In un sistema a corrente continua si ha un flusso costante di cariche elettriche attraverso un conduttore che circolano sempre nello stesso verso.
Nel caso della corrente alternata l'intensità di corrente varia nel tempo con un andamento sinusoidale.
Questo in pratica significa che il flusso delle cariche elettriche è ripetitivo (periodico) e alternato (positivo-negativo), cioè si inverte.
La frequenza f, misurata in hertz (Hz), indica quante volte il flusso si inverte in un secondo. In Italia la tensione di alimentazione negli impianti civili ha un valore di 230 volt, mentre la frequenza della corrente alternata è pari a 50Hz.
Sfasamento tra tensione e corrente
In un circuito la tensione alternata e la conseguente corrente alternata hanno la stessa frequenza, ma normalmente risultano sfasate: tutti i punti caratteristici, come ad esempio il picco positivo, vengono raggiunti in momenti diversi.
La corrente può presentare uno sfasamento sia in ritardo che in anticipo rispetto alla tensione.
Solo nei circuiti costituiti esclusivamente da resistenze (puramente ohmici) non si ha sfasamento. Ad esempio una lampada alogena, avendo un funzionamento esclusivamente resistivo, non crea alcuno sfasamento tra tensione e corrente.
In presenza di fenomeni magnetici (circuiti resistivo-induttivi) la corrente è sempre in ritardo rispetto alla tensione. Un motore elettrico, essendo sede di fenomeni magnetici, crea sempre uno sfasamento della corrente in ritardo rispetto alla tensione.
Questo fenomeno comporta che la potenza assorbita da un carico elettrico induttivo si differenzia in due parti. La Potenza Attiva e Reattiva.
La Potenza Attiva è tipicamente la potenza che realizza il lavoro sul carico, è la potenza effettivamente utile.
La Potenza Reattiva produce il campo elettromagnetico necessario al funzionamento della macchina elettrica, ma non genera lavoro utile.
Il distributore di rete quindi deve generare e trasportare oltre alla potenza attiva utile anche una certa potenza reattiva non fruibile dall`utilizzatore ma indispensabile per la conversione dell`energia elettrica.
Per tener conto di questi fenomeni si utilizza il fattore di potenza di un carico elettrico che indica l'entità dello sfasamento. Il fattore di potenza è dato dal valore del cos(Ф), pertanto il suo valore varia tra 0 ed 1.
La potenza attiva si calcola con la seguente relazione:
Potenza attiva P = V I cos Ф
In un sistema elettrico con un carico puramente resistivo lo sfasamento è nullo, per cui si ha cos(Ф) = 1, che rappresenta la situazione ideale, in quanto vuol dire che la potenza attiva è massima e quella reattiva è nulla. Invece, in un sistema di tipo induttivo (come ad es. un motore elettrico, un alimentatore per lampada fluorescente, etc.) il cos(Ф) è inferiore ad 1, il che vuol dire che la potenza attiva diminuisce e compare quella reattiva, sempre indesiderata. Pertanto, sui motori elettrici e sugli altri grandi carichi quasi esclusivamente induttivi, è in genere indicato il valore di cos(Ф) prodotto dalla macchina, ed è comunque possibile rilevare tale valore tramite un cosfimetro, in modo che si possa eventualmente procedere a un opportuno rifasamento.
Si definisce rifasamento qualsiasi provvedimento inteso ad aumentare il fattore di potenza di un dato carico, allo scopo di ridurre, a pari potenza attiva assorbita, il valore della corrente che circola nell'impianto. Esso si propone soprattutto lo scopo di diminuire le perdite d'energia.
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| prima del rifasamento |
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| dopo il rifasamento |
Il rifasamento degli impianti ha acquistato importanza poiché l'ente distributore dell'energia elettrica ha imposto clausole contrattuali attraverso provvedimenti tariffari che, di fatto, obbligano l'utente a rifasare il proprio impianto, per una migliore e più economica utilizzazione dell'energia.
Il provvedimento più economico è quello di installare, in parallelo col carico da rifasare o nel punto desiderato della rete, dei condensatori statici d'appropriata capacità.
SISTEMA TRIFASE E MONOFASE
L'andamento sinusoidale è proprio la forma d'onda che si genera facendo ruotare delle spire in un magnete (o viceversa), meccanismo alla base della generazione della corrente.
Il sistema elettrico moderno, dalla produzione fino alla trasmissione e alla distribuzione dell’energia, funziona in corrente alternata trifase.
Questa viene utilizzata principalmente negli impianti industriali perché a parità di potenza (soprattutto quando parliamo di grandi potenze) i costi per i materiali dei generatori e dei cavi è all’incirca dimezzato. Il grande risparmio economico ci fa capire perché questi sistemi vengono utilizzati per trasportare l’energia elettrica quando deve affrontare grandi distanze.
Un sistema trifase è alimentato da tre fasi ovvero da tre tensioni alternate sinusoidali. Esse alimentano contemporaneamente l'utilizzatore, anch'esso ovviamente di tipo trifase.
In un sistema trifase abbiamo a disposizione quattro cavi (tre fasi e un neutro comune). La differenza di potenziale tra fase e fase è generalmente di 380V, mentre ogni fase ha una differenza di potenziale rispetto al neutro di 230 volt.
L'alimentazione monofase che utilizziamo nelle nostre abitazioni, deriva dal sistema trifase. L'azienda fornitrice mette a nostra disposizione solo una delle tre fasi di cui dispone a monte, più il neutro, quindi abbiamo una differenza di potenziale di 230V a 50Hz.
Domande
Questa viene utilizzata principalmente negli impianti industriali perché a parità di potenza (soprattutto quando parliamo di grandi potenze) i costi per i materiali dei generatori e dei cavi è all’incirca dimezzato. Il grande risparmio economico ci fa capire perché questi sistemi vengono utilizzati per trasportare l’energia elettrica quando deve affrontare grandi distanze.
Un sistema trifase è alimentato da tre fasi ovvero da tre tensioni alternate sinusoidali. Esse alimentano contemporaneamente l'utilizzatore, anch'esso ovviamente di tipo trifase.
In un sistema trifase abbiamo a disposizione quattro cavi (tre fasi e un neutro comune). La differenza di potenziale tra fase e fase è generalmente di 380V, mentre ogni fase ha una differenza di potenziale rispetto al neutro di 230 volt.
L'alimentazione monofase che utilizziamo nelle nostre abitazioni, deriva dal sistema trifase. L'azienda fornitrice mette a nostra disposizione solo una delle tre fasi di cui dispone a monte, più il neutro, quindi abbiamo una differenza di potenziale di 230V a 50Hz.
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| presa trifase |
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| spina trifase |
Domande
- Cosa cambia tra corrente alternata e corrente continua?
- Cosa è la frequenza?
- Disegnare l'andamento della corrente e della tensione ed indicare i valori delle grandezze che conosci.
- Cosa si intende per sfasamento?
- Cosa sono la potenza attiva e reattiva?
- Cosa è il fattore di potenza?
- Cosa è il rifasamento?
- Cosa cambia tra sistema trifase e sistema monofase?
