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| Lezione 1 - La Tensione e la Corrente Elettrica | HOME CORSI |
ESEMPI PRATICI SUL TRASFORMATORE Quando in un conduttore elettrico alle cui estremità vengono applicate due cariche elettriche di segno opposto ( + = Positivo; - = Negativo ) si stabilisce in esso una corrente elettrica. In tali condizioni, il conduttore, si dice sottoposto ad una TENSIONE elettrica. Per "cariche elettriche " si intende applicare alle due estremità del conduttore un dispositivo (Macchina elettromagnetodinamica Macchina elettrostatica Macchina elettrochimica ) capace di innescare la reazione necessaria degli elettroni contenuti in un determinato conduttore facendoli spostare da un capo all'altro del conduttore stesso per poi rientrare attraverso il dispositivo di eccitazione - ancora infinite volte fino a quando non si toglie il contatto su uno dei capi del conduttore ( Spostamento di Elettroni = F l u s s o = Corrente Elettrica ). Questi dispositivi di eccitazione si chiamano GENERATORI di energia elettrica. Loro, pertanto, forniscono una tensione elettrica. Attenzione! la tensione è sempre uguale fra i due punti del conduttore a prescindere dal fatto che un capo sia il punto di partenza (Della tensione) e l'altro quello di arrivo (Cioè, per esempio, la comunissima presa elettrica che abbiamo in casa per connettere gli apparecchi o macchine utilizzatrici quali il ferro da stiro, il televisore, ecc). quindi, ai due capi, avremo sempre la stessa tensione. La corrente, invece, e cioè lo spostamento degli elettroni circola nel conduttore variando continuamente la sua intensità in dipendenza di diversi fattori che si verificano lungo un determinato percorso ( Natura e tipo del conduttore lunghezza del conduttore resistenze varie al flusso macchine utilizzatrici lungo il percorso ). I fattori di resistenza o di perdita, se non previsti e calcolati, producono calore lungo un conduttore influendo anche in misura minore sulla tensione. La tensione e la corrente è data dalla potenza di un generatore. La potenza si basa sul LAVORO che esso è in grado di compiere per spostare la carica di un COULOMB. La tensione si misura in Volt e, pertanto, un generatore fornisce la tensione di 1 Volt quando per spostare UN COULOMB DI CARICA compie il lavoro di 1 JOULE. I generatori di energia elettrica si possono dividere in due categorie: a)- GENERATORI DI ENERGIA A CORRENTE ALTERNATA ( Flusso di elettroni in forma sinusoidale-Movimento di cariche elettriche ora in un senso, ora in un altro, alternativamente)   b)-GENERATORI DI ENERGIA A CORRENTE CONTINUA ( Piatta, movimento di cariche elettriche solo in determinato verso ) Costituiscono generatori a corrente continua le cosiddette Pile nei loro svariati tipi e forme, batterie o accumulatori in genere anche questi nei loro svariati tipi e forme fisiche, cellule fotovoltaiche.   Esistono diversi tipi di pile, alcune di esse possono essere anche ricaricate.  Le più conosciute sono: zinco-carbone / alcalino-manganese / Nikel-cadmio / ossido d'argento / litio / mercurio. Ogni elemento di queste pile forniscono una tensione che varia da 1,2 a 2,8 Volt e con una scarica massima in corrente di circa 500 mA. Nota: quando le pile sono scariche, esaurite od inservibili NON bisogna gettarle mai in alcun luogo ma metterle esclusivamente negli appositi contenitori. Le pile, come le batterie a secco o gli accumulatori per auto, ecc sono di natura chimica e pertanto fortemente inquinanti.  