Comprendere le nuove norme in materia di SCCR e implementare la soluzione più equilibrata fa risparmiare tempo e denaro agli esportatori di macchine e impianti destinati al mercato nordamericano.
Introduzione
Le macchine con una corrente nominale di cortocircuito (Short-Circuit Current Rating, SCCR) insufficiente costituiscono un rischio per il personale e per loro stesse, oltre a rappresentare un rischio potenziale di incendi. La nuova normativa NEC (National Electrical Code) sancisce che, nota la corrente di cortocircuito presunta nel punto di installazione, gli equipaggiamenti elettrici (quadri) delle macchine debbano essere marcati con un valore di SCCR maggiore o uguale a tale corrente. Questo riduce l’eventualità che l’installazione di un’apparecchiatura possa non essere conforme alla norma, oppure che non venga approvata.
Da studi statistici emerge che oltre il 50% dei costruttori progetta le proprie apparecchiature prevedendo un SCCR minimo tipico di 5 kA, rendendo problematica la situazione nella quale la corrente di guasto presunta nel punto di installazione è maggiore. Effettuare modifiche in campo può essere difficoltoso ed oneroso in termini di tempo e denaro. Pianificare come arrivare a scegliere ed ottenere un valore di SCCR idoneo può essere complicato, ma non necessariamente.
L’SCCR riveste un ruolo chiave per la sicurezza delle apparecchiature commerciali e industriali e per ridurre al minimo i rischi connessi con eventuali guasti. Questa caratteristica nominale identifica il livello massimo della corrente di cortocircuito che i componenti di un circuito o di un’apparecchiatura possono sopportare in sicurezza. Se correttamente scelto, l’apparecchiatura dovrebbe essere in grado di sopportare il cortocircuito senza esporre il personale al rischio di incendio, di proiezione di oggetti o di elettrocuzione.
Norme attuali e varianti attese
Oltre al NEC, anche l’OSHA (Occupational Safety and Health Administration) e l’UL (Underwriters Laboratories) forniscono linee guida in materia di SCCR. Tutti e tre gli enti riconoscono il rischio associato ai guasti e hanno, pertanto, aggiunto ai rispettivi standard alcuni requisiti sull’SCCR da rispettare nella realizzazione di quadri elettrici industriali e di altre apparecchiature, il tutto al fine di aumentare la sicurezza sul luogo di lavoro.
Per quanto riguarda i quadri elettrici, la norma UL 508A Supplement SB fornisce un metodo semplice ed approvato per determinare l’entità dell’ SCCR dei quadri di comando. Questo metodo consente di aumentare l’SCCR utilizzando fusibili o interruttori che hanno funzione di current limiter; tuttavia le regole inerenti l’utilizzo dei current limiter possono essere fonte di confusione. Sebbene effettivamente limitino la massima corrente di guasto, i dispositivi current limiter (che devono essere marcati come tali) non garantiscono una protezione adeguata dei dispositivi di protezione da sovracorrente a valle, salvo nel caso in cui vengano testati insieme (principio noto in Nord America come series rating). Tuttavia, la norma UL 508A vieta l’uso del series rating nei quadri elettrici e stabilisce che tutti i dispositivi di protezione da sovracorrente debbano avere un potere di interruzione maggiore o uguale della corrente di guasto presunta.
Tra le novità incluse nel NEC 2017 figura l’obbligo di soddisfare requisiti relativi alla marcatura e alla verbalizzazione, che a loro volta semplificheranno ai costruttori, agli utilizzatori e agli ispettori la verifica dell’adeguatezza dell’SCCR delle apparecchiature. La massima corrente di guasto deve essere marcata nel punto in cui si prevede di installare le seguenti apparecchiature:
• macchine
• impianti HVAC
• quadri elettrici di ascensori
• gruppi elettrogeni
• sistemi trasportatori
• accumulatori
Inoltre, nel punto in cui si prevede di installare una o più tra le seguenti apparecchiature, deve essere verbalizzata la massima corrente di guasto:
• centri di controllo dei motori (MCC)
• qualsiasi altra apparecchiatura provvista di quadri elettrici industriali
Determinare l’SCCR delle apparecchiature
Il quadro elettrico contiene alcuni dispositivi che non forniscono protezione dalle sovracorrenti. Ad esempio contattori, blocchi di distribuzione e sezionatori possiedono una caratteristica nominale nota come SCCR, ovvero la corrente nominale di cortocircuito. L’SCCR rappresenta il livello di corrente di cortocircuito che questi dispositivi sono in grado di sopportare in modo sicuro quando sono protetti da un dispositivo di protezione da sovracorrente specificato, così come indicato nella relativa marcatura dell’SCCR. I dispositivi che invece forniscono protezione contro le sovracorrenti, quali interruttori e fusibili, possiedono una caratteristica nominale (potere di interruzione) che indica l’entità della corrente di guasto che sono in grado di interrompere in modo sicuro. Alcuni dispositivi di protezione contro le sovracorrenti sono marcati con la dicitura “current-limiting” e possono essere utilizzati per migliorare l’SCCR dei componenti dei branch circuit. In caso di guasto, i dispositivi limitatori di corrente reagiscono più velocemente rispetto ai normali dispositivi di protezione contro le sovracorrenti (non limitatori di corrente).
