presentazione di powerpoint - home - people.unica.it...il corpo umano è prevalentemente resistivo....
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Applicazioni
0)(00 rami itutti a
rami itutti a
rami itutti a
jQPSIV*
0
0
rami itutti a
rami itutti a
Q
P
Ribadisce il principio di conservazione
dell’energia
Teorema di Boucherot
(Principio di conservazione delle potenza attiva e reattiva)
Adattamento del carico
gV
uI
uZ
u u u
g g g
R jX
R jX
Z
Z
gZ La rete può fornire al carico la potenza
richiesta?
Qual è la massima potenza trasferibile
dalla rete al carico?
2
2
2 2
2
( ) ( )
max( )4
u g
u u u
u g u g
u g
u g
g
ug
R VP R I
R R X X
R R
X X
VP
R
Condizioni di adattamento del carico
Valori efficaci
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2
2 2
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2
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4 3
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potenza disponibile; NON 4 8
u g
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R VP R I
R R X X
P
X X X X
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R R
V R R V R R R V R RP
R R R R R
PR R
R
V VP
R R
DIPENDE DAL CARICO
N.B. In questa condizione 50%Z Zg u
V V
Nella trasmissione di energia non si usano mai carichi adattati
ricevitore Sistemi di radiocomunicazione
Il segnale prelevato da
un’antenna viene inviato ad un
ricevitore
gV
uI
uZgZ
Amplificatore
di potenza
Altoparlanti
Esempi (basse potenze in gioco)
Sovrapposizione delle potenze
R
v1(t) v2(t)
'''
21
'''
21
''
22
'
11
0
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1)cos()(
2
1)cos()(
RRR
RRR
R
R
PPP
PPP
RPttv
RPttv
solo da agisse Se
solo da agisse Se
fasori i non ma le sommano Si
le non ma fasori i sommano Si
P
P
21
21
Trasmissione dell’energia elettrica: Rifasamento
u lI I
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uuu LjR Z
Re
Im
uV
uI
22
cos
dissipata l u
u u u
P R I
P V I
Lu
Ru
Rl
uV
motore elettrico ad induzione,
trasformatore, saldatore
linea di trasmissione;
carico
2s u l lV V R I
Rl
sV
uV dipende dal carico (corrente assorbita) e dalla lunghezza della linea
u sV V se la corrente è piccola
Sorgente, linea e carico
E’ possibile ridurre le perdite sulla linea, a parità di tensione sul
carico e potenza fornita, riducendo Rl (sezione dei cavi
maggiore maggiore costo) oppure riducendo Il ovvero Iu
Il rifasamento è quell’operazione che ridurre le perdite,
aumentando il fattore di potenza senza alterare la tensione
(ipotesi semplificativa) e la potenza fornita al carico originale.
Linea in alluminio, rame o leghe
8
8 4
2
2 2
2.75 10 ; 10 ; 1 25
2.75 10 103.5 ;
0.005
2 2 3.5 25 4375
effAl l
All
dissipata l u
m l km d cm I
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minori perdite di potenza sulla linea
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(C non assorbe P)
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P S S
Q S sen P
Q S sen P
Q V X CV
QC
V
Q Q Q
Q Q Q P P
PC
V
.1cos, 21 limite Al senII uc
Il carico si comporta, per il circuito esterno, come se fosse
ohmico puro e la corrente assorbita presenta il minimo valore
possibile per quella data potenza P e tensione V.
Lo scambio di energia reattiva avviene tra carico e
condensatore anziché tra carico e generatore.
0tan
21
effV
PC
2 2 2 2
energia attivacos
0.5 nessuna penale (cos 0.9)
Norme: per P 16KW 0.5 penale f 0.7 cos 0.9
0.7 penale maggiore cos 0.7 eobbl
a
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EP P t
S S t P t Q t E E
E E
EE E
E
E E
igodi rifasamento
P > 16KW
Il rifasamento centralizzato, consiste nell'installazione in un unico quadro automatico posto nel punto di consegna
dell'energia o dopo il trasformatore, è la soluzione più economica e più semplice da realizzare. Risulta quindi ideale
per aziende di piccola e media dimensione, ma mentre permette loro di evitare le penali connesse all'energia reattiva
non alleggerisce le linee elettriche interne dagli effetti dovuti all'energia reattiva (ad es. perdite e relativi consumi).
Il rifasamento distribuito, invece, consiste in rifasatori installati a ridosso dei singoli carichi, e quindi dimensionati
esattamente per compensare la relativa potenza reattiva. Rappresenta il rifasamento ideale nel caso di elevate correnti
induttive, ma i costi di questa soluzione sono più elevati rispetto al rifasamento centralizzato.
In genere, quindi, la soluzione tecnico-economica più vantaggiosa è rifasare localmente i grossi carichi induttivi e
centralmente la potenza rimanente.
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Rischio elettrico
deriva dal contatto diretto o indiretto con una parte attiva
non protetta di un impianto elettrico, così come il rischio
d’incendio o esplosione derivanti dal pessimo stato di
manutenzione o dall’imperizia nell’impiego di impianti e
strumentazione.
