IMPIANTI ELETTRICIELETTRICI

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CORRENTE ELETTRICA

La corrente alternata è caratterizzata da caricheLa corrente alternata è caratterizzata da caricheelettriche in moto variabile nel tempo sia inintensità che in direzione .intensità che in direzione .Normalmente la corrente elettrica viene distribuitasotto forma di corrente alternata a frequenzacostante di 50 Hz (il + e il - si alternano neiconduttori ogni cinquantesimo di secondo).Si utilizza corrente alternata perché i generatori,Si utilizza corrente alternata perché i generatori,per convenienza economica e semplicitàcostruttiva, producono con maggiore facilitàcostruttiva, producono con maggiore facilitàcorrente alternata.

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Di particolare interesse è il fatto che ladistribuzione in corrente alternata è piùdistribuzione in corrente alternata è piùefficiente (minore perdita di potenza lungo lalinea) della corrente continua per letrasmissioni di potenza elevata.La trasmissione di corrente alternata di tipotrifase è particolarmente efficiente ed è quinditrifase è particolarmente efficiente ed è quindila più utilizzata date le minori dispersioni pereffetto Joule (occorrono quindi sezioni dieffetto Joule (occorrono quindi sezioni diconduttore inferiori, cioè fili più piccoli).

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SISTEMA TRIFASESISTEMA TRIFASEPer sistema trifase si intende un particolaresistema di produzione, distribuzione e utilizzosistema di produzione, distribuzione e utilizzodell’energia elettrica basato su tre tensionielettriche alternate, aventi la stessa frequenza eelettriche alternate, aventi la stessa frequenza ela stessa differenza di fase.Un generatore trifase è quindi assimilabile a tregeneratori singoli di corrente alternata di ugualegeneratori singoli di corrente alternata di ugualefrequenza ma con fasi traslate o sfasate di 120°.Se i tre generatori del sistema trifase fosseroSe i tre generatori del sistema trifase fosserofisicamente separati tra loro, ognuno di essidovrebbe essere dotato di una propria lineadovrebbe essere dotato di una propria lineacomposta da 2 conduttori: in totale sarebberonecessari 6 cavi elettrici (1 fase+1 neutro).

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Nel sistema trifase i 3 generatori sono sincronizzatiNel sistema trifase i 3 generatori sono sincronizzatie sfasati come già detto di 120°. Di conseguenza lasomma algebrica delle correnti circolanti istantesomma algebrica delle correnti circolanti istanteper istante in uno dei due fili di ciascuna linea ènulla.Se questi tre fili vengono collegati assieme in unSe questi tre fili vengono collegati assieme in ununico conduttore, su di esso non si ha circolazionedi corrente e può essere eliminato .di corrente e può essere eliminato .E’ così possibile trasportare la stessa quantità dienergia elettrica utilizzando tre fili al posto di sei .energia elettrica utilizzando tre fili al posto di sei .Il sistema di distribuzione trifase si componequindi di tre fili di linea a cui si aggiunge spessoquindi di tre fili di linea a cui si aggiunge spessoun ulteriore filo di neutro che ovviamente potrebbeanche mancare.

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La tensione presente tra ciascun filo di linea edLa tensione presente tra ciascun filo di linea edil neutro è chiamata tensione di fase E (ostellata).Nel sistema elettrico europeo la tensione di faseNel sistema elettrico europeo la tensione di faseè fissata pari a 230 V e la frequenza pari a 50 Hz .La tensione presente tra due diversi fili di linea èLa tensione presente tra due diversi fili di linea èchiamata tensione di linea V (o concatenata).Si dimostra cheSi dimostra che

V = (3)0.5 E Nel sistema elettrico europeo la tensione diNel sistema elettrico europeo la tensione dilinea è quindi pari a 400 V.La tensione nominale di un impianto trifase èsempre quella di linea.In un impianto monofase la tensione nominale èovviamente quella di fase.

6ovviamente quella di fase.

Utenze monofaseUtenze monofaseNelle abitazioni domestiche arrivano solamente duefili : una fase ed il neutro (la tensione nominale linea -fili : una fase ed il neutro (la tensione nominale linea -neutro è pari a 230 V).Una singola fase è sufficiente in quanto, nonUna singola fase è sufficiente in quanto, nonessendo presenti carichi elevati, la potenzaimpegnata è limitata a pochi kW (in genere 3).impegnata è limitata a pochi kW (in genere 3).Le forniture agli utenti monofase sono distribuite trale tre fasi di un sistema trifase (uscente da unale tre fasi di un sistema trifase (uscente da unacabina elettrica di trasformazione) in modo daequilibrare statisticamente gli assorbimenti edottimizzarne il trasporto.

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INTERRUTTORE MAGNETOTERMICO

L'interruttore magnetotermico, detto ancheL'interruttore magnetotermico, detto ancheinterruttore automatico, è un dispositivoelettrotecnico in grado di interrompere unelettrotecnico in grado di interrompere uncircuito in caso di cortocircuito o in caso disovracorrente .sovracorrente .

