IMPIANTI ELE L TT T R T IC I I

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1 IMPIANTI ELETTRICI 1

2 CORRENTE ELETTRICA La corrente alternata è caratterizzata da cariche elettriche in moto variabile nel tempo sia in intensità che in direzione. Normalmente la corrente elettrica viene distribuita sotto forma di corrente alternata a frequenza costante di 50 Hz (il + e il - si alternano nei conduttori ogni cinquantesimo di secondo). Si utilizza corrente alternata perché i generatori, per convenienza economica e semplicità costruttiva, producono con maggiore facilità corrente alternata. 2

3 Di particolare interesse è il fatto che la distribuzione in corrente alternata è più efficiente (minore perdita di potenza lungo la linea) della corrente continua per le trasmissioni di potenza elevata. La trasmissione di corrente alternata di tipo trifase è particolarmente efficiente ed è quindi la più utilizzata date le minori dispersioni per effetto Joule (occorrono quindi sezioni di conduttore inferiori, cioè fili più piccoli). 3

4 SISTEMA TRIFASE Per sistema trifase si intende un particolare sistema di produzione, distribuzione e utilizzo dell energia elettrica basato su tre tensioni elettriche alternate, aventi la stessa frequenza e la stessa differenza di fase. Un generatore trifase è quindi assimilabile a tre generatori singoli di corrente alternata di uguale frequenza ma con fasi traslate o sfasate di 120. Se i tre generatori del sistema trifase fossero fisicamente separati tra loro, ognuno di essi dovrebbe essere dotato di una propria linea composta da 2 conduttori: in totale sarebbero necessari 6 cavi elettrici (1 fase+1 neutro). 4

5 Nel sistema trifase i 3 generatori sono sincronizzati e sfasati come già detto di 120. Di conseguenza la somma algebrica delle correnti circolanti istante per istante in uno dei due fili di ciascuna linea è nulla. Se questi tre fili vengono collegati assieme in un unico conduttore, su di esso non si ha circolazione di corrente e può essere eliminato. E così possibile trasportare la stessa quantità di energia elettrica utilizzando tre fili al posto di sei. Il sistema di distribuzione trifase si compone quindi di tre fili di linea a cui si aggiunge spesso un ulteriore filo di neutro che ovviamente potrebbe anche mancare. 5

6 La tensione presente tra ciascun filo di linea ed il neutro è chiamata tensione di fase E (o stellata). Nel sistema elettrico europeo la tensione di fase è fissata pari a 230 V e la frequenza pari a 50 Hz. La tensione presente tra due diversi fili di linea è chiamata tensione di linea V (o concatenata). Si dimostra che V = (3) 0.5 E Nel sistema elettrico europeo la tensione di linea è quindi pari a 400 V. La tensione nominale di un impianto trifase è sempre quella di linea. In un impianto monofase la tensione nominale è ovviamente quella di fase. 6

7 Utenze monofase Nelle abitazioni domestiche arrivano solamente due fili: una fase ed il neutro (la tensione nominale lineaneutro è pari a 230 V). Una singola fase è sufficiente in quanto, non essendo presenti carichi elevati, la potenza impegnata è limitata a pochi kw (in genere 3). Le forniture agli utenti monofase sono distribuite tra le tre fasi di un sistema trifase (uscente da una cabina elettrica di trasformazione) in modo da equilibrare statisticamente gli assorbimenti ed ottimizzarne il trasporto. 7

8 INTERRUTTORE MAGNETOTERMICO L'interruttore magnetotermico, detto anche interruttore automatico, è un dispositivo elettrotecnico in grado di interrompere un circuito in caso di cortocircuito o in caso di sovracorrente. Deriva il suo nome dal fatto che esibisce un funzionamento diverso nell'interruzione da cortocircuito (meccanismo di tipo magnetico) rispetto all'interruzione da sovracorrente (meccanismo di tipo termico). 8

9 Interruttore unipolare Interruttore bipolare Interruttori magnetotermici 9

10 Protezione dal cortocircuito Questo tipo di guasto si verifica quando due cavi conduttori a differente potenziale entrano in diretto contatto tra loro, provocando un elevatissimo ed istantaneo flusso di corrente. La rilevazione di questo evento avviene per mezzo di un solenoide avvolto su una barra magnetica. L'elevato impulso di corrente induce un campo magnetico che attira un ancorina la quale provoca l'apertura dell'interruttore. L intervento è pertanto quasi istantaneo ed evita sollecitazioni termiche e meccaniche, dovute all'elevata corrente di corto circuito, dannose per le condutture e le apparecchiature elettriche. 10

11 Protezione del sovraccarico Questo tipo di guasto si verifica quando l'intensità di corrente supera un valore prefissato a causa per esempio di troppi carichi elettrici contemporanei. Il limite di corrente è determinato dalle modalità costruttive dell'impianto e in particolare dalla capacità dei conduttori di smaltire il calore prodotto per effetto Joule. La rilevazione avviene per mezzo di una "resistenza elettrica" costituita ad una lamina bimetallica che a causa della differente dilatazione termica di due metalli accoppiati provoca lo scatto dell'interruttore. L intervento non è istantaneo ma dipende dalla entità del superamento del valore di soglia. 11

12 Magnetotermico (limitatore) fornito da ENEL per usi domestici 12

13 INTERRUTTORE DIFFERENZIALE L'interruttore differenziale è un dispositivo elettrotecnico in grado di interrompere un circuito in caso di guasto verso terra (dispersione elettrica) o folgorazione faseterra. Calcola costantemente la somma vettoriale delle correnti di linea sia nel sistema monofase o trifase; finché la somma è pari a zero, permette l alimentazione elettrica delle utenze, interrompendola rapidamente se la somma si discosta da un valore prestabilito in funzione della sensibilità del dispositivo. 13

