Caratteristiche fondamentali del cavo elettrico
Il cavo elettrico è un sistema formato sostanzialmente da tre componenti: il conduttore, l'isolante e l'elemento di protezione del conduttore e dell'isolante (guaina). Il conduttore è costituito da un solo filo, di rame o alluminio, quando la sezione è molto piccola e da un insieme di fili semplici avvolti tra loro a spirale quando la sezione è maggiore di 6 mm. L'isolante è costituito da gomma, PVC, resine sintetiche, carta impregnata ed altri materiali, in base alla tensione di corrente che il cavo deve sopportare. La guaina protettiva, per i cavi a bassa tensione, è fatta anch'essa di PVC, gomma o resina secondo il grado di protezione richiesto. Per i cavi a media tensione, invece, è di piombo. I metalli utilizzati per i fili conduttori hanno un bassa resistività. Il loro spessore varia anche in base alla resistenza meccanica che devono sopportare e alla flessibilità richiesta. Oltre che intrecciati a spirale, i conduttori possono essere appiattiti oppure sagomati. I cavi elettrici sono composti da una o più anime, formate da conduttore e relativo isolante. In base al loro numero possiamo avere cavi unipolari, bipolari ecc.
Cavi multipolari e tipi di isolanti
Consideriamo adesso un altro aspetto dei cavi elettrici: come sono fatti dipende anche dai conduttori attivi, chiamati poli, cioè il neutro e la fase. La messa a terra è passiva avendo solo funzione protettiva. In base al numero di anime abbiamo cavi formati da 2, 3, 4 e 5 fili. Il cavo bipolare ha 2 fili, neutro (azzurro) e fase (marrone) oppure 3 con messa a terra (a strisce gialle e verdi). Il tripolare ha 3 anime, neutro, fase 1 e fase 2 (nero) oppure fase 1, fase 2, fase 3 (grigio) o 4 con messa a terra o anche terra, neutro, fase 1, fase 2. Ci possono essere poi 2 tipi di cavi quadripolari: a 4 fili, neutro, fase 1, fase 2, fase 3 o 5 fili con messa a terra. esistono comunque anche cavi a più di 5 anime. In base all'isolante, dividiamo i cavi in: cavi isolati con materiale elastomerico (gomma naturale e sintetica insieme, come gomma etilenpropilenica e quella siliconica); isolati con materiale termoplastico (polivinilcloruro e polietilene); ad isolamento minerale (ossido di magnesio, ignifugo); isolati con carta impregnata (normali, ad olio fluido e a pressione di gas).
Cavi elettrici: come sono fatti in dettaglio
Come già spiegato, i conduttori sono fatti di rame o alluminio. I primi possono essere nudi oppure ricoperti da leghe di piombo, stagno o leghe di stagno. L'isolante, la parte principale del cavo, è responsabile delle prestazioni intermini di tensioni di isolamento, corrente trasmessa, caratteristiche termiche. Esso isola i fili conduttori tra loro e verso la massa. Analizziamo ora un altro dettaglio sui cavi elettrici: come sono fatti quelli più complessi. Nei grossi cavi multipolari è presente il materiale di riempimento (fibre tessili) degli spazi tra le anime. Esso dà anche la forma tonda al cavo. Lo schermo, che ricopre l'isolante, si trova in cavi con tensione di isolamento verso terra superiore a 3,6 kV, ed è un sottile nastro di rame. L'isolante esterno o cintura (posto sopra il materiale di riempimento), l'armatura metallica (ricopre lo strato precedente) e la guaina esterna (che racchiude il tutto) servono a proteggere il cavo dalle sollecitazioni meccaniche e vari agenti esterni. L'armatura è costituita di nastro o fili d'acciaio, tubo di alluminio o piombo. La guaina più esterna è fatta di treccia tessile, gomma, PVC e PE.
Domande frequenti
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Quali sono i materiali principali usati per i conduttori nei cavi elettrici?I conduttori elettrici sono realizzati prevalentemente in rame o alluminio, metalli scelti per la loro bassa resistività elettrica. Il rame può presentarsi nudo o rivestito con leghe di piombo, stagno o altre leghe specifiche per migliorare determinate proprietà. La scelta della sezione del conduttore dipende dalla dimensione: se inferiore a 6 mm² si usa un singolo filo, mentre per sezioni maggiori i fili semplici vengono avvolti a spirale per garantire flessibilità e resistenza meccanica. Questa struttura a spirale permette al cavo di piegarsi senza spezzarsi, adattandosi alle esigenze di installazione.
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A cosa servono l'isolante e la guaina nel cavo elettrico?L'isolante ha la funzione primaria di separare elettricamente i conduttori tra loro e verso la massa, garantendo la sicurezza e permettendo il passaggio della corrente senza dispersioni. È realizzato in materiali come PVC, gomma, resine sintetiche o carta impregnata, scelti in base alla tensione di esercizio. La guaina, invece, è lo strato esterno protettivo che difende l'intero cavo dagli agenti atmosferici, dall'umidità e dalle sollecitazioni meccaniche esterne. Per i cavi a bassa tensione si usano spesso PVC o gomma, mentre per quelli a media tensione può essere impiegato il piombo per una protezione superiore.
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Qual è la differenza tra cavi unipolari, bipolari e multipolari?La distinzione si basa sul numero di 'anime', ovvero coppie di conduttore e isolante. Un cavo unipolare contiene una sola anima. Il bipolare ne ha due, tipicamente per fase e neutro (o fase e ritorno), mentre il tripolare ne prevede tre, utilizzate per le tre fasi in impianti trifase o per fase, neutro e seconda fase. I cavi multipolari (quadripolari o quintupolari) includono anche il conduttore di terra per la protezione. La presenza della terra, identificabile dalle strisce giallo-verdi, è fondamentale per scaricare eventuali corpi estranei e prevenire shock elettrici, rendendo questi cavi essenziali per gli impianti domestici moderni.
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Cosa sono gli schermi e le armature nei cavi ad alta tensione?Nei cavi complessi o ad alta tensione (superiore a 3,6 kV), oltre all'isolante, sono presenti straggi aggiuntivi per la stabilità e la protezione. Lo schermo è un sottile nastro di rame che avvolge l'isolante per uniformare il campo elettrico e impedire scariche parziali. L'armatura metallica, composta da nastri o fili d'acciaio, tubi di alluminio o piombo, fornisce resistenza meccanica contro schiacciamenti e trazioni. Infine, la guaina esterna, in PVC, PE o gomma, chiude il tutto proteggendo da umidità e agenti chimici. Questi elementi rendono il cavo adatto a installazioni sotterranee o in ambienti industriali severi.
