Post on 02-Jun-2015
I cavi elettrici: prima parte
Ing. Camillo Forcella
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Riferimenti bibliografici Guida Schneider Bassa tensione
http://gool.schneiderelectric.it/sap/its/z_images/LEESGTB120EI.HTM
Catalogo cavi Prysmian (Pirelli)http://www.prysmian.it/energy/Trade_x_Installers/Catalogo_Generale_Cavi_e_Accessori.html
Catalogo cavi Mondini spa www.mondini.com
Catalogo Legrandwww.legrand.it
Dati e tabelle per l’installatore – Vittorio Re (editoriale Delfino)
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Definizioni 1
Con la denominazione di cavo elettrico si indica un conduttore elettrico uniformemente isolato oppure un insieme di più conduttori isolati, ciascuno rispetto agli altri e verso l’esterno, e riuniti in un unico complesso provvisto di rivestimento protettivo.
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Definizioni 2Il cavo risulta costituito quindi da più parti e precisamente:
La parte metallica (il rame o altro conduttore) destinata a condurre corrente, costituita da un filo unico o da più fili intrecciati tra di loro: è il conduttore vero e proprio.
Il conduttore è circondato da uno strato di materiale isolante che è formato dalla mescola di materiali opportunamente, scelti, dosati e sottoposti a trattamenti termici e tecnologici vari.
L’insieme del conduttore e del relativo isolamento costituisce l’anima del cavo.
Un cavo può essere formato da più anime. L’involucro isolante applicato sull’insieme delle anime è denominato cintura.
La guaina, che può essere rinforzata con elementi metallici, è il rivestimento tubolare continuo avente funzione protettiva delle anime del cavo. La guaina in generale è sempre di materiale isolante.
Alcuni tipi di cavi sono dotati anche di un rivestimento protettivo avente una funzione di protezione meccanica o chimica come ad esempio una fasciatura o una armatura flessibile di tipo metallico o non metallico.
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Esempi di cavi
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Cavi per energia e segnalazione: sistemi di denominazione
Esistono due sistemi di designazione dei cavi: quello che fa riferimento alla Norma CEI 20-27
(armonizzati in sede CENELEC HD 361, quindi a livello europeo)
quello fa riferimento alla tabella CEI-Unel 35011
(www.imccavi.it/pdf/72.pdf : tabella riepilogativa di designazione cavi armonizzati e nazionali)
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DESIGNAZIONE SECONDO TABELLA CEI UNEL 35011
ALLUMINIO (per il rame = nessuna sigla)
A
FILO UNICO
U
CORDA RIGIDA
R
CORDA FLESSIBILE
F
CONDUTTORE SETTORALE
S
Natura e forma del conduttore
GOMMA SINTETICA
G1
GOMMA EPR
G5
GOMMA EPR AD ALTO MODULO
G7
ELASTOMERO RETICOLATO SPECIALE
G9
ELASTOMERO RETICOLATO SPECIALE
G10
R POLIVINILCLORURO - PVC
R2
PVC DI QUALITA' SUPERIORE
E4 POLIETILENE RETICOLATO
Materiale isolante
O ANIME RIUNITE PER CAVO ROTONDO
Forma dei cavi
D
ANIME PARALLELE PER CAVO PIATTO
C
CONDUTTORE CONCENTRICO DI RAME
H
SCHERMO ELETTROSTATICO DI ALLUMINIO
H1
SCHERMATURA A FILI O NASTRI DI RAME
H2
SCHERMATURA A TRECCIA DI FILI DI RAME
F
ARMATURA A FILI
Z
ATMATURA A PIATTINE
N
ARMATURA A NASTRI
A
Schermatura e
armatura
ARMATURA A TRECCIA (CALZA) METALLICA
R
POLIVINILCLORURO - PVC
K POLICLOROPRENE
M1 TERMOPLASTICA SPECIALE
Guaina
M2
ELASTOMERO SPECIALE
DESIGNAZIONE SECONDO LA NORMA CEI 20-27
H ARMONIZZATO CON MARCHIO <HAR>
A
Riferimento alle norme
N AUTORIZZATO NAZIONALE
03 TENSIONE NOMINALE Uo/U 300/300 V
05 TENSIONE NOMINALE Uo/U 300/500 V
07 TENSIONE NOMINALE Uo/U 450/750 V
1 TENSIONE NOMINALE Uo/U 0,6/1 KV
Tensione normale
V
POLIVINILCLORURO - PVC
R GOMMA SINTETICA
G9 ELASTOMERO RETICOLATO SPECIALE
Materiale isolante
C
CONDUTTORE CONCENTRICO DI RAME
A7 SCHERMO ELETTROSTATICO DI ALLUMINIO
C7 SCHERMATURA A FILI O NASTRI DI RAME
C4 SCHERMATURA A TRECCIA DI FILI DI RAME
Z2 ARMATURA A FILI
Z3 ARMATURA A PIATTINE
Z4 ARMATURA A NASTRI
Z5 TRECCIA DI FILI DI ACCIAIO
Schermatura e armatura
N POLICLOROPRENE
Guaina
V
POLIVINILCLORURO - PVC
- U FILO UNICO
- R CORDA RIGIDA
- K CORDA FLESSIBILE PER POSA FISSA
- F CORDA FLESSIBILE PER SERVIZIO MOBILE
Forma del conduttore
Sigle di designazione dei cavi
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Classificazione in base all’impiego del cavo
Cavi flessibili/flessibilissimi: destinati a collegamenti in tubazioni o su canale (per la maggiore facilità della posa del cavo) oppure soggetti a flessioni e/o torsioni ripetute (es. sistemi robotizzati)
Cavi per posa fissa: destinati a collegamenti fissi; sono formati, a parità di sezione, da un numero minore di fili di rame di sezione più grande, poiché la flessibilità richiesta è minore.