Esistono due modi per determinare l’SCCR delle apparecchiature: tramite prove o tramite analisi. Poiché in molti casi le prove hanno costi proibitivi, l’analisi rimane il metodo più diffuso per stabilire l’SCCR delle apparecchiature. La norma UL 508A Supplement SB fornisce un metodo di analisi che prende in considerazione “l’anello più debole” come base per determinare l’SCCR delle apparecchiature. Come SCCR di una apparecchiatura viene utilizzato quello del componente con SCCR più basso oppure il potere di interruzione del dispositivo di protezione contro le sovracorrenti con caratteristiche nominali più basse.
Per determinare l’SCCR delle apparecchiature è necessario prendere in considerazione tre fattori principali: l’SCCR dei componenti, il potere di interruzione dei dispositivi di protezione contro le sovracorrenti e l’effetto dei dispositivi limitatori di corrente del circuito feeder. Le marcature dei prodotti o le istruzioni di installazione del costruttore forniscono l’SCCR dei componenti, mentre i poteri di interruzione possono essere reperiti sulla targa dei dispositivi di protezione contro le sovracorrenti.
Secondo quanto previsto dalla norma UL 508A SB4.3, i dispositivi limitatori di corrente presenti nel circuito feeder possono essere utilizzati per elevare le caratteristiche nominali dei componenti dei branch circuit. Il valore della corrente di picco limitata di un limitatore di sovracorrente presente nel circuito feeder dev’essere confrontato con l’SCCR del componente del branch circuit a valle. Se il valore di picco della corrente limitata del feeder – in corrispondenza della corrente di cortocircuito presunta – è minore o uguale all’SCCR del componente nel branch, quest’ultimo può essere aumentato al valore della corrente di cortocircuito presunta.
Per i fusibili, non è possibile utilizzare i dati di corrente limitata dichiarati dai costruttori; infatti, i fusibili sono intercambiabili e non c’è alcuna garanzia che un fusibile venga sostituito con uno identico. Invece, per gli interruttori contrassegnati come current limiter, possono essere utilizzati i dati della corrente limitata dichiarati dai costruttori.
È possibile migliorare l’SCCR di un contattore, di un relè di sovraccarico, di un inverter o di qualsiasi altro componente del branch circuit con le modalità prescritte; tuttavia non è possibile migliorare il potere di interruzione degli interruttori automatici, dei fusibili, o l’SCCR dei combination motor controller tipo F per mezzo di un dispositivo limitatore di corrente a monte, neanche qualora si trovi nel branch circuit.
Un altro metodo consiste nell’utilizzare trasformatori di potenza per aumentare l’SCCR del branch circuit; si tratta però di una prassi non comune nei quadri elettrici, dati i limiti dimensionali. Tale metodo può essere sfruttato in altre applicazioni, poiché riduce la massima corrente di guasto. A seconda del trasformatore, la massima corrente di guasto nell’avvolgimento secondario potrebbe essere minore di 5 kA; questo rende accettabile un SCCR di default dell’apparecchiatura pari a 5 kA.
In che momento è meglio valutare l’SCCR
Prendere in esame l’SCCR in fase preliminare è fortemente raccomandato; preferibilmente già in fase di progettazione: una volta che l’apparecchiatura è stata installata, aumentare l’SCCR è complicato e oneroso in termini di tempo e denaro. Per gli impianti installati negli USA, raggiungere il valore dell’ SCCR necessario può essere difficoltoso, specialmente se l’apparecchiatura presenta un tipo di progettazione standard: in questo caso la massima corrente di guasto nei possibili punti di installazione finali può variare anche di molto. È buona prassi, in fase di progetto, tenere conto delle condizioni peggiori, ovvero la massima corrente di guasto prevedibile. Questo obiettivo è conseguibile in due modi diversi:
il primo consiste nello scegliere componenti che diano come risultato un SCCR complessivo sufficiente a far fronte alla condizione peggiore; il secondo consiste nel progettare il quadro elettrico dell’apparecchiatura in modo tale da poter applicare un fusibile o un interruttore limitatore di corrente specifico (con il quadro opportunamente marcato) a monte dell’apparecchiatura. Questo approccio può comportare benefici in termini di costi dell’apparecchiatura e una maggiore flessibilità nella scelta dei componenti, offrendo agli installatori la possibilità di applicare un dispositivo feeder a monte del quadro, senza la necessità di consultare il costruttore.
Conclusioni
I quadri elettrici che rispettano le linee guida sull’SCCR sono appositamente progettati per prevenire il rischio di elettrocuzione, incendi e urti in caso di cortocircuito. Prendendo in considerazione l’SCCR già in fase iniziale, i costruttori sono in grado di ottimizzare i tempi e i costi legati al progetto. La semplice rispondenza ai requisiti normativi minimi sull’SCCR delle apparecchiature (in genere fissato a 5 kA) potrebbe non essere sufficiente.
Come realtà di statura internazionale, Eaton propone ai propri clienti un percorso omnicomprensivo verso la conformità, mediante la vendita e la disponibilità di risorse tecniche sul campo, oltre a un’ampia gamma di prodotti a norma e soluzioni che consentono di soddisfare i requisiti in termini di SCCR. Tra le soluzioni figurano una linea completa di fusibili Bussmann, interruttori automatici, salvamotori e interruttori combinati per la protezione dei motori e limitatori di sovracorrente. L’offerta vincente di un partner internazionale per tutti i costruttori che esportano a livello mondiale.
