Il carico di incendio è la quantità di energia che può essere rilasciata dalla combustione. Il carico di incendio dei cavi viene calcolato in base al potere calorifico e alla quantità di materiali combustibili utilizzati e determina il grado di misure di protezione da adottare (ad esempio per la progettazione di sistemi sprinkler e l'occupazione dei sistemi di supporto dei cavi).
Unità di misura della capacità di deformazione (duttilità) dei materiali. L'allungamento a rottura indica la percentuale della lunghezza originale di cui un filo smaltato può essere allungato prima di rompersi in due parti. È un fattore determinante per la stabilità dimensionale degli avvolgimenti. L'allungamento a rottura si riduce con la deformazione (ad esempio, l'estrazione).
Gli smalti per fili sono resine sintetiche liquide disciolte in solventi che hanno proprietà isolanti quando sono solide e forniscono anche protezione meccanica, termica e chimica ai fili isolati. Gli smalti per fili sono generalmente composti per il 20-45% da resina sintetica (contenuto solido) e per il 55-80% da solventi. Questi ultimi evaporano dopo l'applicazione della soluzione e formano una pellicola di resina disciolta.
Misura della resistenza all'isolamento dei materiali isolanti. Se a un isolante viene applicata una tensione elettrica in costante aumento - limitata da 2 elettrodi - l'isolante viene distrutto dal campo elettrico applicato quando viene raggiunta la resistenza di isolamento. Nei fili smaltati, la tensione di rottura dipende dallo spessore dello strato di smalto, dalla centratura dello strato di smalto, dalla qualità della superficie del filo nudo e dal grado di ricottura dell'isolamento dello smalto. A seconda del diametro, il test viene eseguito su due fili attorcigliati o su un campione di filo su un cilindro.
Sono ritardanti di fiamma i cavi che possono essere fatti bruciare da una fiamma pilota, ma il cui incendio si propaga solo leggermente oltre l'area di fuoco nel caso di un singolo cavo e si spegne da solo dopo che la fiamma pilota è stata rimossa. In caso di disposizione verticale del fascio, ad esempio nei pozzetti di risalita dei cavi, tuttavia, non è possibile evitare che la combustione continui (effetto camino). Per evitare ciò, il cavo richiede la proprietà aggiuntiva "Nessuna propagazione del fuoco".
Durante il processo di combustione non si può evitare il rilascio di piccole quantità di gas tossici come CO e CO2. Tuttavia, i gas di combustione non devono contenere composti di alogenuri di idrogeno (HCl, HF, HBr) o altri gas altamente tossici (fosgeni, HCN). Lo stesso vale per gli ossidi di zolfo e di azoto.
Per consentire la lavorazione dei fili smaltati sulle macchine avvolgitrici, dopo il processo di smaltatura viene applicato un sottile strato di lubrificante. Come lubrificanti si utilizzano cere paraffiniche o cere d'api in forma disciolta o solida. L'applicazione liquida viene effettuata mediante cera disciolta in benzina con feltri, mentre l'applicazione solida viene effettuata mediante un filo di lana impregnato di lubrificante.
Graduazione dello spessore dello strato di smalto standardizzato dei fili smaltati, specificando l'aumento minimo dell'isolamento da parte dello strato di smalto e il valore massimo del diametro esterno del filo smaltato. I fili di grado 1 hanno lo strato di smalto più sottile, quelli di grado 3 il più spesso. Dove finisce il grado 1, inizia il grado 2, dove finisce il grado 2, inizia il grado 3. I fili di grado 3 sono utilizzati in particolare quando è richiesta un'elevata affidabilità (ad esempio, nelle turbine eoliche) o per evitare scariche parziali nei motori alimentati da convertitori di frequenza.
Gli alogeni sono gli elementi del gruppo 7 della tavola periodica: cloro (Cl), fluoro (F), bromo (Br) e iodio (I). I filati privi di alogeni sono filati che contengono solo una minima percentuale di questi elementi. La plastica contenente alogeni più diffusa è il PVC (cloruro di polivinile). In caso di incendio o di forte stress termico, il PVC inizia a decomporsi. Oltre ad altri prodotti di fissione, viene rilasciato anche acido cloridrico che porta a una corrosione molto aggressiva. Si tende quindi a sostituire le plastiche contenenti alogeni con plastiche prive di alogeni. Ad esempio, il PVC è ampiamente sostituito da poliolefine, come il polietilene. Grazie ai cavi senza alogeni, si evita la formazione di gas corrosivi e tossici.
