Classificazione e struttura dei cavi elettrici 1/28

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1 Classificazione e struttura dei cavi elettrici 1/28

2 Cavo elettrico: insieme di conduttori riuniti tra loro (anche uno), ciascuno isolato rispetto agli altri e verso l esterno. Anima del cavo: ogni conduttore con il proprio isolante. Rispetto alle linee aeree presentano minor ingombro e maggior sicurezza, ma costo maggiore. In BT (sistemi di categoria zero e prima) l uso dei cavi è ormai generalizzato e lo stesso sta avvenendo nella distribuzione in MT (sistemi di categoria seconda) nelle zone ad elevata densità di carico. 2/28

3 Classificazione in funzione del tipo di isolante cavi isolati con materiale elastomerico: mescole di gomma naturale o sintetica, come la gomma etilenpropilenica (EPR); cavi isolati con materiale termoplastico: resine termoplastiche come polivinilcloruro (PVC) o polietilene (PE); cavi isolati con materiale isolamento minerale: a base di ossido di magnesio (buona resistenza al fuoco; cavi isolati con carta impregnata: (normali, a olio fluido, a pressione di gas). 3/28

4 Dalle caratteristiche dell isolante dipendono gran parte delle prestazioni del cavo: tensione di isolamento; corrente trasmissibile; comportamento termico. 4/28

5 Classificazione in funzione del numero delle anime Unipolari, bipolari, tripolari, multipolari, con presenza o meno del conduttore di protezione, per il collegamento o meno all impianto di terra. I cavi si distinguono in: Armonizzati: caratteristiche riconosciute in ambito europeo (conformi ai documenti di armonizzazione del CENELEC divenuti norme CEI; identificati dal marchio IMQ-HAR); Non armonizzati 5/28

6 La cintura e l armatura non vengono utilizzati nei cavi di sezione non elevata, in bassa tensione e non soggetti a particolari stress meccanici. I conduttori sono generalmente: in rame o in alluminio; a filo unico (conduttori rigidi) o a corda (flessibili per sezioni elevate). 6/28

7 Le norme CEI suddividono i cavi in funzione della flessibilità: Classe 1: Classe 2: Classe 5: Classe 6: per installazione fissa, rigidi a filo unico; per installazione fissa, rigidi a corda; per installazione fissa o mobile, flessibili; per installazione fissa o mobile, flessibilissimi. I conduttori sono generalmente: in rame o in alluminio; a filo unico (conduttori rigidi) o a corda (flessibili per sezioni elevate). 7/28

8 Lo schermo è necessario per cavi con tensione nominale di isolamento verso terra maggiore di 3,6 kv e consiste in un sottile nastro di rame avvolto a spirale. Lo schermo è necessario per cavi con tensione nominale di isolamento verso terra maggiore di 3,6 kv e consiste in un sottile nastro di rame avvolto a spirale. La schermatura serve a modificare l andamento delle linee di forza del campo elettrico che si forma all interno del cavo. 8/28

9 G = dv ds Considerando il conduttore e lo schermo come le due armature di un condensatore cilindrico, le linee di forza del campo elettrico si sviluppano in direzione radiale. Un campo radiale evita la presenza di componenti tangenziali, che sono mal sopportate dagli strati di isolante. 9/28

10 Caratteristiche funzionali dei cavi Tensioni nominali Il livello di isolamento di un cavo deve essere adatto alla tensione di esercizio del sistema elettrico: Il livello di isolamento di un cavo deve essere adatto alla tensione di esercizio del sistema elettrico: U o tensione nominale d isolamento verso terra, cioè tra conduttori e massa; U tensione nominale d isolamento tra le fasi, non definibile per cavi unipolari. Questi valori sono normalizzati e sostituiscono il grado di isolamento. 10/28

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12 Portata È la massima intensità di corrente I z (riferita in condizioni di regime permanente) che può circolare in un conduttore, in determinate condizioni di posa e di esercizio, senza che la temperatura superi quella ammissibile dall isolante. L isolante è la parte più sensibile alle sollecitazioni termiche determinate dall effetto Joule. Se si utilizza un isolante più resistente al calore, aumenta la temperatura ammissibile e quindi anche la sovratemperatura rispetto all ambiente: si sfrutta così maggiormente il conduttore, cioè un cavo di portata maggiore a parità di sezione conduttrice.. 12/28

