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Un pannello di distribuzione è un sistema elettrico di distribuzione ad accesso frontale che suddivide un alimentatore in ingresso in circuiti in uscita protetti. Solitamente combina sbarre collettrici, dispositivi di protezione da sovracorrente, punti di connessione e un involucro o armadio in un unico sistema coordinato.
Nei progetti nordamericani, pannello di distribuzione è una categoria di prodotto definita, comunemente valutata secondo la norma UL 67 e applicata ai sensi del National Electrical Code (NEC). Nei mercati IEC, le apparecchiature che assolvono a uno scopo simile possono essere specificate come scheda di distribuzione, ma i nomi non sono automaticamente intercambiabili. È comunque necessario verificare la norma di assemblaggio applicabile, le caratteristiche nominali, la disposizione degli accessi e la documentazione del prodotto.
Il punto chiave è che un quadro di distribuzione è più di una semplice raccolta di interruttori automatici. La sua idoneità dipende dal sistema completo—inclusi la struttura delle sbarre, l'involucro, i dispositivi installati, il sistema di cablaggio, la corrente nominale di cortocircuito e le combinazioni approvate.
Qual è la posizione di un quadro elettrico all'interno di un sistema elettrico?
Un quadro elettrico riceve solitamente alimentazione da un trasformatore a monte, da apparecchiature di servizio, da un quadro di distribuzione principale o da una serie di quadri di media tensione. Successivamente suddivide tale alimentazione in linee di alimentazione o circuiti derivati che servono illuminazione, prese, apparecchiature HVAC, macchinari o punti di distribuzione più piccoli.
La disposizione è comunemente intesa come:
Sorgente o trasformatore → apparecchiatura di servizio/distribuzione → quadro elettrico → circuiti in uscita protetti → carichi
La gerarchia esatta varia in base al progetto. Un'installazione di piccole dimensioni può utilizzare un unico quadro elettrico vicino all'ingresso del servizio, mentre una struttura più grande può disporre di quadri di media tensione o di un quadro di distribuzione principale che alimenta diversi quadri elettrici su piani o zone di produzione differenti.
Questa posizione nel sistema spiega la funzione principale del quadro elettrico: fornisce un punto organizzato per la distribuzione dell'energia e l'applicazione della protezione da sovracorrente a molteplici circuiti in uscita. Non esegue ogni funzione presente in un quadro di media tensione, in un commutatore automatico di trasferimento o in un quadro di controllo industriale.
Componenti principali di un quadro elettrico
Sebbene la costruzione vari, sono comuni i seguenti elementi funzionali.
| Componente | Funzione | Cosa verificare |
|---|---|---|
| Interruttore automatico principale o morsetti principali | Collega l'alimentazione in ingresso alle barre del quadro elettrico; un interruttore principale fornisce inoltre una funzione integrata di sezionamento e protezione da sovracorrente | Configurazione con interruttore automatico principale o solo con morsetti principali, corrente nominale, conduttori in ingresso approvati e protezione a monte |
| Sbarre | Trasportano l'alimentazione dalla sezione di ingresso ai dispositivi di derivazione installati | Materiale, corrente nominale, disposizione delle fasi, portata del neutro ove applicabile e sistema di dispositivi approvato |
| Dispositivi di protezione da sovracorrente di derivazione | Proteggono i conduttori e i circuiti in uscita da specifiche condizioni di sovracorrente | Famiglia di dispositivi, poli, tensione, potere di interruzione, caratteristiche di sgancio e compatibilità approvata dal produttore |
| Gruppo del neutro | Fornisce il punto di terminazione del conduttore di terra dove la configurazione del sistema ne richiede uno | Tipo di sistema, portata del neutro, disposizione di isolamento o collegamento equipotenziale e terminazioni dei conduttori consentite |
| Barra di messa a terra dell'apparecchiatura | Fornisce i morsetti per i conduttori di messa a terra dell'apparecchiatura | Barra approvata, requisiti di collegamento equipotenziale dell'involucro e istruzioni di installazione |
| Involucro, armadio, cornice e pannello frontale di protezione | Limitano l'accesso alle parti in tensione e forniscono la protezione ambientale specificata | Tipo di involucro, disposizione di accesso, luogo di installazione e compatibilità con l'interno del quadro elettrico |
| Etichette e tabella dei circuiti | Identificare l'assemblaggio, i valori nominali, i dispositivi approvati e i circuiti in uscita | Leggibilità, dati di targa, identificazione dei circuiti e contrassegni per usi speciali |
Il supporto interno e la disposizione delle sbarre sono talvolta chiamati pan assembly o interno del quadro di distribuzione. Per un esame più approfondito di tale costruzione, consultare la guida VIOX al pan assembly nei quadri di distribuzione.