Deriva il suo nome dal fatto che esibisce unfunzionamento diverso nell'interruzione dacortocircuito (meccanismo di tipo magnetico)rispetto all'interruzione da sovracorrente(meccanismo di tipo termico) .(meccanismo di tipo termico) .

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Interruttore unipolareInterruttore unipolare Interruttore bipolare

Interruttori magnetotermici

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Protezione dal cortocircuitoProtezione dal cortocircuitoQuesto tipo di guasto si verifica quando due caviconduttori a differente potenziale entrano in direttoconduttori a differente potenziale entrano in direttocontatto tra loro, provocando un elevatissimo edistantaneo flusso di corrente.La rilevazione di questo evento avviene per mezzodi un solenoide avvolto su una barra magnetica.L'elevato impulso di corrente induce un campoL'elevato impulso di corrente induce un campomagnetico che attira un’ancorina la quale provocal'apertura dell'interruttore .l'apertura dell'interruttore .L’intervento è pertanto quasi istantaneo ed evitasollecitazioni termiche e meccaniche, dovutesollecitazioni termiche e meccaniche, dovuteall'elevata corrente di corto circuito, dannose perle condutture e le apparecchiature elettriche.

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Protezione del sovraccaricoQuesto tipo di guasto si verifica quando l'intensitàdi corrente supera un valore prefissato a causa peresempio di troppi “carichi elettrici” contemporanei .esempio di troppi “carichi elettrici” contemporanei .Il limite di corrente è determinato dalle modalitàcostruttive dell'impianto e in particolare dallacostruttive dell'impianto e in particolare dallacapacità dei conduttori di smaltire il caloreprodotto per effetto Joule .prodotto per effetto Joule .

La rilevazione avviene per mezzo di una"resistenza elettrica" costituita ad una lamina"resistenza elettrica" costituita ad una laminabimetallica che a causa della differente dilatazionetermica di due metalli accoppiati provoca lo scattodell'interruttore .dell'interruttore .L’intervento non è istantaneo ma dipende dallaentità del superamento del valore di soglia .

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entità del superamento del valore di soglia .

Magnetotermico (limitatore)

fornito da ENEL per usi domestici

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INTERRUTTORE DIFFERENZIALEINTERRUTTORE DIFFERENZIALE

L'interruttore differenziale è un dispositivoL'interruttore differenziale è un dispositivoelettrotecnico in grado di interrompere uncircuito in caso di guasto verso terra(dispersione elettrica) o folgorazione fase-(dispersione elettrica) o folgorazione fase-terra.“Calcola” costantemente la somma vettoriale“Calcola” costantemente la somma vettorialedelle correnti di linea sia nel sistemamonofase o trifase ; finché la somma è pari amonofase o trifase ; finché la somma è pari azero, permette l’alimentazione elettrica delleutenze, interrompendola rapidamente se lasomma si discosta da un valore prestabilitoin funzione della sensibilità del dispositivo.

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L'interruttore differenziale non offre tuttaviaalcuna protezione contro sovraccorente ocortocircuito tra fase e fase o tra fase eneutro, per i quali è invece richiesto uninterruttore magnetotermico .interruttore magnetotermico .

Per legge in Italia, negli impianti civili, deveessere installato sempre almeno unessere installato sempre almeno uninterruttore differenziale per far fronte aproblemi di dispersione elettrica e quindi aproblemi di dispersione elettrica e quindi arischi di folgorazione.

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tipo monofase modulo per tipo monofase modulo per magnetotermico trifase

Interruttori differenziali

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Schema di principio di un differenziale.

In rosso è indicata una dispersioneIn rosso è indicata una dispersione

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la leva del differenziale è bianca e al centrole leve magnetotermiche sono nere a sinistrasinistrail tasto per il test di funzionamento è il pulsante bianco a destra

Interruttore monofase differenziale -magnetotermicoInterruttore monofase differenziale -magnetotermico

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COLORE CAVI CONDUTTORI

La norma CEI 16-4 / EN 60446 (Individuazione deiLa norma CEI 16-4 / EN 60446 (Individuazione deiconduttori tramite colori o codici numerici)stabilisce per i fili elettrici degli impianti trifase,stabilisce per i fili elettrici degli impianti trifase,normalmente applicata anche agli impiantimonofase, un preciso codice colore :monofase, un preciso codice colore :- conduttore di fase: nero o grigio o marrone- neutro : blu (o azzurro)- neutro : blu (o azzurro)- terra: giallo/verdeIl conduttore giallo/verde non deve mai essereIl conduttore giallo/verde non deve mai essereutilizzato come conduttore di fase o come neutro .

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MESSA A TERRAMESSA A TERRA

Messa a terra è l'insieme di azioni e sistemi volti aMessa a terra è l'insieme di azioni e sistemi volti aportare un elemento metallico allo stessopotenziale elettrico del terreno.Si possono creare situazioni di pericolo quandoparti dell'impianto elettrico che normalmente nonsono in tensione, come le carcasse deglisono in tensione, come le carcasse deglielettrodomestici, a seguito di guasti o imprevistiacquisiscono una differenza di potenziale rispettoacquisiscono una differenza di potenziale rispettoal terreno .La messa a terra mira a proteggere le persone dalLa messa a terra mira a proteggere le persone dalrischio di folgorazione.

