Trasformatore di corrente LQZJ-0.66 per bassa tensione, da interno, in resina epossidica colata

2. Designazione modello e varianti

2.1 Spiegazione del codice modello

La designazione LQZJ-0.66 segue la convenzione cinese GB/JB per la denominazione dei trasformatori di misura. Ogni carattere codifica un attributo specifico di costruzione o di portata:

2.2 Matrice delle varianti standard

Il LQZJ-0.66 è disponibile in diverse configurazioni elettriche, definite da corrente primaria, classe di precisione e potenza nominale. Tutte le varianti condividono lo stesso ingombro meccanico e l’apertura Ø103 mm, consentendo l’inserimento di qualsiasi specifica elettrica nello stesso foro del quadro.

2.3 Evoluzione della serie

Il LQZJ-0.66 sostituisce la serie obsoleta LQG-0.5 introdotta nelle precedenti generazioni di progettazione GB. L’ingombro meccanico, l’interfaccia di montaggio e l’apertura primaria (Ø103 mm) sono pienamente retrocompatibili. I miglioramenti tecnici rispetto al modello precedente includono: formulazione aggiornata della resina epossidica con maggiore resistenza termica e minore variabilità della tensione di innesco delle scariche parziali; orientamento cristallino del nucleo ottimizzato per ridurre la corrente di magnetizzazione a basse correnti primarie; e tolleranze di precisione più strette nell’intervallo di misura 25–120% di I₁n.

3. Condizioni di servizio

Il LQZJ-0.66 è qualificato per servizio interno secondo le condizioni normali di servizio della clausola 4 della norma IEC 61869-1. Il funzionamento al di fuori dei limiti indicati di seguito richiede una valutazione ingegneristica e può comportare declassamento, classe di isolamento alternativa o configurazione speciale.

4. Costruzione

4.1 Progettazione costruttiva

Nucleo magnetico

Toroidale (ad anello) realizzato in lamierino orientato al silicio (CRGO, tipicamente spessore 0,30 mm o 0,27 mm). Il nucleo viene ricotto dopo l’avvolgimento per eliminare le tensioni meccaniche e ripristinare la permeabilità magnetica. Per gamme a bassa corrente (I₁n ≤ 50 A), possono essere specificati nuclei in lega nichel-ferro per migliorare la precisione a basse correnti.

Circuito primario

Configurazione passante a spira singola. L’apertura Ø103 mm accetta una sbarra o un cavo come “avvolgimento” primario. Non sono presenti terminali primari dedicati; il conduttore fornito dall’utente attraversa la finestra nella direzione indicata P1 → P2 sull’involucro.

Avvolgimento secondario

Filo di rame smaltato a spire multiple (isolamento smalto classe B o F) avvolto uniformemente attorno al nucleo. Il numero di spire secondarie N₂ corrisponde al rapporto di trasformazione nominale (es. 200/5 → N₂ = 40). L’isolamento tra spire e il rinforzo meccanico sono integrati nell’avvolgimento prima dell’incapsulamento.

Sistema di isolamento

Resina epossidica colata sotto vuoto incapsula completamente l’insieme nucleo-avvolgimenti. La massa colata integra in un’unica struttura monolitica l’isolamento primario-secondario, secondario-massa, il supporto meccanico e la protezione ambientale. La classe termica standard è B (130 °C); classe F (155 °C) disponibile su richiesta.

Involucro

Contenitore esterno in termoplastica ignifuga (UL94 V-0) sopra la massa in resina, che fornisce protezione meccanica durante la movimentazione e grado di protezione IP20 in servizio.

Base di montaggio

Base integrata in materiale polimerico con due opzioni di interfaccia: montaggio inferiore (ingombro adatto al fissaggio sul fondo del quadro) o montaggio laterale (adatto per installazioni con sbarre verticali). Ogni base offre schemi di fissaggio a 2 fori o 4 fori; la ferramenta M6 è standard.

Terminali

I terminali secondari S1 e S2 sono a borchia (ottone M5 o M6) con dadi e rondelle autobloccanti, posizionati sulla faccia anteriore. La polarità è marcata permanentemente sull’involucro in conformità con la clausola 6.13 della norma IEC 61869-2 (P1/P2 primario corrisponde a S1/S2 secondario secondo la convenzione sottrattiva).

4.2 Avvolgimenti e marcatura terminali

Direzione di riferimento della corrente: quando la corrente primaria i₁ entra in P1 ed esce da P2, la corrente secondaria i₂ esce da S1, attraversa il carico esterno e ritorna in S2. Questa polarità sottrattiva è obbligatoria per una corretta misurazione kWh, per la protezione da guasto a terra wattmetrica e per qualsiasi funzione direzionale del relè.

