Switchgears, Switchboards e Motor Control Centers: quali sono le differenze?

Gli switchgears e gli switchboards sono pensati per assicurare la distribuzione di potenza ad altri dispositivi, quadri e pannelli. Sebbene questi quadri di distribuzione siano diversi, spesso vengono facilmente confusi e perciò è importante saperli distinguere e riconoscere.

Il termine switchgear (la cui traduzione all’interno della IEC 61439-1 è “Apparecchiatura Assiemata di protezione”) sta ad indicare tutti quei quadri elettrici nei quali ogni interruttore o protezione elettrica è separata dalle altre in una parte ben definita e delimitata della/e cabina/e del quadro: negli switchgears tutti i dispositivi di protezione sono quindi montati in singoli scompartimenti dedicati. I quadri di Media Tensione sono solitamente definiti switchgears.

Anche i quadri elettrici di bassa tensione possono essere realizzati sotto forma di switchgears.  In generale, quadri di questo tipo sono utilizzati per alimentare trasformatori, motori, linee di trasmissione, generatori e reti di alimentazione per impianti industriali, domestici, commerciali e di distribuzione. Il loro scopo è quello di fornire e controllare la distribuzione dell’alimentazione ai vari carichi, proteggendoli allo stesso tempo. Gli switchgears infatti sono impiegati anche per identificare una possibile condizione di guasto e per interrompere l'alimentazione elettrica, aprendo la parte di rete interessata dal guasto. La definizione di riferimento è:

[IEV ref 441-11-02] Switchgear. A general term covering switching devices and their combination with associated control, measuring, protective and regulating equipment, also assemblies of such devices and equipment with associated interconnections, accessories, enclosures and supporting structures, intended in principle for use in connection with generation, transmission, distribution and conversion of electric energy.

I quadri elettrici di bassa tensione montati sotto forma di switchgears possono essere costruiti e testati secondo i seguenti standard in vigore negli USA:

– UL 1558. Norma per “Metal-Enclosed Low-Voltage Power Circuit Breaker Switchgear”;

– ANSI C37.20.1. Norma IEEE per “Metal-Enclosed Low-Voltage Power Circuit Breaker Switchgear” (per tensioni fino a 1000 V AC e per tensioni fino a 3200 V DC);

– NEMA SG-5. Norma per “Power Switchgear Assemblies”.

Dunque,gli switchgears possono includere qualsiasi combinazione di dispositivi di protezione, compresi gli interruttori automatici scatolati (ICCB, MCCB etc.) elencati nella UL-489, i fusibili elencati nelle UL-508 e UL-977 e gli interruttori automatici di potenza elencati nella UL-1066.

Prendendo come riferimento le norme IEC, I quadri elettrici di bassa tensione montati sotto forma di switchgears sono costruiti secondo la serie di norme contenuta nella IEC 61439; come la IEC 61439-1: “Low-voltage switchgear and controlgear assemblies”. Tale norma comprende anche i Motor Control Centers chiamati, in generale, Controlgears. Qui la definizione di riferimento:

IEC 61439-1] 3.1.1 Low-voltage switchgear and controlgear Assembly. Combination of one or more low-voltage switching devices together with associated control, measuring, signalling, protective, regulating equipment, with all the internal electrical and mechanical interconnections and structural parts, as defined by the original manufacturer, which can be assembled in accordance with the original manufacturer’s instructions.

Gli switchboards tipicamente sono a valle degli switchgears e lavorano a tensioni inferiori, generalmente uguali o inferiori a 600 V; essi vengono utilizzati per distribuire l’alimentazione a più sorgenti e trasmetterla a singoli carichi, a pannelli e ad apparecchiature di controllo. Va ricordato che questa terminologia è usata più in Nord America che in Europa. Qui la definizione di riferimento:

[UL 891] 3.46 Switchboard: a large single panel, structural frame or assembly of panels or structural frames on which may be mounted, on the face or back or both: switches, overcurrent, and other protective devices, buses, and instruments.

  Gli switchboards sono costruiti e testati secondo:

– UL 891: Switchboards. Trattasi di un tri-standard, che comprende C22.2 N°244 in Canada e NMX-J-118/2-ANCE.

– NEMA PB-2. Norma per “Deadfront Distribution Switchboards”.

