Impianti Elettrici 4A Elettrotecnica

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4A Elettrotecnica4A Elettrotecnica

Prof. Sergio De NisiProf. Sergio De Nisi

ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia”

Via E. Mattei - tel. 0835/264114; e-mail: info@itismt.it75100 MATERA

Corso di Impianti Elettrici

Determinazione dei carichi convenzionali

Corso di Impianti ElettriciCarichi convenzionali

Per la scelta delle caratteristiche corrette dei componenti di un impianto bisogna conoscere la

corrente che transita nei vari circuiti che lo compongono.

Se sono noti a priori tutti i carichi dell’impianto ed i relativi diagrammi di carico, tali correnti possono essere

determinate in modo preciso.

Normalmente, invece, non sono noti i diagrammi di carico né le modalità di funzionamento contemporaneo di

più carichi.

In questi casi si ricorre a coefficienti statistici calcolando il cosiddetto

carico convenzionale

Il carico convenzionale può essere determinato sia in termini di potenza

che di corrente.

Fattore di utilizzazione

E’ il rapporto tra la potenza mediamente assorbita da un utilizzatore e la sua potenza nominale:

mu PPK

Fattore di utilizzazione

Noto il fattore (o coefficiente) di utilizzazione di un carico e la sua potenza nominale, è possibile determinare la potenza mediamente assorbita:

num PKP

Fattore di utilizzazioneTIPO DI UTILIZZATORETIPO DI UTILIZZATORE KKuu

LampadeLampade 11Motori da 0,5 a 2 kWMotori da 0,5 a 2 kW 0,70,7Motori da 2 a 10 kWMotori da 2 a 10 kW 0,750,75Motori oltre i 10 kWMotori oltre i 10 kW 0,80,8Forni a resistenza e a induzioneForni a resistenza e a induzione 11RaddrizzatoriRaddrizzatori 11SaldatriciSaldatrici 0,7÷10,7÷1Stufe elettricheStufe elettriche 11Macchine utensili, trasportatoriMacchine utensili, trasportatori 0,6÷0,80,6÷0,8Ascensori, montacarichi, impianti di sollevamentoAscensori, montacarichi, impianti di sollevamento 0,8÷10,8÷1Pompe, ventilatoriPompe, ventilatori 11

Fattore di contemporaneità

Quando si alimentano più utilizzatori si deve tener presente che difficilmente questi funzioneranno tutti contemporaneamente.

La potenza media totale è generalmente inferiore alla somma delle potenze nominali dei singoli utilizzatori: Pmtot < P1 + P2 + … + Pn =

Si definisce fattore di contemporaneità il rapporto tra la potenza totale media e la somma delle potenze nominali:

Fattore di contemporaneitàTIPO DI UTILIZZATORETIPO DI UTILIZZATORE

NUMERONUMEROKKcc

ForniForni Fino a 2Fino a 2 11Motori da 0,5 a 2 kWMotori da 0,5 a 2 kW Fino a 10Fino a 10

Fino a 20Fino a 20Fino a 50Fino a 50

0,60,60,50,50,40,4

Motori da 2,5 a 10 kWMotori da 2,5 a 10 kW Fino a 10Fino a 10Fino a 50Fino a 50

0,70,70,450,45

Motori da 10 a 30 kWMotori da 10 a 30 kW Fino a 5Fino a 5Fino a 10Fino a 10Fino a 50Fino a 50

0,80,80,650,650,50,5

Motori oltre i 30 kWMotori oltre i 30 kW Fino a 2Fino a 2Fino a 5Fino a 5

Fino a 10Fino a 10

0,90,90,70,70,60,6

RaddrizzatoriRaddrizzatori Fino a 10Fino a 10 0,80,8Saldatrici elettricheSaldatrici elettriche Fino a 10Fino a 10 0,40,4Ascensori e montacarichi in uffici e industrieAscensori e montacarichi in uffici e industrie Fino a 4Fino a 4

Fino a 10Fino a 100,750,750,60,6

IlluminazioneIlluminazione 0,80,8

Potenza convenzionale per gruppi di prese

Quasi mai è noto l’utilizzo che verrà fatto di una presa elettrica. Pertanto è normalmente impossibile calcolare con esattezza la potenza o la corrente che verrà assorbita da un gruppo di prese.Per il calcolo della potenza prelevabile da una presa si considera, nel caso non lo si conoscesse, un fattore di potenza pari a 0,8 per utenze trifasi e 0,9 per utenze monofasi.

