Dimensionamento dei conduttori per circuiti trifase: I parametri ingegneristici
Selezionare la sezione del cavo (sezione trasversale del conduttore) per un circuito trifase è un' ottimizzazione multi-vincolo governata da capacità di corrente, caduta di tensione, resistenza al corto circuito e conformità al codice. Non è una semplice ricerca in tabella.
I vincoli governativi (Gerarchia)
- Capacità di corrente (Limite termico): Temperatura del conduttore ≤ Nominale isolamento (60°C, 75°C, 90°C) sotto carico continuo. NEC 310.16 / IEC 60364-5-52 / CEC Tabella 2/4.
- Caduta di tensione (Limite prestazionale): VD % = (√3 × I × L × (R cosφ + X sinφ)) / VLL × 100%. NEC raccomanda ≤3% derivazione, ≤5% combinato alimentazione+derivazione. IEC: ≤3-5% a seconda dell'applicazione. Spesso il vincolo dominante per corse lunghe.
- Resistenza al corto circuito (Sopravvivenza meccanica/termica): Il conduttore deve sopravvivere alla corrente di guasto massima prospettiva (Isc) fino allo spegnimento del dispositivo di protezione sovracorrente. I²t ≤ K² × S² (K = costante materiale, S = mm²). Critico per grandi alimentatori / alti livelli di guasto.
- Meccanico / Installazione: Tensione di tiro, pressione laterale, raggio di piegatura, distanziamento supporti. Può costringere a condotto maggiore → cavo maggiore.
- Minimi di codice: NEC 210.19 / 215.2 (125% carico continuo), 250.122 (dimensionamento conduttore terra), 310.15(B)(3) (Fattori di correzione).
Parametri di input chiave (Devi conoscerli)
| Parametro | Simbolo | Origine |
|---|---|---|
| Corrente di carico (Continuo) | IL | FLA targhetta × 1.25 (Motore), kW Riscaldamento/(√3×V×PF), Tabellone quadri |
| Corrente di carico (Non continuo) | INC | FLA targhetta, diversità prese |
| Tensione di sistema (Linea-Linea) | VLL | 208, 240, 480, 600V (USA); 400, 690V (IEC) |
| Fattore di potenza | cos φ | Motore ~0.85, VFD ~0.95, Resistivo 1.0 |
| Lunghezza corsa (Sola andata) | L | Piedi (NEC) / Metri (IEC) |
| Tipo condotto / Raceway | - | EMT, PVC, RMC, Cassetta portacavi, Aria libera |
| Temperatura ambiente | Ta | 30°C (std), 40°C, 50°C (tetto/locale caldaia) |
| Numero di conduttori portatori di corrente nel raceway | N | Fattore di correzione (NEC 310.15(C)(1)) |
| Nominale temperatura isolamento | - | THHN/THWN-2 (90°C), XHHW-2 (90°C), USE-2 (90°C), RHW-2 (90°C) |
| Nominale temperatura morsetti | - | 75°C (Morsetti/interruttori standard <100A), 60°C (Vecchi/grandi morsetti). Usare colonna 75°C per selezione capacità per NEC 110.14(C). |
| Corrente di guasto disponibile | Isc | Impedenza utility / Trasformatore + contributo motori |
| Tipo e nominale dispositivo protezione / Curva di intervento | - | Interruttore (Tempo inverso), Fusibile (Classe J/T/RK1), Impostazioni |
Flusso di lavoro dimensionamento passo dopo passo
- Calcolare corrente di progetto (Idesign): 1.25 × Carico Continuo + Carico Non Continuo.
- Selezionare sezione preliminare dalla tabella capacità (colonna 75°C): Trovare il cavo più piccolo con Capacità ≥ Idesign.
- Applicare fattori di correzione: Correzione temperatura × Fattore raggruppamento. Verificare Capacità corretta ≥ Idesign.
- Verificare caduta di tensione: Calcolare VD% con sezione preliminare. Se > Limite (3%/5%), aumentare sezione fino a VD% ≤ Limite.
- Verificare sezione conduttore terra: Per NEC 250.122 (basato su nominale dispositivo protezione). Aumentare conduttore terra proporzionalmente se i conduttori fase sono aumentati per VD.
- Verificare resistenza al corto circuito: Calcolare I²t intervento dispositivo protezione. Verificare Conducente K²S² ≥ I²t. (Di solito OK per derivazioni; critico per alimentatori).
- Verificare riempimento condotto: NEC Cap 9 Tabella 1 (max 40% per >2 conduttori). Aumentare condotto o cavo se necessario.
- Documentare: Tipo cavo, sezione, isolamento, condotto, lunghezza, VD%, calcolo capacità, nominale dispositivo protezione.
Esempio svolto (Contesto NEC)
Carico: Motore 3-Fase, 50 HP, 460V, FLA = 65A (Tabella NEC 430.250). Continuo.
Corsa: 250 ft, EMT, 30°C ambiente, 3 conduttori + Terra.
Dispositivo protezione: Interruttore Tempo Inverso 100A (430.52).
- Idesign = 1.25 × 65 = 81.25A.
- Capacità 75°C: 4 AWG Cu = 85A. Pass.
- Correzione: 3 conduttori → fattore 1.0. 30°C → 1.0. Corretta = 85A ≥ 81.25A. Pass.
- VD%: R (4 AWG) = 0.321 Ω/kft (Cap 9 Tbl 8). X ≈ 0.045 Ω/kft. cosφ=0.85. VD% = (1.732 × 65 × 250 × (0.321×0.85 + 0.045×0.526)) / 460 × 100% = 2.1%. Pass (≤3%).
- Conduttore terra: Dispositivo 100A → 8 AWG Cu (250.122).
- Risultato: 4 AWG Cu THHN/THWN-2 in condotto 1" EMT (o 1¼" per riempimento), 8 AWG Cu terra.
Critico: Usare software (ETAP, SKM, EasyPower, app calcolatori caduta tensione) o ingegnere abilitato per la progettazione finale. Questo articolo spiega la fisica e la logica del codice, non è un sostituto di disegni timbrati.