Gli switchboards comprendono solo interruttori automatici di potenza a bassa tensione (LVPCB) che sono elencati nella UL-1066 e sono conformi alla norma ANSI C37.13 e NEMA SG-3. Possono anche includere interruttori automatici elencati nella UL 489.

Negli switchboards i dispositivi di protezione possono essere montati in gruppo nella medesima cabina (disposizione non accettata per gli switchgears!) o a scompartimento individuale (separati dagli altri scompartimenti e posti in una parte ben definita e delimitata della/e cabina/e del quadro proprio come per gli switchgears):

– gli switchboards a scompartimento individuale hanno ogni interruttore posizionato dietro la propria porta e ben isolato dai dispositivi circostanti;

– alcuni switchboards possono incorporare una combinazione di dispositivi di protezione montati singolarmente o in gruppo. In questi casi i dispositivi montati singolarmente non sono a scompartimento individuale.

La norma IEC per gli switchboards è anche in questo caso la serie IEC 61439.  

Un Motor Control Center (MCC) è in generale un Control Gear (la cui traduzione all’interno della IEC 61439-1 è “Apparecchiatura Assiemata di controllo”; all’interno della IEC 60204-1, invece, la traduzione è “Apparecchiatura di comando”). Un MCC può, però, essere facilmente confuso con uno switchgear che, però, come scritto sopra, è un’Apparecchiatura Assiemata di protezione e non di controllo. È bene quindi sapere riconoscere anche questa terza tipologia di “Apparecchiatura Assiemata”.

In molte applicazioni commerciali e industriali è richiesto un buon numero di motori elettrici ed è spesso auspicabile controllarne alcuni o tutti da una postazione centrale. L'apparato progettato per questa funzione è il Motor Control Center. Ogni “cassetto” MCC contiene un sezionatore per isolare il circuito del motore, fusibili o interruttori automatici per fornire protezione da cortocircuiti, relè di sovraccarico o protezioni termiche per proteggere il motore stesso e un contattore o un controllore a stato solido per garantire il controllo del motore.

Pertanto, inoltre, un MCC non può essere considerato come uno switchboard, perché gli switchboards contengono solo interruttori automatici e non contattori (terminologia IEC) o dispositivi di controllo dei motori (terminologia USA per intendere “contattore”). Uno switchboard non è pensato per il controllo di motori, ma solo per la distribuzione di potenza.

Un Industrial Control Panel (ICP), ovvero un quadro industriale di automazione, è definito come "l’insieme di una disposizione sistematica e standard di due o più componenti come controllori di motori, relè di sovraccarico, sezionatori con fusibili, interruttori automatici e relativi dispositivi di controllo, compresi i pulsanti, i selettori, i temporizzatori, gli interruttori e i relè di controllo, con relativi cablaggi, morsettiere, luci pilota e componenti simili". Qui la definizione di riferimento:

[NEC 2020] Industrial Control Panel. An assembly of two or more components consisting of one of the following: 
(1) Power circuit. Components only, such as motor controllers, overload relays, fused disconnect switches, and circuit breakers; 
(2) Control circuit. Components only, such as push buttons, pilot lights, selector switches, timers, switches, and control relays; 
(3) A combination of power and control circuit components. These components, with associated wiring and terminals, are mounted on, or contained within, an enclosure or mounted on a subpanel. 

Gli Industrial Control Panel sono costruiti e testati secondo:

– UL 508A. Norma per Industrial Control Panels, in USA.

– CSA C22.2 N°. 14, norma per “Industrial Control Equipment” e C22.2 N°. 286, norma per “Industrial Control Panels and Assemblies”, in Canada.

In Europa la norma di riferimento è la IEC 60204-1: "Safety of machinery – Electrical equipment of machines – Part 1: General requirements", con elementi tratti dalla EN 61439-1 a seconda della struttura del quadro industriale di automazione e della potenza che deve gestire. Un quadro industriale di automazione (Industrial Control Panel) è anche un’Apparecchiatura Assiemata di controllo (Control Gear). La definizione di Control Gear è la seguente:

 [IEV ref 441-11-03] Controlgear. A general term covering switching devices and their combination with associated control, measuring, protective and regulating equipment, also assemblies of such devices and equipment with associated interconnections, accessories, enclosures and supporting structures, intended in principle for the control of electric energy consuming equipment.