Impianti Elettrici 4A Elettrotecnica

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4A Elettrotecnica4A Elettrotecnica

Prof. Sergio De NisiProf. Sergio De Nisi

ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia”

Via E. Mattei - tel. 0835/264114; e-mail: [email protected] MATERA




Corso di Impianti Elettrici

Caratteristiche linee elettriche aeree




Conduttori per linee aeree

Requisiti:

•Basso valore di resistività (minore resistenza complessiva e minori perdite);

•Basso valore di peso specifico (maggiore leggerezza e sostegni meno robusti);

•Elevato valore di carico di rottura meccanico (unitario in N/mm2 o totale in N)


Linee elettriche: linee aeree





CEI 11-4:

•3430 N per linee classe 0 o I

•5590 N per linee classe II







Nelle linee aeree i conduttori possono essere:

•A filo unico

•A corda (dei quali si indica la formazione in numero di fili per diametro in mm di ciascun filo; es. 7x2,10)






Conduttori in rame

Si utilizza rame crudo

A 20°C:

•Resistività 17,8 mm2/km

•Peso specifico 87 N/m

•Carico rottura per filo unico 370 N/mm2 (per più fili si moltiplica per numero fili e per coefficiente riduttivo)






Conduttori in rame

•Modulo di elasticità normale (rapporto tra forza e deformazione) (Young) 127400 N/mm2

•Coefficiente di dilatazione lineare (allungamento di campione di lunghezza unitaria per aumento di 1 K) 17x10-6 K-1






Conduttori in rame



Conduttori in rame crudo a filo unico per linee aereeConduttori in rame crudo a filo unico per linee aeree

Sezione Sezione nominale (mmnominale (mm22))

DiametroDiametro

(mm)(mm)

Peso Peso

unitariounitario

(N/km)(N/km)

Carico di rottura Carico di rottura minimominimo

(N)(N)

Resistenza Resistenza elettrica a 20°Celettrica a 20°C

((/km)/km)

6,36,3 2,852,85 556556 23742374 2,792,79

77 33 616616 26392639 2,512,51

88 3,23,2 699699 30023002 2,212,21

1010 3,63,6 888888 37963796 1,751,75

12,212,2 44 10961096 46894689 1,411,41

1616 4,54,5 13871387 59255925 1,121,12

2020 55 17131713 73187318 0,900,90




Conduttori in rame



Conduttori in rame crudo a corda per linee aereeConduttori in rame crudo a corda per linee aeree

Sezione Sezione nominale nominale

(mm(mm22))

FormazioneFormazione

(n(nxxmm)mm)

DiametroDiametro

cordacorda

(mm)(mm)

Peso Peso

unitariounitario

(N/km)(N/km)


(N)(N)


((/km)/km)

2525 7x2,107x2,10 6,306,30 21572157 85948594 0,7480,748

3535 7x2,527x2,52 7,557,55 31063106 1236112361 0,5190,519

5050 7x3,007x3,00 9,009,00 44024402 1752117521 0,3660,366

7070 19x2,1419x2,14 10,7010,70 61396139 2369123691 0,2680,268

9595 19x2,5219x2,52 12,6012,60 85128512 3285432854 0,1930,193

120120 19x2,8519x2,85 14,2514,25 1088910889 4202642026 0,1510,151

150150 37x2,2537x2,25 15,7515,75 1328313283 4935449354 0,1250,125

185185 37x2,5237x2,52 17,6517,65 1665716657 6191161911 0,09970,0997




Conduttori in alluminio e lega alluminio

Si utilizza alluminio crudo generalmente in corda

A 20°C:

•Resistività 28,4 mm2/km

•Peso specifico 26,5 N/m

•Carico rottura per fili elementari 147 N/mm2 (per più fili si moltiplica per numero fili e per coefficiente riduttivo)







•Modulo di elasticità normale (rapporto tra forza e deformazione) (Young) 54930 N/mm2

•Coefficiente di dilatazione lineare (allungamento di campione di lunghezza unitaria per aumento di 1 K) 24x10-6 K-1







In genere si usa lega aldrey: alluminio, magnesio e silicio

Si ha maggiore carico di rottura e maggiore resistività








Conduttori in aldrey a corda per linee aereeConduttori in aldrey a corda per linee aeree

Sezione Sezione nominale nominale

(mm(mm22))

FormazioneFormazione

(n(nxxmm)mm)

DiametroDiametro

cordacorda

(mm)(mm)

Peso Peso

unitariounitario

(N/km)(N/km)


(N)(N)


((/km)/km)

