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Tipi di cavi elettrici: quali cavi esistono, per quale impiego

Se soffermiamo le nostre attenzioni sugli ambienti in cui solitamente soggiorniamo, noteremo qualcosa di molto singolare. In pratica siamo circondati da una fittissima rete di cavi, il cui fine è principalmente di trasportare energia elettrica ad ogni oggetto e dispositivo che richiede un’alimentazione. Chilometri di cavi fanno da corollario alla realtà fisica che ci circonda e ne siamo tanto abituati che quasi sconosciamo la loro presenza. Tuttavia è solo grazie a questo network di conduttori ed isolanti che la nostra quotidianità può essere vissuta. Gli elementi che costituiscono i cavi sono cruciali per la classificazione dei cavi stessi e la relativa utilizzazione. Per tanto appare utile descrivere sinteticamente le principali componenti che costituiscono un cavo e come su di essi si adoperano le classificazioni.

2. Principali elementi costitutivi di un cavo elettrico.

Un cavo elettrico è una struttura molto semplice ed intuitiva, il cui fine è connettere un’utenza ad una sorgente energetica. Nonostante la semplicità concettuale i cavi elettrici sono il frutto di complesse teorie di fisica applicata all’elettronica. Le principali diversificazioni attengono, proprio, agli elementi costitutivi del cavo stesso. Per tanto prima di delinearne le differenze diamo dei chiarimenti sugli elementi costitutivi.

2.1 Il Conduttore

Il principale elemento di un cavo è il conduttore cui è affidato il compito del trasporto dell’energia elettrica. Il conduttore è generalmente di Classe 1 (filo unico), Classe 2 (formazione rigida), Classe 5 (formazione flessibile) o Classe 6 (extra-flessibile). I principali metalli conduttori sono: rame, alluminio o particolari leghe (di alluminio o rame). Il conduttore può essere rivestito di una sottilissimo strato metallico (ad esempio stagno o piombo) in tal caso si dice che il conduttore è rivestito, quando il rivestimento non è presente si suole dire che il conduttore è nudo. Esistono diverse tipologie di conduttori e la normativa di riferimento è la EN 60228.

In base alla EN 60228 i conduttori si dividono in rigidi o flessibili e danno vita alle seguenti sotto-categorie principali:

a) conduttori per cavi ad installazione fissa a filo unico con sezione circolare;
b) conduttori per cavi ad installazione fissa, rigidi e suddivisi in:
– compatti di sezione circolare;
– non compatti di sezione circolare;
– settoriali.
c) conduttori per cavi ad installazione fissa o mobile, flessibili.
d) conduttori per cavi ad installazione fissa o mobile (extra-flessibili)

2.2 L’isolante

L’isolante è un involucro dielettrico che avvolge il conduttore. La funzione dell’isolante è quella di sopportare e contenere la tensione elettrica. L’isolante contribuisce a determinare le principali prestazioni in termini di:

  • tensione nominale
  • portata
  • effetto termico

L’isolante è ottenuto mediante il ricorso a diversi materiali. I materiali che usualmente si adoperano sono PVC, gomma, polietilene e resine sintetiche.

2.3 Il rivestimento comune

La cintura definita tecnicamente riempitivo, utilizzato per cavi a più conduttori, è l’involucro che avvolge tutte le anime del cavo. Il rivestimento tende a riempire tutti gli interstizi tra le varie anime conferendo allo stesso cavo la sua usuale forma cilindrica e la giusta compattezza, garantendo la giusta flessibilità.

2.4 Lo schermo

Lo schermo ha la funzione di abbattimento dei campi elettromagnetici che si generano nelle anime quando sono sottoposti a tensione, e allo stesso modo impedire che campi elettromagnetici esterni influiscano sul cavo stesso.

2.5 L’armatura

L’armatura metallica è impiegata quando i cavi devono essere interrati, oppure se viene richiesta una protezione meccanica al tiro o allo schiacciamento

2.6 La guaina esterna

La guaina esterna ha il compito di proteggere fisicamente il cavo dalle sollecitazioni meccaniche o dagli agenti fisici o chimici esterni. Per la realizzazione della guaina esterna si ricorre a: PVC, PE, gomma o resine termoplastiche.

3. Classificazione dei cavi e loro utilizzo

Come accennato in precedenza, i cavi possono essere classificati in diversi modi e proprio in riferimento a caratteristiche intrinseche al cavo stesso delineando così specifiche funzionalità del prodotto.

3.1 Classificazione in ragione della tensione di esercizio

La prima importante distinzione tra i cavi attiene alla tensione cui saranno sottoposti. Si delineano in riferimento a tale caratteristica due famiglie principali di cavi:
– cavi per bassa tensione che sono adoperati per impianti di categoria 0 e I;
– cavi per media ed alta tensione che sono impiegati in sistemi di impianti enumerati in categoria II e III.

3.2 Classificazione in funzione del tipo di isolante impiegato

E’ possibile effettuare una suddivisione in riferimento al tipo di isolante impiegato dando vita alle seguenti categorie:

a) Cavi isolati con mescola a base di gomma naturale o sintetica come:
– gomma siliconica
– gomma etilen-propilenica ad alto modulo di qualità;

b) Cavi isolati con materiale a resistenza termica (termoplastico) come: polietilene (PE) e poli-vinilcloruro (PVC)

c) Cavi con isolamento minerale per incrementare la resistenza al fuoco;

d) Cavi isolati in carta impregnata.

3.3 Classificazione in ragione della struttura dell’anima

Il numero delle anime ci consente una classificazione alquanto intuitiva:

– unipolari ad una sola anima;
– bipolari a due anime;
– tripolari a tre anime;
– quadripolari a quattro anime
– pentapolari a cinque anime
– multipolari a più anime

3.4 Classificazione in base alla posa

Considerando la posa, i cavi possono essere distinti in:

a) Cavi aerei tipici degli elettrodotti che si diramano dai parchi di trasformazione delle centrali elettriche fino alle sotto-stazioni di derivazione per la distribuzione.

b) Cavi sottomarini per la realizzazione di elettrodotti con posa su fondo marino che collegano sottostazioni poste su sponde continentali divise da specchi d’acqua

c) Cavi per posa interrata, in tubi interrati, in tubi o in aria tipici degli impianti che quotidianamente adoperiamo

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