Come un quadro elettrico distribuisce e protegge l'energia
L'alimentazione entra attraverso i morsetti principali o il dispositivo principale integrato e raggiunge le sbarre di fase. Ogni dispositivo di derivazione installato collega un circuito in uscita alla posizione di sbarra appropriata. Quando un circuito in uscita subisce una sovracorrente entro le caratteristiche operative del dispositivo di protezione, tale dispositivo apre il proprio circuito mentre il resto del quadro di distribuzione può rimanere sotto tensione.
Questa organizzazione selettiva è utile, ma non deve essere confusa con il coordinamento selettivo garantito. Il fatto che intervenga solo il dispositivo di protezione più vicino dipende dai dispositivi a monte e a valle effettivi, dalla corrente di guasto disponibile, dalle impostazioni, dalle caratteristiche tempo-corrente e dai requisiti di progetto applicabili.
Il quadro di distribuzione inoltre non fornisce automaticamente ogni funzione di protezione. Le funzioni di guasto a terra, guasto d'arco, corrente residua, sovratensione o controllo esistono solo quando l'assemblaggio specificato e l'apparecchiatura installata le forniscono.
Valori nominali del quadro elettrico: leggere prima la targhetta dell'assieme
Il valore nominale stampato su un singolo interruttore automatico non stabilisce il valore nominale dell'intero quadro di distribuzione. La guida all'applicazione dei quadri elettrici di UL tratta la tensione, la corrente, la corrente nominale di cortocircuito, l'involucro, i conduttori, le apparecchiature installate in campo e le disposizioni dei dispositivi principali come questioni di idoneità a livello di assemblaggio.
Utilizzare la targhetta e la documentazione del produttore per verificare almeno quanto segue:
| Targhetta o voce di specifica | Perché è importante |
|---|---|
| Tensione e configurazione del sistema elettrico | Deve corrispondere alla tensione di alimentazione, alla disposizione delle fasi e all'uso linea-linea o linea-neutro |
| Valutazione attuale | Definisce la capacità di corrente continua contrassegnata del quadro elettrico nelle condizioni dichiarate; il dispositivo principale installato può imporre un limite inferiore |
| Numero di fasi e conduttori | Determina se l'assemblaggio è adatto alla disposizione effettiva della sorgente e del carico |
| Corrente di cortocircuito nominale (SCCR) | Deve essere idoneo alla corrente di guasto disponibile nel punto di installazione e può dipendere dalle combinazioni di dispositivi di protezione specificate |
| Dispositivo principale o disposizione con morsetti principali | Determina come il quadro elettrico viene alimentato, sezionato e protetto a monte |
| Famiglie di dispositivi di derivazione approvati | Impedisce di considerare interruttori fisicamente simili come automaticamente intercambiabili |
| Tipo di involucro | Deve essere adatto a condizioni ambientali interne, esterne, di polvere, umidità, corrosione e altre, come indicato |
| Materiale, sezione e limiti di temperatura dei conduttori | Controlla quali conduttori e terminazioni in ingresso e in uscita sono consentiti |
| Idoneità dell'apparecchiatura di servizio | Si applica solo quando l'intero assemblaggio riporta la marcatura richiesta ed è installato entro tale ambito |
| Marcature per uso speciale | Può coprire valori nominali in serie, sistemi di standby, fonti di produzione di energia, kit installati in campo o altri usi condizionati |
Una distinzione particolarmente importante è potere di interruzione rispetto a SCCR. Il potere di interruzione di un interruttore automatico di derivazione descrive la capacità di tale dispositivo di interrompere la corrente di guasto in condizioni definite. L'SCCR del quadro elettrico si applica all'intero assemblaggio e può essere limitato dal dispositivo installato con il valore nominale più basso o da una specifica combinazione testata. Un interruttore automatico con valore nominale superiore non aggiorna, di per sé, l'assemblaggio.
