Conduttore e condutture sono termini molto simili, spesso si confondono.
Il conduttore è solo una parte, anche se fondamentale, di una conduttura, che, secondo la definizione della norma CEI 64-8/2 è un “insieme costituito da uno o più conduttori elettrici e dagli elementi che assicurano il loro isolamento, il loro supporto, il loro fissaggio e la loro eventuale protezione meccanica”.
Una tipica conduttura è costituita dai cavi elettrici unipolari e dai tubi protettivi che li contengono; sono condutture anche i condotti a sbarre. Anche dei cavi multipolari con guaina, senza armatura, fissati a parete con adeguati supporti, costituiscono una conduttura, se non sono previste sollecitazioni meccaniche o di altro tipo.
Il conduttore è il principale elemento costitutivo di un cavo elettrico; ce ne possono essere tanti altri.
Nell’immagine di apertura vengono messi in evidenza i componenti del cavo utilizzato per l’interconnessione in corrente continua (HVDC) tra la Sardegna e la Penisola Italiana Sapei.
I cavi elettrici per bassa tensione non sono così complessi, oltre al conduttore, in genere di rame ricotto non stagnato (nudo), cui spetta il compito di condurre la corrente elettrica, sono costituiti dai seguenti elementi.
Isolamento
E’ costituito da un involucro di materiale dielettrico estruso intorno al conduttore; nel caso di cavi energia per bassa tensione, si utilizza in genere materiale termoplastico (es. PVC) o elastomerico (es. EPR), estruso sull’insieme del conduttore e del rivestimento isolante è definito “anima”.
La caratteristica fondamentale di un isolamento è l’elevata rigidità dielettrica ma, in particolari tipi di cavi, esso deve possedere anche altre caratteristiche come, ad esempio, l’attitudine a non propagare la fiamma o quella di garantire, sia pure per un tempo limitato, la funzionalità del cavo sotto l’azione diretta del fuoco.
Le Norme dei vari tipi di cavi prescrivono, per ogni sezione di conduttore, i valori medi e minimi dello spessore isolante. Le caratteristiche costruttive delle mescole isolanti (nazionali ed europee) sono riportate nella Norma CEI 20-11. Questa raccoglie i Fogli di specifica delle mescole elastomeriche e termoplastiche usate negli isolanti elettrici e nelle guaine protettive dei cavi per energia.
Nei Fogli di specifica sono elencate sia le proprietà fisiche di dette mescole che i valori prescritti per tali proprietà in relazione ai tipi ed agli usi delle mescole stesse.
Riempitivo
E’ il materiale con cui, nei cavi multipolari, sono riempiti gli interstizi tra le anime; non ha alcuna funzione dielettrica o meccanica; tuttavia, nei cavi non propaganti l’incendio, contribuisce in modo spesso determinante all’ignifugazione degli stessi, cioè alla loro capacità di resistere al fuoco.
Schermo
è costituito da un rivestimento metallico applicato sull’insieme delle anime. Può avere una duplice funzione: garantire una protezione rispetto ai contatti accidentali con il cavo in tensione; impedire l’ingresso di segnali elettromagnetici spuri nei cavi usati per la trasmissione di dati e di comandi o, viceversa, in modo da evitare che, in occasione di eventi anomali come cortocircuiti, sovratensioni, ecc., i cavi possano irradiare disturbi elettromagnetici ai cavi per trasmissione di dati e comandi posti in prossimità.
Armatura
E’ un rivestimento metallico applicato sull’insieme delle anime che ha la funzione di proteggere le stesse da azioni meccaniche esterne particolarmente gravose (urti, attacco di roditori, ecc.); l’armatura può talvolta espletare anche le funzioni di schermo. è costituita da un’elica di fili o nastri (generalmente d’acciaio) avvolti sul riempitivo dei cavi multipolari o sull’isolamento dei cavi unipolari; quando si vuole mantenere un buon grado di flessibilità del cavo, si ricorre ad un’armatura a treccia di fili.
