I Cavi

Nella sua forma più semplice il cavo è costituito da un filo conduttore, rivestito da una guaina isolante protettiva. E’ il cosiddetto cavo unipolare

Se i conduttori contenuti in una guaina sono due o più si hanno cavi bipolari o multipolari.

Il conduttore del cavo può essere costituito da un filo (conduttore rigido) o da una treccia di fili più sottili. Il conduttore rigido viene largamente usato nei cablaggi interni delle apparecchiature  quando i collegamenti sono corti  e le correnti basse. Il conduttore a treccia è impiegato quando il cavo deve presentare una buona flessibilità  e quando il diametro richiesto è maggiore. Per  i conduttori in rame è molto diffusa la normativa AWG (American Wire Gauge) , che fornisce, accanto al numero di identificazione, il diametro, la sezione, e la resistenza per Km di lunghezza del conduttore.

 

Normativa AWG per conduttori in rame

AWG

Diametro

(mm)

Sezione

(mm2)

Resistenza

(W/Km)

AWG

Diametro

(mm)

Sezione

(mm2)

Resistenza

(W/Km)

40

0.079

0.0049

3543

20

0.813

0.519

33.1

39

0.089

0.0062

2779

19

0.912

0.653

26.1

38

0.102

0.0081

2126

18

1.024

0.823

21.0

37

0.114

0.0103

1680

17

1.151

1.040

16.6

36

0.127

0.0127

1362

16

1.290

1.308

13.2

35

0.142

0.0159

1086

15

1.450

1.652

10.4

34

0.160

0.0201

856

14

1.628

2.082

8.27

33

0.180

0.0255

676

13

1.829

2.627

6.56

32

0.203

0.0324

531

12

2.052

3.308

5.22

31

0.226

0.0401

429

11

2.304

4.168

4.13

30

0.254

0.0507

341

10

2.588

5.262

3.28

29

0.287

0.0647

266

9

2.906

6.632

2.60

28

0.320

0.0804

214

8

3.268

8.387

2.06

27

0.361

0.102

169

7

3.665

10.551

1.63

26

0.404

0.129

135

6

4.115

13.289

1.30

25

0.455

0.162

106

5

4.620

16.766

1.03

24

0.511

0.205

84.3

4

5.189

21.149

0.815

23

0.574

0.259

66.6

3

5.827

26.685

0.647

22

0.643

0.324

53.1

2

6.543

33.624

0.513

21

0.724

0.412

42.0

1

7.348

42.409

0.406

 

 

 

Altri tipi di normative molto diffuse per i cavi:

 

Certificazione italiana dei sistemi di qualità aziendale

 

 

 

Certificazione internazionale dei sistemi di qualità aziendale

 

 

Nei conduttori all’aumentare della frequenza di lavoro si determina un aumento della resistenza. Per effetto dell’ autoinduzione la corrente, anziché distribuirsi uniformemente nella sezione del conduttore, tende a disporsi lentamente nella periferia e a rarefarsi al centro. La diminuzione dell’area utile porta come risultato ad un aumento della resistenza del conduttore.

 Una soluzione valida fino a sequenze di qualche MHz è rappresentata dal filo Litz. Si tratta di una treccia costituita da fili sottilissimi smaltati e quindi isolati fra di loro ad esclusione delle due estremità, dove sono cortocircuitati insieme

 Ogni filo viene ad occupare man mano nella sezione del conduttore le stesse posizioni occupate dagli altri, passando dal centro alla periferia e viceversa. Tutti i fili sono così interessati dallo stesso effetto magnetico e sono quindi percorsi dalle stesse correnti. In questo modo la distribuzione della corrente nel filo Litz risulta sostanzialmente uniforme.

 Nei casi in cui il cavo debba presentare una certa resistenza meccanica, si usa il filo copperweld, costituito da un’anima d’acciaio rivestita da uno strato di rame. Questa soluzione è particolarmente impegnata nei cavi coassiali.