Le batterie a secco e gli accumulatori in genere possono essere: al piombo a secco ( Secco, per modo di dire in quanto nel loro interno, oltre a lamine di piombo c'è un "Gel" speciale costituito da elettrolita di acido solforico ), al piombo più elettrolita, al Nichel/Kromo e agli ioni radioattivi in via di sperimentazione. Sono in via di sperimentazione altri tipi di batterie chimiche a grande potenza ed autonomia capaci di far funzionare autoveicoli in genere. NOTA. Porre molta attenzione a trattare i collegamenti elettrici delle batterie a secco o degli accumulatori perché pur essendo loro a basso voltaggio ( 6 - 12 - 24 Volt ) possono fornire con immediatezza, correnti non indifferenti e molto pericolose ( Da 1 Amper a centinaia di Amper ). Questa specifica caratteristica può produrre danni irreparabili, incendi immediati dei circuiti elettrici e della annessa macchina utilizzatrice nonché provocare danni gravissimi alla persona (Esempio: un anello al dito - un bracciale al polso una catenina al collo di normale lunghezza, ecc. di qualsiasi metallo loro siano ed in particolare poi l'oro che è uno dei migliori conduttori rappresentano ustioni e lacerazioni gravissime se messi a contatto anche per un solo istante con i due poli di tali generatori. Si riportano, qui di seguito, alcuni esempi pratici e di facile comprensione per stabilire, senza troppo scrivere, quali siano i collegamenti elettrici che si possono effettuare con tutti questi generatori di corrente elettrica:   Si riportano ancora in modo pratico e comprensivo alcune elementari applicazioni: Funzione Elettromagnetica   Accensione di una lampada. Adeguata al voltaggio ed alla corrente elettrica della sorgente generatrice.  Il trasformatore è una macchina statica ( Cioè senza parti in movimento ) capace di trasformare i valori della tensione e della corrente il altri valori maggiori o minori. Esistono grandissimi trasformatori opportunamente raffreddati ad olio isolante - usati per le grandi centrali di produzione e smistamento ad altissima energia ( Partenze e terminali dei grandi e medi elettrodotti quelle grandi dorsali elettriche che di solito vediamo quando percorriamo una strada od una autostrada ) o delle sub-centrali di smistamento sempre ad alta tensione che di solito vediamo nelle periferie delle città. Esistono anche medi piccoli e piccolissimi trasformatori di tensione e corrente. E' bene anche precisare che tutto questo avviene in corrente alternata (Cioè sinusoidale) alla frequenza di 50 Hz. E' bene anche precisare che l'effetto di trasformazione della tensione e della corrente si ha soltanto con la corrente alternata o pulsante. I trasformatori si possono dividere in due categorie: - TRASFORMATORI MONOFASE; - TRASFORMATORI TRIFASE; Questi trasformatori, in generale, sono costituiti da un NUCLEO di origine ferrosa. Il NUCLEO, a sua volta, è costituito da tante lamelle ferrose di forme geometriche diverse ( Rettangolo Quadrato - a forma di due U ( L'uno opposto all'altro ) a forma di due L rovesciate a forma di due C contrapposte. Le lamelle, sono isolate fra di loro, sono perfettamente precise l'una all'altra, sono affiancate fra di loro e a seconda la loro geometria fisica possono avere fori quadrati o rettangolari al centro. Questi fori variano a seconda della Tensione che si deve trasformare. Per esempio se adoperiamo corrente alternata monofase Basterà una sola finestra (Foro) opportunamente dimensionata per quello che si deve ottenere; se invece adoperiamo corrente alternata trifase occorreranno tre finestre (Una per ogni fase). Le lamelle vengono strette l'una all'altra a mezzo di bulloni con dadi. Il complesso di lamelle strette l'una all'altra viene chiamato PACCO LAMELLARE. Il pacco lamellare ha anche il compito di ridurre le perdite causate da perdite parassite indotte fenomeni di isteresi e rumori di vibrazioni. Per questo motivo, quasi tutti i trasformatori sono completamente schermati e pertanto protetti da calotte metalliche collegate a massa. In un qualsiasi trasformatore, sul NUCLEO, possiamo trovare più avvolgimenti di spire sia in numero diverso come quantità e sia anche come diametro ( Sezione ). Pertanto in un trasformatore monofase, troveremo sempre un avvolgimento di spire chiamato PRIMARIO ( Entrata ) ed uno o più avvolgimenti di spire chiamati SECONDARI ( Uscita ) Normalmente i trasformatori servono per diminuire la tensione di entrata (220 V.Ac.) a valori d'uscita compatibili per il funzionamento di tutte le apparecchiature moderne le quali, in generale, si alimentano con tensioni che variano dai 4,7 V. ai 35 V. Più raro è invece che il trasformatore venga costruito per avere tensioni molto più alte del primario Pertanto avremo trasformatori a bassa tensione e trasformatori ad alta tensione. Esempio di avvolgimento delle spire su lamierini e cioè sul NUCLEO.  