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CENNI DI IMPIANTI ELETTRICI Prof. M.S. Sarto ELETTROTECNICA Laurea Ing. Aerospaziale - 1° livello.

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1 CENNI DI IMPIANTI ELETTRICI Prof. M.S. Sarto ELETTROTECNICA Laurea Ing. Aerospaziale - 1° livello

2 CENTRALI DI PRODUZIONE DELLENERGIA ELETTRICA IDROELETTRICHE TERMOELETTRICHE TERMONUCLEARI GEOTERMOELETTRICHE EOLICHE SOLARI

3 CENTRALI IDROELETTRICHE TURBINARISORSACARATTERISTICA KaplanAcqua fluenteBassa velocità (p elevato) FrancisBacino idroelettrico (bassa caduta) Media velocità PeltonBacino idroelettrico (alta caduta) Alta velocità (p=1,2)

4 CLASSIFICAZIONE DEGLI IMPIANTI ELETTRICI CATEGORIALIVELLO TENSIONE A.C.LIVELLO TENSIONE D.C. 0BT: Vn 50 VBT: Vn 120 V 1BT: 50 V Vn 1000 V BT: 120 V Vn 1500 V 2MT: 1 kV Vn 30 kV MT: 1.5 kV Vn 30 kV 3AT: Vn 30 kV (AAT: Vn 50 kV) AT: Vn 30 kV (AAT: Vn 50 kV)

5 SCHEMA DI IMPIANTO ELETTRICO G MT AT MT BT MT/AT AT/MT MT/BT Generazione in MT (10-15 kV) Trasmissione in AT ( kV) Distribuzione in AT ( kV) o MT Utilizzazione in MT o BT

6 SOVRATENSIONI CAUSE INTERNE –Manovre sugli impianti (apertura o chiusura di interruttori) –Improvvisa riduzione del carico –Risonanze –Contatti accidentali con altro impianto in esercizio a tensione maggiore

7 CAUSE ESTERNE –Fenomeni di origine atmosferica (fulminazione diretta o indiretta) I 0 = kA T f = 0.5 – 1.5 s T e = s

8 Il fulmine leader Return stroke FULMINE DISCENDENTE (polarità negativa)

9 FULMINE ASCENDENTE (polarità negativa) leader Return stroke

10 I M (di/dt) M I M : corrente di picco (di/dt) M : tangente massima T f T e T f : tempo di salita allemivalore T e : tempo

11 SOVRACORRENTI SOVRACCARIC0 –Superamento dei valori di corrente per i quali una linea o unapparecchiatura sono dimensionate (In) (e.g. Spunto dei motori asincroni in fase di avviamento) CORTO CIRCUITO –Contatto tra due elementi dellimpiantonon equipotenziali. Le correnti di cto cto possono essere molto elevate in quanto limitate solo dallimpedenza a monte del guasto.

12 APPARECCHI DI MANOVRA E INTERRUZIONE INTERRUTTORI –Manuali –Automatici Apertura e chiusura di una linea sottocarico anche in condizioni di corto circuito xx

13 PARAMETRI CARATTERISTICI TENSIONE NOMINALE DI ESERCIZIO (Ve): tensione alla quale sono riferite le prestazioni dellapparecchio (apertura/chiusura) TENSIONE NOMINALE DI ISOLAMENTO (Vi): tensione alla quale è garantito lisolamento dellapparecchio CORRENTE NOMINALE (In): corrente che linterruttore può condurre a regime. Assume valori diversi con riferimento a servizio continuo o discontinuo.

14 POTERE NOMINALE DI INTERRUZIONE (Iin): corrente di corto circuito che linterruttore può interrompere ad una tensione superiore non oltre il 10% di Ve. POTERE NOMINALE DI CHIUSURA SU CORTO CIRCUITO (Icn): corrente di corto circuito sulla quale linterruttore può essere chiuso ad una tensione superiore non oltre il 10% di Ve.

15 CONTATTORI –Manuali –Automatici Interruzione delle sole correnti di normale esercizio

16 SEZIONATORI –Manuali –Automatici Interruzione della continuità elettrica in linee a vuoto (I=0) N.B. Nella fase di interruzione del circuito si apre prima linterruttore e poi il sezionatore.

