digitali, in pratica degli orologi controllati alquarzo con uscita a relè. Sono apparecchi di alta precisione, dotati di un display che fornisce tutte le informazionisulla stato di funzionamento del dispositivo. La programmazione si effettua mediante pressione di Interruttori oraridigitali piccoli tasti posti sul frontale del dispositivo seguendo le indicazioni che appaiono sul visore. Pur esistendoin versione giornaliera, i più usati sono quelli settimanali per le numerose prestazioni che sono in grado difornire, a partire dall’intervallo minimo di programmazione solitamente pari ad un minuto ma che, nei modelli piùsofisticati, scende fino ad un secondo.Segno grafico Schema funzionale

Nella foto si vedono due interruttori orari digitali per centralini DIN. In un solo modulo possono essere incorporatenumerose funzioni in genere sufficienti a soddisfare la maggior parte delle esigenze installativi; i modelli a 2 o piùmoduli offrono più canali di uscita e prestazioni sofisticate quali l’adeguamento automatico all’ora legale, ilcomando manuale provvisorio, ecc... Tutti gli apparecchi digitali sono dotati di riserva di carica che può andare daun minimo di 100 ore ad un limite di alcuni anni; in questi ultimi casi la memoria dei dati non è affidata aduna batteria bensì ad una particolare memoria interna simile a quella dei computer chiamata eeprom.Il collegamento elettrico è identico a quello delle versioni elettromeccaniche: sono, infatti, apparecchi che vannoalimentati costantemente con la tensione di rete a 230V e dispongono di un relè di uscita con un contatto,solitamente in commutazione. Se il dispositivo ha più canali equivale ad un interruttore orario multiplo e quindidispone di più relè di uscita ciascuno pilotato da un programma differente.


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Temporizzatori per impieghi civiliIl controllo del tempo nell’impiantistica ha diverse applicazioni; ad esempio, itemporizzatori sono dispositivi in grado di causare un evento mediante commutazionedi contatti, trascorso un certo tempo da quando viene loro inviato l’impulso dicomando. Gli apparecchi di qualche anno fa, di tipo elettromeccanico, sono ormaistatipraticamente soppiantati da quelli elettronici, più piccoli e con una notevole flessibilitàd’uso a cominciare dall’ampia possibilità di regolazione del “ritardo”. In ambito civile iltemporizzatore più noto è quello per lucescale, con esso è possibile far spegnere automaticamente le luci nel vano scale dopoun tempo regolabile da alcuni secondi ad una decina di minuti. Questa funzione gli faassumere la denominazione di temporizzatore ritardato alla diseccitazione.

Temporizzatore per luce scaleSequenza funzionamento temporizzatore luce scale

Per funzionare, il temporizzatore luce scale necessita di un comando ad impulso di brevissima durata provenienteda uno o più pulsanti di tipo NO. A questo punto il circuito elettronico interno si autoalimenta dalla rete per il tempoprefissato; al temporizzatore deve quindi essere fornita l’alimentazione a 230V per mezzo degli appositi morsetti.E’ importante notare questa caratteristica di funzionamento dovuta al circuito elettronico:normalmente la rete a 230V non viene usata dal temporizzatore, solo quando si preme uno dei pulsanti dicomando il dispositivo si eccita, chiude il contatto che alimenta le lampade, lo mantiene chiuso per il tempoimpostato, trascorso il quale ritorna allo stato di riposo. Se durante la temporizzazione si preme un pulsante dicomando, la temporizzazione riparte da zero. Alcuni temporizzatori per luce scale incorporano una funzionechiamata “preavviso di spegnimento” che ha lo scopo di ridurre gradualmente la luminosità delle lampadesegnalando l’imminente fine della temporizzazione. In pratica viene allungata la temporizzazione impostata diqualche decina di secondi durante i quali si ha un abbassamento progressivo della luminosità in modo dapermettere all’utente non ancora giunto a destinazione, di premere uno qualsiasi dei pulsanti di comando eriavviare la temporizzazione.Nella pratica impiantistica era usuale utilizzare con i temporizzatori di tipo elettromeccanico il collegamento detto“a tre fili” rispetto al più razionale “quattro fili”. Nel primo caso, per risparmiare un conduttore, si miscelavano traloro il circuito di comando e quello delle lampade; nel secondo caso invece i due circuiti restavano separati. Neitemporizzatori elettronici tipo l’art. F25/230 un apposito selettore li predispone per inserirli in circuiti a 3 o 4 filipermettendo la sostituzione di apparecchi obsoleti negli impianti esistenti senza intervento sul cablaggio originale.


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Schema funzionale Schema di collegamento


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MotoriGli avvolgimenti dei motori standard possono essere collegati nei due modi sotto indicati:

Collegamento a Stella

La tensione sugli avvolgimenti corrisponde: Vph = Vn /La corrente che scorre sugli avvolgimenti corrisponde: Iph = In

Collegamento a Triangolo

La tensione sugli avvolgimenti corrisponde: Vph = Vn

La corrente che scorre sugli avvolgimenti corrisponde: Iph = In /Numero poli: 2,4,6,8 ...Velocita di sincronismo a 50 Hz (giri/min): 3000, 1500, 1000, 750 ...