Non basta però in un trasformatore - diminuire o aumentare la tensione dei secondari. E' necessario anche pensare alla corrente che si vuole ottenere sugli stessi secondari per alimentare i vari apparati o macchine. Per non riportare un "treno" di formule, vediamo, in linea generale, come si può semplificare il tutto in modo che, se volete, potete anche Voi, cimentarvi nella costruzione di un trasformatore monofase di tensione e corrente. NOTA. Per costruire un trasformatore monofase è necessario che siate maggiorenni e abbiate una approfondita conoscenza dell'energia elettrica e dei suoi pericoli nonché siate consapevoli di quello che state facendo. Se rispettate le istruzioni che seguono, la riuscita è assicurata: 1)-Si presume che già siate in possesso di un NUCLEO di un vecchio trasformatore, di cartone o carta speciale isolante, della fileria varia smaltata e di altre attrezzature di laboratorio. E' difficile che abbiate una bobinatrice; però con la buona volontà, si possono realizzare le spire anche a mano sempre tenendo presente che ciò si fa per motivo sperimentale e di studio. Un Tester ( strumento di misura dei vari valori di tensione e corrente è indispensabile ). Se per esempio disponete di un trasformatore vecchio che è interrotto il secondario o uno dei secondari mentre il primario ancora è efficiente, le cose si semplificano. Togliere con cura il secondario o tutti i secondari e lasciare indenne il primario ( Entrata 220 V.Ac. ). A questo punto, passiamo alle formule: 2)-Bisogna sapere prima di tutto la reale potenza espressa in WATT che il trasformatore deve avere. La potenza di un trasformatore non si calcola sommando i WATT che si intendono avere in ogni secondario o in un solo secondario, ma calcolando le dimensioni del Nucleo. Per Nucleo s'intende solo ed esclusivamente quella parte metallica avvolta dal cartoccio di base ove vengono avvolte le spire e NON le altri parti del NUCLEO stesso che rimangono scoperte. Per calcolare la potenza si ricorre alla seguente formula classica: -0,95, è un coefficiente utilizzato per ricavare la sezione netta del nucleo; -1,10, si riferisce al tipo di lamierino usato. Ogni tipo di metallo che viene usato per formare un NUCLEO ha una misura in WEBER. In generale, un nucleo tipo standard è sempre al silicio. Il numero fisso 1,10 si riferisce a questo ultimo; - 140, anche questo è un numero fisso per calcolare tutti i trasformatori. 3)-Il numero per Volt del PRIMARIO, è direttamente proporzionale alla potenza in WATT del suo NUCLEO. Per sapere quante spire per Volt si debbono avvolgere sul PRIMARIO, si ricorre alla seguente formula: (0,0444 x Hz x Sn x 1,10) 0,0444, numero fisso, come sopra; Sn, è l'area netta del NUCLEO in millimetri quadrati; 1,10, è il valore standard WEBER per metalli al silicio. 4)-Per calcolare il DIAMETRO (Sezione) del filo per l'avvolgimento PRIMARIO da collegare alla rete di 220 Volt Ac. si deve tenere conto della potenza in WATT del NUCLEO. Conoscendo la potenza in WATT si deve calcolare per prima cosa gli AMPER massimi che devono scorrere sul filo ( SPIRE ). La formula è la seguente: La formula è la seguente: a)-Diametro filo di rame secondario = WATT : AMPER. ( Che si desiderano ). b)-Conoscendo gli AMPER possiamo calcolare il diametro del SECONDARIO o dei SECONDARI ( Calcolati col metodo di uno alla volta ) con la stessa formula adottata per il filo del PRIMARIO e cioè, DIAMETRO = 0,72 x Radice quadrata degli Amper; I Volt che desiderate sul secondario o sui secondari, dovete stabilirvi voi, tenendo conto che per ogni spira completa si ottiene circa un volt.       Ecco a Voi qui di seguito le figure dei principali tipi di trasformatori in commercio principalmente venduti dalla Rivista Nuova Elettronica di Bologna.  | |