5. Dati tecnici

Questa sezione fornisce dati elettrici di selezione per la serie LQZJ-0.66. Tutti i valori si applicano al carico e alla frequenza nominali indicati sulla targhetta. Per configurazioni al di fuori degli intervalli standard, faranno fede l’accordo tecnico e il foglio dati specifico del progetto.

5.1 Portate primarie e secondarie

Nota: configurazioni con secondario a 1 A disponibili su richiesta; consultare la fabbrica per rapporti non standard.

5.2 Limiti delle classi di precisione (secondo IEC 61869-2)

Per le classi 0,2 e 0,5, la precisione è verificata nell’intervallo 25%–100% del carico nominale e 5%–120% della corrente nominale. Il fattore limite di accuratezza (ALF) per la classe di protezione 10P è tipicamente 5, 10, 15, 20 o 30 — indicato sulla targhetta come ad esempio “10P10” (errore composto ≤ 10% a 10 × I₁n).

5.3 Tenuta termica e dinamica

La corrente termica di breve durata Ith (1 s) e la corrente di picco dinamica Idyn sono governate dalle relazioni:

Per il LQZJ-0.66, le portate standard sono Ith = 50 × I₁n / 1 s e Idyn = 100 × I₁n di picco. Entrambe devono eguagliare o superare la corrente di cortocircuito prevista Ipsc e la corrente di guasto di picco Ipk nel punto di installazione. La verifica avviene mediante rapporto di prova di cortocircuito di tipo emesso in fabbrica e riportato sul certificato di prova di serie.

6. Norme e riferimenti

6.1 Norme applicabili

6.2 Prove di serie (su ogni unità)

Eseguite su ogni unità prodotta secondo IEC 61869-2 cl. 7.3 / GB/T 20840.2:

1. Verifica marcature (P1/P2, S1/S2, dati targhetta)
2. Prova di tenuta a tensione di frequenza industriale sull’avvolgimento primario (3 kV efficaci per 1 minuto, classe 0,66 kV)
3. Prova di tenuta a tensione di frequenza industriale sull’avvolgimento secondario (3 kV efficaci per 1 minuto)
4. Prova di sovratensione tra spire sull’avvolgimento secondario
5. Determinazione degli errori al carico nominale (errore di corrente εi e sfasamento di fase δ nell’intervallo 5%–120% I₁n per classe di misura; errore composto all’ALF per classe di protezione)
6. Verifica polarità (convenzione sottrattiva P1–S1)
7. Resistenza di isolamento ≥ 100 MΩ a 500 V CC

6.3 Prove di tipo (validazione progettuale)

Eseguite su campioni rappresentativi secondo IEC 61869-2 cl. 7.2:

1. Prova di innalzamento di temperatura alla corrente continua nominale (limiti secondo classe di isolamento)
2. Prova di corrente di breve durata (Ith per 1 s) e prova di corrente dinamica (Idyn di picco)
3. Prova di tenuta a impulso atmosferico (8 kV di picco, 1,2/50 μs, per classe Um 0,72 kV)
4. Determinazione degli errori in condizioni limite di carico
5. Verifica della classe di precisione estesa su tutto l’intervallo operativo
6. Prove meccaniche e ambientali se specificate dal progetto

7. Installazione e dimensioni

7.1 Dimensioni di ingombro

Fare riferimento al disegno dimensionale certificato per tolleranze specifiche del progetto e coordinate dei fori di montaggio.

7.2 Linee guida per l’installazione

1. Montare il CT su una superficie pulita, piana e rigida utilizzando tutti i fori di fissaggio previsti. Serrare i fissaggi alla coppia raccomandata dal costruttore (tipicamente 6–8 N·m per ferramenta M6).
2. Fare passare il conduttore primario (sbarra o cavo) centralmente attraverso l’apertura Ø103 mm. Mantenere la direzione indicata P1 → P2 — la corrente che scorre in questa direzione produce un’uscita secondaria S1 → S2.
3. Garantire distanze adeguate dalle parti attive adiacenti secondo il coordinamento dell’isolamento del sistema (minimo 25 mm di distanza in aria per classe 0,66 kV secondo IEC 60664-1, PD 2).
4. Dimensionare il cablaggio secondario per limitare la resistenza totale dell’anello secondario in modo che il carico rimanga entro Sn alla corrente nominale. Per secondario a 5 A, è tipico usare rame da 2,5 mm² per tratte fino a 25 m; tratte più lunghe possono richiedere 4 mm² o l’upgrade al secondario a 1 A.
5. Collegare S1 all’ingresso vivo dell’amperometro / contatore / relè; collegare S2 al neutro dello strumento. Mettere a terra un punto del circuito secondario (tipicamente al morsetto nel quadro di protezione) — mai più punti.
6. Verificare polarità e rapporto in fase di collaudo mediante iniezione primaria o tester di polarità prima di alimentare il circuito primario.

