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elettrotecnica in spiccioli: ETS

ETS è acronimo di ElettroTecnica in Spiccioli.

otto questa categoria sono raccolte delle brevi spiegazioni del funzionamento dei circuiti elettrici e delle loro parti più "alla mano" che teoricamente ineccepibili.

Negli articoli vengono spesso preferiti termini così come sono usati da persone non competenti che, in quanto tali, hanno una percezione intuitiva della fenomenologia elettrica.

L'intento è quello di favorire migliori conoscenze nel settore facendo riferimento alle competenze acquisite con a scuola media.

Vengono evitate spiegazioni e nozioni concettualmente sbagliate per cui non sono usati l'uso scorretto di termini e l'uso di unità di misura non appropriate.

Si cercherà di ovviare alle carenze intorno alle leggi fondamentali della fisica.

Termini sbagliati (come kW all'ora, tipico di articoli di giornali) saranno quindi evitati o chiariti o banditi.

Di solito ci sono link di approfondimento con rinvii a pagine più precise e corrette.

E' una scelta editoriale e didattica.

 Grazie!

 

Nota: gli acronimi individuano una categoria e servono per orientarsi tra gli articoli.

In corrente alternata ci si imbatte spesso in sistemi di alimentazione monofase (a casa) e trifase (in officina).

La ragione di questa doppia disponibilità ha motivazioni essenzialmente economiche.

Caratteristiche dell'alimentazione monofase:

- richiede impianti con solo due conduttori;

- molte apparecchiature elettriche ammettono/prediligono alimentazione monofase: lampade, forni, apparecchi elettronici …

- va bene per i motori a spazzole (nota 1) (trapani, asciugacapelli, macinacaffè, frullatori);

- i motori a induzione (lavatrice) si possono fare funzionare con trucchi circuitali inserendo un condensatore in serie ad un scondo avvolgimento senza pregiudicarne le caratteristiche e la funzionalità (nota 2).

 

Caratteristiche dell'alimentazione trifase (wikipedia):

- necessita di linee con tre (fasi) o quattro fili (tre fasi più neutro);

- è preferibile per grandi potenze;

- a pari potenza trasmessa richiede una quantità di materiale di linea (conduttori, isolanti, sostegni) decisamente inferiore;

- mette a disposizione dell'utenza due valori di tensione monofoase: 400V di tensione fase-fase o concatenata, 230V di tensione fase-neutro o stellata;

- le tre tensioni sono tutte sfasate di un terzo di periodo l'una dall'altra e nei carichi equilibrati anche le tre correnti;

- i motori a induzione asincroni trifase sono economici, silenziosi, robusti, non hanno spazzole e necessitano di zero manutenzione elettrica (nota 3) grazie al fatto che un sistema trifase produce un campo magnetico rotante senza alcun dispositivo di commutazione (nota 4);

- gli alternatori delle centrali elettriche sono sfruttati al meglio in relazione allo spazio-macchina disponibile;

- gli imianti patiscono lo squilibrio fra le varie fasi per cui va bene per alimentare carichi equilibrati (uguali su tutte le fasi);

- dato che la distribuzione dell'energia elettrica avviene con linee trifasi e l'utilizzo domestico è implementato con linee monofasi, la società distributrice esige che i carichi monofoasi sia distribuiti "abbastanza" equamente fra le tre fasi.

 

Nota importante 

Ovviamente in ogni sistema deve essere previsto un ulteriore conduttore per la protezione dai contatti indiretti.

 

Note

nota 1: se fa rumore e scintille si tratta di un motore a spazzole derivato dal motore in corrente continua ma adattato alla corrente alternata con un avvolgimento induttore in serie all'avvolgimento di indotto. A pari dimensioni e peso i motori a spazzole sono più potenti quindi più adatti ad apparecchiature portatili.

nota 2: i motori a induzione sono molto robusti e più silenziosi, non necessitano di spazzole e non fanno scintille.

nota 3: ma girano a velocità prefissate in base al numero dei poli previsti in fase di costruzione dell'avvolgimento n giri al min= 60*f/p, con p pari al numero di coppie polari (1,2,3,4 ...) ed f la frequenza di rete.

nota 4: con apparecchiature elettroniche (inverter) si possono riprodurre sistemi trifasi a partire da sorgenti di tensione continua a frequenza e tensione variabile potendo così superare il problema della regolazione della velocità dei motori asincroni.

Cosa significano i termini "corrente continua" e "corrente alternata" e quale è il loro impiego.

In quali circuiti sono disponibili la corrente continua ed in quali la corrente alternata.

La tensione e la corrente alternata.

sinusoideLa distribuzione dell'energia elettrica in Italia avviene per mezzo di linee elettriche a tensione alternata, di forma sinusoidale ed alla frequenza di 50Hz (nota 1).

I produttori di energia elettrica ed i distributori operano in modo da mantenere a casa nostra una tensione di 230V ad una frequenza costante.

Cosa vuol dire "tensione alternata"? 

Potenza Media

Il calcolo della potenza viene effettuato utilizzando i valori efficaci della tensione e della corrente ed un numero che si chiama "fattore di potenza" così:fase 30Pav

Pmed = VRMS * IRMS * fattore_di_potenza

Questa è l'espressione del valore medio (si indica con P o Pmed o Pav) perchè in alternata la potenza è variabile, vedi anche ETT: la potenza elettrica.

La potenza elettrica si misura in W (watt) e viene anche chiamata potenza utile o potenza reale.

In regime sinusoidale, come è quello di casa, il fattore di potenza è uguale al coseno dell'angolo di sfasamento fra tensione e corrente per cui

Pmed = VRMS * IRMS * cosφ

nella figura lo sfasamento consiste in un ritardo della corrente rispetto alla tensione pari a 30°.

Sottocategorie

Circuiti elettrici

Il collegamento degli apparecchi elettrici avviene connettendo fra di loro i morsetti di cui sono dotati.

Il circuito elettrico allora viene ad essere interessato da tensioni e correnti e da trasformazioni di energia che è possibile calcolare utilizzando le leggi che lo governano:

  • principi di conservazione della materia e dell'energia
  • principi di Kirchhoff
  • legge di Ohm
  • legge di Joule
  • ......
  • A parte vengono considerati i circuiti elettrici in corrente alternata (sinusoidale) come caso particolare.
  • Altri casi particolari sono i circuiti elettrici funzionanti a intermittenza (ad onda quadra o ad impulsi)