 

La scelta dei cavi viene eseguita in base ai seguenti criteri:

a)    Locali umidi:

Si devono usare solo cavi di I e II classe per condutture rigide, di I classe per quelle flessibili

b)    Locali bagnati:

Come nei locali umidi.

c)    Locali polverosi:

Come per locali bagnati, è ammesso l’uso dei cavi sotto treccia su isolatori, purchè distanti almeno 40 mm dal muro.

d)    Locali con pericolo d’incendio:

Si usino sol cavi di I e di II classe  sotto intonaco in tubo di ferro, tollerato l’impianto sopra intonaco purchè in tubo di ferro a chiusura ermetica; I cavi flessibili devono essere evitati.

e)    Locali con emanazioni corrosive:

Tollerati i cavi unipolari in gomma montati su isolatori a campana.

f)      Locali con pericolo di esplosione:

Di regola non sono ammessi impianti elettrici

g)    Locali all’aperto:

Come per i locali bagnati

 

 

 

 

Caratteristiche dei cavi in gomma per impianti interni

Classe

Tipo

Conduttore

Isolamento

Protezione

Ia

Rigido

Rame o all.in filo o corda

Uno o più stati di gomma vulcanizzata; un nastro di tessili o carta (facoltativo)

Una treccia di tessili impregnata oppure tubo di piombo con eventuale armatura e fasciant.

Flessibile

Cordina flessibile di rame

Spirale di tessili (facoltativo); uno o più strati di gomma vulcanizzati; eventuale nastro di tessili gommato

Guaina di gomma con eventuale rivestimento protettivo di tessili

IIa

Rigido

Rame o all.in filo o corda

Come quelli di Ia Ia classe salvo gli spessori

Come quelli di Ia Ia classe

Flessibile

Cordina fless. Di rame

Come quelli di Ia Ia classe salvo gli spessori

Come quelli di Ia Ia classe

IIIa

Rigido

Rame o all.in filo o corda

Come quelli di Ia Ia classe salvo gli spessori

Una treccia di tessili impregnata

Flessibile

Cordina fless. Di rame

Come quelli di Ia classe salvo gli spessori

Treccia tessile non impregnata;

IVa

Flessibile

Cordina fless. Di rame

Eventuale spirale di tessili; uno stato di gomma vulcanizzata

Come quelli flessibili di IIIa classe

 

Parametri dei cavi

 

·     Resistenza lineare e corrente massima Alle basse frequenze i parametri fondamentali di un conduttore sono la sua resistenza per unità di lunghezza e la massima corrente sopportabile.

·     Costanti primarie All’aumentare della frequenza la sola resistenza non è più in grado di rappresentare correttamente il comportamento del cavo. Si deve ricorrere ad altri parametri detti costanti primarie.

 

Corrente massima per cavi unipolari in aria

sezione

 1 mm2

1.6 mm2

2.5 mm2

4 mm2

10 mm2

corrente

8 A

13 A

19 A

26 A

55 A

 

Le costanti primarie sono: la resistenza, l’induttanza dei conduttori e la capacità fra i conduttori e la conduttanza che tiene conto della dispersione nel dielettrico *.

 

·     Impedenza caratteristica  Accanto alle primarie sono fortemente indicative le costanti secondarie e in particolare l’impedenza caratteristica Z0

Z0=

·     Attenuazione di potenza Il cavo è sede di perdite sia nei conduttori che nel dielettrico

·     Velocità di propagazione La velocità di propagazione nel segnale di un cavo è inferiore a quella dell’onda elettromagnetica nell’aria ( 300.000 Km/s)

 

TIPI DI CAVI

In commercio è disponibile un’estesa varietà di cavi, specifici per ogni campo di applicazioni. Oltre a quelli per alimentazione, si possono individuare i seguenti cavi:

 

·     Piattine Sono costituite da due cavetti paralleli tenuti assieme da una  guaina

·    

Cavi schermati Sono molto usati sia in alta che in bassa frequenza. Sono provvisti di una calza metallica schermante contenente i conduttori

 


·     Cavi piatti (flat cable) Nei sistemi digitali sono necessari cavi che contengano un numero elevato di conduttori, presentino discreta flessibilità e siano facili da legare ai connettori.


La migliore soluzione è rappresentata dai cavi piatti. Questi sono formati da più conduttori a treccia , isolati in PVC paralleli fra loro e distanziati da un passo fisso (1,27 mm)

·     Cavi coassiali Sono costituiti da un conduttore centrale separato mediante dielettrico da un conduttore cilindrico coassiale, il tutto rivestito da una guaina isolante protettiva.

Il conduttore interno è in rame, quello esterno è una maglia di rame eventualmente stagnata. Il dielettrico è costituito da polietilene o da teflon. La guaina esterna è di solito in PVC.

I cavi coassiali vengono identificati secondo le norme MIL con la sigla RG, seguita da un numero d’ordine e dai caratteri /U.

Ad esempio uno dei cavi coassiali più comuni è il classico RG 58/U

 

 

*Dielettrico Sostanza isolante che non conduce elettricità e che quindi può essere sede di un campo elettrico.