Il numero di difetti di alta tensione viene determinato in un processo di produzione continuo e indica il numero di difetti di isolamento relativi a una certa lunghezza di filo smaltato. Per determinare il numero di difetti di alta tensione, il filo viene tirato a velocità costante su un elettrodo con una scanalatura a forma di V. Tra l'elettrodo e la terra viene applicata una tensione continua. Se ci sono punti deboli nell'isolamento, si verifica un flusso di corrente nell'ordine dei µA. Poiché il cortocircuito è nell'ordine dei µA, non lascia tracce di corrente e il test è da considerarsi non distruttivo.
I gas corrosivi, combinandosi con l'umidità, formano acidi aggressivi che attaccano le parti metalliche e causano gravi danni conseguenti, anche in presenza di lievi danni diretti da incendio. Questo vale anche per le aree non direttamente interessate dal fuoco. I contatti elettrici, i componenti e gli apparecchi elettronici, le macchine e le strutture metalliche sono particolarmente a rischio. Anche il ferro di armatura racchiuso nel calcestruzzo viene attaccato.
Abbreviazione Cu (lat. Cuprum). Peso specifico 8,93 g/cm3. Conducibilità elettrica 58,1-106 S/m (unità SI) o 58,1 m /Ω mm². Presenza stimata nella crosta terrestre circa 50 kg per 1000 t. Grazie alla sua conducibilità elettrica vicina a quella dell'argento, è il materiale conduttore dominante nell'ingegneria elettrica. Consumo annuo di fili circa 10 milioni di tonnellate in tutto il mondo. Consumo totale di rame circa 16 milioni di tonnellate. Quota di riciclaggio circa 40%.
I requisiti di proprietà per i vari tipi di filo smaltato e la definizione delle condizioni di prova richieste sono stati sviluppati dalla IEC (Commissione Elettrotecnica Internazionale) e confermati dal Comitato Europeo per la Standardizzazione Elettrotecnica (CENELEC). I requisiti sono standardizzati nella serie DIN EN 60317, i metodi di prova nella serie DIN EN 60851.
Per i fili smaltati si tratta del grado di adesione dello strato smaltato al filo di rame nudo; il test viene effettuato mediante prove a bobina elicoidale o tramite il cosiddetto "looping" durante la prova di strappo. Nella prova a spira, il filo smaltato viene avvolto su un mandrino in modo da ottenere allungamenti esterni delle fibre fino al 60%. L'elica viene poi esaminata al microscopio per verificare l'eventuale presenza di cricche. Durante la prova di strappo, per determinare l'allungamento a rottura, si controlla il punto di rottura per vedere fino a che punto lo strato di smalto è tornato indietro, cioè fino a che punto il rame nudo appare fuori dall'isolamento della vernice.
Il fattore di perdita dielettrica è una misura delle perdite di energia che si verificano nel dielettrico (isolamento) di un condensatore. Solo gli isolamenti ideali non hanno perdite ohmiche (perdite attive). Gli isolamenti reali, come quelli smaltati dei fili di rame, hanno perdite dielettriche piccole ma rilevabili.
Le parti da impregnare vengono normalmente immerse nell'agente impregnante. Per evitare inclusioni d'aria, questa operazione viene spesso eseguita sotto vuoto. Dopo il processo di impregnazione, l'agente impregnante viene essiccato e polimerizzato in un forno continuo. Questo processo è particolarmente utilizzato per gli avvolgimenti più grandi. I processi moderni utilizzano anche l'attuale processo UV per l'impregnazione a immersione. Ciò significa che prima dell'immersione, l'avvolgimento viene riscaldato dal calore della corrente (maggiore assorbimento dell'agente impregnante). Dopo l'immersione, anche l'impregnante viene polimerizzato con il calore della corrente. La luce UV viene utilizzata per favorire l'indurimento nelle aree esterne più fredde.