Quadro elettrico vs centralino, quadro di distribuzione, quadro di comando e apparecchiatura di commutazione
Questi termini si sovrappongono nella conversazione quotidiana, ma non descrivono un prodotto universalmente intercambiabile.
| Termine | Limite pratico | Leggi il prossimo |
|---|---|---|
| Quadro elettrico | Quadro di distribuzione ad accesso frontale con sbarre e molteplici dispositivi di protezione in uscita; una categoria di prodotto definita nel Nord America | Questo hub e le guide di configurazione sottostanti |
| Centro di carico | Un prodotto di distribuzione compatto nordamericano comunemente associato a circuiti derivati residenziali e commerciali leggeri; i confini del prodotto e del codice dipendono ancora dall'apparecchiatura elencata | Load center vs quadro di distribuzione |
| Quadro di distribuzione | Termine ampio per il mercato IEC e internazionale il cui ambito di assemblaggio esatto dipende dallo standard applicabile e dalla documentazione del prodotto | Significato completo di DB in ambito elettrico e quadro di distribuzione residenziale vs quadro di distribuzione |
| Quadro di distribuzione (Switchboard) | Insieme di distribuzione a pavimento o autoportante spesso utilizzato per funzioni di ingresso e alimentazione di maggiore entità; la costruzione e l'accesso differiscono da quelli di un quadro elettrico | Quadro elettrico vs apparecchiatura di commutazione (switchgear) |
| Quadri elettrici | Apparecchiatura di commutazione e interruzione di potenza racchiusa in metallo, selezionata per requisiti definiti di protezione, controllo, isolamento e capacità di interruzione del guasto | Quadro elettrico vs apparecchiatura di commutazione (switchgear) |
| Quadro di controllo industriale | Un insieme destinato principalmente al controllo di macchinari o processi industriali piuttosto che fungere da quadro elettrico generale | Verificare lo standard applicabile per i quadri di controllo industriale e la documentazione di certificazione dell'apparecchiatura |
IEC 61439-3:2024 si riferisce specificamente a determinati quadri di distribuzione a bassa tensione destinati ad essere azionati da persone comuni. Non è un sinonimo universale per ogni quadro elettrico nordamericano. Un progetto globale dovrebbe identificare il mercato applicabile, il codice di installazione, lo standard di assemblaggio, la categoria di accesso dell'utente e la prova di certificazione invece di tradurre solo l'etichetta.
Decisioni comuni sulla configurazione del quadro elettrico
Interruttore principale o solo morsetti principali
Un quadro elettrico con interruttore principale include un dispositivo di protezione e sezionamento principale integrato. Un quadro elettrico solo con morsetti principali (MLO) riceve l'alimentazione direttamente ai suoi morsetti principali e solitamente si affida a un dispositivo a monte idoneo per la protezione da sovracorrente e il sezionamento.
La scelta corretta dipende dall'architettura di distribuzione, dalla posizione di sezionamento richiesta, dalla protezione a monte, dalla corrente di guasto disponibile, dal piano di manutenzione e dai requisiti locali. Vedere la dettagliata guida alla scelta tra interruttore automatico principale e quadro elettrico solo con morsetti principali.
Monofase o Trifase
La configurazione di fase e conduttori deve corrispondere sia alla sorgente che ai carichi. I quadri elettrici monofase sono comuni dove la maggior parte dei carichi è monofase. I quadri elettrici trifase distribuiscono l'alimentazione trifase e possono anche alimentare carichi fase-neutro quando il sistema approvato include un neutro.
