Inserimento fusibile per limitare corrente corto circuito

[gianluca.ciacciofera]

Se IsidoroKZ non si offende chiamo in causa fpalone, magari ci da una imbeccata cosa significa spostare il 50hz da cortina a napoli rispetto ai 10 metri di casa

Ti ringrazio ma, no grazie.

[ThEnGi]

Ripeto sperando di non offendere nessuno,

Ad oggi da quello che ho imparato dal forum è la persona più adatta, non so se ci lavora tutti i giorni...
Ma secondo me almeno un paio di volte a settimana (credo) gli capitino questi problemi.
E se non gli capitano ha le conoscenze per risolverle

[gianluca.ciacciofera]

Ripeto sperando di non offendere nessuno,

Ad oggi da quello che ho imparato dal forum è la persona più adatta, non so se ci lavora tutti i giorni...
Ma secondo me almeno un paio di volte a settimana (credo) gli capitino questi problemi.
E se non gli capitano ha le conoscenze per risolverle

[GioArca67]

Io vedo in lontananza (ma forse era qualche istante fa, chi lo sa) Maxwell e Poynting che tentano di scappare in mezzo a elettroni che schizzano come schegge impazzite, campi magnetici che li irretiscono e acceleratori di particelle che non tengono il passo di un banale pezzo di rame filiforme...

O forse sono capitato in mezzo a discorsi di affabili partecipanti all'October fest a fine nottata.

Certo che il libro di Fisica II può esser comodo per non far sbattere la porta quando c'è vento, chiedo a qualche moderatore più esperto se sia il caso di chiudere questo thread.

[IsidoroKZ]

In attesa di Francesco, provo a scrivere qualche osservazione.

Credo che parte delle incomprensioni di questo thread (che per il momento non mi pare sia da chiudere), sia dovuta a un modello "idraulico" della corrente. In generale in elettrotecnica e` sempre sconsigliabile pensare in termini di elettroni che si muovono, confonde solo le idee, tantomeno in termini di acqua!

Giusto per chiarire questo punto, la velocita` a cui si muove l'energia elettrica lungo un cavo e` dell'ordine della velocita` della luce, poco meno, mentre gli elettroni dentro a un conduttore si muovo alla velocita` dell'ordine di un metro all'ora.

Se proprio si vuole immaginare le cariche che si muovono, bisogna considerare che i cavi sono gia` pieni di cariche mobili e quando si iniettano delle altre cariche, queste spingono quelle gia` presenti... La velocita` della spinta e` di quasi 300000 km/s ma quella degli elettroni nel rame e` di dodici ordini di grandezza di meno.

Se si vuole pensare in termini di tubo dell'acqua, bisogna immaginare il tubo pieno, in piano e che forma un percorso chiuso. Quando si accende la pompa (o apre la valvola), l'acqua si mette in movimento "subito" in tutto il ciruito(la perturbazione viaggia alla velocita` del suono nell'acqua del tubo), anche se quella che esce dalla pompa puo` impiegare parecchio tempo prima di fare tutto il giro. Stessa cosa capita nel corpo umano. Quando c'e` la sistole ventricolare, l'onda di pressione la si sente "subito" in tutto il corpo, mentre il sangue impega svariate decine di secondi a fare tutto il giro.

Comunque questa analogia ha un problema, e` sbagliata. La propagazione dell'energia elettrica avviene attraverso campi elettromagnetici intorno al conduttore, non perche' gli elettroni corrono. La propagazione della potenza viene descritta dal vettore di Poynting che descrive come i campi elettromagnetici sono guidati dai conduttori nello spazio fuori dai conduttori stessi. Se non si considera questo fatto, non si riesce a spiegare perche' la velocita` di propagazione dell'energia elettrica dipenda dalla costante dielettrica dell'isolante intorno al conduttore.

Cio` detto, riprendo i due circuiti che avevo gia` disegnato

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Quando si accende il generatore, parte un'onda elettromagnetica intorno al cavo (cavo=due fili) che si propaga fino al carico. Interruttore e fusibile, in ambedue i circuiti vedono contemporaneamente la corrente che comincia a scorrere. Con una linea lunga 10 m, questo segnale arriva sul carico 50ns dopo essere partito, ma interruttore e fusibile, anche se messi su due conduttori diversi, vedono contemporaneante l'inizio della corrente.

Se avviene un corto alla fine della linea, la corrente di linea aumenta (di poco!) e questo aumento torna indietro, verso sinistra, verso il generatore. Il primo aumento di corrente arriva contemporaneamente su interruttore e fusibile, e arriva 50ns dopo essere partito dal corto. Dopo molte riflessioni avanti e indietro, la corrente arriva ai valori "elettrotecnici" di cui si parlava e fonde il fusibile.

Quando si dice che il fusibile interviene in tempi dell'ordine dei 10ms, bisogna considerare che in quel periodo il segnale elettrico percorre 3000 km.

Il "monte" e "valle" delle normative non fa riferimento alla corrente, dove arriva prima, ma all'onda elettromagnetica che porta la potenza.

[IsidoroKZ]

Se IsidoroKZ non si offende chiamo in causa fpalone, magari ci da un imbeccata croccantino* su cosa significa spostare il "50hz" da cortina a napoli rispetto ai 10 metri di casa.
EDIT: Si accetta anche documentazione tecnica riservata

Quando interviene fpalone non si possono che fare le fusa di piacere!

Segnalo questo vecchio thread viewtopic.php?f=19&t=56673 dove si vedeva la fase e la frequenza della rete in Europa.

