Caratteristiche elettriche di base di fili e cavi

Le principali caratteristiche elettriche di fili e cavi comprendono caratteristiche misurate a tensione costante, ovvero:

• resistenza ohmica dei fili percorsi da corrente,

• resistenza di isolamento,

• capacità.

Resistenza ohmica

La resistenza ohmica dei conduttori conduttori di fili e cavi è espressa in ohm e si riferisce solitamente ad un'unità di lunghezza (m o km) di un filo o cavo. La resistenza ohmica, riferita ad un'unità di lunghezza e sezione, si chiama resistenza ed è espressa in ohm·cm.

Nelle condizioni tecniche per fili e cavi, la resistenza è espressa in ohm, riferita ad una lunghezza unitaria di 1 me una sezione di un filo di 1 mm2.

La resistenza dei conduttori in rame di fili e cavi viene calcolata in base al valore della resistenza del rame nei prodotti. Per filo non temperato (classe MT) con un diametro fino a 0,99 mm — 0,0182, con un diametro superiore a 1 mm — 0,018 — 0,0179, per filo riscaldato (classe MM) di tutti i diametri — 0,01754 ohm mm2/m.

La resistenza ohmica specifica del filo di alluminio non deve superare 0,0295 ohm·mm2/m a 20°C di tutte le marche e diametri.

Resistenza di isolamento

La resistenza di isolamento è una delle caratteristiche più comuni di fili e cavi. Nel primo periodo di sviluppo della tecnologia via cavo la resistenza di isolamento è considerata una caratteristica distintiva in termini di resistenza alla rottura e affidabilità dei cavi prodotti.

A quel tempo il materiale isolante era considerato un pessimo conduttore, e ovviamente da questo punto di vista si credeva che maggiore è la resistenza dell'isolante, più quel materiale differisce dal conduttore, quindi, meglio isolerà un conduttore .

Le norme per la resistenza di isolamento di fili e cavi sono ancora fondamentali in molti casi, ad esempio per fili collegati a strumenti di misura o circuiti con bassa corrente di dispersione. Ovviamente, in questo caso, è necessario richiedere un'elevata resistenza di isolamento come per tutti i fili e cavi di comunicazione, ecc.

Per i cavi energia che trasmettono una quantità relativamente elevata di energia elettrica, la dispersione come perdita di energia è praticamente irrilevante se non riduce la rigidità elettrica e l'affidabilità del cavo, pertanto la resistenza di isolamento per i cavi energia con isolamento in carta impregnata non è così importante come per altri tipi di cavi e fili che trasmettono una quantità relativamente piccola di energia elettrica.

Sulla base di queste considerazioni, per i cavi energia con isolamento in carta impregnata, viene solitamente specificato solo il limite inferiore della resistenza di isolamento applicabile ad una lunghezza di 1 km, ad esempio non inferiore a 50 megaohm per cavi per tensioni di 1 e 3 kV e non più di meno di 100 megaohm per cavi da 6 a 35 kV a 20 °C.

La resistenza di isolamento non è un valore costante: dipende fortemente non solo dalla qualità dei materiali e dalla perfezione del processo tecnologico, ma anche dalla temperatura e dalla durata dell'applicazione della tensione durante il test.

Per ottenere una maggiore certezza durante la misurazione della resistenza di isolamento, è necessario prestare particolare attenzione alla temperatura dell'oggetto misurato e alla durata della tensione (elettrificazione).

Nei dielettrici disomogenei, specialmente in presenza di umidità al loro interno, appare una carica residua sotto l'influenza di una tensione costante applicata ad essi.

Per evitare di ottenere risultati errati, è necessario effettuare una lunga scarica del cavo prima delle misure collegando le anime del cavo a terra e alla guaina di piombo.

Per portare i risultati delle misurazioni a una temperatura costante, ad esempio 20 ° C, i valori ottenuti vengono ricalcolati secondo le formule, i cui coefficienti sono determinati in anticipo a seconda del materiale dello strato isolante e del costruzione del cavo.

La dipendenza della resistenza di isolamento dalla durata dell'applicazione della tensione è determinata dalla variazione della corrente che passa attraverso lo strato isolante con una tensione costante applicata al dielettrico. All'aumentare della durata dell'applicazione della tensione (elettrificazione), la corrente diminuisce.

Il ruolo più importante è svolto dalla resistenza di isolamento nei cavi di comunicazione, perché lì determina la qualità della trasmissione del segnale sul cavo ed è una delle caratteristiche principali. Per cavi base di questo tipo, la resistenza di isolamento va da 1000 a 5000 MΩ e scende a 100 MΩ.

Capacità

La capacità è anche una delle principali caratteristiche di cavi e fili, in particolare quelli utilizzati per la comunicazione e la segnalazione.

Il valore della capacità è determinato dalla qualità del materiale dello strato isolante e dalle dimensioni geometriche del cavo. Nei cavi di comunicazione, dove si cercano valori di capacità inferiori, la capacità del cavo è determinata anche dal volume d'aria nel cavo (isolamento in carta d'aria).

La misurazione della capacità è attualmente utilizzata per controllare la completezza dell'impregnazione del cavo e le sue dimensioni geometriche. Nei cavi ad alta tensione a tre fili, la capacità del cavo è definita come una combinazione di capacità parziali.

Per calcolare la corrente di carica del cavo quando gli viene applicata un'alta tensione alternata e per calcolare le correnti di corto circuito, è necessario conoscere il valore della capacità del cavo.

La misurazione della capacità viene eseguita nella maggior parte dei casi con tensione alternata e, solo per semplificare e velocizzare le misurazioni, viene utilizzata la determinazione della capacità in corrente continua.

Quando si misura la capacità CC, è necessario tenere presente che la capacità del cavo, determinata dal galvanometro balistico dalla scarica dopo aver caricato il cavo con tensione CC per un po 'di tempo, dipenderà dalla durata della carica sul cavo.Di solito, quando si misura la capacità di fili e cavi, si presume che la durata dell'alimentazione di tensione sia di 0,5 o 1 min.

Elenco delle caratteristiche di fili e cavi misurati in tensione alternata

A tensione alternata, vengono misurate le seguenti caratteristiche di fili e cavi:

• l'angolo delle perdite dielettriche o meglio la tangente di questo angolo e l'aumento dell'angolo di perdita nell'intervallo del 30% dalla tensione nominale di lavoro del cavo alla tensione durante la misurazione;

• dipendenza dell'angolo delle perdite dielettriche dalla tensione (curva di ionizzazione);

• dipendenza dell'angolo di perdita dielettrica dalla temperatura (andamento della temperatura);

• forza elettrica;

• la dipendenza della rigidità dielettrica dalla durata dell'applicazione della tensione.

In conformità a quanto richiesto dalle specifiche tecniche, alcune di queste caratteristiche sono misurate su tutti gli avvolgicavi prodotti dalla fabbrica (test in corso), altre solo su piccoli campioni o lunghezze prelevate da un lotto di avvolgicavi secondo una certa velocità (tipologia test).

L'attuale collaudo dei cavi di potenza ad alta tensione comprende: la misura dell'angolo di perdita dielettrica e la sua variazione con la tensione (curva di ionizzazione e aumento dell'angolo di perdita).

Le prove di tipo includono il comportamento alla temperatura e la dipendenza della resistenza alla rottura del cavo dalla durata dell'applicazione della tensione. Anche il test di resistenza all'impulso dell'isolamento dei cavi si è diffuso.