Un quadro elettrico può sembrare una semplice scatola di metallo, ma sceglierne uno raramente è semplice. Il suo compito è proteggere le apparecchiature elettriche, prevenire il contatto accidentale con parti sotto tensione e aiutare il sistema a funzionare in modo affidabile nell'ambiente previsto.
Un piccolo quadro elettrico interno e unquadro elettrico esternoaffrontare condizioni molto diverse. Potrebbe essere necessaria solo la protezione dalla polvere e dall'acqua gocciolante. L'altro potrebbe dover resistere a pioggia, sabbia, forte luce solare, umidità, aria salina-e grandi sbalzi di temperatura.
Per questo motivo gli involucri non dovrebbero essere classificati solo in base all’aspetto. L'ambiente di installazione, la costruzione, il materiale, il grado di protezione, l'attrezzatura interna e i requisiti di manutenzione sono tutti fattori importanti.
1. Involucri elettrici interni
Gli involucri per interni vengono utilizzati in fabbriche, edifici commerciali, sottostazioni, data center e altri luoghi controllati. Proteggono i componenti dal contatto accidentale, dalla caduta di sporco, polvere e quantità limitate di umidità.
Le applicazioni comuni includono:
- Armadi di controllo e automazione
- Pannelli relè e protezioni
- Armadi di distribuzione a bassa-tensione
- Armadi per trasformatori da interno
- Armadi di misurazione e comunicazione
Interno non significa necessariamente pulito o asciutto. Un armadio installato in un'acciaieria, in un seminterrato o in un'officina di lavorazione può ancora essere esposto a polvere conduttiva, olio, condensa o vapori chimici. L'ambiente operativo deve quindi essere esaminato prima di selezionare il livello di protezione.
2. Recinzioni elettriche esterne
UNquadro elettrico esternorichiede più di un tetto resistente alle intemperie. Le guarnizioni delle porte, gli ingressi dei cavi, le aperture di ventilazione, i punti di sollevamento, i telai di base, i percorsi di drenaggio e i giunti saldati possono influire sulle prestazioni di protezione finali.
Gli involucri esterni potrebbero necessitare di protezione contro:
- Pioggia e vento-acqua spinta
- Sabbia e polvere trasportata dall'aria
- Condensazione
- Alte temperature e radiazione solare
- Sale costiero e inquinamento industriale
- Impatto meccanico
- Accesso non autorizzato
Nelle regioni calde, la gestione termica è particolarmente importante. Rendere l'involucro più ermeticamente sigillato può migliorare la resistenza alla polvere e all'acqua, ma può anche intrappolare il calore. A seconda dell'attrezzatura installata all'interno, potrebbero essere necessari ventilazione, parasole, isolamento, ventilatori o aria condizionata-.
3. Contenitori montati a parete-
Le custodie montate a parete- sono unità compatte fissate direttamente a una parete, una colonna, un telaio o una macchina. Sono comunemente utilizzati per controlli locali, interruttori, contatori, morsettiere e piccoli sistemi di automazione.
I loro vantaggi includono un ingombro ridotto e un comodo accesso. Tuttavia, durante la progettazione è necessario considerare la struttura della parete, le staffe di montaggio, la direzione dei cavi, lo spazio libero sulla porta e il peso totale dell'apparecchiatura.
4. Involucri da pavimento-
Gli armadi da pavimento-forniscono più spazio interno e una maggiore capacità di carico. Vengono normalmente utilizzati per quadri elettrici, sistemi di controllo industriale, apparecchiature di protezione e applicazioni-di distribuzione dell'energia.
Possono essere forniti come:
- Unità ad anta singola-o doppia-anta
- Armadi indipendenti
- Sistemi di armadi multi-vano
- Armadi componibili
- Armadi montati su base o zoccolo
Per le unità di grandi dimensioni, il telaio portante è importante quanto i pannelli esterni. Deve sostenere il peso dell'apparecchiatura interna e resistere al sollevamento, al trasporto, all'installazione e al funzionamento a lungo-termine senza deformazioni inaccettabili.
5. Involucri modulari e multi-vano
Un armadio modulare è costituito da telai, pannelli, porte, divisori e sezioni di base standardizzati. È possibile collegare più alloggiamenti per formare un sistema più grande.
