1 1.ConducibilitàConducibilità 2.Materiali conduttori nellindustria elettricaMateriali conduttori nellindustria elettrica 3.Parametri caratteristici di

  • View
    216

  • Download
    2

Embed Size (px)

Text of 1 1.ConducibilitàConducibilità 2.Materiali conduttori nellindustria elettricaMateriali...

  • Slide 1
  • 1 1.ConducibilitConducibilit 2.Materiali conduttori nellindustria elettricaMateriali conduttori nellindustria elettrica 3.Parametri caratteristici di un conduttoreParametri caratteristici di un conduttore 4.Effetto pellicolareEffetto pellicolare Conduttori Bozza 7 Marzo 04 Costruzioni elettromeccaniche a.a. 2003 - 2004
  • Slide 2
  • 2 Il parametro che caratterizza un materiale nei confronti dei fenomeni di trasporto della corrente elettrica la conducibilit elettrica [S/m] o il suo inverso resistivit elettrica 1 - Conducibilit e resistivit elettrica Nella pratica ingegneristica si usano spesso anche altre unit di misura : [ ] = mm 2 /m [ ] = m/ mm 2
  • Slide 3
  • 3 Conducibilit a temperatura ambiente di alcuni materiali (S/m) Ag, Cu Mn Ge Si GaAs Vetri Nylon Mica Porcellane Poliesteri NaCl Quarzo PTFE conduttori semiconduttori isolanti La conducibilit elettrica , fra i parametri che caratterizzano un materiale, quello che presenta la maggior variazione (26 ordini di grandezza passando dagli isolanti ai buoni conduttori)
  • Slide 4
  • 4 La conducibilit, o la resistivit, di un materiale dipende da numerosi parametri, quali: temperatura sollecitazione dielettrica sollecitazioni meccaniche composizioni chimica (presenza di impurezze, prodotti di ossidazione) Nei materiali conduttori utilizzati in elettrotecnica viene presa in considerazione solo la dipendenza di, o, dalla temperatura. Questa dipendenza risulta pressoch lineare in un ampio intervallo di temperatura : coefficiente di temperatura 1 2 1 2 (C)
  • Slide 5
  • 5 In una approssimazione pi precisa possiamo tener conto della non linearit della funzione = f(T); una buona interpolazione dei dati si ottiene considerando il coefficiente di temperatura come funzione della temperatura e ponendo : coefficiente di temperatura a 0 C ( = 0 per = 0C)
  • Slide 6
  • 6 Caratteristiche di alcuni materiali conduttori
  • Slide 7
  • 7 Propriet determinanti nella scelta di un conduttore resistivit elettrica e sua dipendenza dalla temperatura propriet meccaniche: resistenza alla trazione, modulo di elasticit, allungamento (parametri importanti nelle linee aerere), resistenza alla torsione e la piegamento (importante per i conduttori cordati), durezza, resilienza ecc. propriet tecnologiche (lavorabilit): malleabilit, duttilit (importante per ottenere fili sottili alla trafila), aldabilit propriet termiche: conducibilit termica (sempre elevata nei metalli), coefficiente di dilatazione termica (importante nelle linee aerere e negli avvolgimenti), temperatura di fusione i materiali conduttori impiegati nellindustria elettrica sono quasi esclusivamente il rame e lalluminio 2 Materiali conduttori nellindustria elettrica
  • Slide 8
  • 8 Il rame costituisce il materiale largamente pi usato come conduttore elettrico; ci dovuto alle sue ottime caratteristiche, fra cui: elevata conducibilit elettrica, seconda soltanto a quella dellargento ottime propriet tecnologiche, ed in particolare: elevata trafilabilit anche in fili molto sottili, facilit di laminazione a caldo e a freddo, saldabilit ecc. elevate caratteristiche meccaniche che si mantengono anche alle basse temperature resistenza allossidazione a contatto con latmosfera, nel senso che lossidazione progredisce in profondit solo se lossido formato in superficie viene asportato (il rame attaccato chimicamente dallo zolfo, per cui nei cavi isolati in gomma occorre usare rame stagnato) facilit di riutilizzare i rottami Il rame
  • Slide 9
  • 9 Lalluminio , allo stato attuale, lunica seria alternativa al rame come conduttore elettrico nelle applicazioni industriali. I sui vantaggi fondamentali sono la leggerezza ed il costo considerevolmente inferiore a quello del rame (lalluminio il metallo pi diffuso sulla crosta terrestre). Caratteristiche peculiari dellalluminio sono: resistivit maggiore di quella del rame: a parit di resistenza elettrica la sezione di un conduttore di alluminio del 65% superiore a quella di un conduttore in rame caratteristiche meccaniche considerevolmente inferiori a quelle del rame temperatura di fusione piuttosto bassa (658 C) e difficolt di saldatura (dovute allalta temperatura di fusione dellossido, di oltre i 2000 C) a parte le difficolt di saldatura, ha ottime propriet tecnologiche; in particolare ottimo per lottenimento di forme per fusione o pressofusione un metallo molto malleabile, e come tale pu essere facilmente sottoposto a tutte le lavorazioni plastiche, sia a caldo che a freddo; tuttavia qualche difficolt si ha nella trafilatura, per cui non molto adatto per la realizzazione di fili sottili ottenuti con questo metodo a contatto con latmosfera si ricopre di uno strato di ossido isolante (allumina) - il che pu essere un vantaggio - che per tende ad incrinarsi Alluminio
