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
N° AWG |
Diametro (mm) |
Sezione (mm2) |
Resistenza (W/Km) |
N° 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
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:
f)
Locali con
pericolo di esplosione:
g) Locali all’aperto:
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
|
·
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)
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.