7.3 Note su sicurezza e manutenzione

• Cortocircuitare sempre S1–S2 prima di scollegare strumentazione a valle.
• Un punto dell’anello secondario deve essere messo a terra (tipicamente S2 nella scatola di derivazione).
• Il conduttore primario deve essere installato e supportato esternamente — l’involucro del LQZJ-0.66 non è progettato per sostenere il peso del conduttore primario né le forze meccaniche dovute a guasti.
• L’utilizzo del CT con correnti primarie superiori alle portate Ith / Idyn indicate sulla targhetta durante i guasti provocherà danni permanenti magnetici, meccanici o all’isolamento.
• Tutti i lavori devono essere conformi alle norme IEC 60364, GB 26860, NFPA 70E o al codice locale applicabile per la sicurezza elettrica, incluse le procedure di blocco/etichettatura.

8. Guida alla selezione (esempio pratico)

La seguente procedura in quattro passi illustra la selezione di un LQZJ-0.66 per un’applicazione tipica: un alimentatore motore con carico continuo di 250 A in un quadro a 400 V, con contatore multifunzione digitale e relè di sovraccarico termico collegati, situato in un edificio con 20 m di cavo secondario tra quadro e armadio di misura.

Passo 1 — Determinare la corrente primaria nominale I₁n

Corrente di carico continuo Ic = 250 A. Scegliere I₁n ≥ 1,2 × Ic = 300 A. Selezionando dall’elenco standard: I₁n = 300 A. Ciò colloca il punto di funzionamento a 250/300 = 83% di I₁n, ben all’interno della banda ottimale di precisione 25%–100%.

Passo 2 — Specificare la classe di precisione

L’applicazione richiede misurazione per ripartizione costi — la classe 0,5 secondo IEC 61869-2 è appropriata. In questo caso il relè termico può condividere lo stesso nucleo di misura (la richiesta di precisione del relè, classe 1, è automaticamente soddisfatta dalla classe 0,5). Per installazioni più rigorose, si specificherebbe un nucleo separato 10P.

Passo 3 — Calcolare il carico richiesto

Carichi collegati sull’anello secondario:

• Ingresso contatore multifunzione: Sm = 0,05 VA (tipico elettronico)
• Relè di sovraccarico termico: Sr = 0,5 VA
• Cavo secondario: 20 m × 2 (anello) = 40 m di percorso totale; rame 2,5 mm² con ρ = 0,0175 Ω·mm²/m → Rwire = 0,0175 × 40 / 2,5 = 0,28 Ω
• Carico del cavo Sw = I₂n² × Rwire = 5² × 0,28 = 7,0 VA

Selezionando Sn = 10 VA alla classe 0,5 si ottiene un margine del 32%, sufficiente. Se la tratta superasse i 30 m, il carico del cavo spingerebbe Sb vicino a 10 VA — in tal caso, aumentare la sezione a 4 mm² o specificare il secondario a 1 A per ridurre il carico del cavo di un fattore 25.

Passo 4 — Verificare la tenuta al cortocircuito

Corrente di cortocircuito prevista al collettore del quadro: Ipsc = 25 kA / 1 s. Per I₁n = 300 A, la Ith sulla targhetta del CT è 50 × 300 = 15.000 A = 15 kA / 1 s. Questo non è sufficiente. Il CT selezionato deve essere specificato con una portata Ith potenziata (opzione di fabbrica), oppure il tempo di interruzione della protezione a monte deve ridurre la corrente termica equivalente a 1 s entro 15 kA. Ricalcolando: se il tempo di interruzione dell’interruttore tf = 0,3 s, allora Ith,equiv = 25 × √0,3 = 13,7 kA — entro la portata standard. Confermare il reale I²t lasciato passare dal dispositivo a monte rispetto alla targhetta del CT.

9. Informazioni per l’ordinazione

Ogni ordine deve specificare i parametri qui sotto per consentire la produzione e l’accettazione. Qualora il progetto richieda configurazioni non standard (temperatura estesa, classe termica alternativa, tropicalizzazione, disposizione terminale speciale, targhetta in lingua specifica), indicarle esplicitamente già in fase di richiesta; saranno fissate da accordo tecnico e foglio dati specifico del progetto.

10. Domande frequenti