Componenti del Quadro Elettrico Industriale: Guida e Layout

Introduzione

Un quadro elettrico industriale è un insieme di componenti progettati per distribuire, proteggere, controllare e gestire l’energia elettrica destinata a macchine, impianti e linee di produzione. Ogni dispositivo installato svolge una funzione precisa e deve essere selezionato, dimensionato e assemblato nel rispetto delle norme tecniche applicabili.

Comprendere come è composto un quadro elettrico significa non solo riconoscere i singoli componenti, ma anche capire il loro ruolo all’interno del sistema e le relazioni che li collegano.

In questa guida analizzeremo la struttura completa di un quadro elettrico industriale, illustrando le funzioni dei componenti principali, i criteri di scelta e le norme di riferimento, con un approccio pratico rivolto a quadristi, progettisti, manutentori e studenti.

Cosa troverai in questa guida

• Architettura di un quadro elettrico industriale.
• Differenza tra circuito di potenza e circuito ausiliario.
• Componenti principali e loro funzione.
• Carpenteria e involucro secondo CEI EN 62208.
• Dispositivi di protezione, comando e automazione.
• Distribuzione della potenza e cablaggio.
• Gestione della dissipazione termica.
• Tabelle tecniche.
• Checklist per la scelta dei componenti.
• Errori più frequenti.
• FAQ.

Come è strutturato un quadro elettrico industriale

Prima di analizzare i singoli componenti è utile osservare il quadro come un sistema composto da tre macro aree principali.

Carpenteria

È la struttura meccanica che ospita tutti i dispositivi.

Comprende:

• armadio;
• porta;
• pannelli laterali;
• piastra di fondo;
• guide DIN;
• canaline;
• sistemi di ventilazione;
• accessori di fissaggio.

La carpenteria protegge i componenti dagli agenti esterni e garantisce il grado di protezione richiesto dall’applicazione.

Approfondisci: Progettazione Quadri Elettrici Industriali e BT: Guida Completa

Calcolo della Potenza Dissipata Totale (P_d,tot)

Il principio fondamentale per garantire la corretta gestione termica ed evitare il declassamento (derating) dei componenti consiste nel determinare la potenza dissipata totale nel quadro. Il calcolo si basa sulla formula P_d,tot = ΣP_d, dove P_d rappresenta la potenza dissipata dai singoli componenti installati. Per analizzare nel dettaglio tutti i parametri, le formule e i limiti normativi di questo procedimento, consulta la guida al calcolo della sovratemperatura CEI EN 61439-1.

Approfondisci: carpenteria dei quadri elettrici

Circuito principale di potenza

È il percorso seguito dall’energia proveniente dalla rete fino alle utenze.

Generalmente comprende:

• interruttore generale;
• barre di distribuzione;
• interruttori magnetotermici;
• fusibili;
• differenziali;
• contattori;
• salvamotori;
• morsetti di uscita.

Qui transitano le correnti più elevate ed è quindi necessario un corretto dimensionamento dei componenti.

Circuito ausiliario di comando

Sebbene i 24 V DC siano comuni, le normative (es. NFPA 79 o CEI EN 60204-1) prevedono che i circuiti di comando e controllo possano essere alimentati con tensioni secondarie fino a 120 V in corrente alternata o 250 V in corrente continua. Il circuito ausiliario gestisce tutta la logica di funzionamento del quadro.

Comprende:

• alimentatori switching;
• PLC;
• moduli I/O;
• relè;
• pulsanti;
• selettori;
• finecorsa;
• sensori;
• HMI.

Il circuito ausiliario non alimenta direttamente i carichi di potenza, ma ne controlla il funzionamento.

NOTA DEL PROGETTISTA:

La separazione fisica tra circuito di potenza e circuito ausiliario migliora la sicurezza, facilita la manutenzione e riduce le interferenze elettromagnetiche.

Come leggere un quadro elettrico

Osservando un quadro aperto è possibile individuare facilmente il percorso dell’energia.

L’energia segue percorsi distinti e separati, in base alla funzione del circuito:

1. Circuito di potenza: Alimentazione → Interruttore generale → Barre di distribuzione → Magnetotermici → Contattori → Morsettiere → Motori/Utenze.
2. Circuito di comando e controllo: Alimentazione ausiliaria (tipicamente a 24V DC, ma le norme ammettono fino a 120 V in corrente alternata o 250 V in corrente continua) → PLC/Logica → Relè → Attuatori.