L'indice di temperatura descrive il comportamento a lungo termine di una plastica. L'indice di temperatura definisce la temperatura di invecchiamento (in °C) alla quale il materiale presenta ancora un allungamento assoluto a rottura del 50% dopo 20.000 ore. Un aumento di +10 °C dell'indice di temperatura raddoppia approssimativamente la vita utile di una plastica. Per determinare la resistenza termica a lungo termine di un isolante, i tempi di invecchiamento misurati a diverse temperature vengono inseriti in un diagramma di Arrhenius (ordinata: log time; ascissa: reciproco della temperatura assoluta). I punti registrati sono collegati con una linea retta. L'estensione di questa retta fino all'asse delle 20.000 ore consente di determinare la durata di vita o l'indice di temperatura.
I termoplastici sono costituiti da macromolecole filiformi che possono essere presenti sia allo stato disordinato (amorfo) sia allo stato ordinato (cristallino). La temperatura di trasformazione della fase amorfa (Tg = temperatura di trasformazione vetrosa) limita la temperatura di applicazione a freddo, mentre la temperatura di trasformazione della fase cristallina (Tm = temperatura di fusione) limita la temperatura di applicazione a caldo. Al di sopra della temperatura di fusione la fase cristallina scompare, le molecole filamentose possono muoversi liberamente e il materiale inizia a fluire. Il polimero può essere lavorato termoplasticamente.
Le bobine avvolte (motori, trasformatori, ecc.) vengono spesso impregnate con vernici impregnanti o resine per aumentarne la durata. Oggi sono diffusi due processi: l'impregnazione a immersione e l'impregnazione a goccia. L'impregnazione ha i seguenti compiti:
- Protezione meccanica attraverso la solidificazione e l'incollaggio dei componenti dell'avvolgimento, in particolare degli avvolgimenti di filo smaltato tra loro e con gli altri isolamenti.
- Protezione dalla corrosione, impedendo la penetrazione di umidità, polvere, sporco e sostanze chimicamente aggressive.
- Protezione termica, migliorando la conduzione della temperatura. L'agente impregnante consente di trasferire meglio il calore generato nel conduttore all'ambiente e/o alla pila di fogli.
A differenza dell'impregnazione a immersione, nell'impregnazione a goccia l'avvolgimento preriscaldato e in rotazione viene "gocciolato" dall'alto con la resina impregnante (solitamente resine poliestere insature) tramite ugelli. Per effetto capillare, la resina impregnante viene aspirata all'interno dell'avvolgimento. Al termine del processo di gocciolamento, la resina impregnante viene indurita applicando corrente attraverso i conduttori dell'avvolgimento. Nei processi più recenti, questa polimerizzazione termica in corrente è supportata anche da un'ulteriore radiazione UV. Il processo di gocciolamento è utilizzato in particolare per gli avvolgimenti più piccoli.
Grazie alla reticolazione a fascio di elettroni, i cavi di collegamento resistenti al calore mantengono la loro resistenza meccanica anche a temperature elevate (> 100 °C) e sono infusibili. I materiali reticolati non gocciolano e quindi garantiscono anche un elevato livello di sicurezza operativa e di cortocircuito.
Con la reticolazione, le molecole simili a filamenti (in fase amorfa) sono legate chimicamente tra loro. Si crea così una rete tridimensionale. Le molecole filamentose non possono più muoversi liberamente (indipendentemente dalla temperatura). Al di sopra della temperatura di fusione, il materiale non può più fluire, ma si trasforma in uno stato elastico.
Vantaggi dei materiali isolanti reticolati:
- Maggiore resistenza alla pressione termica e alla trazione
- Sicurezza in caso di cortocircuito grazie alla resistenza alla forma della temperatura assicurata
- Migliore resistenza chimica -Infusibilità, resistenza al saldatore
- Maggiore resistenza agli urti e alle crepe
- Maggiore resistenza all'abrasione e agli agenti atmosferici.
Verifica anche la temperatura di rammollimento. Fornisce un'indicazione della stabilità della temperatura degli strati di vernice sotto carico. Con il riscaldamento continuo, questa è la temperatura alla quale due campioni di filo smaltato incrociati, caricati nel punto di incrocio, sono appena cortocircuitati quando viene applicata una tensione elettrica tra i due fili (il punto di incrocio si ammorbidisce sotto pressione e temperatura).
Utilizzato per testare l'adesione dello strato di vernice al rame sotto carico termico. Una bobina di filo ("bobina elicoidale", prodotta avvolgendo il filo smaltato da testare attorno a un mandrino) viene conservata a temperatura elevata per un certo tempo standardizzato in una cabina di riscaldamento e quindi esaminata al microscopio per verificare la presenza di crepe.