Cavi rigidi: con sezioni fino a 6 mm2
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Isolamento
E’ la guaina che riveste il conduttore e la sua natura determina la massima temperatura di esercizio del cavo senza che questo si danneggi.
Le Norme CEI determinano questa temperatura in modo che sia garantita una vita di 30 anni circa del cavo (se funzionasse sempre a questa T).
La natura dell’isolante determina anche la massima temperatura che il cavo può sopportare in caso di corto circuito prima che intervengano i dispositivi di protezione (qualche decimo di secondo) .
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Alcuni tipi di isolante
Sigla tipo di materiale
T max di esercizio
T max di C.to C.to
El1(El = elastomero) Gomma ordinaria 60 200
El2 Gomma siliconica 180 350
Tl1 PVC( Posa fissa) 70 160
Tl2 PVC (posa mobile) 70 150
G1B Gomma ordinaria 60 200
G7 Gomma Etilpropilenica (HEPR)
90 250
G10 Gomma elastomero reticolato
90 250
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Classificazione in base al comportamento al fuoco (1/5)
L’isolante, se dovesse bruciare, produrrebbe gas e fumi velenosi, opachi e corrosivi.Sono stati studiati cavi (isolanti) che riducono (ma non eliminandoli del tutto) l’emissione di gas e fumi: l’installazione delle varie tipologie sono poi decise in fase di progetto in funzione del tipo di ambiente in cui il cavo dovrà essere installato.
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Classificazione in base al comportamento al fuoco (2/5)
Cavi non propaganti la fiamma: usati negli impianti ordinari. Se bruciano sviluppano i gas, ma la fiamma, se non è “rinforzata” da fuoco esterno, si spegne autonomamente dopo avere bruciato un pezzo di cavo (ca. 50cm)L’isolamento è in PVC o gomma ordinaria.
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Classificazione in base al comportamento al fuoco (3/5)
Cavi non propaganti l’incendio:Producono una ridotta quantità di gas e fumi e la fiamma si spegne autonomamente se non alimentata.
Usati in ambienti dove è ipotizzabile la presenza di un numero elevato di persone (scuole, musei, cinema, ospedali)
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Classificazione in base al comportamento al fuoco (4/5)
Cavi non propaganti l’incendio e a ritardata emissione di gas tossici e corrosivi e fumi non opachi:Rispetto ai precedenti producono fumi non opachi che permettono l’identificazione delle vie di esodoUsati in: gallerie, locali sotterranei, ospedali o case di riposo (ridotta mobilità)
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Classificazione in base al comportamento al fuoco (5/5)
Cavi resistenti al fuoco:Cavi che devono garantire il funzionamento anche in presenza di un incendio per un determinato intervallo di tempo
Utilizzati, ad es. per pompe antincendio, circuiti di segnalazione di allarme, apparecchi di illuminazione di sicurezza.
