Neutro (elettrotecnica)

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Conduttore Neutro secondo la normativa europea

Il neutro è un conduttore elettrico che, in un impianto elettrico in corrente alternata, serve da ritorno per le correnti in arrivo dai conduttori di fase.

In un sistema monofase la corrente di neutro è pari a quella di fase, mentre in un sistema trifase è pari alla somma delle correnti di fase,e pertanto, se il sistema è simmetrico ed equilibrato, la corrente di neutro è nulla.[1] A livello internazionale il cavo del neutro è identificato dalla norma IEC 60445 con il colore blu chiaro (bianco o grigio negli Stati Uniti d'America e nero nei paesi anglosassoni[2]).

Per verificare quale conduttore sia la fase e quale il neutro, in un sistema monofase, basta semplicemente un cacciavite cercafase.

Descrizione[modifica | modifica wikitesto]

Sistema trifase con neutro

Il sistema trifase a stella con neutro è costituito da tre fasi , e che si congiungono nei nodi e , tra loro collegati dal neutro . La prima fase del sistema, analogamente alle altre due, è percorsa da una corrente ed è caratterizzata da una tensione di alimentazione e un'impedenza su cui si determina una caduta di tensione . Essendo il neutro un conduttore a impedenza nulla in quanto rappresentato da un cortocircuito, si determina, tra i centri stella del sistema, una tensione nulla . Il neutro è però percorso da una corrente data per la prima legge di Kirchhoff dalla somma delle correnti di fase:

Essendo la tensione sul neutro nulla, è possibile determinare la corrente di fase come .

La corrente di neutro diventa quindi:

Sistema simmetrico ed equilibrato[modifica | modifica wikitesto]

Il sistema trifase si dice simmetrico se le tre tensioni di alimentazioni hanno lo stesso modulo e sono sfasate tra loro di in modo da essere simmetriche. Definito l'operatore di modulo unitario e argomento , allora scelta come riferimento la tensione di alimentazione è possibile definire una terna simmetrica con ed . In un sistema trifase simmetrico la corrente di neutro allora è:

Se il sistema è anche equilibrato, ovvero , allora considerato che si ha che la corrente di neutro si annulla:

Il neutro nei sistemi elettrici[modifica | modifica wikitesto]

Magnifying glass icon mgx2.svg Lo stesso argomento in dettaglio: Messa a terra.

Si distinguono i seguenti sistemi con riferimento alla connessione del neutro e al collegamento a terra:

  • TT
  • TN-C
  • TN-S
  • TN-C-S
  • IT

La prima lettera fa riferimento allo stato di messa a terra del neutro.

  • T = Neutro collegato direttamente a terra (o con impedenza trascurabile)
  • I = Neutro isolato da terra

La seconda lettera fa riferimento allo stato di messa a terra delle masse.

  • T = La massa è collegata direttamente a terra (con impianto di terra separato)
  • N = La massa è collegata direttamente al punto neutro del sistema, generalmente il centro stella del trasformatore dove c'è il neutro collegato direttamente a terra

Le altre lettere si riferiscono alla disposizione del conduttore neutro e del conduttore di protezione:

  • S = Per la funzione di protezione è previsto un conduttore separato dal conduttore neutro
  • C = Funzioni di conduttore neutro e di protezione sono combinati nello stesso conduttore

Riassumendo si possono avere tre configurazione in riferimento al neutro:

  • neutro a terra mediante impedenza
  • neutro efficacemente a terra
  • neutro isolato

Caratteristiche del neutro nelle varie reti[modifica | modifica wikitesto]

In alta tensione (220 kV ÷ 380 kV) il neutro non è distribuito ed è collegato efficacemente a terra in ogni condizione della rete.

Nelle trasmissioni a 120 kV ÷ 150 kV il neutro non è distribuito ed è collegato a terra ma non in ogni condizione della rete.

Le linee in media tensione (10 kV ÷ 35 kV) hanno varie modalità di esercizio che vanno da messo a terra con resistenza (qualche realtà industriale) a compensato a isolato (questi ultimi due in particolare nelle reti pubbliche).

In bassa tensione (230 V ÷ 400 V) è sempre distribuito salvo alcuni casi particolari (vecchie reti cittadine con distribuzione fase/fase 230V, impianti industriali con distribuzione solo trifase).

A causa di guasti ricorrenti sulle linee di media tensione e di correnti di guasto elevate in gioco, è in corso il cambio dello stato del neutro da isolato a neutro compensato da parte degli enti distributori. Il processo di cambiamento e le caratteristiche tecniche sono specificate da una regola tecnica proprietaria conosciuta come DK5600 (del marzo 2004).

Riduzione del conduttore neutro[modifica | modifica wikitesto]

In tutti i sistemi trifase il nodo è rappresentato dal centro stella del trasformatore. In un sistema trifase equilibrato, quindi, la corrente circolante risulta nulla (nella realtà non sarà mai nulla ma i valori saranno comunque ridotti rispetto alla corrente circolante nei conduttori di fase); per questo motivo la norma CEI 64-8 permette di dimensionare la sezione del neutro (dalla sezione di 16 mm2 in poi) la metà della sezione di fase. Inoltre bisogna osservare le seguenti condizioni:

  • la massima corrente prevedibile, comprese le armoniche superiori nel conduttore neutro, non deve superare, nel servizio regolare, la portata di corrente della sezione ridotta del conduttore neutro (presupponendo che il carico sulle fasi sia equilibrato)
  • il conduttore neutro è protetto dal corto circuito dall'organo di protezione dei conduttori polari secondo lo schema TN o TT.

Corrente nel neutro con utilizzo da apparati elettronici[modifica | modifica wikitesto]

Dagli anni '90 si sono diffusi alimentatori elettronici che spesso possono produrre disturbi sotto forma di armoniche multiple della frequenza di rete. I coefficienti dipendono dalle tecnologie costruttive del singolo alimentatore, ma, per una rete a 50 Hz, sono molto diffuse armoniche a 150 Hz, 250 Hz, 450 Hz, 750 Hz ecc. Le armoniche di terzo ordine si sommano sul neutro, e questa situazione può condurre ad un sovraccarico del conduttore neutro ed anche ad un riscaldamento inammissibile. Di conseguenza in questo caso il conduttore neutro non può essere ridotto (pericolo d'incendio). Per questo motivo, le alimentazioni a valle degli UPS con carichi elettronici ed informatici, devono essere dimensionate con la consapevolezza della possibile presenza del contenuto armonico in rete.

Nel calcolo: (vedi nota[3]) la I deve contenere anche la ∑ delle I relative alle armoniche. In questi casi, infatti, il neutro deve avere almeno la stessa sezione della fase.

In alcuni casi (forte contenuto di armoniche di terzo ordine ) la corrente nel conduttore neutro può essere superiore alla corrente di fase, in questi casi si può arrivare ad un sovradimensionamento del conduttore neutro pari a 1,5x la sezione dei conduttori di fase.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Faletti, Chizzolini, pp. 17-18.
  2. ^ Fino al 31 marzo 2004
  3. ^ I²t è l'integrale di Joule della corrente di cortocircuito; K è una costante che dipende dal materiale del conduttore e dell'isolante del cavo; S è la sezione del conduttore

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

  • Neutro, in Treccani.it – Enciclopedie on line, Istituto dell'Enciclopedia Italiana. URL consultato il 13 luglio 2022.
  • Sulla Bobina Petersen, su electroportal.net. URL consultato il 2 luglio 2022 (archiviato il 1º dicembre 2020).