È fondamentale che i circuiti di potenza e i circuiti di comando e controllo siano mantenuti fisicamente ed elettricamente separati (tramite segregazioni, morsettiere distinte o canaline dedicate) per evitare interferenze, surriscaldamenti e garantire percorsi sicuri.

Seguendo questo percorso è più semplice comprendere il funzionamento dell’impianto e individuare eventuali anomalie.

Per imparare a interpretare anche gli schemi funzionali è consigliabile consultare la guida su come leggere uno schema elettrico.

Normative di riferimento

La progettazione e la costruzione di un quadro industriale non possono prescindere dal rispetto delle norme tecniche. Il quadro elettrico assiemato deve essere progettato e certificato secondo la norma CEI EN 61439-1 (regole generali) e CEI EN 61439-2 (quadri di potenza); inoltre, per i quadri bordo macchina deve essere rispettata la norma CEI EN 60204-1.

Norme Principali

Norma	Ambito
CEI EN 61439-1	Regole generali per i quadri BT
CEI EN 61439-2	Quadri di potenza
CEI EN 60204-1	Equipaggiamento elettrico delle macchine
CEI EN 62208	Involucri vuoti
CEI EN 60529	Gradi di protezione IP
CEI EN 62262	Grado IK

Per approfondire il quadro normativo consulta:

• Normative quadri elettrici
• CEI EN 61439-1
• CEI EN 61439-2

Tabella di Raffronto: Quadro Civile vs Quadro Industriale

Per comprendere appieno le logiche di dimensionamento e i componenti trattati in questa guida, è essenziale distinguere l’ambito industriale (B2B) da quello domestico/civile. Sebbene entrambi i quadri servano a distribuire energia e proteggere le linee, le normative che li regolano impongono requisiti elettrici, meccanici e di collaudo profondamente diversi.

I quadri per uso domestico e similare (civili) fanno riferimento alla Norma di impianto CEI 64-8 e alla norma di prodotto CEI 23-51. I quadri industriali, invece, che gestiscono potenze molto superiori e condizioni ambientali più gravose, devono essere progettati, costruiti e verificati secondo la norma CEI EN 61439-1 (regole generali) e le relative parti specifiche, come la CEI EN 61439-2 per i quadri di potenza.

Di seguito una tabella sintetica di confronto sui parametri tecnici fondamentali:

Parametro Tecnico	Quadro Civile / Terziario (CEI 23-51 / CEI 64-8)	Quadro Industriale / Potenza (CEI EN 61439-1/2)
Limiti di Tensione e Corrente	Ammette correnti nominali in ingresso non superiori a 125 A e tensioni operative fino a 440 V in corrente alternata.	Progettato per bassa tensione con valori fino a 1000 V in corrente alternata e 1500 V in corrente continua. Gestisce correnti fino a migliaia di Ampere (es. Power Center).
Potere di interruzione e Protezioni	Si utilizzano interruttori per uso domestico conformi alla CEI EN 60898-1, valutati con il parametro Icn (potere di interruzione nominale in cortocircuito). Le correnti presunte di cortocircuito nominale del quadro generalmente non superano i 10 kA.	Si usano interruttori industriali conformi alla CEI EN 60947-2, valutati con i parametri Icu (potere di interruzione estremo) e Ics (potere di servizio). Devono sopportare elevate sollecitazioni dinamiche e correnti nominali ammissibili di breve durata (Icw).
Tipologia di Involucro e Struttura	Realizzati per lo più in materiale plastico per posa a parete o incassati a muro. Involucri vuoti conformi alle CEI 23-48 e CEI 23-49. Nessuna segregazione interna richiesta.	Realizzati in armadi a pavimento (colonna), a banco o a parete in lamiera metallica o materiale isolante. Involucri vuoti valutati secondo CEI EN 62208. Richiedono complesse Forme di segregazione interna (Forma 1 -> Forma 4b) per separare sbarre e unità funzionali.
Regime di Prova e Collaudo	Le verifiche richieste dalla norma CEI 23-51 consistono principalmente in prove individuali eseguite dall’installatore, con un calcolo semplificato per verificare che la potenza dissipata non superi la Pinv dell’involucro.	Regime molto severo e articolato: richiede Verifiche di progetto (tramite prove di laboratorio, calcoli o rigorose regole di progetto) a carico del Costruttore Originale, seguite dalle Verifiche individuali (collaudo e prove dielettriche) eseguite dall’assemblatore finale.