Per le armature dei cavi unipolari non si devono comunque usare l’acciaio e altri materiali magnetici, salvo che non si tratti di cavi per corrente continua o che il loro dimensionamento sia tale, in relazione alla corrente alternata da trasmettere, da evitare il prodursi di un eccessivo riscaldamento o di una eccessiva caduta di tensione a causa dell’induzione elettromagnetica.
Guaina
E’ generalmente costituita da uno strato di materiale termoplastico (per esempio PVC) o elastomerico applicato sull’insieme delle anime, ha la funzione di proteggere il cavo sia contro le azioni meccaniche non particolarmente gravose sia, talvolta, contro l’aggressione da parte di agenti fisici (ozono, raggi UV, ecc.) o chimici (acidi, solventi, ecc.). Va ricordato che la guaina ha anche l’importante funzione di contenimento delle anime durante il cortocircuito.
Oltre alla protezione del cavo dalle azioni meccaniche e dalle aggressioni fisico-chimiche esterne, la guaina, in funzione del tipo di cavo, può possedere ulteriori caratteristiche, quali, ad esempio, grande flessibilità, alta resistenza all’abrasione e alla lacerazione, alta ignifugazione, basso o nullo contenuto di alogeni, bassa emissione di fumi e gas tossici e corrosivi, resistenza agli idrocarburi, ecc.
Dimensionamento dei conduttori
Il dimensionamento di un conduttore deve essere fatto in funzione della corrente di impiego che percorre il circuito (IB), del modo di posa dei conduttori e del tipo di conduttura da installare. Il dimensionamento richiede anche la conoscenza dei possibili percorsi, e delle sollecitazioni esterne che possono richiedere l’adozione di eventuali fattori di riduzione della portata dei cavi. Per poter effettuare il calcolo della corrente di impiego occorre conoscere la potenza degli utilizzatori elettrici alimentati, ed i loro fattori di potenza di utilizzazione e di contemporaneità.
Il dimensionamento di un conduttore richiede, inoltre, la conoscenza: dei valori di tensione nominale di esercizio dell’impianto.
Per dimensionare un conduttore la procedura completa è la seguente.
Si determina innanzi tutto la corrente di impiego (IB), ossia la corrente che si prevede debba circolare nel conduttore, sulla base delle potenze dei vari apparecchi utilizzatori alimentati dal circuito elettrico di cui il conduttore è parte integrante.
Si sceglie il tipo di protezione dalle sovracorrenti (fusibile o interruttore automatico).
Si sceglie la corrente nominale (In) del dispositivo di protezione contro le sovracorrenti tenendo presente l’eventuale declassamento della corrente nominale se più interruttori sono messi in opera a contatto tra loro o racchiusi entro lo stesso involucro (questo problema è più sentito negli interruttori di tipo “modulare” provvisti di relè termici realizzati con elementi bimetallici).
Si determina in prima approssimazione la sezione (S) del cavo sulla base della sua portata (Iz) nella condizione di posa prevista.
Si calcola la caduta di tensione del conduttore e si verifica che rientri nei valori prefissati.
Qualora il valore fosse superiore occorre passare ad una sezione del cavo superiore e ricalcolare la caduta di tensìone proseguendo sino al raggiungimento del valore desiderato. Si verifica che per la protezione contro i sovraccarichi siano soddisfatte le relazioni:
IB ≤ In ≤ IZ;
If ≤ 1,45 Iz
Dove le relazioni non fossero soddisfatte si procederà alla scelta di un conduttore di portata adeguata fino al soddisfacimento delle stesse.
Si determina il valore di (I2 t) energia specifica lasciata passare dal dispositivo di protezione, in caso di cortocircuito, riferita al valore della corrente presunta di corto circuito nel punto di installazione del dispositivo.
Si calcola (K2S2).
Si verifica che (I2 t) sia minore o uguale di K2S2.
Qualora fosse superiore si deve procedere alla scelta di un cavo di sezione superiore o provvisto di isolante più pregiato (ad esempio cavi con isolante in EPR invece che in PVC); altra possibilità è quella di sostituire il tipo di interruttore con un altro di caratteristica adeguata (ad esernpio utilizzando un interruttore limitatore).
