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PERICOLI DA ARCO ELETTRICO
— 2. Cause degli archi elettrici
Fasi della formazione di un arco elettrico La formazione di un arco elettrico all'interno dell'apparecchiatura, è un processo complesso che dipende fortemente dalla geometria interna del comparto. I principali fattori che influiscono sul fenomeno includono la larghezza, la profondità, la presenza e la posizione delle barriere interne, l'orientamento dei conduttori nella formazione degli archi e la direzione del flusso di potenza. La descri- zione fornita di seguito è un modello semplificato volto a offrire una comprensione generale dei prin- cipali fenomeni fisici che interessano la formazione di un arco elettrico. Non tiene conto di tutte le variabili che possono influenzare lo sviluppo della pressione e i danni negli impianti reali. Fase di compressione Durante la fase di compressione, l'arco elettrico genera un calore notevole, facendo sì che l'aria più vicina all'arco diventi molto più calda di quella più lontana. Man mano che l'arco continua a bruciare, l'energia termica si diffonde in modo più uniforme nel cubicolo per convezione e radiazione. Tale riscal- damento consente alle molecole di aria all'interno del cubicolo di muoversi più velocemente e di scon- trarsi con maggiore energia, determinando un aumento della pressione interna. Fase di espansione Questo rapido aumento della pressione provoca infine un guasto meccanico del cubicolo, con con- seguente formazione di un foro o di una rottura. L'aria surriscaldata, ad alta pressione, inizia a fuoriu- scire da questa apertura, segnando l'inizio della fase di espansione. Da questo punto la pressione interna diminuisce poiché l'aria calda fuoriesce e si espande all'esterno del cubicolo.
Fase di emissione Durante la fase di emissione si stabilisce un equili- brio dinamico all'interno del cubicolo. L'arco elet- trico continua a rilasciare energia, mantenendo una pressione interna elevata (anche se inferiore rispetto alla fase di espansione), mentre i gas caldi fuoriescono dalla rottura. Questo continuo apporto di energia compensa la perdita di gas, mantenendo pressoché costante l'elevata pressione interna per tutta la fase. Fase termica Durante la fase termica, il calore intenso generato dall'arco può comportare l'erosione dei metalli e dei materiali isolanti circostanti. Questi materiali pos- sono evaporare e, in alcuni casi, formare goccioline fuse di metallo o di materiale isolante. Inoltre, le temperature estremamente elevate pro- vocano la decomposizione termica dei materiali circostanti, con conseguente rilascio di gas e fumi come sottoprodotti della fusione o della decompo- sizione chimica. Questa fase termica finisce solo quando il circuito viene arrestato da un interruttore automatico. I danni derivanti da questa fase possono interes- sare i materiali all'interno del quadro, richiedendo frequenti interventi di manutenzione o sostituzione dei componenti
Tempo (ms)
fino all'estinzione dell'arco
3-10
5-10
50-100
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