Luoghi più pericolosi
– cantieri edili ed i locali da bagno o per doccia.
– impianti a bassa tensione, componenti elettronici e rischio umano.
A cura del Tavolo Tecnico
Sicurezza
Effetti della corrente sul corpo umano
La soglia di percezione della corrente per un contatto tra i
polpastrelli è
0.5 mA AC (50-60 Hz)
2 mA DC.
Oltre si producono i seguenti effetti:
a) tetanizzazione;
b) arresto della respirazione
c) fibrillazione ventricolare
provocati da AC o da elevate DC
c) bruciature ed ustioni (pochi mA/mm2)
d) morte
GLI EFFETTI DIPENDONO DA
• organi colpiti (mano-mano, mano – piede, etc.)
• intensità, f, permanenza della corrente
• fattori fisiologici
Elettrocuzione:
scarica accidentale
di una corrente
elettrica
sull’organismo
umano (scossa).
Tetanizzazione Contrazione permanente dei muscoli del corpo che spesso non permette il rilascio delle parti in tensione con cui si è venuto a contatto. La corrente continua quindi ad attraversare il corpo umano. Il valore minimo della corrente per cui accade la tetanizzazione e il mancato rilascio delle parti in tensione è detta “corrente di rilascio” ed è 10-30 mA alla frequenza industriale.
Arresto della respirazione: Tetanizzazione dei muscoli respiratorimorte per asfissia (> 50 mA alla
frequenza industriale)
Fibrillazione ventricolare Contrazione irregolare dei ventricoli (conduce nella maggior parte dei casi
all’arresto cardiaco) dovuta all’interferenza della corrente elettrica con la
attività elettrica del cuore. La fibrillazione ventricolare è un quasi irreversibile
se non si interviene con un defibrillatore in 10 – 15 minuti (> 50 mA alla
frequenza industriale).
Limiti di corrente
Per una data f la corrente
pericolosa I della dipende
dalla durata del contatto t.
Alla f industriale (50-60 Hz)
I0= 10-30 mA
Q=10mAs. e.g., corrente permanente IP=I010-30mA
t=10ms, IP=1A
Per f maggiori si tollerano correnti più elevate poiché per
effetto pelle esse divengono superficiali e non interessano gli
organi.
Per f minori la curva raggiunge valori più elevati.
In DC I0=60mA.
LA MAGGIORE PERICOLOSITA’ SI HA ALLE f INDUSTRIALI
PERICOLO
I0
0P
QI I
t
PI
Ne
ss
un
a
pe
rce
zio
ne
Effetti fisiologici moderati
3. Effetti severi ma reversibili
Probabile
fibrillazione
ventricolare
50÷60 Hz (VALE PER 15-100 Hz)
200
Corrente continua
Limiti di tensione
Il corpo umano è prevalentemente resistivo. La tensione
corrispondente alla corrente pericolosa è: Vp=RuIP e dipende
dalla resistenza ovvero da
• punto, superficie, pressione di contatto
• spessore e umidità della pelle
Ru decresce con la tensione
R>2000 per tensioni sinusoidali di qualche decina di V.
Vp=RuIP>2000*(30*10-3)>60V
Mediamente non si considerano pericolose tensioni sinusoidali
con Veff<50V e tensioni continue con V<120V permanenti
Categoria 0: Veff<50V AC; V<120V DC
Categoria 1: 50V<V<1000V AC; 120V<V<1500V DC
richiedono misure di protezione
Categoria 2 e 3: personale specializzato
Curva di sicurezza tensione tempo in condizioni particolari
e ordinarie
Marcatura CE
• E' l'indicazione di conformità del prodotto ai requisiti
essenziali di sicurezza previsti da una o più direttive
comunitarie ad esempio, la direttive “bassa tensione”o
“compatibilità elettromagnetica”),
Comportamenti in emergenza
Folgorazione
Staccare immediatamente la corrente agendo sull'interruttore
centrale e non toccare l'infortunato prima di questa
manovra.
Se l'interruttore è troppo lontano staccare la spina e allontanare
l'infortunato dalla fonte elettrica usando un bastone, una
sedia, il manico di una scopa, o un mezzo di materiale
isolante
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• L’elettrocuzione avviene mediante contatto con parti
in tensione.
• CONTATTO DIRETTO con parti attive.
Parte attiva: parte conduttrice di un
impianto elettrico normalmente in tensione durante il
funzionamento.
• CONTATTO INDIRETTO con una massa o con una
parte conduttrice connessa ad una massa durante un
cedimento dell’isolamento.
• ARCO ELETTRICO
Una sorgente di calore intensa e concentrata, con
emissione di gas e di vapori tossici, proiezione di
particelle incandescenti, irraggiamento termico e raggi
ultravioletti che si manifestano in caso di guasto o di
manovre su apparecchiature elettriche, ed esempio
durante un corto circuito.