Nota: Vn = Tensione di alimentazione

Vph = Tensione di fase (tensione sull'avvolgimento)

V/In = Tensione/Corrente di alimentazione

V/Iph = Tensione/Corrente sull'avvolgimeto del motore


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Esempio di collegamento

Tensione delmotore

Tensione dialimentazione


380 / 660 V400 / 690 V

380 V400 V

AVVIAMENTO STELLA / TRIANGOLO

380 / 660 V400 / 690 V

380 V400 V

TRIANGOLO

220 / 380 V230 / 400V

380 V400 V

STELLA

220 V230 V

TRIANGOLO

Dalla tabella possiamo ricavare la seguente regola generale:quando in un motore vengono indicate due tensioni di lavoro (e si tratta di un motore stella-triangolo, nondi un motore a due velocità)- se abbiamo a disposizione la tensione più elevata utilizzeremo un collegamento a stella- viceversa se abbiamo a disposizione la tensione più bassa utilizzeremo un collegamento a triangolo.

Collegamento per motori a due velocità con due avvolgimenti

Velocità alta


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Velocità bassa

Numero poli: 2/6, 2/8, 4/6, 6/8Velocita di sincronismo a 50 Hz (giri/min): 3000/1000, 3000/750, 1500/1000, 1000/750

Collegamento Dahander per motori a due velocità a coppia costante

velocità alta

velocità bassa


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Sistemi di protezione

Per proteggere l'avvolgimento di un motore trifase a induzione contro le sovratemperature causate dasovraccarichi, funzionamento senza una fase, rotore bloccato ecc..., è possibile adottare uno dei seguentisistemi:

Termoprotettore bimetallico oPTO

Composto da due elementi posti in serie con contatto normalmentechiuso, che si apre quando la temperatura dell'avvolgimentoraggiunge la temperatura massima ammessa dalla classe diisolamento del motore.

Sensori di temperatura PTC

o Termistori

Composto da 3 sensori (uno per avvolgimento) collegati in serie,hanno la caratteristica di variare rapidamente la loro resistenza alraggiungimento della temperatura chritica per la classe di isolamentodel motore.

I PTC devono essere collegati ad un apposito relè di controllo.

Ne è consigliato l'utilizzo con motori comandati da inverter (ovariatore elettronico di frequenza).

Resistori termometrici PT100 Può essere composto da una o più PT100. Presentano la caratteristicadi variare proporzionalmente la loro resistenza al variare dellatemperatura.

Sono indicati per un controllo continuo della temperatura delmotore.

I PT100 devono essere collegati ad un apposito relè di controllo.


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Trasformatori e Autotrasformatori- Il trasformatore è una macchina statica funzionante solo in corrente alternata, in grado di

trasformare un sistema di corrente e tensione in un altro sistema con differenti valori di corrente etensione.

- I trasformatori possosno essere sia monofasi che trifasi

Classi di Isolamento

Classe termica Temperatura Massima

A 100 ºC

E 115 ºC

B 120 ºC

F 140 ºC

H 165 ºC

Collegamenti principali

GruppoSfasamento

( gruppo * 30º )Denominazione

Collegamentoprimario

Collegamentoecondario

I maxmonofase

0 0º Yy0 stella stella 10%

0 0º Dd0 triangolo triangolo -

0 0º Dz0 triangolo zig-zag -

5 150º Yd5 stella triangolo -

5 150º Dy5 triangolo stella 100%

5 150º Yz5 stella zig-zag 100%

6 180º Yy6 stella stella -

6 180º Dd6 triangolo Stella -

6 180º Dz6 triangolo zig-zag -

11 330º Yd11 stella triangolo -

11 330º Dy11 triangolo stella -

11 330º Zy11 zig-zag stella -

In rosso i collegameti più usati


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Esempi di collegamento dei trasformatori trifase

Schemadi

collegamento

Primario1U / 1V / 1W

STELLA TRIANGOLO TRIANGOLO TRIANGOLO

Secondario2U / 2V / 2W

STELLA TRIANGOLOSTELLAcon centroaccessibile

ZIG-ZAG

Codice colori delle Resistenze

Colori1° anello

(1a cifra)

2° anello

(2a cifra)

3° anello

(fattoremoltiplicativo)

4° anello

(tolleranza)

Nero 0 0 - -

Marrone 1 1 x 10 -

Rosso 2 2 x 100 -

Arancio 3 3 x 1.000 -

Giallo 4 4 x 10.000 -

Verde 5 5 x 100.000 -

Blu 6 6 x 1000.000 -

Viola 7 7 - -

Grigio 8 8 - -

Bianco 9 9 - -

Oro - - x 0.1 10%

Argento - - x 0.01 5%


100

Valori standard delle ResistenzeI valori standard sono i seguenti:1 - 1.2 - 1.5 - 1.8 - 2.2 - 2.7 - 3.3 - 3.9 - 4.7 - 5.6 - 6.8 - 8.2a cui vanno applicati i seguenti fattori moltiplicativi:0.01 - 0.1 - 1 - 10 - 100 - 1 000 - 10 000 - 100 000 - 1 000 000 - 10 000 0000per ottenere i valori standard commerciali.

Alimentatori

Tensione alternata sinusoidale (Vin)

Raddrizzatore a una semionda (Vout)


101

Raddrizzatore a due semionde (Vout)

Alimetatore con filtro capacitivo a una semionda (Vout)


102

Alimetatore con filtro capacitivo a due semionde (Vout)

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