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Impianti elettrici - Cenni introduttivi

Materiale didattico per il corso di Elettrotecnica della Prof.ssa Maria Sabrina Sarto, all'interno del quale sono affrontati i seguenti argomenti: cenni di impianti elettrici; il sistema elettrico; componenti del sistema elettrico; classificazione degli impianti elettrici; schema di impianto elettrico; centrali di produzione dell'energia elettrica;... Vedi di più

Esame di Elettrotecnica docente Prof. M. Sarto

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ESTRATTO DOCUMENTO

Reti di Trasmissione

• La trasmissione della potenza avviene quasi sempre con un sistema

trifase.

– A valle dei generatori è posta una cabina di trasformazione che eleva

kV kV

o 380 (esigenze

il livello di tensione concatenata a 220

tecniche legate alla necessità di trasferire potenze elevate con

correnti limitate, e di economicità di gestione).

– Le linee di trasmissione sono in Alta Tensione (AT): possono essere

del tipo aereo o, più raramente, in cavo.

– Effettuano la trasmissione su lunghe distanze (100-1000 km).

– La rete di trasmissione è una rete magliata, alimentata da molti

generatori, in modo che sia possibile garantire comunque

l’alimentazione anche in caso di guasto di un generatore o di una linea.

– I lati della rete sono le linee di AT. I nodi sono le stazioni primarie.

Reti di Subtrasmissione

– Ricevono l’energia dai nodi della rete di trasmissione

generalmente attraverso degli autotrasformatori.

– Sono esercite a varie tensioni normalizzate inferiori a

220 kV.

– La rete è di tipo magliato (può essere anche radiale).

– L’estensione può essere a livello regionale, provinciale o

anche comunale nei grandi centri (10-100 km)

– La potenza trasportata: 10-100 MW.

Reti di Distribuzione a MT

– Originano dalle stazioni AT/MT e alimentano le reti di

distribuzione a bassa tensione (BT), tramite numerose cabine

MT/BT.

– Le tensioni di esercizio sono comprese fra i 6 kV e i 35 kV.

– La configurazione varia in relazione alla densità di carico:

• Schemi radiali

• Configurazioni ad anello

• Configurazioni magliate ad esercizio radiale

– Il raggio d’azione dipende dalle densità di carico:

• 1-3 km nelle città importanti;

• massimo di 50 km in zone rurali e poco popolate.

– La potenza trasportata: 0.1-10 MW.

Reti di Distribuzione a BT

– Realizzano l’ultima fase della distribuzione fino alla consegna

a piccole utenze.

– Tensioni normalizzate a 230 V /400 V.

– Le reti BT sono alimentate da cabine MT/BT non presidiate.

– Raggio d’ azione: 100 m (reti urbane radiali in cavo) / 1 km

(linee rurali a 400 V)

– Configurazioni: ad albero / magliate (in grandi centri urbani)

Strutture di reti

• Strutture aperte

- reti radiali

(ad albero)

- reti dorsali

- reti dorsali/radiali

Strutture di reti

Strutture chiuse

- reti ad anello

- reti magliate (a più anelli)

Linee elettriche: linee aeree

Conduttore nudo

Linee elettriche: linee in cavo

Le linee in cavo sono impiegate nelle linee di trasmissione e negli impianti in

media e bassa tensione; possono essere in posa sotterranea o sottomarina,

principalmente, od anche aerea.

I cavi sono realizzati con:

• uno o più conduttori, che servono per il trasferimento dell'energia;

• un isolante solido, che circonda il conduttore e che garantisce l’isolamento;

• una guaina di protezione.

Possono, poi, essere presenti una armatura di protezione meccanica e opportuni

schermi costituiti da materiale semiconduttore o metallico, necessari ad uniformare

il campo elettrico all’interno del materiale isolante

Utilizzazione

AT

• Pochi utilizzatori in

• Più comuni sono gli utilizzatori direttamente alimentati in

MT MT

• Le linee a fanno capo a cabine di trasformazione da cui

bassa tensione (BT):

partono le linee di utilizzazione in

Linee trifase 4 conduttori

– a (con neutro) e con tensione

400 V

concatenata pari a

BT

– Gli utilizzatori in si possono suddividere in:

Trifasi:

• per potenze relativamente elevate (decine di

kVA V

), alimentati con tensione concatenata di 400

Monofasi:

• per potenze modeste, alimentati tra fase e

V

neutro alla tensione stellata di 230

SOVRATENSIONI

Sovratensioni longitudinali: anormali aumenti della differenza

di potenziale fra due punti fisicamente vicini di uno stesso

conduttore (esempio: tra le spire di un avvolgimento).

Sovratensioni trasversali: anormali aumenti del potenziale

degli elementi di un circuito rispetto alla terra o fra conduttori

di fasi diversa del sistema.