17 FUSIBILI Dispositivo di protezione dalle sovracorrenti: interrompe correnti di corto circuito elevate. T [s] I [A] Zona di intervento Campo di integrità I n I nf I f I cc I n : corrente nominale I nf : corrente massima di sicura non fusione I f : corrente minima di sicura fusione I cc : corrente di corto circuito

18 DISPOSITIVI DI PROTEZIONE DA SOVRATENSIONI Caratterististica tensione-corrente non lineare: alta impedenza rispetto a terra durante le condizioni normali di funzionamento corto circuito a terra in presenza di una sovratensione v(t)

19 Condizione normale di funzionamento: Circuito aperto – impedenza molto elevata In presenza di sovratensione: Corto circuito – impedenza molto bassa v(t)

20 Scaricatori a gas (Migliore controllo della tensione di intervento) Diodi soppressori Varistori ad ossido di metallo Tensione quasi costante sul carico in presenza della sovratensione Non possono condurre correnti elevate Tensione costante sul carico in presenza della sovratensione Spinterometri Scaricatori ad asta Alta capacità di assorbimento dellenergia della sovratensione Tensione che decresce rapidamente dopo lintervento

21 gas arresters, varistori e diodi soppressoricombinate circuiti di protezione multistadio Le caratteristiche diverse di gas arresters, varistori e diodi soppressori possono essere combinate nella realizzazione di circuiti di protezione multistadio v1v1 v3v3

22 Sovratensione transitoria T f = 1 s T e = 50 s V M = 2.1 kV

23 tensione misurata sul primo stadio tensione misurata sul terzo stadio v1v1v1v1 v3v3v3v3

24 RELE CLASSIFICAZIONE IN BASE ALLA GRANDEZZA ALLA QUALE SONO SENSIBILI: –Voltmetrici –Amperometrici –Wattmetrici –Frequenzimetrici –Ad impedenza –Termici –Tachimetrici

25 CLASSIFICAZIONE IN BASE AL PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO: –Elettromagnetici –Elettrodinamici –Ad induzione CLASSIFICAZIONE IN BASE ALLA GRANDEZZA DA ANALIZZARE: –Di massima –Di minima –Differenziale

26 RELE MAGNETICO Tempo Corrente Is = 8-10 In Tin Caratteristica di intervento

27 RELE TERMICO Tempo Corrente I 5 sec = 4 In 5 sec Caratteristica di intervento

28 RELE MAGNETO-TERMICO Tempo Corrente I s = 8-10 In Tin Caratteristica di intervento

29 OSSERVAZIONE: I relè magnetico, termico, magnetotermico intervengono SEMPRE per corrente SUPERIORE alla corrente nominale dellimpianto (da 4 ad 8-10 volte). Ad esempio, in unutenza domestica con corrente nominale di 15 A, la corrente di intervento non è inferiore a 60 A. La corrente pericolosa per luomo è di 50 mA !

30 RELE DIFFERENZIALE Corrente di intervento molto minore alla corrente nominale dellimpianto: IMPIANTI INDUSTRIALI: I = 300 mA UTENZE DOMESTICHE: I = 30 ma UTENZE PARTICOLARI: I = 10 ma

31 SISTEMA DI UTILIZZAZIONE IN BT: stato nel neutro Sistema IT Sistema TT Sistema TN BT MT/BT Utenze monofasi o trifasi 1° lettera: stato del neutro del secondario del trasformatore MT/BT 2° lettera: stato delle masse delle utenze

32 IMPIANTI DI TERRA Norma CEI 64-8 Norma CEI 11-8 Norma CEI 81-1 SCOPO DELLIMPIANTO DI TERRA: 1)Offrire una via di ritorno alle correnti di guasto diversa da quella offerta dal corpo umano 2)Determinare lintervento delle protezioni in tempi opportuni 3)Rendere equipotenziali strutture metalliche suscettibili di essere toccate contemporaneamente.

33 COMPONENTI DI UN IMPIANTO DI TERRA Conduttori equipotenziali Conduttore di protezione Conduttori di terra dispersori

34 Tensione di passo Tensione che può risultare applicata tra i piedi di una persona a distanza di un passo durante (1 m) un cedimento dellisolamento Tempo eliminazione del guasto [s]Tensione massima di passo [V] > <


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