Si segregano le parti elettricamente attive in modo da renderle inaccessibili e quindi impedendone il contatto. • Isolamento delle parti attive • Involucri • Barriere • Ostacoli • Distanziamenti
Protezione contro i contatti diretti
Protezione contro i contatti indiretti
Le misure di protezione contro i contatti indiretti sono prevalentemente di tipo attivo.
Hanno la funzione di interrompere il circuito in caso di guasto, impedendo la persistenza di eventuali tensioni pericolose per un tempo sufficiente a provocare effetti fisiologici pericolosi.
Il sistema di protezione più utilizzato per gli impianti di distribuzione è quello coordinato:
- dell’impianto di terra e
- degli interruttori differenziali.
Tra fase (nero, marron, grigio) e neutro è presente la
tensione di rete (230 Veff, 50 Hz). I carichi sono in parallelo.
Il cavo di terra
collega a terra i
contenitori dei
dispositivi elettrici
come TV,
elettrodomestici, etc.
Prese utilizzate in Italia
• presa a 3 poli è (codificata come L)
• presa a due poli (tipo C, doppio isolamento)
• presa tedesca (Schuko) come F (con i contatti della terra sui
lati della presa).
Utenza domestica
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• Nel sistema di protezione contro i contatti indiretti la funzione dell’impianto di terra è quella di convogliare verso terra la corrente di guasto, provocando l’intervento delle protezioni ed evitando così il permanere di tensioni pericolose sulle masse.
• Il principio base di un impianto di terra è quello della
equipotenzialità: rendere quanto più possibile equipotenziale l’ambiente
IMPIANTO DI TERRA
V230uZ
Corto circuito
Condizione di guasto in assenza di cavo di terra
Il cavo di fase entra in contatto con il contenitore della lavatrice.
La mano dell’uomo che lo tocca si trova a 230V rispetto a terra
e l’uomo viene attraversato dalla corrente. Ad esempio, se il
pavimento è umido, la resistenza è circa 2k.
Ieff=230/2000= 100mA
In presenza del cavo di terra, si ha un corto circuito tra il
contenitore e la terra la corrente scorre tutta nel filo di terra.
Contatto indiretto (con parti
normalmente non in tensione –
massa)
V230uZ
Condizione di guasto in presenza di cavo di terra
In presenza del cavo di terra, si ha un corto circuito tra il
contenitore e la terra la corrente scorre tutta nel filo di terra.
Nel normale
funzionamento il
cavo di terra non
è percorso da
corrente
Il cavo di neutro è collegato a terra in più punti, in particolare
all’inizio dell’impianto (nonché all’impianto di terra della cabina).
Sul cavo di fase si trovano fusibili o interruttori magnetotermici
che interrompono il passaggio della corrente quando supera una
certa soglia per proteggere l’impianto ed i carichi. La
sovracorrente può essere causata da un sovraccarico oppure da
un corto circuito.
V230uZ
contenitore
Cavo di terra
Cavo neutro
Fase Interruttore magnetotermico
In caso di sovraccarico il calore sviluppato per effetto Joule provoca la
lenta deformazione della lamina bimetallica che provoca l’apertura dei
contatti dell’interruttore (termico).
Allorché la corrente diventa troppo elevata, come in un cortocircuito, i
tempi di intervento della lamina bimetallica non sono più accettabili e deve
intervenire lo sganciatore magnetico. Il funzionamento dello sganciatore
magnetico è basato sulla forza che viene esercitata su un nucleo mobile in
ferro da un elettromagnete. Il nucleo mobile è sottoposto a due forze
opposte, quella magnetica di attrazione verso il nucleo magnetico e quella di
una molla caricata in fase di chiusura manuale dell’interruttore. In caso di
cortocircuito lo sganciatore interviene in tempi brevissimi vincendo l’azione
della molla che provoca l’istantanea l’apertura del circuito sede del guasto.
La durata del corto circuito (prima cioè che gli interruttori di protezione
isolino il guasto, interrompendo la circolazione della corrente) è
normalmente di 0,2-0,3 sec.
Interruttore magnetotermico
I[A]
Caratteristica di intervento – interruttore magnetotermico (tipo C)
MAGNETICO
TERMICO
In condizioni normali, la corrente che interessa la fase ha lo
stesso valore di quella che interessa il neutro.
Se ciò non accade significa che una parte di essa sta
percorrendo strade diverse per chiudere il circuito, come ad
esmpio un corpo umano in caso di scossa elettrica o un
elettrodomestico collegato all’impianto di terra per
cedimento dell'isolante.
C=A C=A-B
Interruttore differenziale
Quando i1=i2, il flusso
magnetico nel toroide si
annulla e ai capi
dell'avvolgimento 3 non è
presente alcuna tensione.
Può accadere che il collegamento a terra del carico sia
interrotto. Quando i1>i2, o viceversa, s'instaura un flusso
magnetico nel toroide, e genera tensione ai capi
dell'avvolgimento 3 che alimenta il dispositivo di scatto il quale
provvede all'apertura dell'interruttore.