Se si considera un gruppo di N prese, ciascuna di potenza PM (calcolata con la classica formula della potenza attiva a partire da tensione, corrente e fattore di potenza), se ne può calcolare la potenza convenzionale può essere calcolata come segue:

Pc = N Kc Ku PM

Il prodotto tra Kc e Ku prende il nome di fattore complessivo di utilizzazione e contemporaneità e può essere pari a:

• 0,05 – 0,2 per prese monofasi in impianti ad uso civile;• 0,15 – 0,4 per prese monofasi o trifasi per impianti ad uso

industriale o terziario

NOTA BENE: NON ESISTONO REGOLE ESATTE, L’UNICA REGOLA UNIVERSALE E’ IL BUON SENSO.

Una regola dettata dal buon senso è quella di garantire una presa a pieno carico per ciascun gruppo di prese non troppo numeroso (sempre che non si conosca esattamente l’utilizzo che verrà fatto delle prese).

Per esempio se abbiamo 5 prese da 16 A ne garantiamo una a pieno regime (quindi a 16 A). La potenza prevedibilmente assorbita sarà:

P = V I cos = 230 16 0,9 = 3312 W

Carico convenzionale per utenze industriali

L’utilizzatore più diffuso è il motore asincrono trifase (m.a.t.).La potenza nominale Pn di un m.a.t. è di tipo meccanico.Per risalire alla potenza elettrica assorbita Pa bisogna conoscere il rendimento del m.a.t.

Per calcolare la corrente bisogna ricorrere alla formula della potenza in un sistema trifase equilibrato:

cos3cos3

Se il motore non funziona in condizioni nominali, ma ha un fattore di utilizzazione Ku:

cos3cos3

Tabella m.a.t.

Rendimento nominaleRendimento nominale Fattore di potenza nominaleFattore di potenza nominale Corrente nominaleCorrente nominale

nn(%)(%) coscosnn IInn (A) (A)

PPnn (kW) (kW) p= 1p= 1 p = 2p = 2 p = 3p = 3 p= 1p= 1 p = 2p = 2 p = 3p = 3 p= 1p= 1 p = 2p = 2 p = 3p = 3

0,550,55 7070 7171 7070 0,800,80 0,800,80 0,730,73 1,451,45 1,471,47 1,631,63

1,11,1 7777 7474 7474 0,850,85 0,810,81 0,750,75 2,552,55 2,82,8 33

2,22,2 8282 7878 7878 0,850,85 0,830,83 0,740,74 4,84,8 5,25,2 5,85,8

44 8585 8383 8383 0,880,88 0,830,83 0,760,76 8,18,1 8,88,8 9,59,5

5,55,5 8585 8484 8484 0,880,88 0,850,85 0,760,76 11,211,2 11,711,7 1313

7,57,5 8787 8686 8484 0,880,88 0,850,85 0,750,75 14,914,9 15,615,6 1818

1111 8787 8888 8888 0,880,88 0,860,86 0,780,78 22,522,5 2222 24,324,3

1515 8989 8989 8989 0,880,88 0,880,88 0,820,82 3030 2929 31,531,5

18,518,5 9090 9191 9191 0,880,88 0,830,83 0,840,84 3636 3838 37,537,5

3030 9090 9191 9191 0,880,88 0,830,83 0,840,84 5757 6060 5959

4545 9292 9393 9292 0,890,89 0,850,85 0,850,85 8383 8787 8787

9090 9292 9494 9494 0,890,89 0,860,86 0,850,85 166166 168168 172172

Per prese monofasi e/o trifasi per le quali non è noto l’utilizzatore, si utilizzano i criteri già visti per le prese in generale

Si può effettuare una valutazione di massima della potenza da installare facendo ricorso alla potenza specifica (per unità di superficie) espressa in VA/m2.

