Caratteristiche e campo magnetico generato da una sorgente filiforme

Le possibili sorgenti formate da linee elettriche rettilinee, possono essere di diversa natura: linee unifilari, linee bifilari e linee trifase quest’ultime con disposizioni differenti dei conduttori. In figura 2 vengono riportate le formule che permettono di calcolare il campo elettrico e l’induzione magnetica di una linea unifilare (che rappresenta il caso di un conduttore a grande distanza dal conduttore di ritorno della corrente) e di una linea bifilare (ad esempio linea di distribuzione fase-fase o fase-neutro).

Si nota che il campo magnetico generato dalle linee bifilari è inferiore a quello delle linee unifilari, a causa dell’effetto di riduzione del campo causato dalla presenza di conduttori vicini percorsi da correnti con fasi diverse.

• Nel caso della linea unifilare, il campo magnetico decresce solo linearmente con la distanza D dalla sorgente;
  
  
• Nel caso della linea bifilare, percorsa da correnti di intensità uguali, ma versi opposti, il decremento del campo è proporzionale al quadrato della distanza D, mentre cresce proporzionalmente al rapporto S/D, a parità di distanza dalla sorgente (S è la distanza fra i conduttori).
  
  

In figura 3 vengono invece riportate le formule utilizzabili per il calcolo del campo generato da sistemi trifase composti da conduttori rettilinei disposti tra di loro parallelamente e percorsi da una terna di correnti simmetrica ed equilibrata. Tali formule, approssimate, hanno una loro validità per D >> S, dove D è la distanza dal centro del sistema trifase ed S è la distanza fra i conduttori. Si fa notare che la disposizione dei conduttori ai vertici di un triangolo equilatero è quella che, a parità di altre condizioni, minimizza il campo magnetico.

In figura 4 viene effettuato un confronto fra tre diversi tipi di sorgente per analizzarne l’attenuazione dell’induzione magnetica con l’aumentare della distanza.

Spesso però nelle cabine MT/BT i conduttori non sono rettilinei, ma sono costretti a formare delle curve che alterano il valore del campo magnetico circostante. Rispetto alla situazione di un conduttore rettilineo, ad ogni curvatura del conduttore (o di un fascio di conduttori) corrisponde un aumento del campo magnetico nell’area concava (parte interna alla curvatura) delimitata dal conduttore stesso, ed una diminuzione del campo magnetico nell’area convessa (parte esterna alla curvatura). Vedi figura 5.

La teoria dell’elettromagnetismo ci insegna che all’interno di un solenoide di lunghezza infinita, il campo magnetico è uniforme, mentre al suo esterno è nullo. Questo porta alla conclusione applicativa che il campo magnetico di cavi avvolti ad elica è inferiore a quello dovuto agli stessi cavi non avvolti ed è tanto minore quanto più è piccolo il passo d’elica, come è dimostrato in figura 6.

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Progetto di norma CEI C.933