Differenza tra quadro di distribuzione, automazione e bordo macchina

Non tutti i quadri hanno la stessa funzione.

Tipologia	Funzione principale
Quadro di distribuzione	Distribuisce l’energia alle varie linee
Quadro di automazione	Controlla macchine e processi
Quadro bordo macchina	Gestisce una singola macchina o utenza

Ogni configurazione richiede componenti differenti, pur condividendo gran parte dell’architettura di base.

Approfondimenti consigliati:

• Quadro elettrico di automazione
• Progetto quadro bordo macchina

Tabella generale dei componenti di un quadro elettrico

Categoria	Componenti principali	Funzione
Protezione	Magnetotermici, differenziali, fusibili	Proteggono persone, cavi e apparecchiature
Sezionamento	Interruttore generale, sezionatori	Isolano il quadro dalla rete
Comando	Contattori, relè, pulsanti	Gestiscono l’avviamento dei carichi
Automazione	PLC, alimentatori, HMI	Controllano il processo
Distribuzione	Barre in rame, morsettiere	Distribuiscono l’energia
Cablaggio	Canaline, guide DIN	Organizzano i conduttori
Carpenteria	Armadio, porta, piastra	Protezione meccanica dei componenti

Dove si trovano i componenti nel quadro

All’interno del quadro elettrico la temperatura varia in senso verticale (l’aria calda tende a salire, per cui le zone più basse sono le più fredde). Di conseguenza, la disposizione dei componenti non segue mappe fisse, ma deve essere progettata per ottimizzare lo smaltimento del calore: bisogna collocare in basso gli apparecchi attraversati da correnti prossime al loro valore nominale (più carichi o più pesanti) e posizionare in alto gli apparecchi attraversati da correnti lontane dal valore nominale (più scarichi). Questa logica distributiva facilita la dissipazione naturale del calore, migliorando l’affidabilità dei componenti.

Classificazione dei componenti

Per orientarsi meglio è utile suddividere i dispositivi in famiglie funzionali.

Componenti di protezione

Oltre ai valori di corrente e tensione nominali, la scelta di queste protezioni non può prescindere dal potere di interruzione nominale espresso in kA e, per i fusibili, dalla corretta classe operativa (es. gG per impieghi generali o aM per la protezione dei motori).

• Interruttori magnetotermici
• Fusibili
• Differenziali
• Salvamotori

Componenti di comando

• Contattori
• Relè
• Pulsanti
• Selettori

Codice cromatico dei dispositivi di comando

Il colore degli attuatori deve rispettare normative precise per la sicurezza (CEI EN 60204-1 e CEI EN 60073). Il ROSSO va impiegato per le emergenze e l’arresto; il BIANCO, GRIGIO, NERO (o VERDE) per l’avviamento; il GIALLO indica condizioni anormali; il BLU prescrive un’azione obbligatoria (come il reset). I colori rosso, giallo e verde non possono mai essere usati per comandi che alternano avvio e arresto o ad azione mantenuta.

Componenti di automazione

• PLC
• Alimentatori
• Moduli I/O
• HMI

Componenti di distribuzione

• Barre in rame
• Morsettiere
• Canaline

Codice cromatico dei cavi elettrici

I conduttori interni devono rispettare codici cromatici specifici: NERO per circuiti di potenza (in CA e CC); ROSSO per circuiti di comando e controllo in CA; BLU per circuiti di comando e controllo in CC; il GIALLO/VERDE deve essere rigorosamente ed esclusivamente utilizzato per il conduttore di protezione (terra); il BLU CHIARO per il conduttore di neutro o mediano. Il rispetto di questi colori è fondamentale per la prevenzione dei pericoli in fase di installazione e manutenzione, in accordo con la norma EN 60204-1 e le tabelle CEI-UNEL.