12,512,5 3x2,303x2,30 4,954,95 337337 37573757 2,6592,659

1616 3x2,603x2,60 5,605,60 430430 47974797 2,0812,081

2020 3x2,903x2,90 6,256,25 535535 59745974 1,6731,673

2525 7x2,107x2,10 6,306,30 655655 72307230 1,3671,367

3535 7x2,527x2,52 7,557,55 943943 1040810408 0,9490,949

5050 7x3,007x3,00 9,009,00 13371337 1475414754 0,6700,670

7070 19x2,1419x2,14 10,7010,70 18641864 1995419954 0,4900,490

100100 19x2,6019x2,60 13,0013,00 27522752 2945029450 0,3320,332

125125 19x2,9019x2,90 14,5014,50 34243424 3664036640 0,2670,267

160160 37x2,3537x2,35 16,4516,45 44004400 4534245342 0,2100,210







Conduttori bimetallici in alluminio acciaio

Per le linee di terza classe (AT) in Italia si usano solo conduttori alluminio-acciaio ACSR (Aluminium Conductor Steel Reinforced)







Sono composti da un nucleo detto anima di fili di acciaio zincato avvolti a più strati intorno ad un filo centrale, con

senso di avvolgimento invertito da uno strato all’altro. Intorno all’anima viene disposto il mantello costituito da più strati di fili di alluminio sempre con senso di avvolgimento alternato.







Si considera solo la sezione in alluminio come conduttrice in quanto l’acciaio ha resistività elevata.






Funi di guardia

Servono da parafulmine per le linee convogliando verso terra le correnti originate da fulmini.






Confronto tra conduttori

Consideriamo due conduttori della stessa lunghezza, ma con diversa resistività. Che sezione devono avere per avere la stessa resistenza?

quindi

o anche

22

21

11 RS

L

S

LR

2

2

1

1

SS

2

1

2

1

S

S







Quindi conduttori con maggiore resistività dovranno avere sezione maggiore, a parità di lunghezza, per avere la stessa resistenza.

Nel caso di rame ed alluminio:

Quindi:

6,18,17

4,28

Cu

Al

Cu

Al

S

S

CuAl SS 6,1







A parità di lunghezza, quindi, per avere la stessa resistenza un conduttore di alluminio dovrà avere una sezione pari a 1,6 volte quella di rame, cioè dovrà avere una sezione superiore del 60% a quella di rame.

Se il conduttore ha sezione circolare:

1

221

22

4

4

D

D

1

221

22

D

D

1

2

1

2

D

D







Sempre per il confronto rame alluminio si ha:

263,11

2 D

D12 263,1 DD







Indicando con G il peso di un conduttore, esso sarà uguale al prodotto del peso specifico per il volume. Se il conduttore è cilindrico il volume può essere calcolato come prodotto di sezione S per lunghezza L.

Pertanto:

5,0LS

LS

G

G

CuCu

AlAl

Cu

Al







Ricapitolando:

•A parità di lunghezza e resistenza un conduttore in alluminio ha sezione maggiore rispetto al rame (60%)

•Ciononostante il peso è circa la metà







E’ possibile confrontare anche i carichi di rottura. Indicando con il carico di rottura unitario (per unità di superficie) e con F il carico di rottura complessivo si ha:

63,0CuCu

AlAl

Cu

Al

S

S

F

F

CuAl FF 63,0







Confrontando rame e aldrey si ha:

CuAd FF 42,1

CuAd SS 8,1

CuAd GG 55,0

CuAd DD 342,1







Importantissimo per il confronto è il costo.

Il rame è più costoso (il prezzo è molto variabile), ma fornisce alcuni vantaggi:

•Diametro minore (minore resistenza a vento e minore formazione ghiaccio)

•Facilità collegamenti

•Facilità tesatura

•Recupero in caso di smantellamento






Isolatori per linee aeree

Servono a:

•Isolare le parti a tensione diversa

•Collegare meccanicamente i conduttori al sostegno







Requisiti:

•Resistenza meccanica

•Resistività elettrica, anche superficiale

•Rigidità dielettrica superficiale

•Rigidità dielettrica di massa

•Elevato sviluppo superficiale







Comitato CEI di riferimento per gli isolatori CT 36







Tipi di isolatori

Normali, antisale, antinebbia







Tipi di isolatori

Rigidi (20-30 kV)







Tipi di isolatori

A sospensione (cappa e perno)












Sostegni per linee aeree

Possono essere:

Pali in legno (scarso utilizzo)

Pali in cemento centrifugato

Pali in acciaio a stelo unico

Pali in acciaio a traliccio






Sostegni per linee aeree

Criteri di scelta:

•Peso a parità di altezza (leggeri: legno, pesanti cemento armato)

•Possibilità di trasporto (migliore per tralicci)

•Realizzabilità forma (migliore per tralicci)

•Altezza (massima tralicci -35 m- minima legno)

•Manutenzione (usura pali cemento, verniciatura periodica tralicci)

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