Impiantiastica elettrica

Impianto elettrico

Un impianto elettrico è un insieme di componenti necessario per uno o più scopi pratici come:

• Produzione
• Conversione e trasformazione
• Distribuzione
• Utilizzazione

Conduttori

Nell’impianto è importante tenere in considerazione il conduttore. Infatti, non essendo conduttori ideali, questi avranno una caduta di tensione ai loro capi e una corrente che li attraversa e li scalda. Oppure potrebbero avere problemi di cadute di tensioni non trascurabili o, nella peggiore delle ipotesi, i cavi potrebbero comunicare tra loro anche quando non dovrebbero, rivelandosi un pericolo sia per il circuito stesso che per gli utenti.

Di conseguenza, si devono isolare i cavi dal pubblico e in maniera sufficiente affinché i cavi non si colleghino in maniera accidentale, scegliendo la tenuta dell’isolamento. Nella scelta dei conduttori si tiene conto della normativa CEI 64-8 e principalmente:

• Tenuta isolamento U₀/U, ovvero quanto potenziale può effettivamente isolare il cavo. Infatti, vediamo subito che U [kV] - valore efficace della tensione fra un conduttore e terra; U₀[kV] - valore efficace della tensione fra due conduttori qualsiasi, in modo che ogni conduttore sia opportunamente isolato nonostante la tensione che trasportano. Facendo un piccolo esempio nel caso della trifase: per le basse tensioni (<1000 V) si utilizza un rapporto 0,6/1 (600 V su un kV). Questo dimensionamento permette di progettare il cavo per le tensioni e per le frequenze che esso trasporta in modo che nel tempo non si deteriori.
• Portata I [A]: la portata del cavo dovrà essere maggiore o uguale alla quantità dell’corrente che effettivamente attraverserà il cavo. Quindi terremo conto della temperatura di esercizio del cavo. Infatti, come vediamo nelle formule, abbiamo la legge di Joule ovvero potenza trasportata dal cavo. L'ideale sarebbe che questa potenza sia 0, ma dato che il conduttore reale è comunque una resistenza per quanto piccola. La portata è quindi la quantità di corrente che porterebbe il cavo fino alla temperatura massima consentita di servizio. Quindi la corrente di impiego dovrà essere minore della portata I_z. Inoltre, è importante tenere in considerazione, appunto perché qui stiamo valutando delle temperature, la modalità di posa; infatti anche se leggermente, la portata cambia per esempio se un cavo è libero in aria (dissipa rapidamente calore) o se è interrato o ancor peggio isolato in resina (dissipa calore molto lentamente).

Esempio

Caduta di tensione ΔU[%], ovvero la percentuale di differenza di potenziale ai capi del conduttore. Vogliamo che questa percentuale sia sempre più bassa del 4%. Per esempio, se a un capo di un conduttore ho 230 V e dall’altro ho 225 V: 225/230 x 100 = 97,8%. 100 - 97.8 = 2.8%. Una volta calcolata la reattanza e la resistenza del cavo, potrà essere calcolata la caduta di potenziale ai capi del cavo. Dalle tabelle sotto vediamo che la resistenza del cavo viene calcolata in Ohm al km e quindi, una volta conosciuta la lunghezza del conduttore, è possibile eseguire i conti necessari. Se si seguono le norme, il tutto sarà fatto a regola d’arte e non sarà possibile che venga contestato qualcosa al progettista. Inoltre, se presenti i tre parametri, farà sì che il tutto sia seguito alla perfezione e che il tutto possa portare a:

• Riduzione dei costi
• Sicurezza dell'impianto
• Dimensionamento adeguato all’applicazione

Dimensionamento di un conduttore

Vediamo ora la scheda tecnica di un conduttore:

• Colonna 1: Formazione del cavo, 4x15 si intendono 4 cavi di diametro 1,5
• Colonna 2,3,4,5,6: Caratteristiche fisiche del cavo utili per la posa (capire i diametri del corrugato o capire la distanza tra un palo della luce e l’altro ecc..)
• Colonna 7: Questo permette di calcolare la resistenza del cavo e di conseguenza la caduta di tensione ai capi del cavo sapendo la distanza tra utilizzatore e generatore. I cavi a bassa tensione non hanno reattanza. È importante ricordare che per il dimensionamento si utilizza l’utilizzatore più distante.
• Colonna 8,9: Portata del cavo per le varie opzioni di posa

Esempio

Punti da seguire per il dimensionamento di un cavo:

• 1. Scelgo isolamento
• 2. Calcolo la caduta di tensione ∆U/Un
• 3. Verificare portata

Funzionamenti anomali

• Sovraccarico (curva di sovraccaricabilità)
• Corto circuito (integrale di Joule)
• Tensioni anomale (tra queste le sovratensioni interne ed esterne)

Per limitare la probabilità che tali condizioni anomale avvengano e per limitare le conseguenze, si utilizzano gli apparecchi di protezione. Attenzione comunque: se c'è un sovraccarico non significa che il mio sistema sia guasto, ma vuol dire che la corrente ha superato il limite consentito. Generalmente, un utilizzo errato del circuito porta al surriscaldamento del conduttore e di conseguenza a due rischi, cioè incendi e ustioni.

Curva di sovraccaricabilità: da questa curva intuisco che se sono al di sotto della portata, allora posso alimentare a tempo infinito, ma se vado oltre lo posso fare solo per un tempo definito dalla curva. Questa curva è disegnata solo nel momento in cui conosco la:

• Resistività
• Sezione
• Temperatura ambiente
• Temperatura del conduttore

Generalmente si dice che per 100 sovraccarichi la vita utile del conduttore diminuisce del 10%.

Cortocircuito

Nel cortocircuito è importante sapere che avviene un guasto che deriva dal fatto che due punti del circuito a potenziale diverso comunicano tramite un contatto di impedenza trascurabile, magari per il cedimento dell’isolante. Questo porta alla generazione di una corrente di guasto dell’ordine dei kV, distruggendo quindi tutto il sistema. In caso di presenza di un generatore abbastanza potente da alimentare il cortocircuito per un tempo indefinito è necessario posizionare un interruttore a monte del circuito che “si accorga” del guasto e scolleghi il sistema.