Prove di aumento di temperatura delle sbarre per apparecchiature IEC 61439

Una prova di aumento di temperatura delle sbarre verifica un’apparecchiatura di bassa tensione definita, non certifica una sezione di rame isolata. La stessa sbarra può funzionare a temperature diverse quando cambiano il progetto dei giunti, la ventilazione dell’involucro, i dispositivi adiacenti, la distanza tra i conduttori, il carico o le condizioni ambiente.

Per questo una prova utile inizia prima di collegare la sorgente di corrente. L’ufficio tecnico deve congelare la configurazione provata, definire il metodo di carico e le condizioni ambiente, mappare i sensori, selezionare i limiti di accettazione applicabili e concordare come verrà dimostrata la stabilità termica. Senza questi controlli, un valore favorevole è difficile da riprodurre e un valore sfavorevole è difficile da diagnosticare.

Una prova di aumento di temperatura verifica l’apparecchiatura, non il solo rame

IEC 61439-1:2020 stabilisce le regole generali per le apparecchiature di manovra e controllo di bassa tensione. Il relativo quadro di verifica del progetto riconosce che la prestazione di portata di corrente dipende dall’apparecchiatura come costruita. Un documento applicativo ABB su IEC 61439 spiega il contesto della verifica e i percorsi disponibili, soggetti alle relative condizioni e limitazioni.

Il risultato di una prova appartiene quindi a un dominio di progetto controllato. Comprende:

• materiale, sezione, percorso, spaziatura, giunti, placcatura e supporti delle sbarre;
• i conduttori in ingresso e in uscita e il modo in cui sono collegati;
• i dispositivi di protezione e di manovra installati nel percorso della corrente;
• dimensioni dell’involucro, setti, coperchi, aperture di ventilazione e orientamento;
• corrente di prova, carico dei circuiti, riferimento ambiente e durata;
• i limiti di temperatura assegnati ai componenti e alle interfacce interessate.

Non etichettate una prova semplicemente come «sbarra di rame da 100 × 10 mm a 2.000 A». Quella descrizione omette il sistema termico che ha prodotto il risultato.

Congelate la configurazione di prova prima di applicare la corrente

Emittere un disegno di prova o un registro di configurazione con la stessa disciplina di un disegno di produzione. Identificate modello e revisione dell’apparecchiatura, disposizione di corrente nominale, dettagli di sbarre e giunti, dispositivi installati, conduttori dei terminali, coperchi, ventilazione e qualsiasi scostamento dal progetto di produzione. Fotografate l’allestimento completato dopo averlo chiuso nella condizione di prova prevista.

Definite quali circuiti sono caricati e con quale corrente. Un’ipotesi di diversità o di carico simultaneo deve derivare dal metodo di progetto e verifica applicabile, non da ciò che rende comodo l’allestimento di laboratorio. La spiegazione di Schneider Electric della corrente nominale secondo IEC 61439 è un utile promemoria del fatto che i valori nominali dell’apparecchiatura e le condizioni di funzionamento devono essere dichiarati insieme.

Registrate il metodo di misura della corrente, la forma d’onda della sorgente ove pertinente, la disposizione dei conduttori all’esterno dell’involucro e le posizioni di riferimento ambiente. I cavi di prova esterni possono portare calore verso i terminali o sottrarlo, quindi dimensioni, lunghezza, percorso e connessione devono essere controllati.

Posizionate i sensori dove il percorso termico può cedere

La mappa dei sensori deve seguire i percorsi della corrente e del calore. I candidati tipici includono terminali in ingresso, terminali in uscita, giunti bullonati, giunti flessibili, punti rappresentativi su lunghe tratte di conduttore, terminali dei dispositivi e riferimenti ambiente. La mappa finale dipende dal progetto e dai limiti applicabili; non è una quantità fissa di termocoppie per quadro.

Usate ID di canale univoci e mostrate ogni posizione su un disegno o una fotografia annotata. Registrate tipo di sensore, metodo di fissaggio, percorso dei fili, strumento e stato di taratura. Un sensore fissato male può leggere l’aria circostante, mentre una grossa clip metallica o un adesivo mal posizionato possono alterare lo scambio termico.

Evitate di collocare tutti i sensori sulla faccia più accessibile. Un giunto nascosto dietro una barriera può essere più importante di una sbarra diritta in aria libera. Anche la disposizione delle fasi può creare riscaldamenti disuguali, quindi posizioni equivalenti su fasi diverse aiutano a distinguere un problema di connessione locale dall’andamento generale dell’apparecchiatura.

