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Calcolo delle correnti di corto circuito 102
Calcolo delle correnti di corto circuito - Contributo dei motori alla corrente di corto circuito I motori elettrici, in condizioni normali di esercizio, trasformano l'energia elettrica in energia meccanica resa disponibile all'asse del loro rotore per l'azionamento di macchinari di varia tipologia. Nel corso del funzionamento i rotori dei motori e le macchine ad essi collegati accumulano energia dinamica, dipendente dal loro momento d'inerzia e dalla velocità di rotazione, che, in caso di una mancanza di tensione, è in grado di tenerli in movimento. Pertanto, in caso di un corto circuito in un punto qualsiasi del circuito elettrico di alimentazione del motore, questo assume per un certo tempo il comportamento di generatore trasformando l'energia cinetica accumulata in energia elettrica che alimenta essa stessa il corto circuito. con una corrente di guasto aggiuntiva la cui intensità deve essere sommata a quella propria della rete di alimentazione per calcolare il valore complessivo della corrente di corto circuito. Il contributo alla corrente totale di guasto da parte dei motori installati sull'impianto può gravare in modo sensibile soprattutto nel calcolo dei valori massimi della corrente di corto circuito, nella scelta dei poteri nominali degli apparecchi di protezione e nella valutazione dei massimi sforzi elettrodinamici che riguardano i conduttori e i componenti dell'impianto interessati dalla corrente di guasto. Nel caso di motori asincroni, che costituiscono la maggioranza dei motori elettrici in corrente alternata, lo smorzamento delle correnti rotoriche che sostengono il campo magnetico rotante durante il corto circuito è molto rapido e di conseguenza la corrente si esaurisce rapidamente dopo alcune decine di millisecondi. Nel caso di motori sincroni, invece, lo smorzamento delle correnti rotoriche che sostengono il campo magnetico rotante durante il corto circuito è circa un ordine di grandezza superiore rispetto a quello dei motori asincroni e non può essere trascurato come per quello dei motori asincroni. Il valore efficace della corrente di corto circuito massima dall'inizio del guasto per corto circuito ai morsetti di un motore ha un valore di circa 6÷8 volte la sua corrente nominale. Pertanto, cautelativamente, si considera: Icc = 8 • In. Poiché le configurazioni delle reti elettriche rendono complesso il calcolo dei contributi dei singoli motori, è possibile adottare il metodo semplificato* riportato qui di seguito. Metodo di calcolo delle correnti di corto circuito indotte da motori elettrici sincroni. Si assimilano tutti i motori asincroni presenti ad un unico motore equivalente di potenza: essendo: Pi = potenza nominale dell'i-esimo motore [W] Kc = coefficiente di contemporaneità dei motori Il valore della corrente nominale di tale motore è: Si assume un valore del fattore di sfasamento nominale Per corto circuito ai morsetti del motore si ha: n pari a 0.7 Si calcola, quindi, il valore di impedenza, resistenza e reattanze equivalenti del motore con le formule: * TISYSTEM 3.0 – Beta 2.1 Manuale d’uso, BTicino, 1995. 102 Calcolo delle correnti di corto circuito Si assume un valore del fattore di sfasamento in corto circuito Φcc pari a 0.6. Il motore equivalente viene immaginato collegato direttamente a: sbarre del secondario del trasformatore di cabina nel caso di sistema TN: la Zeq viene posta in parallelo alla impedenza del trasformatore Zt; punto di consegna dell'energia elettrica nel caso di sistema TT: la Zeq viene posta in parallelo all'impedenza della rete a monte dell'origine del sistema. In tal modo in caso di guasto immediatamente a valle del trasformatore (sistema TN) o del punto di origine del sistema (sistema TT), il contributo del motore equivalente alla corrente di corto circuito è praticamente identico a Icc eq max; nel caso di guasti lontani, la componente dovuta al motore si riduce a causa dell'impedenza della linea. Nel caso esaminato il corto circuito determina effetti non trascurabili sulla rete di alimentazione direttamente a monte del motore ed a valle dello stadio di trasformazione. Sulla rete a 10 [kV] diventa trascurabile per l'interposizione dei trasformatori. Supponendo in funzione diversi motori elettrici sincroni, per un assorbimento complessivo corrispondente ad una potenza di 800 [ kVA ] (massima potenza operativa dei motori), si ha: X cc % = X cc X cc × 100 = × 100 X NOM Vs I NOM da cui si può ricavare: X cc = X cc % V × s 100 I NOM con: I NOM = X cc % VS 800 × 103 × = = 1.215[A ] 100 X cc 3 × 380 380 Ω X cc = 0,24 × 3 = 0,0433 1.215 fase I ccmotori = VS 380 = ≅ 5.067 [A] X cc 3 × 0,0433 La corrente totale di corto circuito sul quadro PC-A è calcoalta come segue: funzionamento di un solo trasformatore: funzionamento di due trasformatori in parallelo: Icc = I’2cc + Iccmotori = 45 + 5 = 50 [ kA ] ________________________________________________________________________ Icc = I2cc + Iccmotori = 26 + 5 = 31 [ kA ] L'allievo ripeta l'esercizio in funzione delle seguenti alternative: imponendo sul quadro MT-A una corrente di corto circuito, Icc = 15 [kA]. adottando la metodologia proposta nell’esempio 2. 103