Carico convenzionale per utenze industrialiPotenza specifica per utenze industrialiPotenza specifica per utenze industriali

Tipo di attivitàTipo di attività Potenza specifica (VA/mPotenza specifica (VA/m22))CartieraCartiera 120120Industria tessileIndustria tessile 100100Industria elettronicaIndustria elettronica 9090Officina meccanicaOfficina meccanica 8080FalegnameriaFalegnameria 7070

La tabella è da utilizzare solo in una fase preliminare, per effettuare un calcolo di massima.

Carico convenzionale per utenze civili

Faremo riferimento alle potenze contrattuali per utenze monofasi (220 V) e trifasi (380 V).Potenze in kW:1,5 – 3 – 6 – 10 per Vn = 220V

3 – 6 – 10 – 15 – 20 per Vn = 380V

Considerando un fattore di potenza pari ad 1 per utenze monofasi e 0,9 per utenze trifasi, in termini di corrente (A) si ha:Correnti in A:7 – 14 – 28 – 46 per Vn = 220V

5 – 10 – 17 – 26 – 34 per Vn = 380V

Per il calcolo del carico convenzionale si procede come segue:•Per prese a spina come già detto;•Per illuminazione Ku = 1 e Kc = 0,8•Per utilizzatori fissi si tiene conto della potenza nominale

Come per le utenze industriali è possibile effettuare un calcolo preliminare di massima:

Potenza specifica per utenze civiliPotenza specifica per utenze civiliTipo di utilizzazioneTipo di utilizzazione Potenza specifica (VA/mPotenza specifica (VA/m22))

UfficiUffici 7070ScuoleScuole 5050OspedaliOspedali 6060AlberghiAlberghi 8080AbitazioniAbitazioni 4040

Metodo alternativo proposto da IEC: potenza convenzionale come prodotto tra potenza complessiva (somma potenze utilizzatori) e coefficiente di riduzione globale.

Coefficienti di riduzione globaleCoefficienti di riduzione globaleTipo di utilizzazioneTipo di utilizzazione CoefficienteCoefficiente

Alberghi, collegiAlberghi, collegi 0,6 ÷ 0,80,6 ÷ 0,8OspedaliOspedali 0,5 ÷ 0,750,5 ÷ 0,75Grandi magazziniGrandi magazzini 0,7 ÷ 0,90,7 ÷ 0,9ScuoleScuole 0,6 ÷ 0,70,6 ÷ 0,7

Considerazioni

Non ci sono calcoli “esatti”, ma metodi approssimativi.Partendo dalla medesima situazione si possono ottenere risultati diversi (ma non troppo).Importante utilizzare il buon senso per non affidarsi troppo a calcoli piuttosto aleatori: necessaria esperienza.E’ bene analizzare accuratamente i casi particolari (per esempio 6 asciugacapelli in uno spogliatoio di calcio, come effettuereste il calcolo?).

Corrente d’impiego

La corrente d’impiego Ib di un circuito è la corrente che circola nel circuito stesso ed è utilizzata per la scelta della sezione dei cavi e delle apparecchiature.Può essere una corrente effettiva se la si conosce con esattezza, o convenzionale se calcolata con i metodi visti.Se si lavora in corrente continua essa è il valore effettivo della corrente, mentre in alternata va considerato il valore efficace.

Se il sistema non è in regime permanente la corrente d’impiego va calcolata come segue:

b dttiT

Se l’andamento della corrente può essere scomposto in n intervalli di durata ti:

iiib tI

Tutto chiaro?

Come no?

Diciamo, allora, che come corrente d’impiego va considerato quel valore di corrente che, attraversando il circuito con forma d’onda continua, produce le stesse perdite Joule.Il problema non si pone quasi mai (noi lavoriamo in regime sinusoidale).In alcuni casi, soprattutto in presenza di motori, la corrente all’avvio non è subito quella nominale, ma è superiore ad essa (transitorio in fase di avviamento).

In questi casi si ricorre comunque a coefficienti approssimativi.Per esempio in caso di motori per ascensori si ha che:

Ib = 1,8 In per ascensori elettriciIb = 1,2 In per ascensori oleodinamici

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