Componenti strutturali

• Carpenteria
• Guide DIN
• Piastra di fondo
• Porte
• Guarnizioni

CONSIGLIO PRATICO:

Prima di scegliere qualsiasi componente è opportuno definire corrente nominale, tensione di esercizio, condizioni ambientali, grado IP richiesto e spazio disponibile all’interno della carpenteria. Una selezione corretta semplifica il cablaggio, migliora la manutenzione e riduce il rischio di modifiche in corso d’opera.

Carpenteria del quadro elettrico: la struttura che protegge tutti i componenti

La carpenteria rappresenta l’elemento strutturale del quadro elettrico. Non ha soltanto una funzione estetica o di contenimento, ma protegge i componenti interni dagli agenti esterni, garantisce la sicurezza degli operatori e contribuisce alla dissipazione del calore.

La scelta dell’involucro deve essere effettuata già nelle prime fasi della progettazione, considerando l’ambiente di installazione, il grado di protezione richiesto, gli ingombri e le future esigenze di manutenzione.

Forme di segregazione della carpenteria

La struttura meccanica del quadro deve essere definita in ‘Forme di segregazione’ (dalla Forma 1, nessuna segregazione, alla Forma 4b, massima segregazione). Esse indicano il livello di separazione interna mediante barriere o diaframmi tra sbarre principali, unità funzionali e terminali, garantendo la protezione dai contatti diretti, ostacolando il propagarsi di un arco interno e permettendo la manutenzione sicura senza togliere tensione.

Per approfondire la progettazione della struttura puoi consultare la guida dedicata alla carpenteria dei quadri elettrici.

Gli elementi principali della carpenteria

Una carpenteria industriale è composta da numerosi elementi che lavorano insieme.

Elemento	Funzione
Armadio metallico	Contiene tutti i componenti
Porta	Consente l’accesso in sicurezza
Piastra di fondo	Supporta i componenti installati
Guide DIN	Fissaggio modulare delle apparecchiature
Canaline	Organizzazione del cablaggio
Pannelli laterali	Chiusura e ispezione
Zoccolo	Passaggio dei cavi e stabilità
Guarnizioni	Mantenimento del grado IP

NOTA DEL PROGETTISTA

La carpenteria deve essere scelta tenendo conto non solo dello spazio necessario ai componenti, ma anche del volume richiesto per il corretto raffreddamento, la manutenzione futura e l’eventuale espansione dell’impianto.

Grado di protezione IP e resistenza IK

L’involucro deve proteggere il quadro da polvere, acqua e urti meccanici.

I due parametri fondamentali sono:

• IP (Ingress Protection) contro corpi solidi e liquidi.
• IK contro gli impatti meccanici.

La scelta dipende dall’ambiente di installazione:

• officine;
• stabilimenti produttivi;
• esterno;
• industrie alimentari;
• ambienti polverosi;
• ambienti umidi.

Per approfondire:

Grado IP nei Quadri Elettrici: Guida Completa

Dispositivi di sezionamento generale

Il primo componente che si incontra all’ingresso dell’alimentazione è normalmente l’ interruttore generale.

La sua funzione è interrompere l’alimentazione dell’intero quadro consentendo di lavorare in sicurezza durante manutenzione, ricerca guasti o emergenze.

Generalmente è installato nella parte superiore della carpenteria ed è facilmente accessibile anche a quadro chiuso.

Interruttore generale

Le principali funzioni sono:

• sezionamento dell’alimentazione;
• isolamento del quadro;
• sicurezza durante gli interventi;
• possibilità di blocco mediante lucchetto.

Nella maggior parte dei quadri industriali viene utilizzato un interruttore-sezionatore conforme alla CEI EN 60947-3.

Per approfondire:

Link: interruttore generale

Come scegliere l’interruttore generale

La scelta dipende principalmente da:

Parametro	Perché è importante
Corrente nominale (In)	Deve sostenere il carico previsto
Tensione nominale (Ue)	Compatibilità con l’impianto
Categoria d’impiego	Tipo di carico da interrompere
Potere di interruzione	Capacità di gestire eventuali guasti
Numero di poli	Configurazione dell’impianto

Una scelta errata può compromettere la sicurezza e la continuità di servizio.

Protezioni contro sovraccarico e cortocircuito

Dopo il sezionamento generale vengono installati i dispositivi di protezione delle linee.