SOVRATENSIONI

• CAUSE INTERNE

– Manovre sugli impianti (apertura o

chiusura di interruttori)

– Improvvisa riduzione del carico

– Risonanze

– Contatti accidentali con altro impianto in

esercizio a tensione maggiore

• CAUSE ESTERNE

– Fenomeni di origine atmosferica

(fulminazione diretta o indiretta)

i t

( )  

 

   

   

i t I exp t T exp t T

I M 0 e f

I

0.9 M I = 10-200 kA

0

I

0.5 M T = 0.5 – 1.5 s

f = 50-100

T s

e

I

0.1 M T

T e

f time [s] Il fulmine

FULMINE DISCENDENTE

(polarità negativa)

leader Return

stroke

FULMINE ASCENDENTE

(polarità negativa) Return

leader stroke

: corrente di picco (

di/dt) : tangente massima

I M M

T : tempo di salita all’emivalore T : tempo

f e

 

 

 

   

ˆ ˆ

I I exp t T exp t T    

di

M 0 e f 

 

  a I

  0

 

dt

  

   

  1 M

ˆ

t ln  

 

Negative (descending) Positive

First stroke Following strokes (ascending)

I 34 13.4 43

[kA]

M

T [s] 8.5 1.2 33

f

T [s] 73 31 300

e

di dt

( / ) [kA/s] 14 39 2.6

M SOVRACORRENTI

• SOVRACCARIC0

– Superamento dei valori di corrente per i quali

una linea o un’apparecchiatura sono

dimensionate (In) (e.g. Spunto dei motori

asincroni in fase di avviamento)

• CORTO CIRCUITO

– Contatto tra due elementi dell’impiantonon

equipotenziali. Le correnti di cto cto possono

essere molto elevate in quanto limitate solo

dall’impedenza a monte del guasto.

SOVRACCARIC0

Principale effetto:

- Aumento della temperatura delle parti attive rispetto alle

condizioni normali di funzionamento

E’ importante:

1) valutare la sovratemperatura finale del circuito (e.g.

cavo) in funzione del sovraccarico (regime)

2) valutare il tempo che il circuito impiega a raggiungere la

sovratemperatura finale (transitorio)

CORTO CIRCUITO

Principali effetti:

-Sollecitazione termica (riscaldamento adiabatico)

-Sollecitazione meccaniche (sforzi elettrodinamici)

L’entità della corrente è diversa in funzione del tipo di

guasto:

- Trifase

- Monofase (fase-fase, fase-neutro)

Corrente di corto circuito massima (guasto trifase a

inizio linea)

Corrente di corto circuito minima (guasto monofase a

fine linea)

APPARECCHI DI MANOVRA E

INTERRUZIONE

• INTERRUTTORI

– Manuali x

– Automatici x

Apertura e chiusura di una linea sottocarico anche in

condizioni di corto circuito

PARAMETRI CARATTERISTICI

• TENSIONE NOMINALE DI ESERCIZIO (Ve):

tensione alla quale sono riferite le prestazioni

dell’apparecchio (apertura/chiusura)

• TENSIONE NOMINALE DI ISOLAMENTO (Vi):

tensione alla quale è garantito l’isolamento

dell’apparecchio

• CORRENTE NOMINALE (In): corrente che

l’interruttore può condurre a regime. Assume

valori diversi con riferimento a servizio continuo o

discontinuo.

• POTERE NOMINALE DI INTERRUZIONE (Iin):

corrente di corto circuito che l’interruttore può

interrompere ad una tensione superiore non oltre il

10% di Ve.

• POTERE NOMINALE DI CHIUSURA SU CORTO

CIRCUITO (Icn): corrente di corto circuito sulla

quale l’interruttore può essere chiuso ad una

tensione superiore non oltre il 10% di Ve.

• CONTATTORI

– Manuali

– Automatici

Interruzione delle sole correnti di normale esercizio

• SEZIONATORI

– Manuali

– Automatici

Interruzione della continuità elettrica in linee a vuoto

(I=0)

N.B. Nella fase di interruzione del circuito si apre

prima l’interruttore e poi il sezionatore.

SEZIONATORE

Sezionatore in MT con lame a coltelli

• FUSIBILI

Dispositivo di protezione dalle sovracorrenti:

interrompe correnti di corto circuito elevate.

I : corrente

T [s] n

nominale

Zona di intervento I : corrente

nf

massima di sicura

non fusione

I : corrente

f

minima di sicura

Campo di fusione

integrità I : corrente di

cc

corto circuito

I [A]

I I I I

n nf f cc


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AUTORE

Atreyu

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+1 anno fa


DESCRIZIONE DISPENSA

Materiale didattico per il corso di Elettrotecnica della Prof.ssa Maria Sabrina Sarto, all'interno del quale sono affrontati i seguenti argomenti: cenni di impianti elettrici; il sistema elettrico; componenti del sistema elettrico; classificazione degli impianti elettrici; schema di impianto elettrico; centrali di produzione dell'energia elettrica; linee elettriche; sovratensioni; sovraccarico e corto ciruito; sezionatore e fusibili; spinterometro a gas; interruttori automatici; Problema dell’Arco Elettrico; Relè; impianto di terra e tensione di passo.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria aerospaziale
SSD:
A.A.: 2009-2010

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Atreyu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Elettrotecnica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università La Sapienza - Uniroma1 o del prof Sarto Maria Sabrina.

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