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FR
OR
DESIGNAZIONE SECONDO TABELLA CEI UNEL 35011
ALLUMINIO (per il rame = nessuna sigla)
A
FILO UNICO
U
CORDA RIGIDA
R
CORDA FLESSIBILE
F
CONDUTTORE SETTORALE
S
Natura e forma del conduttore
GOMMA SINTETICA
G1
GOMMA EPR
G5
GOMMA EPR AD ALTO MODULO
G7
ELASTOMERO RETICOLATO SPECIALE
G9
ELASTOMERO RETICOLATO SPECIALE
G10
R POLIVINILCLORURO - PVC
R2
PVC DI QUALITA' SUPERIORE
E4 POLIETILENE RETICOLATO
Materiale isolante
O ANIME RIUNITE PER CAVO ROTONDO
Forma dei cavi
D
ANIME PARALLELE PER CAVO PIATTO
C
CONDUTTORE CONCENTRICO DI RAME
H
SCHERMO ELETTROSTATICO DI ALLUMINIO
H1
SCHERMATURA A FILI O NASTRI DI RAME
H2
SCHERMATURA A TRECCIA DI FILI DI RAME
F
ARMATURA A FILI
Z
ATMATURA A PIATTINE
N
ARMATURA A NASTRI
A
Schermatura e
armatura
ARMATURA A TRECCIA (CALZA) METALLICA
R
POLIVINILCLORURO - PVC
K POLICLOROPRENE
M1 TERMOPLASTICA SPECIALE
Guaina
M2
ELASTOMERO SPECIALE
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DESIGNAZIONE SECONDO TABELLA CEI UNEL 35011
ALLUMINIO (per il rame = nessuna sigla)
A
FILO UNICO
U
CORDA RIGIDA
R
CORDA FLESSIBILE
F
CONDUTTORE SETTORALE
S
Natura e forma del conduttore
GOMMA SINTETICA
G1
GOMMA EPR
G5
GOMMA EPR AD ALTO MODULO
G7
ELASTOMERO RETICOLATO SPECIALE
G9
ELASTOMERO RETICOLATO SPECIALE
G10
R POLIVINILCLORURO - PVC
R2
PVC DI QUALITA' SUPERIORE
E4 POLIETILENE RETICOLATO
Materiale isolante
O ANIME RIUNITE PER CAVO ROTONDO
Forma dei cavi
D
ANIME PARALLELE PER CAVO PIATTO
C
CONDUTTORE CONCENTRICO DI RAME
H
SCHERMO ELETTROSTATICO DI ALLUMINIO
H1
SCHERMATURA A FILI O NASTRI DI RAME
H2
SCHERMATURA A TRECCIA DI FILI DI RAME
F
ARMATURA A FILI
Z
ATMATURA A PIATTINE
N
ARMATURA A NASTRI
A
Schermatura e
armatura
ARMATURA A TRECCIA (CALZA) METALLICA
R
POLIVINILCLORURO - PVC
K POLICLOROPRENE
M1 TERMOPLASTICA SPECIALE
Guaina
M2
ELASTOMERO SPECIALE
- FG7OR 4G2,5
- FG7OR 3X2,5
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SIGLE DI DESIGNAZIONE DEI CAVI E COLORI DELLE ANIME
1 SIGLE DI DESIGNAZIONE DEI CAVI
DESIGNAZIONE SECONDO LA NORMA CEI 20-27
H ARMONIZZATO CON MARCHIO <HAR>
A
Riferimento alle norme
N AUTORIZZATO NAZIONALE
03 TENSIONE NOMINALE Uo/U 300/300 V
05 TENSIONE NOMINALE Uo/U 300/500 V
07 TENSIONE NOMINALE Uo/U 450/750 V
1 TENSIONE NOMINALE Uo/U 0,6/1 KV
Tensione normale
V POLIVINILCLORURO - PVC
R GOMMA SINTETICA
G9 ELASTOMERO RETICOLATO SPECIALE
Materiale isolante
C CONDUTTORE CONCENTRICO DI RAME
A7 SCHERMO ELETTROSTATICO DI ALLUMINIO
C7 SCHERMATURA A FILI O NASTRI DI RAME
C4 SCHERMATURA A TRECCIA DI FILI DI RAME
Z2 ARMATURA A FILI
Z3 ARMATURA A PIATTINE
Z4 ARMATURA A NASTRI
Z5 TRECCIA DI FILI DI ACCIAIO
Schermatura e armatura
N POLICLOROPRENE
Guaina
V
POLIVINILCLORURO - PVC
- U FILO UNICO
- R CORDA RIGIDA
- K CORDA FLESSIBILE PER POSA FISSA
- F CORDA FLESSIBILE PER SERVIZIO MOBILE
Forma del conduttore
mobile
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SIGLE DI DESIGNAZIONE DEI CAVI E COLORI DELLE ANIME
1 SIGLE DI DESIGNAZIONE DEI CAVI
DESIGNAZIONE SECONDO LA NORMA CEI 20-27
H ARMONIZZATO CON MARCHIO <HAR>
A
Riferimento alle norme
N AUTORIZZATO NAZIONALE
03 TENSIONE NOMINALE Uo/U 300/300 V
05 TENSIONE NOMINALE Uo/U 300/500 V
07 TENSIONE NOMINALE Uo/U 450/750 V
1 TENSIONE NOMINALE Uo/U 0,6/1 KV
Tensione normale
V POLIVINILCLORURO - PVC
R GOMMA SINTETICA
G9 ELASTOMERO RETICOLATO SPECIALE
Materiale isolante
C CONDUTTORE CONCENTRICO DI RAME
A7 SCHERMO ELETTROSTATICO DI ALLUMINIO
C7 SCHERMATURA A FILI O NASTRI DI RAME
C4 SCHERMATURA A TRECCIA DI FILI DI RAME
Z2 ARMATURA A FILI
Z3 ARMATURA A PIATTINE
Z4 ARMATURA A NASTRI
Z5 TRECCIA DI FILI DI ACCIAIO
Schermatura e armatura
N POLICLOROPRENE
Guaina
V
POLIVINILCLORURO - PVC
- U FILO UNICO
- R CORDA RIGIDA
- K CORDA FLESSIBILE PER POSA FISSA
- F CORDA FLESSIBILE PER SERVIZIO MOBILE