Questo design è utile quando un progetto richiede scomparti separati per:
- Apparecchiature di controllo
- Relè di protezione
- Batterie
- Sistemi di comunicazione
- Distribuzione a bassa-tensione
- Apparecchiature di potenza ausiliaria
La costruzione modulare facilita anche l'espansione futura. Tuttavia, ogni giunto tra le sezioni deve essere progettato con attenzione. Collegamenti scarsamente controllati possono ridurre la resistenza strutturale o creare percorsi per polvere e acqua.
6. Involucri del trasformatore
A custodia del trasformatorecirconda e protegge un trasformatore, in particolare un trasformatore di tipo-a secco. Può aiutare a prevenire contatti accidentali riducendo l'ingresso di polvere, acqua e oggetti estranei.
La progettazione della custodia dipende da fattori quali:
- Dimensioni e peso del trasformatore
- Installazione interna o esterna
- Ventilazione richiesta
- Dissipazione del calore
- Posizioni di ingresso dei cavi-
- Requisiti di controllo-del rumore
- Accesso per manutenzione
- Norme antincendio e di sicurezza applicabili
A custodia del trasformatorenon deve essere confuso con il serbatoio dell'olio del trasformatore. Il serbatoio dell'olio contiene l'olio del trasformatore e le parti attive, mentre l'involucro è una struttura protettiva esterna.
7. Involucri di sottostazione
A custodia per sottostazione personalizzataè generalmente più grande e più complesso di un armadio elettrico standard. Può ospitare trasformatori, quadri elettrici, pannelli a bassa-tensione, sistemi di monitoraggio o altre apparecchiature elettriche all'interno di un'unica struttura.
I design tipici includono:
- Custodia compatta per sottostazione
- Custodia per sottostazione montata su pad-
- Cabina prefabbricata
- Ricovero per apparecchiature elettriche
- E-struttura della casa
A custodia compatta per sottostazioneintegra spazi dedicati per diverse apparecchiature in un ingombro relativamente ridotto. A seconda del progetto, può contenere scomparti separati per trasformatore, media-tensione e bassa-tensione.
A cabina prefabbricataviene spesso utilizzato quando il progetto richiede una struttura-più ampia per quadri elettrici, apparecchiature di controllo, sistemi di protezione o apparecchiature ausiliarie. Può essere prodotto e parzialmente assemblato prima della consegna al luogo di installazione.
Questi prodotti sono solitamente personalizzati secondo disegni approvati e specifiche di progetto. La disposizione delle apparecchiature, le partizioni interne, le fosse per cavi, le porte di accesso, la ventilazione, le modalità di sollevamento, la sicurezza antincendio e i limiti di trasporto influenzano tutti il progetto finale.
In molti progetti, l'involucro deve essere suddiviso in aree funzionali separate. La separazione richiesta dipende dal progetto elettrico e dalle norme applicabili.
8. Involucri per apparecchiature elettriche
UNcustodia delle apparecchiature elettricheprotegge le apparecchiature elettriche o meccaniche fornendo al contempo le disposizioni di accesso, ventilazione, montaggio e ingresso dei cavi-richieste per il funzionamento.
A differenza di un piccolo armadio standard, uno personalizzatocustodia delle apparecchiature elettrichepuò essere progettato attorno ad apparecchiature di grandi dimensioni come:
- Apparecchiature di conversione-di potenza
- Sistemi di controllo e monitoraggio
- Macchine per la filtrazione dell'olio-
- Attrezzature per il vuoto
- Apparecchiature di distribuzione-di energia industriale
- Sistemi ausiliari di sottostazione
Il produttore dell'involucro deve capire cosa verrà installato all'interno. Il peso dell'apparecchiatura, la generazione di calore, gli spazi per la manutenzione, il percorso dei cavi, il rumore, le vibrazioni e i requisiti di sollevamento possono tutti influenzare la struttura finale.
9. Tipi di custodie NEMA
I tipi di custodia NEMA sono comunemente citati nei progetti nordamericani e in alcune specifiche internazionali. Le classificazioni incontrate frequentemente includono:
NEMA Tipo 1:Protezione generale interna contro il contatto e la caduta dello sporco
NEMA tipo 2:Protezione per interni con resistenza aggiuntiva al gocciolamento o agli schizzi leggeri
NEMA tipo 3:Protezione interna o esterna contro pioggia, nevischio, polvere portata dal vento e formazione di ghiaccio esterna
NEMA tipo 3R:Protezione esterna principalmente contro pioggia, nevischio e formazione di ghiaccio esterna
NEMA tipo 4:Protezione contro pioggia, polvere portata dal vento e acqua diretta-con getti d'acqua
NEMA tipo 4X:Simile al Tipo 4, con requisiti aggiuntivi di resistenza alla corrosione-
NEMA tipo 12:Protezione per interni da polvere, sporco, gocce d'acqua e quantità limitate di liquidi non-corrosivi
NEMA tipo 13:Protezione per interni da polvere, spruzzi d'acqua, olio e refrigerante non-corrosivo
La custodia deve essere testata e valutata rispetto ai requisiti applicabili prima che venga dichiarata una classificazione NEMA specifica.