Questa è una decisione di progettazione del sistema, non semplicemente una scelta basata sul numero di circuiti derivati. Per le relazioni di tensione e i fattori di selezione, utilizzare la guida alla scelta tra quadro elettrico monofase e trifase.
Involucro per interni o ambientale
L'interno del quadro elettrico e il suo involucro devono essere valutati come un assieme compatibile. Un luogo esterno, umido, polveroso o corrosivo richiede un tipo di involucro appropriato all'ambiente reale e al metodo di installazione. Non dare per scontato che spostare un interno standard in un armadio diverso ne preservi la certificazione o l'SCCR.
Una lista di controllo per le specifiche del quadro elettrico basata sulla targhetta
Prima di selezionare o approvare un quadro elettrico, documentare questi input:
- Requisiti di mercato e normativi: identificare il paese di installazione, il codice, lo standard di assemblaggio e la certificazione richiesta.
- Sistema di alimentazione: registrare la tensione nominale, la frequenza, la fase, la configurazione dei cavi, la disposizione della messa a terra e il tipo di sorgente.
- Tabella dei carichi: elencare le quantità dei circuiti in uscita, i poli, i tipi di carico, le considerazioni sui carichi continui e la capacità di riserva pianificata.
- Disposizione in ingresso: scegliere un'architettura con interruttore automatico principale approvato, fusibile principale o solo morsetti principali e identificare il dispositivo di protezione a monte.
- Requisito di corrente di guasto: determinare la corrente di guasto disponibile presso il quadro di distribuzione e verificare l'SCCR dell'intero assemblaggio e qualsiasi requisito di classificazione condizionale o in serie.
- Sistema dei dispositivi di derivazione: specificare solo interruttori automatici, fusibili, dispositivi a corrente residua, scaricatori di sovratensione, dispositivi di misurazione o di controllo approvati per quel quadro di distribuzione e per l'applicazione.
- Ambiente di installazione: selezionare il tipo di involucro, la disposizione di montaggio, le condizioni di accesso, l'ingresso dei conduttori e i requisiti di spazio.
- Documentazione probatoria: ottenere la tabella della targhetta, la documentazione di cablaggio o di assemblaggio, l'elenco dei dispositivi approvati, le informazioni sulla certificazione e qualsiasi registro di prova o dichiarazione richiesto.
Per i progetti che utilizzano la terminologia internazionale, una categoria di prodotto per quadri di distribuzione può essere un utile punto di partenza per le discussioni su involucri e dispositivi modulari, ma l'assemblaggio finale deve comunque essere specificato e verificato per il mercato e l'applicazione previsti.
Quando un quadro elettrico non è l'assieme adatto
Una categoria di apparecchiature diversa potrebbe essere più appropriata quando il progetto richiede:
- distribuzione in ingresso e di alimentazione a capacità superiore, meglio servita da un quadro elettrico o da una linea di apparecchiature di manovra;
- trasferimento automatico o manuale della sorgente come funzione primaria dell'apparecchiatura;
- controllo di macchine industriali come funzione primaria;
- manovra e protezione in media tensione;
- accesso posteriore, costruzione estraibile, compartimentazione o caratteristiche di manutenzione non previste dal quadro di distribuzione proposto;
- un assemblaggio di quadro di distribuzione IEC con una diversa categoria di operatore o percorso di verifica specifico per il progetto.
La decisione dovrebbe basarsi sulla funzione richiesta e sull'ambito dell'apparecchiatura verificata, non sull'aspetto dell'armadio.
Scegli la guida al quadro di distribuzione successiva
- Per decidere tra due formati di distribuzione nordamericani, leggere Load Center vs Panelboard.
- Per scegliere l'architettura di ingresso, leggere Quadri di distribuzione MCB vs MLO.
- Per scegliere la configurazione della sorgente, leggere Quadri di distribuzione monofase vs trifase.
- Per confrontare i quadri di distribuzione a monte, leggere Quadro di Distribuzione vs Quadro di Manovra.
- Per l'argomento relativo alla messa a terra e al collegamento equipotenziale separati, leggere Come collegare a terra un quadro elettrico.
