La conoscenza del comportamento termico è sempre più importante per tre principali ragioni:
- tendenza a installare gli apparecchi elettrici entro quadri (sicurezza), sempre più spesso realizzati in materiali isolanti (di modesta efficacia nella dissipazione del calore);
- evoluzione degli apparecchi, che sempre più spesso contengono elettronica e le cui dimensioni sono sempre più ridotte;
- tendenza a riempire i quadri al massimo, con coefficienti di contemporaneità sempre più elevati.
L’apparecchio elettrico è progettato nel rispetto delle norme di prodotto che definiscono le temperature massime da non superare per la sicurezza delle persone: temperatura della scatola e degli organi di manovra, sovratemperatura massima per i terminali. Questo è verificato con prove di tipo dei prodotti. In un quadro elettrico, poichè i materiali sono sottoposti a condizioni di utilizzazione molto variate, le cause di sovratemperatura sono molteplici e saranno trattate nei prossimi articoli.
Le due principali cause di sovratemperatura sono le seguenti:
- effetto Joule (P = R I2), vale a dire della sua resistenza al passaggio della corrente;
- temperatura ambiente.
Tutto il problema consiste nel garantirsi, al momento della progettazione del quadro, che i suoi componenti funzioneranno in condizioni di temperatura meno gravose di quelle previste dalle loro norme di prodotto.
Gli apparecchi di connessione, (interruttori, contattori, ecc…), dovranno evidentemente poter essere attraversati dalla corrente prevista senza problemi.
In ogni caso nella realtà dei fatti i quadri subiscono delle modifiche nel corso della loro vita. Queste modifiche comportano un cambiamento delle condizioni termiche dell’armadio.
Al momento della progettazione dell’armadio elettrico , la sfida consiste nel prevedere con buon grado di certezza lo stato di funzionamento termico del quadro.
Per questo, vi sono tre tipi di soluzioni:
- l’esperienza del costruttore;
- le prove reali per i quadri inesecuzione ripetitiva;
- l’utilizzazione di metodi matematici con i quali è possibile determinare,in funzione delle caratteristichedell’involucro, la coppia corrente/temperatura per ognuna delle sorgenti di calore,(apparecchi-conduttori), e questo funzione della loro posizione e della temperatura dell’aria che li circonda.
Risulta inoltre evidente che un periodico controllo delle temperature di funzionamento dell’armadio, risultano efficaci per prevenire i surriscaldamenti e il rischio incendi che spesso coinvolgono i quadri elettrici.
La termografia può essere molto utiule in tale ambito rilevando le temperature degli apparati elettrici e determinare eventuali malfunzionamenti.