Il loro compito è interrompere automaticamente il circuito in presenza di:

• sovraccarichi;
• cortocircuiti;
• anomalie di funzionamento.

Le due tecnologie maggiormente utilizzate sono:

• interruttori magnetotermici;
• fusibili industriali.

Interruttori magnetotermici

L’interruttore magnetotermico è uno dei componenti più diffusi nei quadri BT.

Integra due protezioni:

• termica, contro i sovraccarichi;
• magnetica, contro i cortocircuiti.

Il suo impiego consente di proteggere conduttori e apparecchiature evitando danni provocati da correnti superiori a quelle ammissibili.

Approfondisci: interruttore magnetotermico

Parametri principali

Durante la scelta devono essere valutati la corrente nominale (In), la tensione nominale (Ue) e, in modo esplicito, il potere di interruzione nominale estremo di cortocircuito (Icu) espresso in kA. Inoltre, il coordinamento delle apparecchiature deve essere eseguito verificando l’energia specifica lasciata passare dall’interruttore (I²t) e la corrente di cresta limitata (Icr) per garantire la corretta sopportazione delle correnti di guasto.

Parametro	Significato
In	Corrente nominale
Ue	Tensione nominale
Icu	Potere di interruzione
Curva di intervento	B, C, D, K…
Numero poli	1P, 2P, 3P, 4P

Errori frequenti

Tra gli errori più comuni troviamo:

• corrente nominale sottodimensionata;
• potere di interruzione insufficiente;
• curva magnetica non adatta al carico;
• mancata coordinazione con le protezioni a monte.

Fusibili industriali

Nonostante l’ampia diffusione dei magnetotermici, i fusibili sono ancora largamente utilizzati in ambito industriale.

Offrono:

• elevato potere di interruzione;
• rapidità d’intervento;
• elevata affidabilità.

Sono spesso impiegati nella protezione di:

• motori;
• inverter;
• trasformatori;
• semiconduttori.

Tipologie più diffuse

Categoria	Applicazione
gG	Protezione generale
aM	Motori

Interruttore differenziale

Il differenziale protegge persone e impianti dalle correnti di dispersione verso terra.

È progettato per interrompere rapidamente il circuito quando rileva una differenza tra la corrente entrante e quella uscente.

In funzione dell’applicazione possono essere impiegati differenziali:

• Tipo AC;
• Tipo A;
• Tipo F;
• Tipo B.

Per approfondire:

Interruttore Differenziale Tipo A, AC, F e B: Guida alla Scelta Senza Errori

Parametri di scelta

Parametro	Descrizione
Corrente nominale	Compatibilità con la linea
Corrente differenziale (IΔn)	Sensibilità della protezione
Tipo	AC, A, F o B
Selettività	Coordinamento con altri differenziali

Come scegliere la protezione corretta

La scelta della protezione non dovrebbe basarsi esclusivamente sulla corrente nominale.

È necessario considerare anche:

La scelta deve essere coordinata effettuando la verifica della tenuta al cortocircuito e garantendo la selettività delle protezioni.

• caratteristiche del carico;
• corrente di cortocircuito disponibile;
• coordinamento con le altre protezioni;
• continuità di servizio richiesta;
• manutenzione prevista.

Tabella riepilogativa delle protezioni

Componente	Protegge da	Norma di riferimento
Interruttore generale	Sezionamento	CEI EN 60947-3
Magnetotermico	Sovraccarico e cortocircuito	CEI EN 60947-2
Fusibile	Conformità richiesta dalla CEI EN 61439-1	CEI EN 60269
Differenziale	Dispersioni verso terra	Conformità richiesta dalla CEI EN 61439-1

CONSIGLIO PRATICO

La protezione più efficace è quella progettata come parte di un sistema coordinato. Magnetotermici, fusibili e differenziali devono essere selezionati considerando l’intero quadro e non come componenti indipendenti.

Organi di comando e automazione

Dopo i dispositivi di protezione, il cuore operativo del quadro elettrico è costituito dagli organi di comando e automazione. Questi componenti trasformano un semplice sistema di distribuzione in un impianto capace di controllare motori, macchine e processi industriali.

In un moderno quadro di automazione convivono infatti componenti elettromeccanici e dispositivi elettronici che lavorano in modo coordinato.