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Consiste essenzialmente di un sistema diConsiste essenzialmente di un sistema diconduttori (PE) collegati ad uno o più dispersoriinseriti nel terreno (ad es. picchetti metallici) .inseriti nel terreno (ad es. picchetti metallici) .Lo scopo della messa a terra è quindi assicurareche le masse degli elettrodomestici siano alloche le masse degli elettrodomestici siano allostesso potenziale del terreno.La messa a terra, inoltre, facilita l’interventoautomatico dell’interruttore differenziale .automatico dell’interruttore differenziale .La messa a terra di protezione non interessa solol’impianto elettrico, ma tutti gli altri impianti el’impianto elettrico, ma tutti gli altri impianti eparti metalliche dell’edificio, dalle tubazioni,all’impianto idraulico, dalle travi all’impianto diall’impianto idraulico, dalle travi all’impianto diriscaldamento e così via, in modo che tutto lostabile risulti messo in sicurezza.

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DISPOSITIVI DI COMANDODISPOSITIVI DI COMANDOInterruttoreDispositivo in grado di interrompere la continuitàelettrica di un solo conduttore (interruttore monofase) odi entrambi i conduttori (interruttore bipolare).

DeviatoreDeviatoreDispositivo in grado di “deviare” la corrente elettrica sudue conduttori diversi al fine di consentire l’accensionee lo spegnimento da due punti diversi .e lo spegnimento da due punti diversi .

InvertitoreDispositivo in grado di “deviare” e “invertire” la correnteDispositivo in grado di “deviare” e “invertire” la correnteelettrica su due conduttori diversi al fine di consentirel’accensione e lo spegnimento da tre o più punti diversi.E’ sempre necessario impiegare due deviatori ed un oE’ sempre necessario impiegare due deviatori ed un opiù invertitori; i deviatori vanno posti nel circuito inposizione definibile di “testa” mentre gli invertitorivanno inseriti nel mezzo.

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vanno inseriti nel mezzo.

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Presa singola 10-16A

Presa singola 10-16Atipo Schuko

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tipo Schuko

26Esempio dotazioni elettriche appartamento

Impianto elettrico nei locali bagno e docciaImpianto elettrico nei locali bagno e doccia

Zone di pericolosità

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Zona 0Zona 0Corrisponde al volume interno alla vasca da bagno o al piattodoccia.

Zona 1E’ il volume delimitato dalla superficie che si estende inverticale dalla vasca da bagno o dal piatto doccia fino ad unverticale dalla vasca da bagno o dal piatto doccia fino ad unpiano orizzontale situato a 2,25 m dal pavimento.Se manca il piatto doccia manca pure la zona 0. In questo casoil solido che delimita la zona 1 è un cilindro di 0,6 m di raggioil solido che delimita la zona 1 è un cilindro di 0,6 m di raggiocon il centro nel soffione della doccia che si sviluppa inverticale verso il basso sotto il soffione.Se il fondo della vasca o del piatto doccia si trova oltre 0,15 mSe il fondo della vasca o del piatto doccia si trova oltre 0,15 mal di sopra del pavimento, l’altezza di 2,25 m è computata apartire da questo fondo. In tal caso laa zona 1 si estende anch eal di sotto della vasca o del piatto doccia .al di sotto della vasca o del piatto doccia .

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Zona 2Zona 2E’ il volume circostante alla zona 1 che si sviluppa inverticale, parallelamente e ad una distanza in orizzontaleverticale, parallelamente e ad una distanza in orizzontaledalla zona 1 di 0,6 m, fino ad un'altezza di 2,25 m dal pianodel pavimento.

Zona 3Zona 3E’ il volume delimitato dalla superficie verticale che sisviluppa in orizzontale di fianco alla zona 2 per 2,4 m ed inverticale fino ad un'altezza dal piano del pavimento di 2,25 m.verticale fino ad un'altezza dal piano del pavimento di 2,25 m.La presenza di pareti e ripari fissi permette in alcuni casi d iridurre i limiti indicati .ridurre i limiti indicati .

Nei locali bagno e doccia le condutture metallichedell'acqua calda e fredda, del gas, degli scarichi, deicaloriferi, ecc. devono essere collegate a terra.

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Zona 0Zona 0E’ vietata l'installazione di qualsiasi componente elettr ico,anche se a bassissima tensione di sicurezza .anche se a bassissima tensione di sicurezza .

Zone 1 e 2Sono vietati i normali dispositivi di comando (interruttor i,pulsanti, ecc,) e prese a spina .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 aNella zona “ sono ammesse alcune tipologie di prese aspina e apparecchi illuminanti con idonei sistemi diprotezione .protezione .

Zona 3Sono ammessi i normali dispositivi di comando (interruttori, pulsanti, ecc,), le usuali prese a s pina e tutte le (interruttori, pulsanti, ecc,), le usuali prese a s pina e tutte le tipologie di apparecchi elettrici. Il grado di prot ezione richiesto è IPX1 o superiore.

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Schema impianto elettrico secondo le zone

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Schema impianto elettrico secondo le zone