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Impianti Elettrici 4A Elettrotecnica Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; e-mail:

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1 Impianti Elettrici 4A Elettrotecnica Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA

2 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Corso di Impianti Elettrici Circuiti equivalenti delle linee elettriche, parametri elettrici

3 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti Si definisce linea elettrica un sistema elettrico che collega tra loro due sezioni di un rete elettrica, trasferendo potenza dal punto di partenza a quello di arrivo.

4 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Caratteristiche principali di una linea elettrica Una linea elettrica è formata principalmente da un certo numero di conduttori, isolati tra loro e verso terra, un sistema di sostegno e fissaggio dei conduttori stessi. Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

5 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Caratteristiche principali di una linea elettrica Numero e tipo di conduttori Forma d’onda della corrente trasmessa Tensione nominale Corrente d’impiego Potenza trasmessa Lunghezza della linea Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

6 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Classificazioni delle linee elettriche Linee aeree (conduttori non isolati, posati in aria e fissati su sostegni) Linee in cavo (cavi elettrici ricoperti di isolante e posati in vari modi) Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

7 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Classificazioni delle linee elettriche In funzione della forma d’onda della corrente trasmessa: Linee in corrente continua Linee in corrente alternata monofase Linee in corrente alternata trifase Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

8 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Classificazioni delle linee elettriche In base al valore della tensione nominale: Linee in bassa tensione Linee in media tensione Linee in alta tensione Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

9 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Classificazioni delle linee elettriche In base alla funzione della linea di trasmissione e subtrasmissione (trasporto energia elettrica su grandi distanze ed in alta tensione); collega stazioni elettriche o utenze particolarmente importanti in alta tensione Linee di distribuzione in media tensione (10-30 kV) alimentano cabine pubbliche o utenti con cabina propria; Linee di distribuzione in bassa tensione (normali utenze a 220 V 380 V). Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

10 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Classificazioni delle linee elettriche Classificazione CEI 11-4 linee di classe 0: telefoniche, telegrafiche, per segnalazione e comando a distanza, a servizio di impianti elettrici e aventi in comune con le linee di trasporto e distribuzione tutti o parte dei sostegni (altrimenti devono essere dichiarate di classe zero in sede di autorizzazione) Linee di prima classe: linee di trasporto e distribuzione con tensione nominale non superiore a 1000 V; si considerano di prima classe anche le linee in cavo di illuminazione pubblica con collegamento in serie e tensione nominale non superiore a 5000V; Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

11 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Classificazioni delle linee elettriche Classificazione CEI 11-4 linee di seconda classe:linee di trasporto e distribuzione con tensione maggiore di 1000 V, ma non superiore a 30 kV; sono comprese anche le linee a tensione superiore ma con carico di rottura del conduttore inferiore a N Linee di terza classe:linee di trasporto o distribuzione a tensione nominale superiore a 30 kV e carico di rottura non inferiore a N. Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

12 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Consideriamo una linea monofase. Abbiamo fase e neutro alla partenza della linea e fase e neutro all’arrivo della linea. Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti F N F’ N’

13 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Tra partenza ed arrivo ci sarà il modello della linea. Alla partenza si collega l’alimentazione ed all’arrivo il carico. Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti F N F’ N’

14 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Notiamo subito che la tensione alla partenza è diversa da quella all’arrivo. Stesso discorso per la corrente. COME MAI? Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti F N F’ N’

15 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Ci dovranno essere rispettivamente una caduta di tensione ed una corrente derivata. Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti F N F’ N’

16 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo La caduta di tensione sarà dovuta a fenomeni di tipo resistivo e induttivo (i cosiddetti parametri longitudinali). Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

17 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo La corrente derivata sarà dovuta a fenomeni di tipo resistivo e capacitivo (cosiddetti parametri trasversali). Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

18 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri distribuiti o concentrati? Discussione… Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

19 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri longitudinali: resistenza di una linea Sappiamo che per un conduttore cilindrico la resistenza vale: dove  è la resistività del conduttore in mm 2 /m L è la lunghezza del conduttore in m S è la sezione del conduttore in mm 2 Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

20 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri longitudinali: resistenza di una linea Utilizzeremo una formula simile: dove  è la resistività del conduttore in mm 2 /km L è la lunghezza del conduttore in km S è la sezione del conduttore in mm 2 Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

21 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri longitudinali: resistenza di una linea A 20°C la resistività vale: per il rame crudo per l’alluminio crudo Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

22 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri longitudinali: resistenza di una linea La resistività a temperatura  diversa da 20°C si calcola come segue: Con = 0,0039 °C -1 per il rame crudo  = 0,0040 °C -1 per l’alluminio crudo Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

23 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri longitudinali: resistenza di una linea Il fattore K (> 1) serve a tener conto di situazioni che fanno aumentare la resistenza rispetto alla formula standard. Nel caso di linee aeree la lunghezza del conduttore è maggiore della distanza tra i sostegni (il conduttore non è perfettamente diritto). Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

24 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri longitudinali: resistenza di una linea Se poi il conduttore è cordato i singoli fili sono avvolti a spirale (lunghezza effettiva maggiore). I questi casi: K = 1,01per conduttori a filo unico K = 1,02 ÷ 1,05per corde Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

25 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri longitudinali: resistenza di una linea Nel caso di corda bimetallica con anima in acciaio la corrente variabile nel conduttore creerebbe correnti parassite nell’acciaio. Normalmente questo fenomeno è ridotto, se non nullo, in quanto il conduttore è avvolto intorno all’anima d’acciaio in strati con senso di avvolgimento opposto con effetti che si compensano. Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