Definite stabilità e accettazione prima della prova

La procedura deve indicare con quale frequenza vengono registrate corrente, ambiente e temperature dei canali e quale condizione costituisce stabilità termica. Usate il criterio richiesto dall’edizione applicabile della norma, dalla procedura di laboratorio e dalla specifica di progetto. Non decidete dopo aver visto la curva che un plateau favorevole «sembra stabile».

Analogamente, non esiste un’affermazione universale sicura secondo cui ogni sbarra di rame nudo possa salire di un valore fisso. L’accettazione può essere governata da terminali, componenti installati, sistemi di isolamento, limiti del conduttore, superfici accessibili o altre condizioni. Create una tabella dei limiti canale per canale prima della prova:

Conservate i dati grezzi delle serie temporali. Una tabella finale delle temperature massime non può mostrare interruzioni di corrente, ambiente alla deriva, un sensore staccato o se la stabilità è stata realmente raggiunta.

Usate la mappa delle temperature per individuare le cause di fabbricazione

Un giunto caldo è evidenza di un problema termico locale, non prova di una causa radice specifica. I possibili fattori includono facce di contatto contaminate o danneggiate, allineamento scarso, bulloneria o procedura di serraggio errate, sovrapposizione insufficiente, stato del rivestimento, disallineamento dei terminali o ripartizione della corrente. La guida alla resistenza di contatto delle sbarre spiega come si integrano preparazione del giunto, controllo della coppia e misura elettrica.

Una temperatura alta graduale su tutte le fasi può invece indicare la sezione del conduttore, la dissipazione dell’involucro, le perdite dei dispositivi adiacenti o le ipotesi di carico. Una singola fase molto diversa dalle fasi equivalenti merita l’ispezione dell’intero percorso di corrente, compresi i cavi di prova e i canali degli strumenti.

Quando modificate parti fabbricate dopo un guasto, controllate posizione dei fori, stato delle facce di contatto, sezione della sbarra, geometria delle pieghe e pila dei giunti. Rilavorare un giunto senza documentarlo rompe il legame tra l’apparecchiatura provata e il progetto di produzione. Se sono interessate anche la spaziatura dei supporti o la prestazione in cortocircuito, riesaminate la verifica separata di Icw, Ipk e supporti delle sbarre.

Controllate le modifiche di progetto dopo una prova superata

Un’apparecchiatura superata diventa un riferimento solo entro il suo dominio di progetto giustificato. Riesaminate le modifiche a percorso, sezione, spaziatura, giunti, terminali, dispositivi, involucro, ventilazione o carico prima di estendere il risultato. Il progettista responsabile deve determinare se la norma applicabile consente la verifica per confronto, derivazione o calcolo e se tutti i vincoli del metodo sono rispettati.

«Stessa area di rame» non è un argomento di equivalenza sufficiente. Avvicinare una sbarra a un dispositivo che genera calore, cambiare un terminale, aggiungere un setto o ridurre il flusso d’aria può alterare il risultato termico senza cambiare l’area del conduttore.

Mantenete un registro delle modifiche che colleghi la revisione provata alle varianti successive. Indicate quali evidenze supportano ogni variante e quali condizioni richiedono una nuova prova. Questo è particolarmente importante per la produzione configurabile di quadri di manovra, dove le combinazioni di involucro e dispositivi si moltiplicano rapidamente.

Costruite un rapporto di prova riproducibile da un altro ingegnere

Il pacchetto finale deve contenere la procedura approvata, le norme e le edizioni applicabili, i disegni di configurazione, l’identificazione di materiali e componenti, la mappa dei sensori, i registri di taratura degli strumenti, i dati di corrente e ambiente, le serie temporali complete della temperatura, le fotografie, gli scostamenti, i risultati e la disposizione firmata.

Includete le osservazioni che non hanno causato guasto. Un riscaldamento disuguale tra le fasi, un giunto che si è avvicinato al limite assegnato o un’interruzione temporanea della corrente possono contare quando il progetto verrà esteso in seguito. Non eliminate questi dettagli dal registro di ingegneria.

Un buon rapporto di aumento di temperatura fa più che dichiarare superato o non superato. Definisce esattamente cosa è stato provato, mostra come si è giunti alla conclusione e offre alla produzione un percorso tracciabile da qualsiasi punto caldo alla sbarra, al giunto, al componente e alla revisione dell’apparecchiatura che lo ha prodotto.