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Interruzione del neutro

Domanda:

In una distribuzione monofase derivata da una trifase perche' con l'interruzione del neutro la tensione diventa 380 V? E perche' avviene questa interruzione?

Risponde admin

Diciamo con più precisione: con l'interruzione del neutro le tensioni monofase si alterano e possono diventare 400 V (è il nuovo valore normalizzato). Premettiamo anche che tutte le distribuzioni monofase alimentate dall'ente distributore sono derivate da una linea trifase più neutro. Ogni utenza monofase è derivata tra una fase ed il neutro. Il neutro costituisce dunque il filo di ritorno comune per le diverse utenze monofasi distribuite sui tre fili. Il neutro è collegato al centro stella del generatore e tra le fasi ed il neutro c'è dunque praticamente sempre la tensione stellata del sistema che è, come noto, la tensione concatenata U (tra fase e fase) del sistema trifase diviso la radice quadrata di tre. Questa è la tensione delle utenze monofasi, Um: in un sistema con U=400 V, Um=230 V. Se il neutro della linea trifase viene interrotto, per un guasto, per una manovra errata in cabina, ai carichi monofase manca il filo di ritorno comune. Non per questo cessano di essere alimentati. L'insieme dei carichi monofase costituisce infatti un carico trifase collegato a stella, con il centro stella collegato ad un neutro che è stato interrotto, quindi isolato. In questa situazione ogni fase costituisce il ritorno delle altre due, ed il potenziale del centro stella assume valori diversi da quello del centro stella del trasformatore di cabina cui, per l'interruzione, non è più collegato. Se nel funzionamento con il neutro il potenziale del centro stella poteva essere identificato con il baricentro del triangolo equilatero costituito dalle tre tensioni concatenate, ora, con il neutro interrotto, potrebbe coincidere ancora con il baricentro solo nel caso che la stella dei carichi monofase fosse equilibrata, cioè nel caso in cui ogni utenza monofase assorbisse la stessa potenza, attiva e reattiva. Solo così le utenze monofasi sarebbero sottoposte ancora alla corretta tensione Um=230 V, ma questa è una situazione statisticamente improbabile. Le utenze monofase formano con molta più probabilità una stella squilibrata, ed il potenziale del loro centrostella si sposta nel piano del triangolo equilatero delle concatenate, tanto più quanto più la stella è squilibrata. Se una fase è molto più carica delle altre due, cioè assorbe una corrente notevolmente superiore, quindi è caratterizzata da un'impedenza inferiore, il centro stella si sposta verso il vertice del triangolo delle concatenate che corrisponde alla fase maggiormente carica. La tensione in questa utenza monofase si abbassa notevolmente mentre la tensione nelle altre due si innalza. La fase carica sarà dunque sottoposta ad una tensione notevolmente inferiore a 230 V, le altre due ad una tensione sensibilmente superiore. Se supponiamo per semplicità i carichi resistivi, se la resistenza della fase carica diventa trascurabile rispetto a quella delle altre due fasi, in queste ultime la tensione tende al valore della concatenata; quindi 400 invece di 230.
Ho usato molte parole. Con qualche formula matematica la dimostrazione sarebbe stata più veloce. La tensione monofase della fase i-esima, Umi, è data, vettorialmente, da Umi=Ei-UO'O essendo Ei la tensione stellata ideale del sistema della fase i ed Uo'o la tensione tra il centro stella dei carichi, O', e quello del generatori, O. Con il teorema di Millman, si può calcolare, sempre vettorialmente:

UO'O=(E1/Z1+E2/Z2+E3/Z3)/(1/Z1+1/Z2+1/Z3)

dove Z1, Z1, Z3 sono le impedenze delle tre utenze. Se, ad esempio, Z1 tende a diventare trascurabile rispetto a Z2 e Z3, il rapporto E1/Z1 prevale nettamente sugli altri, E2/Z2 ed E3/Z3, come 1/Z1 è nettamente maggiore di 1/Z2 ed 1/Z3. Allora UO'O tende a diventare pari ad E1. La tensione della fase 2 diventa allora Um2=E2-E1, e questa differenza vettoriale dà luogo ad una tensione il cui valore èradice di tre volte maggiore della E.