Contattori

Il contattore (o teleruttore) è il dispositivo che permette di comandare a distanza l’alimentazione di un carico elettrico.

A differenza di un interruttore manuale, il contattore viene azionato da una bobina elettrica e può essere controllato automaticamente da PLC, pulsanti, relè o altri dispositivi.

È uno dei componenti fondamentali nei quadri destinati al comando di:

• motori trifase;
• resistenze elettriche;
• pompe;
• ventilatori;
• compressori;
• nastri trasportatori.

Per approfondire il principio di funzionamento consulta la guida dedicata al funzionamento e scelta dei contattori.

Come funziona un contattore

Quando la bobina viene alimentata, il campo magnetico genera il movimento del nucleo mobile del contattore.

Questo movimento provoca la chiusura dei contatti principali che alimentano il carico.

Quando la bobina viene disalimentata, una molla riporta il nucleo nella posizione iniziale interrompendo il circuito.

Parametri di scelta

La scelta del contattore non dipende soltanto dalla corrente nominale.

Occorre valutare anche:

Parametro	Descrizione
Categoria d’impiego	AC-1, AC-3, AC-4
Corrente nominale (In)	Corrente del carico
Tensione della bobina	AC o DC
Numero di poli	3P o 4P
Contatti ausiliari	NO / NC disponibili

NOTA DEL PROGETTISTA

Nei circuiti motore il contattore deve essere scelto in funzione della categoria di impiego (ad esempio AC-3 per motori asincroni), evitando di utilizzare come riferimento la sola corrente nominale.

Relè industriali

I relè vengono utilizzati per:

• amplificare segnali;
• separare elettricamente i circuiti;
• moltiplicare i contatti disponibili;
• realizzare logiche di comando.

Pur essendo spesso affiancati dai PLC, continuano a essere indispensabili in numerose applicazioni industriali.

Per approfondire:

Relè industriali: cosa sono, tipi e funzionamento

Dove vengono utilizzati

Generalmente sono installati:

• vicino ai PLC;
• accanto ai contattori;
• nei circuiti di sicurezza;
• nei circuiti ausiliari.

Relè termici e salvamotori

I motori elettrici richiedono una protezione specifica contro:

• sovraccarichi prolungati;
• mancanza di fase;
• rotore bloccato.

Questa funzione viene svolta dal relè termico oppure dall’interruttore salvamotore.

La scelta dipende:

• dalla potenza del motore;
• dalla corrente assorbita;
• dalla modalità di avviamento.

Come scegliere un salvamotore

Occorre verificare:

Parametro	Importanza
Campo di regolazione	Deve comprendere la corrente del motore
Potere di interruzione	Compatibile con il punto di installazione
Coordinamento con il contattore	Fondamentale
Classe di intervento	In funzione del tipo di motore

Alimentatore 24 V DC

Quasi tutti i quadri di automazione utilizzano almeno un alimentatore switching.

Il suo compito consiste nel trasformare la tensione alternata della rete nella tensione continua necessaria per alimentare:

• PLC;
• moduli I/O;
• sensori;
• relè;
• HMI;
• encoder;
• dispositivi di comunicazione.

Per approfondire:

Ecco Come Scegliere il Migliore Alimentatore 24V nei Quadri Elettrici

Parametri di scelta

Parametro	Da verificare
Tensione di uscita	24 V DC
Corrente disponibile	Somma degli assorbimenti
Potenza	Margine di sicurezza
Protezioni integrate	Sovraccarico e cortocircuito
Montaggio	Guida DIN

CONSIGLIO PRATICO

Durante il dimensionamento dell’alimentatore è consigliabile prevedere un margine di potenza disponibile per eventuali ampliamenti futuri del quadro.

PLC

Il PLC rappresenta il cervello dell’automazione.

Riceve le informazioni provenienti dal campo, elabora il programma e invia i comandi ai dispositivi di uscita.

È presente nella maggior parte dei quadri destinati all’automazione industriale.

Per approfondire:

PLC e Quadri Elettrici: Segreti dell’Automazione

Componenti di un sistema PLC

Generalmente comprende:

• CPU;
• alimentazione;
• moduli ingressi;
• moduli uscite;
• moduli analogici;
• moduli di comunicazione.

