Impianti elettrici per l'edilizia

RICHIAMI DI ELETTROTECNICA

Intensità di corrente i = carica elettrica che nell'unità di tempo fluisce all'interno della sezione del conduttore

i = dq/dt [A] = [C/s]

Si parla di CORRENTE STAZIONARIA quando la carica contenuta nell'unità di volume

non varia nel tempo. Cioè il flusso entrante eguaglia quello uscente. corrente continua

Affinché si generi una corrente elettrica in un conduttore è necessario un CAMPO

ELETTRICO ovvero che esista una DIFFERENZA DI POTENZIALE = TENSIONE ELETTRICA

[V] = [J/C]

Definito come la forza elettrica agente sulla carica unitaria positiva [V/m]

La TENSIONE è la differenza di potenziale tra due punti.

È il lavoro che il campo elettrico deve compiere per trasportare l'unità di carica positiva

da A a B. V = 1kV

BT 1kV < V ≤ 30kV MT

30kV < V ≤ 150kV AT

150kV < V ≤ 400kV AAT

LEGGE DI OHM definisce il rapporto tra intensità di corrente e tensione che

risultano proporzionali: V = R·i

>coefficiente di proporzionalità

Per un conduttore cilindrico R = ρ (l/S) [Ω] RESISTENZA

La RESISTIVITÀ è la resistenza specifica di un materiale e varia con la temperatura

Nei conduttori metallici ρ ≈ 10^-7 ÷ 10^-8 Ω m (rame - alluminio)

Negli isolanti ρ ≈ 10⁸ ÷ 10¹⁵ Ω m

POTENZA = lavoro necessario per spostare una carica

Esempio impianto domestico: V = 230V W = I (P/V)

3000/230 ≈ 13 Ampere

legge di Joule

P = dL/dt = V_ABI [W] con dL = V_AB dq

P = VI = RI² [W]

ENERGIA E = ∫P dt [J]

_resistenza

CARICO ELETTRICO

è un componente che assorbe corrente per funzionare

• Legge di Ohm: V=RI
• Legge di Joule: P_e = VI = RI² potenza assorbita da una resistenza

GENERATORE ELETTRICO

componente che genera corrente elettrica E: tensione a cui si trova il generatore

LINEE

sono entr'esse delle resistenze

PRINCIPI DI KIRCHHOFF

riguardano nodi, lati e maglie

1. In regime stazionario in un nodo in cui convergono più correnti, la somma delle correnti entranti eguaglia quella delle correnti uscenti ∑ i = 1 n I i = 0 n: numero lati
2. Si consideri una MAGLIA (percorso chiuso), scelto un verso di percorrenza, applicando ad ogni lato la legge di Ohm la somma delle tensioni è 0 ∑ i = 1 n V i = 0

IMPEDENZA

è un fenomeno di natura RESISTIVA, INDUTTIVA e CAPACITIVA

• RESISTENZA è un elemento del circuito che si oppone al passaggio di corrente.

  Legge di Ohm _R = V / I

• INDUTANZA in corrente alternata, in quanto variabile nel tempo, dà luogo ad un flusso di induzione magnetica; variandolo, induce una f.e.m. che si oppone al passaggio della corrente.

  Tale flusso è proporzionale alla corrente tramite un coefficiente L di L/dt

  IMPEDENZA INDUTTIVA Z_L = JωL

  X_L: REATTANZA

• CAPACITÀ è un fenomeno di accumulo di carica

  IMPEDENZA CAPACITIVA Z_c = –J/ωC

Z = R + Z_c + Z_L = R – J/ωC + JωL

Esempio di schema elettrico

DISTRIBUZIONE

UTENZA

DG

QGBT

sbarra normale

TR

INTERBLOCCO MECCANICO

GE

sbarra privilegiata

Q2

Q2

Q2

Q2

Q2

Q2

Q2

Verifica termica

Il cavo serve ad alimentare i carichi dell'impianto. Il cavo sarà attraversato da una corrente massima. Dai progetti deve fare sì che la portata sia sempre maggiore della corrente che vi scorre.

Corrente di impiego

I_b: corrente che attraversa il cavo [Ampere]

I_b ≤ I_z: condizione fondamentale per scegliere il cavo

Considero un cavo che alimenta un carico di potenza P e fattore di potenza cosφ

• Monofase: P = VI_b cosφ
• Trifase: P = √3 VI_b cosφ

Vn 230 V → I_b = P / V cosφ

Vn 400 V → I_b = P / √3 V cosφ

Caduta di tensione

Riguarda il funzionamento del carico: per ottenere il corretto funzionamento deve limitare le cadute di tensione.

Determino la caduta di tensione ΔV ai capi del cavo

• R_c = r'L: resistenza cavo L lunghezza cavo
• X_c = x'L: reattanza cavo

Caso monofase: ΔV = 2I_bL (r' cosφ + x' senφ) [V] monofase

Vn = 230 V

2L → considera la fase e il neutro (monofase)

r' e x' determinati dalle tabelle relative al cavo

Caso trifase: ΔV = √3 I_b L (r' cosφ + x' senφ) [V]

Nel caso monofase ho una caduta di tensione √3 volte maggiore del caso trifase

Verifica

ΔV_max ≤ 4% Vn (Tensione nominale 230 V 400 V)

ΔV_max =

• Monofase: 0,04 × 230 = 9,2 Volt
• Trifase: 0,004 × 400 = 16 Volt

Verifica alla caduta di tensione