  • Slide 10
  • 10 La scala IACS una scala internazionale di conducibilit che attribuisce il valore 100 % alla conducibilit a 20 C del campione internazionale del rame ricotto ( = 58,00 m/ mm 2 ) Propiet fisiche del rame e dellalluminio ramealluminio Temperatura di fusione (C)1083658 Peso specifico (kg/dm 3 )8,892,7 Resistenza a trazione (N/mm 2 )1502007090 Modulo di elasticit (kg/mm 2 )12.0006.500 Calore specifico (J/kgK)903385 Conduttivit termica (W/mK)392~210 Coeff.di dilatazione termica (m/mK)10 -6 17,323,6 Durezza (HBN)451825 Conducibilt (m/ mm 2 ) 58 (100% IACS) 35,21 (62% IACS) Resisitivit ( mm 2 /m) 0,0174210.0284
  • Slide 11
  • 11 Ottoni (Cu-Zn 10 35 %) largamente usati per la loro grande lavorabilt. Bronzi fosforosi (Cu-Sn 2 10 %) buone propriet meccaniche e discreta conducibilit elettrica (circa 15 % IACS). Leghe Rame-Berillio ottime propriet meccaniche (carico di rottura 105 155 kg/mm 2 ) e buona conducibilit elettrica (23 26 % IACS); usato per contatti, molle e parti sollecitate a fatica. Leghe di rame pi utilizzate Aldrey (Al 98,5-99 % con piccole aggiunte di Si e Mg) ha una conducibilit elettrica leggermente inferiore (circa 15 %) a quella dellAl puro, ma una resistenza meccanica molto superiore (carico di rottura 30 35 kg/mm 2 ) ed una superiore resistenza alla corrosione Utilizzato soprattutto come conduttore nelle linee aeree Anticorodal (Al-Si1%-Mg06%-Mn0,3%) particolare resistenza alla corrosione utilizzato per accessori e connessioni di linea Leghe di alluminio pi utilizzate Leghe del rame e dellalluminio
  • Slide 12
  • 12 conduttori in cavi elettrici schermi nei cavi elettrici in media e alta tensione avvolgimenti di rotore nelle macchine rotanti avvolgimenti di trasformatori conduttori per linee aeree cavi elettrici in bassa, media ed alta tensione per la trasmissione sia di piccole e di grandi potenze avvolgimenti delle macchine rotanti avvolgimenti dei trasformatori contatti con sollecitazioni meccaniche (molle, parti in movimento, collettori) RAME E SUE LEGHE ALLUMINIO E SUE LEGHE Utilizzi nellindustria
  • Slide 13
  • 13 fase neutro terra cavo bipolare + terra (2P+T) Cavi in rame per bassa tensione I colori delle guaine sono stabiliti dalle Norme La suddivisione del conduttore in conduttori elementari di piccolo spessore serve ad aumentare la flessibilit del cavo
  • Slide 14
  • 14 Conduttori in rame per cavi in media tensione unipolare tripolare + neutro tripolare
  • Slide 15
  • 15 cavo in XLPE 75 kV cavo in carta-olio 185 kV Conduttori in rame in cavi tripolari per alta tensione
  • Slide 16
  • 16 cava barra di rame isolamento Conduttori in rame nelle macchine rotanti
  • Slide 17
  • 17 hchc h bcbc b isolamento bietta cava bietta conduttore isolato sezione cava: S c = h c b c sezione conduttore: S = hb fattore di utilizzazione della cava: c = S/S c Conduttore in cava
  • Slide 18
  • 18 d Conduttori in matassa isolamento verso massa Conduttori in matassa numero di conduttori nella matassa: N sezione utile di un conduttore: sezione utile totale : S t =SN sezione della cava: S c fattore di utilizzazione della cava c = S t /S c
  • Slide 19
  • 19 N conduttori conduttore i- esimo corrente I i L densit lineare di corrente: Densit lineare di corrente A [Afili/m] in una macchina rotante la lunghezza L la circonferenza al traferro
  • Slide 20
  • 20 Preparazione di conduttori in nastro di rame per lavvolgimento di un trasformatore
  • Slide 21
  • 21 conduttore in Aldrey Conduttori in alluminio per linee aeree conduttori in alluminio con anima in acciaio Aldrey alluminio corda in acciaio refoli in acciaio conduttore in alluminio-acciaio
  • Slide 22
  • 22 conduttore isolamento (XLPE) schermo Conduttore in alluminio in una cavo per la trasmissione di grande potenze in alta tensione 145 kV
  • Slide 23
  • 23 Rotore il alluminio pressofuso di un motore asincrono di piccola potenza
  • Slide 24
  • 24 avvolgimento di bassa tensione avvolgimento di alta tensione isolamento in resina Avvolgimenti in alluminio di un trasformatore per media tensione 24000/400 V - 800 kVA
  • Slide 25
  • 25 conduttori isolamento conduttori isolamento in resina bassa tensione alta tensione Avvolgimenti in alluminio di un trasformatore di media tensione
  • Slide 26
  • 26 a resistenzaresistenza b perdite specificheperdite specifiche c portataportata 3 Parametri caratteristici di un conduttore bpbp hphp l d l parametri geometrici tipici
  • Slide 27
  • 27 Res

Search related