Come scegliere un PLC

La scelta dipende da:

Parametro	Valutazione
Numero di ingressi	Digitali e analogici
Numero di uscite	Digitali e analogiche
Comunicazioni	Ethernet, Profinet, Modbus…
Espandibilità	Moduli aggiuntivi
Velocità di elaborazione	In funzione del processo

HMI (Human Machine Interface)

L’HMI permette all’operatore di interagire con il quadro.

Attraverso il pannello è possibile:

• avviare gli impianti;
• modificare parametri;
• visualizzare allarmi;
• monitorare lo stato della macchina.

Nei quadri più semplici può essere sostituito da pulsanti e spie luminose.

Sensori e dispositivi di campo

Il PLC acquisisce continuamente informazioni provenienti dal campo.

Tra i dispositivi più comuni troviamo:

• sensori induttivi;
• sensori capacitivi;
• fotocellule;
• encoder;
• pressostati;
• termostati.

Per approfondire:

I Segreti dei Sensori Industriali che Devi Assolutamente Conoscere

Morsettiere

Le morsettiere rappresentano il punto di collegamento tra il quadro e l’impianto esterno.

Consentono di collegare in modo ordinato:

• alimentazioni;
• motori;
• sensori;
• attuatori;
• segnali di comando.

Una morsettiera ben organizzata riduce notevolmente i tempi di manutenzione.

Per approfondire:

Morsettiere Quadri Elettrici: Checklist e Come Evitare Errori

Barre in rame

Le barre costituiscono il sistema principale di distribuzione della potenza.

Sono generalmente realizzate in rame elettrolitico e permettono di alimentare numerose partenze mantenendo basse le cadute di tensione.

La loro sezione deve essere dimensionata considerando:

• corrente nominale;
• temperatura ambiente;
• sovratemperatura;
• corrente di cortocircuito.

Per approfondire:

• Come Dimensionare le Sbarre di Rame nei Quadri Elettrici
• Calcolo della corrente nominale di un quadro elettrico

Canaline di cablaggio

Le canaline mantengono ordinati i conduttori e facilitano la manutenzione.

Una corretta disposizione dei cavi migliora:

• raffreddamento;
• leggibilità;
• ricerca guasti;
• sostituzione dei componenti.

Per approfondire:

• Canaline nei Quadri Elettrici: Guida al Dimensionamento (Tabelle e Checklist)
• Cablaggio Quadri Elettrici Industriali: guida pratica per un lavoro professionale

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Tabella riassuntiva dei componenti di comando

Componente	Funzione principale
Contattore	Comando dei carichi
Relè	Gestione dei segnali
Salvamotore	Protezione motori
Alimentatore	Alimentazione 24 V DC
PLC	Automazione
HMI	Interfaccia operatore
Morsettiere	Collegamento con il campo
Barre in rame	Distribuzione della potenza
Canaline	Organizzazione del cablaggio

Gestione termica del quadro elettrico

Uno degli aspetti più sottovalutati durante la progettazione di un quadro elettrico è la gestione del calore prodotto dai componenti interni.

Ogni dispositivo installato dissipa una parte dell’energia assorbita sotto forma di calore. Se questo calore non viene smaltito correttamente, la temperatura interna del quadro aumenta con possibili conseguenze quali:

• riduzione della vita utile dei componenti;
• interventi intempestivi delle protezioni;
• malfunzionamenti dell’elettronica;
• invecchiamento precoce degli isolamenti;
• aumento dei tempi di fermo impianto.

Per questo motivo la verifica della sovratemperatura rappresenta una fase fondamentale della progettazione secondo la CEI EN 61439.

Da dove proviene il calore?

La dissipazione termica è generata principalmente da:

• interruttori automatici;
• contattori;
• alimentatori switching;
• inverter;
• trasformatori;
• PLC;
• relè;
• barre di distribuzione.

Ogni costruttore indica nelle schede tecniche la potenza dissipata dal componente nelle condizioni nominali di funzionamento.

NOTA DEL PROGETTISTA

La dissipazione termica del quadro non dipende esclusivamente dal numero dei componenti installati, ma dalla loro potenza dissipata, dal fattore di contemporaneità, dalla temperatura ambiente e dal volume disponibile all’interno della carpenteria.