10. Involucri con classificazione IP-
Il codice IP è definito dalla norma IEC 60529 ed è ampiamente utilizzato nei progetti elettrici internazionali. È composto da due cifre.
La prima cifra indica la protezione contro l'accesso a parti pericolose e oggetti solidi. Il secondo indica la protezione contro l'acqua.
Gli esempi includono:
IP44:Protezione contro oggetti solidi di dimensioni superiori a 1 mm e spruzzi d'acqua
IP54:Protezione dalla polvere-e resistente agli spruzzi d'acqua
IP55:Protezione dalla polvere-e resistente ai getti d'acqua
IP65:A tenuta di polvere-e resistente ai getti d'acqua
IP66:A tenuta di polvere-e resistente ai potenti getti d'acqua
Le classificazioni NEMA e IP utilizzano metodi di prova e criteri di valutazione diversi. Non dovrebbero essere trattati come equivalenti esatti. Quando un progetto menziona entrambi i sistemi, ciascun requisito dovrebbe essere esaminato separatamente.
11. Involucri classificati per materiale
Il materiale dell'involucro influisce sulla robustezza, sulla resistenza alla corrosione, sul peso, sulla fabbricazione, sulla manutenzione e sui costi.
Acciaio al carbonio
L'acciaio al carbonio è ampiamente utilizzato per gli involucri elettrici e delle sottostazioni perché offre una buona resistenza strutturale e flessibilità di produzione. La sua resistenza alla corrosione a lungo-termine dipende fortemente dalla preparazione della superficie e dal sistema di rivestimento selezionato.
Acciaio inossidabile
L'acciaio inossidabile è adatto per ambienti costieri, umidi, igienici o chimicamente aggressivi. Il grado appropriato deve essere selezionato in base alle condizioni di esposizione effettive.
Alluminio
L'alluminio è leggero e naturalmente resistente alla corrosione-. È utile laddove è importante ridurre il peso, anche se è necessario considerare la resistenza meccanica, la corrosione galvanica, i metodi di saldatura e i costi.
Materiali non-metallici
Le custodie in poliestere e policarbonato rinforzato con fibra di vetro- sono comunemente utilizzate per armadi più piccoli in ambienti corrosivi o elettricamente sensibili. Sono leggeri, ma potrebbero non essere adatti a involucri strutturali di grandi dimensioni o ad applicazioni che richiedono un'elevata resistenza meccanica.
Come dovrebbe essere selezionato il contenitore giusto?
Non esiste un contenitore universalmente "migliore". La progettazione corretta è quella che corrisponde all'apparecchiatura, all'ambiente operativo, agli standard applicabili e al piano di manutenzione.
Prima di richiedere un preventivo è utile confermare:
- Luogo di installazione e condizioni ambientali
- Dimensioni d'ingombro e disposizione delle attrezzature
- Classificazione IP o NEMA richiesta
- Materiale di base e spessore del materiale
- Categoria di corrosione e specifiche del rivestimento
- Requisiti di ventilazione o raffreddamento
- Disposizioni per l'ingresso e il drenaggio dei cavi-
- Requisiti di accesso a porte, serrature e manutenzione-
- Limitazioni al sollevamento e al trasporto
- Requisiti di ispezione e prova
Per uncustodia per sottostazione personalizzata, cabina prefabbricata, o altro progetto di recinzione di grandi dimensioni, i disegni rimangono essenziali. Consentono al produttore di rivedere i dettagli strutturali, le interfacce delle apparecchiature, le aperture, le tolleranze, i requisiti di saldatura, rivestimento e assemblaggio prima dell'inizio della produzione.
Un involucro ben-progettato fa molto di più che coprire le apparecchiature elettriche. Crea un confine controllato tra i componenti sensibili e un ambiente operativo esigente-e tale confine deve rimanere affidabile per tutta la durata di servizio dell'installazione.