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Commenti e note

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di ,

Tutta l'elettronica che abbiamo in casa viene pensata per funzionare a 230Vac + o - 10%, questo vuol dire che l'IMQ, o altro ente certificatore, metterà il suo sigillo per un'apparecchiature che, tra le altre caratteristiche, abbia quella di funzionare senza guastarsi tra i 207 e i 253Vac. Ma dalla rete elettrica possono arrivare tensioni diverse da quella indicata almeno per due motivi: forti sovratensioni sulla rete elettrica, dettate da fulmini o per problemi su motori o trasformatori posti sulla linea; queste sovratensioni sono spesso causa di guasto degli alimentatori delle apparecchiature e elettroniche e la normativa prevede che l'elettricista in comunione di intenti con l'utente preveda tali possibilità e protegga l'impianto con adeguati scaricatori di sovratensione; lievi "sovratensioni" prolungate: queste sono più subdole, quasi mai rilevate e molto più pericolosa per vari motivi. 1° motivo: il normatore non prevede queste sovratensioni per cui l'elettricista non è tenuto a fare nulla 2° motivo: il certificatore dell'apparecchiatura elettronica si limita a dire: se si superano i 253V non è più un problema costruttivo. Quindi? succede che per varie cause, in primo luogo per interruzione del neutro sulla linea di distribuzione trifase dell'Ente distributore, che la tensione domestica possa arrivare fino a 400V per periodi molto prolungati e un impianto elettrico a norma con apparecchiature IMQ non riesca a sopperire a questo guasto della rete di distribuzione. E cosa succede? nella migliore delle ipotesi tutte le apparecchiature elettroniche si guastano (e l'Ente distributore se si accerta la sua neglicenza ne prevede il rimborso solo per il 50%); nella peggiore delle ipotesi le apparecchiature prendono fuoco con le conseguenze che potete immaginare (e quando arriveranno i vigili del fuoco diranno che l'incendio è stato creato da un corto circuito); tutto questo può succedere con un impianto elettrico perfettamente a norma. Le soluzioni: per l'impianto: esistono dei relé di controllo tensione POP che possono tenere sotto controllo questo problema anche per grandi utenze.

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di ,

I kW vanno sommati, gli ampere no. Se ad esempio su ogni fase c'è un carico di 1 kW che assorbe 5 A, la potenza totale è 3 kW, ma la corrente per ogni fase resta 5 A.

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di Paolo,

Se dovessi realizzare un quadro elettrico con carichi monofase squilibrati su una linea trifase, per sapere l'assorbimento totale, i KW e gli Ampere vanno sommati?

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di Maba,

Sarebbe stato molto utile un disegno dei collegamenti per meglio visualizzare la configurazione a stella in caso di interruzione del neutro

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di ,

TNE ha detto come stanno le cose, come si deduce anche da questo link inserito nel sito.
La risposta, per quanto riguarda i valori d'esempio, è "armonizzata" con la direttiva europea, la quale non influisce sul fatto esaminato.

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di Luciano Morandini,

Egr. Ing. Martini, lei afferma, all'inizio della risposta, che il nuovo valore normalizzato di tensione � 400V. Secondo le informazioni raccolte mi risulta che,a differenza di quanto accade negli altri paesi europei, in Italia il valore nominale della tensione risulta essere ancora  220/380v +/-10% (in base alla legge n� 105 dell'8 marzo 1949 e, credo, tuttora in vigore). La norma prevede s� come valore nominale della tensione 230/400V (Documento di armonizzazione HD472 S1) ma, essendo il valore nominale di tensione determinata dalla sopracitata legge, dovremmo aspettare una nuova legge che modifichi tali valori. Non può una norma modificare ciò che è stabilito dalla legge. Questo è quanto mi è stato riferito dalla redazione di TuttoNormEl a cui mi sono rivolto in quanto non mi era chiaro quale tensione dovevo indicare sulle targhette delle macchine di ns. produzione destinate sia in Italia che all'estero. E' corretto questo?
Grazie mille e cordiali saluti

Luciano Morandini

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