La norma "EN IEC 60811-1-2 Metodi di prova comuni per materiali di isolamento e guaina dei cavi elettrici - Parte 1-2: Metodi di applicazione generale - Metodi di invecchiamento termico", basata su una norma europea e successivamente pubblicata dalla Commissione elettrotecnica internazionale (IEC), descrive i metodi di invecchiamento termico applicati ai composti di isolamento e guaina più comuni, elastomerici, cloruro di polivinile (PVC), polietilene (PE), polipropilene (PP) e composti simili.
La presente norma comprende i metodi di prova da utilizzare per testare i materiali polimerici isolanti e riscaldanti dei cavi elettrici utilizzati per la distribuzione elettrica e le comunicazioni, compresi i cavi utilizzati sulle navi.
I test di invecchiamento accelerato consentono di studiare le prestazioni dei cavi in un breve periodo di tempo, simulando il comportamento a lungo termine dei materiali di cui sono costituiti. Generalmente in questo caso la stagionatura avviene in un forno ad aria calda con circolazione naturale o forzata dell'aria. I campioni vengono posizionati al centro del forno e mantenuti alla temperatura impostata per il tempo specificato nella norma specifica per il cavo. Al termine del processo di invecchiamento accelerato, dopo aver riportato i campioni a temperatura ambiente, vengono sottoposti a un test di determinazione delle proprietà meccaniche per verificare gli effetti del processo sul campione.
L'invecchiamento termico si riferisce a cambiamenti irreversibili e a lungo termine nella struttura, composizione e morfologia dei materiali, dovuti all'esposizione alle temperature che si possono incontrare durante l'uso. Questi cambiamenti possono essere il risultato di una combinazione di carico meccanico e cambiamenti chimici. Tra queste, l'ossidazione tramite contatto con l'ossigeno atmosferico è generalmente la più importante. Nella pratica, l'invecchiamento fisico o la durata di un materiale plastico è definito in termini di soglia critica per una proprietà fisica facilmente misurabile, come lo stress di frattura.
Il grado di variazione delle prestazioni isolanti dei cavi elettrici determina il livello di invecchiamento dei materiali isolanti. Se le prestazioni isolanti del materiale raggiungono un certo valore, il grado di invecchiamento dell'isolamento è grave. Il valore oltre il quale l'isolamento non può più essere utilizzato in sicurezza è chiamato fine della vita utile dell'isolamento.
I fattori comuni che causano l'invecchiamento dell'isolamento sono l'invecchiamento termico, l'invecchiamento elettrico, l'invecchiamento chimico o l'invecchiamento meccanico, ma oltre l'80 percento dei guasti dei cavi è causato dal calore e la chiave per ridurre la durata utile del cavo è l'invecchiamento termico, con la temperatura come fattore principale. Pertanto, l'effetto dell'invecchiamento termico sulla durata dei cavi è significativo.
In breve, l'essenza dell'invecchiamento termico risiede nei complessi cambiamenti chimici e fisici causati dall'elevata temperatura ambiente o dal calore trasmesso dalla corrente a lungo termine durante il funzionamento del cavo, che portano all'aumento della temperatura di isolamento e al deterioramento delle prestazioni dello strato isolante. Ciò provoca un aumento della temperatura di isolamento e una diminuzione delle prestazioni dello strato isolante.
I metodi più comuni per prevedere la durata dell'invecchiamento termico dei cavi includono la valutazione convenzionale e la valutazione accelerata. Innanzitutto, si tratta di un metodo di prova della durata riconosciuto a livello internazionale, caratterizzato da elevata affidabilità, ma il tempo di prova è molto lungo. In secondo luogo, è un metodo rapido per simulare il meccanismo di invecchiamento del cavo. Il suo principio è quello di accelerare la reazione fisica e chimica dei materiali aumentando la temperatura di invecchiamento dell'isolamento per simulare il processo di invecchiamento. Testando il valore caratteristico della durata del cavo con questo metodo, si stabilisce la funzione tra durata del cavo, tempo di invecchiamento e temperatura di invecchiamento. I dati dei test vengono analizzati per ottenere il modello di previsione della durata dell'invecchiamento termico, calcolando così la durata utile del cavo in condizioni di normale funzionamento dell'isolamento. Per analizzare la durata di invecchiamento dei cavi vengono spesso utilizzati il modello di Weibull e il modello di Arrhenius.
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