[SediciAmpere]

Hai ragione, con il paragone idraulico sono andato a incasinarmi in un ginepraio che ha confuso ulteriormente le idee

bisogna immaginare il tubo pieno, in piano e che forma un percorso chiuso. Quando si accende la pompa (o apre la valvola), l'acqua si mette in movimento "subito" in tutto il ciruito(la perturbazione viaggia alla velocita` del suono nell'acqua del tubo), anche se quella che esce dalla pompa puo` impiegare parecchio tempo prima di fare tutto il giro. Stessa cosa capita nel corpo umano. Quando c'e` la sistole ventricolare, l'onda di pressione la si sente "subito" in tutto il corpo, mentre il sangue impega svariate decine di secondi a fare tutto il giro.

Questo è quello che avevo intenzione di spiegare, senza esserci riuscito con sufficiente chiarezza.

[Goofy]

Cio` detto, riprendo i due circuiti che avevo gia` disegnato

Tornando alla domanda iniziale i due circuiti sarebbero

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Con A e B distanti 1 m.

[GioArca67]

Sembrerebbe che vi sia una incongruenza fra i messaggio [75] e [42] di IsidoroKZ, ma a mio avviso non c'è.

E' stato ben dimostrato che i due circuiti C e D del post [75] (https://www.electroyou.it/forum/viewtopic.php?f=3&t=91596&start=70#p988439) sono perfettamente uguali dal punto di vista della corrente che attraversa i due dispositivi di protezione.

Ora però occorre fare qualche ulteriore precisazione, e vedo che mentre scrivo l'attento Goofy già inizia ad impostarla, ma non del tutto correttamente per il discorso che serve.

Per quanto detto da IsidoroKZ, la situazione rappresentata da Goofy non cambia quasi nulla.

Iniziamo dalla velocità di drift degli elettroni in un metallo:

dove
I è l'intensità della corrente
n il numero di elettroni per metro cubo di materiale
e la carica dell'elettrone
A la sezione del campione di metallo
nel rame abbiamo
densità:
peso atomico:
quindi ci sono
e poiché abbiamo 1 elettrone libero per atomo

quindi in un conduttore di rame di 4mm^2 di sezione con corrente di 10 A abbiamo una velocità di scorrimento degli elettroni

in un secondo percorrono si e no una distanza pari a circa un capello in sezione.
In 10 ms questi elettroni percorrono circa 1,8 µm, dopo di che tornano indietro nell'altro semiperiodo (insomma tutt'altro che purghe e migrazioni staliniane) ed alla fine più o meno dov'erano rimangono (certo per loro son distanze cosmiche, ma a noi poco importa)

Facciamo ora dei piccoli aggiustamenti ai circuiti:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

che dal punto di vista di quel che succede i dispositivi non sono ormai perfettamente uguali (ma lo sono B e C).
Occorre però contestualizzare il tutto in una situazione reale pratica e non solo ideale sulla carta.
Quindi consideriamo il circuito seguente, derivato da B (o da C tanto non cambia nulla):

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Supponiamo una corrente di corto circuito di 10 kA
La velocità di scorrimento degli elettroni è quindi 1000 volte maggiore e quindi nella semionda percorrono ormai ben 1,8 mm.
In un fusibile 10x38 che è lungo 38 mm capite da soli dove vanno.

Vediamo il transitorio in cui si instaura la corrente di corto circuito a partire da quella ordinaria.
Supponendo di avere 10 riflessioni (di fatto ne occorrono 3 o 4 perché si raggiungano livelli prossimi alla fine del transitorio), affinché finisca la trasmissione dell'informazione occorrono


Questo tempo deve essere comparato con i tempi di intervento degli apparecchi di protezione che sono dell'ordine dei millisecondi: centinaia di volte maggiori.

Non ha pertanto alcun senso pratico l'ordine dei due apparecchi, che, anche considerando le riflessioni, vedono correnti del tutto uguali (non mi pare plausibile che 5-10ns possano fare la differenza su un oggetto meccanico che ha tempi di reazione 100000 volte maggiori).

Filiazione.
"Eh! ma i costruttori mettono il limitatore a monte e il limitato a valle."
Anche loro, immagino, un po' di praticità la mettono in campo: ha un senso pratico avere un interruttore poco prestante a monte e tanti interruttori super prestazionali a valle nello stesso quadro elettrico?
Mi pare del tutto evidente che con 1 interruttore prestazionale, a scapito della selettività, si proteggano efficientemente n interruttori meno prestazionali, e non il viceversa (bonus 110% escluso).

Selettività.
Anche qui c'è da dire. La selettività in caso di corto circuito è quasi impossibile da ottenere.
Quando avviene un corto circuito tutti gli apparecchi di protezione che si trovano lungo la linea sono attraversati dalla corrente di corto circuito e ciascuno opera per conto suo, ignaro della presenza degli altri.
Se non vi sono dei ritardi intenzionali tutti gli interruttori tentano di intervenire e si viene a formare ben più di un arco elettrico, contemporaneamente.
Gli interruttori che offrono delle caratteristiche di limitazione, fruttano accorgimenti costruttivi ulteriori per far sì che 1) intervengano più velocemente, 2) che l'arco sia più esteso e vi cada più tensione (in modo tale che agli altri negli altri interruttori in serie sulla linea interessata dal corto ne rimanga di meno e sia più facile estinguerli).

[StefanoSunda]

Gli schemi del post 78(rispecchia la pratica) Goofy ok