Il conduttore di neutro svolge un ruolo molto importante all’interno di un sistema elettrico. Lo troviamo in tutti i sistemi monofase e, alle volte, anche nei sistemi trifase. Facilmente riconoscibile grazie al suo colore blu, il neutro è un cavo a cui si da spesso poca importanza. Eppure, in qualunque impianto, sistema o circuito elettrico nulla è lasciato al caso in termini di efficienza e non dimentichiamo che anche un singolo cavo può avere un impatto sui costi, soprattutto quando si produce su grande scala. Inteso quindi che, se presente, il conduttore di neutro ha un suo ruolo, a cosa serve il conduttore di neutro? Se ti sei fatto questa domanda, in questo articolo troverai una risposta al ruolo che svolge il conduttore di neutro nei sistemi elettrici. Vedremo che il conduttore di neutro svolge un ruolo fondamentale in un sistema monofase e pregiudica l’efficienza di un sistema trifase.
Cos’è il conduttore di neutro
Il conduttore di neutro è un conduttore di colore blu ed indicato con la lettera “N”. La lettera “N” è tipicamente utilizzata per identificare sia il conduttore che il morsetto predisposto per il collegamento del neutro.
Il neutro è posto sempre in prossimità dei conduttori di fase ed il suo colore, oltre ad essere una convenzione, è anche un requisito normativo. Quando troviamo un conduttore blu assieme ai conduttori di fase, sappiamo per certo che è il conduttore di neutro. Fisicamente è un conduttore identico a quelli di fase e tipicamente ha la stessa sezione dei conduttori di fase. Alle volte può avere una sezione inferiore rispetto a quelli di fase ma, in questi casi, sussistono delle prescrizioni cui bisogna attenersi per assicurare la sicurezza del circuito.
Il conduttore elettrico non è comunque un concetto astratto ed è definito nelle norme tecniche nel modo seguente.
Conduttore di neutro: conduttore collegato al punto di neutro di un sistema e in grado di contribuire alla trasmissione di energia elettrica.
Dalla definizione di conduttore di neutro, si può capire come il conduttore di neutro, qualora presente, ha sempre un morsetto dedicato e che svolge un ruolo attivo nella trasmissione di energia elettrica.
A cosa serve il conduttore di neutro?
Il conduttore di neutro serve come percorso di ritorno per la corrente di fase in un sistema monofase oppure serve per mantenere in equilibrio le tensioni sui carichi in un sistema trifase.
Il neutro svolge in particolare due funzioni:
- In un sistema monofase è un conduttore a potenziale nullo che serve per creare un percorso che chiuda il circuito;
- In un sistema trifase (o in generale in un sistema polifase) limita lo scostamento delle tensioni di fase in presenza di carichi squilibrati.
A cosa serve il conduttore di neutro in un sistema monofase
In un sistema monofase, la corrente di fase che giunge da una sorgente elettrica come un generatore oppure semplicemente la presa elettrica, giunge al carico. Dal carico il circuito si chiude nuovamente sulla sorgente tramite il conduttore di neutro. In tali condizioni, il conduttore di neutro si trova a potenziale nullo e permette il completamento del circuito che dal generatore serve il carico per poi riconnettersi dal carico al generatore. Il collegamento dal generatore al carico è realizzato tramite il conduttore di fase. Il collegamento dal carico al generatore è realizzato tramite il conduttore di neutro.
Nella figura seguente vediamo un semplice circuito costituito da generatore, interruttore e carico. Il generatore è idealmente rappresentato da una presa elettrica residenziale, l’interruttore è posto sul conduttore di fase (in marrone), il carico, in questo caso, è una lampadina. Il conduttore di fase è rappresentato in marrone ed il neutro in blu.
Nella configurazione appena mostrata l’interruttore è posto su OFF, questo significa che il circuito è aperto e non circola alcuna corrente.
Nella immagine seguente invece vediamo il comportamento dello stesso circuito quando l’interruttore è acceso.
E’ importante notare che sul carico (la lampadina) ora è presente una differenza di potenziale e quindi scorre della corrente. La corrente sul conduttore di fase ha lo stesso valore della corrente sul conduttore di neutro.
A cosa serve il conduttore di neutro in un sistema trifase
In un sistema trifase il conduttore di neutro serve come percorso di ritorno, verso il centro stella del generatore, per la corrente di squilibrio dovuta alla presenza di carichi non bilanciati.
Il conduttore di neutro non è fondamentale in un sistema trifase ed infatti non è sempre presente ma risulta estremamente utile in presenza di carichi non bilanciati. In un sistema trifase la presenza di un conduttore di neutro è riscontrabile solo in presenza di un collegamento a stella. Quando generatore e carico sono collegati a stella, è possibile inserire un conduttore di neutro collegando i relativi centri stella di generatore e carico. In un sistema con collegamento a triangolo non è disponibile un punto di collegamento per il neutro.
In presenza di generatore e carico a stella, la corrente che scorre sul neutro è data dalla somma delle correnti che alimentano le impedenze. Sia E la tensione del generatore, Z l’impedenza del carico e ricordando che il centro stella è a potenziale nullo, la corrente sul conduttore di neutro è espressa dalla relazione seguente.
![\[ I_N = I_1 + I_2 = I_3 = \frac{E_1}{Z_1} + \frac{E_2}{Z_2} + \frac{E_3}{Z_3} \]](https://masterblob.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-5b5c17746adfcdf344b3b0ee59c1868b_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
A partire dalla relazione tra le correnti si possono avere due possibili situazioni:
- IN = 0. La corrente sul neutro è nulla solo in presenza di carico equilibrato ovvero quando le tre impedenze sono uguali (Z1 = Z2 = Z3).
- IN ≠ 0. In presenza di carico non equilibrato il potenziale sul neutro non è più nullo e scorre una corrente che avrà intensità tanto più alta quanto maggiore è lo squilibrio sul carico. Il potenziale del neutro non coincide con il centro stella. Lo squilibrio di una parte del carico è parzialmente compensato da quello del neutro che, aumentando il proprio potenziale, limita la differenza di potenziale sui carichi.
Un aumento dell’impedenza del conduttore di neutro, dovuto sia all’usura dei collegamenti che a rotture accidentali, può causare un significativo spostamento del punto neutro. Questo fenomeno genera elevate variazioni di tensione, che si possono manifestare come sovratensioni o sottotensioni sui carichi, provocando potenzialmente possibili malfunzionamenti dell’intero sistema elettrico.
Cosa succede se viene a mancare il neutro?
Il conduttore di neutro ha compiti diversi a seconda che si trovi in un sistema monofase o trifase ed anche se il sistema trifase non è equilibrato. A partire da queste tre casistiche vediamo cosa succede se viene a mancare il neutro.
- Se viene a mancare il neutro in un sistema monofase il circuito che alimenta il carico a partire dal generatore risulta aperto. Questo porta a non disporre di quella differenza di potenziale che permette al carico di funzionare e, non essendoci più alcun collegamento tra il carico ed il generatore, non scorre alcuna corrente.
- Se viene a mancare il neutro in un sistema trifase equilibrato, il centro stella rimane a potenziale nullo e non scorrerebbe corrente sul neutro. In tali condizioni il conduttore di neutro non svolge alcuna funzione e quindi finché il carico è equilibrato, il conduttore di neutro è inutile e potrebbe essere rimosso.
- Se viene a mancare il neutro in un sistema trifase non equilibrato, le tensioni di fasi possono essere fortemente diverse portando tra loro causando una elevata inefficienza del sistema e possibili guasti sui carichi.