Impianti elettrici

IMPIANTI
ELETTRICI
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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.
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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).
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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).
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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.
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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.
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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.
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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).
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Interruttore unipolare
Interruttore bipolare
Interruttori magnetotermici
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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.
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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.
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Magnetotermico (limitatore)
fornito da ENEL per usi domestici
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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.
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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.
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tipo monofase
modulo per
magnetotermico trifase
Interruttori differenziali
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Schema di principio di un differenziale.
In rosso è indicata una dispersione
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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
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COLORE CAVI CONDUTTORI
La norma CEI 16-4 / EN 60446 (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.
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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.
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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.
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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.
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Presa singola 10-16A
Presa singola 10-16A
tipo Schuko
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Esempio dotazioni elettriche appartamento
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Impianto elettrico nei locali bagno e doccia
Zone di pericolosità
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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.
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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.
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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.
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Schema impianto elettrico secondo le zone
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