Forma del conduttore
Esempio: sigla di designazione cavo armonizzato H07 RN-F 4G6 (1) H= cavo conforme alle Norme armonizzate CENELEC (HD 22.4 S2)(2) 07 = tensione nominale di isolamento Uo/U 450/750V
(3) R = isolante in gomma naturale (EI 1)(6) N = guaina (non metallica) in policloroprene (EM 2)(9) - F = conduttore flessibile di cavo flessibile(10) 4G6 = a 4 anime di sezione 6 mm² di cui 1 con isolante giallo-verdeNell’esempio, i punti (4) e (5) sono stati omessi, in quanto non interessanti il cavo in esame.
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Colorazione cavi
Le norme CEI 16-4 / EN 60446 (Individuazione dei conduttori tramite colori o codici numerici) stabiliscono per i cavi elettrici energia, un preciso codice colore.Ovvero, la destinazione d'uso e la conseguente individuazione di un cavo, è gestita tramite una codifica a colori; così ogni conduttore è contraddistinto da una guaina o da una colorazione di differente colore, sia a tinta unita, sia a strisce alternate di due diversi colori.
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Colorazione cavi
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Alcuni tipi di cavi divisi per tipologia
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Caratteristiche dei cavi in relazione alle condizioni di impiego
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Tipi di cavi più comuni
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Alcuni tipi di posa dei cavi
Più usate nei ns esempi
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Tubi protettivi: classificazione
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Dimensioni tubi protettivi
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Canali portacavi e portapparecchi
Con il termine “canali” si identificano tutte le strutture chiuse o aperte che NON abbiano sezione circolare.
Si dividono, in base alla funzionalità, in: Canali portacavi: supporto e protezione
dei cavi Canali portacavi e portapparecchi: oltre ai
cavi possono alloggiare dispositivi di comando, protezione e derivazione.
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Esempio di montaggio canale
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PasserelleLe passerelle di sostegno dei cavi possono essere costituite da:
Un canale senza coperchio perforato oppure no
Una rete metallica
Le passerelle (canali) in metallo sono da considerarsi MASSE e quindi vanno collegate a terra e devono presentare una continuità elettrica
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ESEMPI DI IMPIANTO CON CANALINE e PASSERELLE PORTACAVI
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Problema Il problema classico che si pone nella progettazioneDegli impianti elettrici è quello di scegliere il cavo più adatto per alimentare un determinato tipo di
utenza elettrica. Ad esempio:Dimensionare il cavo che permette di alimentare un
motore asincrono trifase di determinata potenza rispettando la Norma CEI che impone una caduta di
tensione massima sul cavo.Vedremo che la scelta del cavo è dipendente da
diversi fattori che bisogna prendere in considerazione.
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Calcolo Portata cavo
Identificare e dimensionare il cavo che deve alimentare un motore trifase che assorbe una P=10kW a cos=0,8. Il motore è situato a 50 m dal quadro di alimentazione dove si trova l’interruttore automatico di protezione. La Tdell’ambiente di lavoro, officina meccanica, è Ta= 40 °C. La c.d.t. sul cavo non dovrà essere maggiore del 2%.Il cavo verrà posato su canalina perforata. Il motore è alimentato da un sistema di tensioni trifase simmetrico con U= 400V – f= 50 Hz.
La soluzione alla prossima puntata!La soluzione alla prossima puntata!
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