14 L'interruttore differenziale non offre tuttavia alcuna protezione contro sovraccorente o cortocircuito tra fase e fase o tra fase e neutro, per i quali è invece richiesto un interruttore magnetotermico. Per legge in Italia, negli impianti civili, deve essere installato sempre almeno un interruttore differenziale per far fronte a problemi di dispersione elettrica e quindi a rischi di folgorazione. 14

15 tipo monofase modulo per magnetotermico trifase Interruttori differenziali 15

16 Schema di principio di un differenziale. In rosso è indicata una dispersione 16

17 la leva del differenziale è bianca e al centro le leve magnetotermiche sono nere a sinistra il tasto per il test di funzionamento è il pulsante bianco a destra Interruttore monofase differenziale-magnetotermico 17

18 COLORE CAVI CONDUTTORI La norma CEI 16-4 / EN (Individuazione dei conduttori tramite colori o codici numerici) stabilisce per i fili elettrici degli impianti trifase, normalmente applicata anche agli impianti monofase, un preciso codice colore: - conduttore di fase: nero o grigio o marrone - neutro: blu (o azzurro) - terra: giallo/verde Il conduttore giallo/verde non deve mai essere utilizzato come conduttore di fase o come neutro. 18

19 MESSA A TERRA Messa a terra è l'insieme di azioni e sistemi volti a portare un elemento metallico allo stesso potenziale elettrico del terreno. Si possono creare situazioni di pericolo quando parti dell'impianto elettrico che normalmente non sono in tensione, come le carcasse degli elettrodomestici, a seguito di guasti o imprevisti acquisiscono una differenza di potenziale rispetto al terreno. La messa a terra mira a proteggere le persone dal rischio di folgorazione. 19

20 Consiste essenzialmente di un sistema di conduttori (PE) collegati ad uno o più dispersori inseriti nel terreno (ad es. picchetti metallici). Lo scopo della messa a terra è quindi assicurare che le masse degli elettrodomestici siano allo stesso potenziale del terreno. La messa a terra, inoltre, facilita l intervento automatico dell interruttore differenziale. La messa a terra di protezione non interessa solo l impianto elettrico, ma tutti gli altri impianti e parti metalliche dell edificio, dalle tubazioni, all impianto idraulico, dalle travi all impianto di riscaldamento e così via, in modo che tutto lo stabile risulti messo in sicurezza. 20

21 DISPOSITIVI DI COMANDO Interruttore Dispositivo in grado di interrompere la continuità elettrica di un solo conduttore (interruttore monofase) o di entrambi i conduttori (interruttore bipolare). Deviatore Dispositivo in grado di deviare la corrente elettrica su due conduttori diversi al fine di consentire l accensione e lo spegnimento da due punti diversi. Invertitore Dispositivo in grado di deviare e invertire la corrente elettrica su due conduttori diversi al fine di consentire l accensione e lo spegnimento da tre o più punti diversi. E sempre necessario impiegare due deviatori ed un o più invertitori; i deviatori vanno posti nel circuito in posizione definibile di testa mentre gli invertitori vanno inseriti nel mezzo. 21

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25 Presa singola 10-16A Presa singola 10-16A tipo Schuko 25

26 Esempio dotazioni elettriche appartamento 26

27 Impianto elettrico nei locali bagno e doccia Zone di pericolosità 27

28 Zona 0 Corrisponde al volume interno alla vasca da bagno o al piatto doccia. Zona 1 E il volume delimitato dalla superficie che si estende in verticale dalla vasca da bagno o dal piatto doccia fino ad un piano orizzontale situato a 2,25 m dal pavimento. Se manca il piatto doccia manca pure la zona 0. In questo caso il solido che delimita la zona 1 è un cilindro di 0,6 m di raggio con il centro nel soffione della doccia che si sviluppa in verticale verso il basso sotto il soffione. Se il fondo della vasca o del piatto doccia si trova oltre 0,15 m al di sopra del pavimento, l altezza di 2,25 m è computata a partire da questo fondo. In tal caso laa zona 1 si estende anche al di sotto della vasca o del piatto doccia. 28

29 Zona 2 E il volume circostante alla zona 1 che si sviluppa in verticale, parallelamente e ad una distanza in orizzontale dalla zona 1 di 0,6 m, fino ad un'altezza di 2,25 m dal piano del pavimento. Zona 3 E il volume delimitato dalla superficie verticale che si sviluppa in orizzontale di fianco alla zona 2 per 2,4 m ed in verticale fino ad un'altezza dal piano del pavimento di 2,25 m. La presenza di pareti e ripari fissi permette in alcuni casi di ridurre i limiti indicati. Nei locali bagno e doccia le condutture metalliche dell'acqua calda e fredda, del gas, degli scarichi, dei caloriferi, ecc. devono essere collegate a terra. 29

30 Zona 0 E vietata l'installazione di qualsiasi componente elettrico, anche se a bassissima tensione di sicurezza. Zone 1 e 2 Sono vietati i normali dispositivi di comando (interruttori, pulsanti, ecc,) e prese a spina. Son ammessi scaldacqua e vasche idromassaggi purché stagni (grado di protezione IPX4 o superiore). Nella zona sono ammesse alcune tipologie di prese a spina e apparecchi illuminanti con idonei sistemi di protezione. Zona 3 Sono ammessi i normali dispositivi di comando (interruttori, pulsanti, ecc,), le usuali prese a spina e tutte le tipologie di apparecchi elettrici. Il grado di protezione richiesto è IPX1 o superiore. 30

31 Schema impianto elettrico secondo le zone 31

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