Progettazione e cablaggio di un quadro elettrico

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Sezione 2.2 - Dimensionamento trasformatore ausiliari

Nel seguito tratteremo il dimensionamento del trasformatore servizi ausiliari del quadro in quanto generalmente questo aspetto è trascurato dai professionisti e lasciato all'abilità del costruttore del quadro elettrico.
Le considerazioni saranno sviluppate per un trasformatore con tensione secondaria 24V, ma possono essere estrapolate per analogia a qualsiasi altra tensione.
Per prima cosa è fondamentale dimensionare correttamente la potenza del trasformatore. Per fare questo è necessario conoscere cosa esso andrà ad alimentare. Come succede nella maggior parte dei casi si tratta principalmente di bobine di teleruttori di potenza o ausiliari e di spie di segnalazione. Evidenziamo quindi il comportamento di questi componenti. Le bobine presentano un'elevata corrente di spunto ed una corrente di mantenimento (il comportamento è simile a quello di un trasformatore), le spie semplicemente assorbono una corrente proporzionale alla loro potenza.
Ovviamente, data la variabilità dei carichi, quella che andremo a proporre non è una regola rigida ed è subordinata alle seguenti ipotesi:

  • non contemporaneità di due spunti diversi
  • fattore di potenza dei carichi 0,5
  • contemporaneità massima dei componenti pari al 70%

La potenza del trasformatore può essere così determinata:

P = 0,8 * ( Pm + Pv + Pa)

Dove

Pm = somma di tutte le potenze di mantenimento dei contattori

Pv = somma delle potenze di tutte le spie

Pa = potenza di spunto del contattore di maggio corrente nominale


Detta formula restituisce una potenza che generalmente è sufficiente anche ad evitare cadute di tensione troppo elevate a secondario che potrebbero causare un cattivo funzionamento dei componenti.

Vediamo un esempio chiarificatore. Supponiamo di dover alimentare:

  • 10 contattori 16 A - potenza di mantenimento 8VA
  • 4 contattori 63 A - potenza mantenimento 20 VA
  • 1 contattore 160 A - potenza mantenimento 20 VA - potenza allo spunto 250 VA
  • 25 relè ausiliari - potenza di mantenimento 4 VA
  • 45 spie - potenza 1 VA

Abbiamo pertanto:

P = 0,8 * (280 VA + 45 VA + 250 VA) = 460 VA

A questo punto si potrebbe aprire una disquisizione teorica se utilizzate un trasformatore da 400VA alla luce di fattori di contemporaneità minori oppure passare direttamente ad uno da 630VA. L'esperienza sul campo insegna che considerata l'esigua diversità di costi e di ingombri si può tranquillamente passare al trasformatore da 630VA senza porsi troppe questioni di filosofia tecnica.)
Allo stesso modo qualcuno potrebbe obiettare che in realtà i 250 VA per lo spunto del teleruttore più grande sono solo transitori. Si potrebbe quindi considerare solo la potenza assorbita per il mantenimento del 70% dei relè e delle spie (vedi ipotesi iniziali) e poi verificare che la caduta di tensione caratteristica del trasformatore a secondario per i 460 VA a cosfi 0,5 sia inferiore al 5%. Ma, qualora non si tratti di quadri costruiti in serie per cui dette considerazioni abbiano oggettivamente un riscontro tecnico-economico, resta valido quanto indicato al paragrafo precedente.

Dimensionato il trasformatore è necessario scegliere le protezioni più idonee sia a primario che a secondario. A tal proposito ci viene in aiuto le tabelle sottoriportate.


Tabella protezioni primario trasformatore
Tabella taglia protezioni a primario


Tabella protezioni secondario trasformatore
Tabella taglia protezioni a secondario

Mi preme evidenziare che qualora la potenza del trasformatore fosse elevata e quindi la protezione a secondario avesse una corrente nominale superiore a 10 A, è necessario, se si vogliono utilizzare per i circuiti ausiliari cavi di sezione 1,5 mmq, prevedere altre protezioni a servizio di detti circuiti che abbiano una corrente nominale minore o uguale a 10 A.

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