13 Temperature caratteristiche La temperatura ammissibile in esercizio è detta temperatura di servizio; è caratteristica del cavo ed è normata in base all isolante. La temperatura di servizio è compresa tra 60 e 105 C; valori comuni per cavi BT isolati con elastomeri (EPR) o resine termoplastiche (EPR) sono 70 e 90 C 13/28

14 Altre caratteristiche Per luoghi con pericolo di esplosione, o luoghi a maggior rischio in caso di incendio, sono importanti altre caratteristiche: propagazione della fiamma (CEI 20-35): spezzone di 60 cm posto verticalmente, sottoposto alla fiamma per un tempo prestabilito, la carbonizzazione o il danneggiamento non sono giunti a meno di 5 cm dal punto di fissaggio superiore. cavi non propaganti l incendio (CEI 20-22): preso un fascio di cavi sottoposto alla fiamma di un forno,le tracce di combustione non si devono estendere oltre una determinata distanza (2,5 oppure 3,5m) dal bordo del forno. L uso di questi cavi non serve quindi a preservare l impianto dall incendio, ma a impedire che le condutture elettriche ne siano mezzi di propagazione. 14/28

15 prova di resistenza al fuoco (CEI 20-36): si sottopone un metro di cavo sotto tensione, disposto orizzontalmente, ad una fiamma continuativa di temperature 750 C, su tutta la lunghezza del cavo, per un periodo di 3 ore; le caratteristiche di isolamento del cavo devono restare inalterate per tutto il periodo. cavi a basso sviluppo di fumi e gas tossici e corrosivi (CEI 20-37): da usare in ambienti chiusi frequentati dal pubblico. 15/28

16 Tipi costruttivi: isolanti elastomerici Qualità E11: = 60 C; J s Qualità E12: mescola a base di gomma naturale mescola sintetica J s = 180 C; Qualità G5: elastomero sintetico etilenpropilenico EPR J s = 90 C; Qualità G7: mescola elastomerica reticolata HEPR; Qualità G9: cavi a basso sviluppo di fumi e gas tossici e corrosivi fino a 750 V; Qualità G9: cavi a basso sviluppo di fumi e gas tossici e corrosivi fino a 1000 V; 16/28

17 Tipi costruttivi: isolanti termoplastici Qualità R2: mescola termoplastica a base di polivinilcloruro PVC J s = 70 C; Qualità R3: mescola termoplastica a base di polivinilcloruro PVC J s = 105 C; 17/28

18 Parametri elettrici dei cavi resistenza reattanza capacità conduttanza 18/28

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24 Cavi armonizzati CEI /28

25 H07RN-F 3G1,5: cavo armonizzato, 450/750 V, isolato in gomma, guaina in policloroprene, conduttore in reme a corda flessibile, 3 anime con sezione del conduttore 1,5 mm 2, con conduttore di terra. H05VVH2-F 2 0,75: cavo armonizzato, 300/500 V, con isolamento e guaina in PVC, costruzione piatta non divisibile, conduttore in rame a corda flessibile, bipolare senza conduttore di protezione, sezione 0,75 mm 2. N1VV-K 5G6: cavo nazionale, 600/1000 V, con isolamento e guaina in PVC, conduttore in rame a corda flessibile per installazione fissa, 5 anime di sezione 6 mm 2, con conduttore di protezione. 25/28

26 Cavi non armonizzati 26/28

27 2 1,5 FFR2W 0,45/0,75: cavo bipolare con conduttori in rame di sezione 1,5 mm 2, corda molto flessibile, isolamento in PVC di qualità R2, senza schermo, anime parallele con con solco intermedio (piattina), senza guaina, tensioni nominali d isolamento 0,45/0, RG7H1OR/32: cavo tripolare, conduttori in rame da 70 mm 2 tipo corda rigida, isolamento in gomma etilenpropilenica, schermo in rame, cavo di sezione rotonda, guaina in PVC, grado di isolamento /28

28 Colori delle anime Per cavi multipolari aventi U0/U < 0,6/1 kv le norme CEI indicano i colori: marrone e nero per le fasi; blu chiaro per il neutro; giallo-verde per il conduttore di protezione. La CEI-UNEL riporta i colori distintivi delle anime; altri colori per cavi unipolari sono (dieci): nero, blu chiaro,marrone, grigio, arancione, rosa, rosso, turchese, violetto, bianco. 28/28