26 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri longitudinali: resistenza di una linea Nel caso di cavi si può avere lo stesso fenomeno di correnti parassite nelle eventuali guaine metalliche di protezione con K circa pari a 1,2. Per evitare questo fenomeno i cavi unipolari con guaina metallica vengono realizzati con armature in materiale non magnetico (bronzo, alluminio). Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

27 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri longitudinali: induttanza e reattanza di servizio Argomenti da trattare alla lavagna: Campo di induzione magnetica B creato da conduttore percorso da corrente; Tensione indotta in conduttore in campo di induzione magnetica variabile Induttanza propria Mutua induzione Induttanza di servizio Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

28 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri longitudinali: induttanza e reattanza di servizio Per linea a due o tre fili con disposizione simmetrica l’induttanza di servizio vale: Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

29 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri longitudinali: induttanza e reattanza di servizio D è la distanza tra conduttori d è il diametro dei conduttori con stessa unità di misura di D K = 0,05per conduttori lisci K = 0,05 ÷ 0,064per conduttori cordati Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

30 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri longitudinali: induttanza e reattanza di servizio Nel caso di conduttori disposti non simmetricamente si può usare la stessa formula considerando: Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

31 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri trasversali: capacità e suscettanza di servizio Per linee aeree trifasi con conduttori di diametro d, distanza D e distanza dal suolo h si ha: Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

32 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri trasversali: capacità e suscettanza di servizio Poiché h » D si ha: Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

33 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri trasversali: capacità e suscettanza di servizio Nel caso di linea monofase si ha: Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

34 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri trasversali: conduttanza di dispersione I fenomeni fisici che possono essere rappresentati mediante conduttanza di dispersione sono: Scariche superficiali sugli isolatori Effetto corona Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

35 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri trasversali: conduttanza di dispersione Perdite per scariche superficiali. Nelle linee aeree i conduttori sono isolati dai sostegni mediante isolatori. Polveri, umidità o pioggia possono rendere la superficie degli isolatori meno isolante. Queste perdite aumentano all’aumentare della tensione della linea. Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

36 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri trasversali: conduttanza di dispersione Perdite per scariche superficiali. Per linee a 220 kV si hanno i seguenti valori orientativi: 1 ÷ 3 Wper isolatore con tempo asciutto 5 ÷ 20 Wper isolatore con tempo piovoso Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

37 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri trasversali: conduttanza di dispersione Perdite per scariche superficiali. Nei casi peggiori si può arrivare a 1 kW/km che, nel caso di linea a 220 kV, corrisponde a una conduttanza e una corrente pari a: Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

38 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri trasversali: conduttanza di dispersione Effetto corona. Emissione di cariche elettriche intorno ad un conduttore dovuta alla presenza di campo elettrico tra il conduttore e altri conduttori e/o massa. Considerando un conduttore cilindrico, l’effetto corona si verifica quando il campo elettrico sulla superficie del conduttore supera il seguente valore limite: Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

39 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri trasversali: conduttanza di dispersione Effetto corona. Con: ddiametro del conduttore in centimetri densità relativa dell’aria, data da: ppressione atmosferica in mmHg temperatura ambiente in gradi centigradi Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

40 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri trasversali: conduttanza di dispersione Effetto corona. Al campo elettrico critico corrisponde un valore di tensione critica che, per una linea a tre fili, è data (tensione di fase) da: Tensione critica con m coefficiente di scabrosità che può valere: m = 0,93 ÷ 1per conduttori a filo unico m = 0,83 ÷ 0,87per corde Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

41 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri trasversali: conduttanza di dispersione Effetto corona. D e d vanno espressi in centimetri. Con tempo umido va considerato un valore dell’80% di quello calcolato. L’effetto corona si ha quando la tensione di fase E del sistema supera E c. Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

42 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri trasversali: conduttanza di dispersione Effetto corona. La potenza persa per ogni conduttore, in tal caso, è: con E ed E c in kilovolt. Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

43 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri trasversali: conduttanza di dispersione Effetto corona. Nelle linee in AT si cerca di aumentare Ec aumentando d (diametro del conduttore): Impiego conduttori in alluminio acciaio (maggiore sezione) Impiego conduttori binati o trinati (due o tre corde in parallelo per fase) Impiego conduttori in coda cava. Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

44 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Parametri trasversali: conduttanza di dispersione Effetto corona. In tutti i casi visti la conduttanza relativa ad una fase si calcola come rapporto tra la potenza persa e il quadrato della tensione di fase. Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

45 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Linee a parametri trasversali trascurabili La corrente derivata (che attraversa i parametri trasversali) dipende dalla tensione e dalla lunghezza della linea. I parametri trasversali possono essere trascurati se la linea ha lunghezza inferiore a 100 km e tensione inferiore a 66 kV. Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

46 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Rendimento di linea Caduta di tensione industriale Linee a parametri trasversali non trascurabili Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti

47 Prof. Sergio De Nisi ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE STATALE “G.B. Pentasuglia” Via E. Mattei - tel. 0835/264114; MATERA Linea come doppio bipolo Formule principali Corso di Impianti Elettrici Linee elettriche: circuiti equivalenti K = 1,01per conduttori a filo unico K = 1,02 ÷ 1,05per corde K = 0,05per conduttori lisci K = 0,05 ÷ 0,064per conduttori cordati Perdite per scariche superficiali. Per linee a 220 kV si hanno i seguenti valori orientativi: 1 ÷ 3 Wper isolatore con tempo asciutto 5 ÷ 20 Wper isolatore con tempo piovoso ddensità relativa dell’aria m coefficiente di scabrosità che può valere: m = 0,93 ÷ 1per conduttori a filo unico m = 0,83 ÷ 0,87per corde Con tempo umido va considerato un valore dell’80% di quello calcolato


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