Come evitare il surriscaldamento

Durante la progettazione è opportuno:

• distribuire uniformemente i componenti;
• separare apparecchi ad elevata dissipazione;
• lasciare adeguati spazi di ventilazione;
• evitare canaline sovraccariche;
• non installare alimentatori e inverter troppo vicini;
• rispettare le distanze minime indicate dal costruttore.

Una disposizione ordinata migliora anche la manutenzione e riduce le interferenze termiche tra i dispositivi.

Quando serve la ventilazione del quadro

Non tutti i quadri necessitano di sistemi di raffreddamento.

In molti casi è sufficiente la ventilazione naturale, mentre in applicazioni con elevate dissipazioni termiche può essere necessario installare:

• filtri ventilati;
• ventilatori con termostato;
• scambiatori aria/aria;
• scambiatori aria/acqua;
• condizionatori industriali.

La scelta dipende da:

• temperatura ambiente;
• potenza dissipata;
• grado IP richiesto;
• ambiente di installazione;
• continuità di servizio.

Per approfondire:

Per approfondire la verifica termica è possibile rifarsi ai metodi di calcolo normati dalla CEI EN 61439-1 (che rimanda, per potenze specifiche, agli algoritmi della CEI 17-43)

Calcolo della sovratemperatura

La verifica della sovratemperatura consente di stabilire se il quadro può funzionare senza superare i limiti previsti dalla CEI EN 61439.

Il calcolo tiene conto di numerosi fattori, tra cui:

• potenza dissipata complessiva;
• dimensioni dell’involucro;
• materiale della carpenteria;
• temperatura ambiente;
• ventilazione disponibile;
• disposizione interna dei componenti.

I metodi di calcolo per la verifica della sovratemperatura sono definiti dalla norma CEI EN 61439-1, in accordo con la CEI 17-43.

Come scegliere correttamente i componenti

La scelta dei componenti non dovrebbe mai essere effettuata esclusivamente in funzione del prezzo.

Ogni dispositivo deve essere valutato considerando l’intero progetto.

Checklist di selezione

Prima dell’acquisto verifica sempre:

• corrente nominale (In);
• tensione nominale (Ue);
• potere di interruzione (Icu);
• categoria d’impiego;
• grado di protezione IP;
• compatibilità con le norme applicabili;
• spazio disponibile nella carpenteria;
• dissipazione termica;
• possibilità di manutenzione futura;
• disponibilità dei ricambi.

Questa semplice checklist aiuta a ridurre errori di progettazione e costose modifiche durante il cablaggio.

Errori più comuni nella scelta dei componenti

Molti problemi riscontrati durante il collaudo o l’esercizio del quadro derivano da scelte effettuate nelle prime fasi del progetto.

Gli errori più frequenti sono:

• carpenteria sottodimensionata;
• grado IP non adatto all’ambiente;
• alimentatore con potenza insufficiente;
• magnetotermico con potere di interruzione inadeguato;
• contattore non idoneo alla categoria AC-3;
• barre in rame sottodimensionate;
• ventilazione assente;
• morsetti troppo vicini;
• spazio insufficiente per la manutenzione;
• mancata predisposizione per futuri ampliamenti.

Per approfondire la ricerca delle anomalie consulta la guida sui guasti nei quadri elettrici.

Scopo del collaudo (verifiche individuali)

Lo scopo del collaudo del quadro elettrico (verifiche individuali) è quello di individuare e correggere i difetti di materiale o di fabbricazione del quadro (assemblaggio errato), problemi nelle distanze d’isolamento (in aria e superficiali), gradi di protezione dell’involucro insufficienti, errori nei circuiti elettrici interni o collegamenti errati ai terminali.

Questa panoramica aiuta a orientare rapidamente la ricerca guasti durante la manutenzione.

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Domande frequenti (FAQ)

Conclusioni

I componenti di un quadro elettrico industriale non devono essere considerati come elementi indipendenti, ma come parti di un sistema integrato progettato per garantire sicurezza, affidabilità e continuità di servizio.

La scelta della carpenteria, dei dispositivi di protezione, degli organi di comando e dei sistemi di automazione deve essere effettuata considerando il tipo di impianto, le condizioni ambientali, le prescrizioni normative e le future esigenze di manutenzione. Un corretto dimensionamento riduce il rischio di guasti, semplifica il cablaggio e contribuisce a prolungare la vita utile dell’intero quadro.