Tensione Alternata. in corrente continua nonn è possibile sfruttare i vantaggi di un sistema trifase

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1 Pagina 1 di 5 Tensione Alternata L'utilizzo della corrente alternata deriva dal fatto che: il trasporto (soprattutto su lunghe distanze) di elevate potenze elettriche è molto efficiente se effettuato ad elevate tensioni, queste ultime raggiungibili abbastanza facilmente con l'utilizzo di trasformatori gli alternatori sono costruttivamente più semplici e hanno rendimento più elevato rispetto alle dinamo in corrente continua nonn è possibile sfruttare i vantaggi di un sistema trifase Quasi tutti gli apparecchi utilizzatori elettronici funzionano in corrente continua ma questa può essere ottenuta, dalla corrente alternata, mediante un semplice raddrizzatore. Per contro dalla corrente continua è possibile ottenere corrente elettrica alternata, generata in opportuni parametri di frequenza, forma d'onda e tensione mediante dispositivi detti inverter. Per sinusoidi, il valore efficacee è volte l'ampiezza: Il neutro Nella configurazione a stella esiste un punto centrale su cui converge un terminale di ciascuna impedenza. Questo punto è chiamato neutro. Il potenziale elettrico presente sul punto neutro è la somma vettoriale delle tensioni di fase, che in un sistema equilibrato e simmetrico ha valore nullo. Se il sistema viene squilibrato o le tensioni diventano asimmetriche, il punto neutro si sposta dal centro della stella. In tale caso le tensioni fase- neutro non saranno uguali tra loro. Generalmente nelle cabine di distribuzione elettrica il secondario del trasformatore di riduzione è configurato a stella, e il punto neutro viene collegato a terra per mezzo di un dispersore infisso nel terreno. Inoltre è consegnato all'utente (oltre alle fasi) per mezzo della linea del neutro.

2 Pagina 2 di 5 Lo scopo è quello di permettere il ritorno della differenza di corrente tra le linee di fase nel caso, peraltro frequentissimo nella distribuzione elettrica pubblica, in cui i carichi presenti non siano equilibrati. In tale situazione infatti il potenziale del neutro del trasformatore ed il potenziale del neutro del carico non corrispondono. Il collegamento di neutro rappresenta un cortocircuito che tende a uguagliare il potenziale del neutro del carico a quello del trasformatore, ripristinando così parzialmente la simmetria delle tensioni di linea. L'utenza monofase Nella maggior parte delle abitazioni domestiche arrivano solamente due conduttori: una fase ed il neutro. La tensione faseneutro è pari a circa 230 V, che è la nota tensione di funzionamento della maggior parte delle apparecchiature domestiche. Questo viene fatto essenzialmente per economia d'impianto, trattandosi di utenze prevalentemente destinate all'illuminazione e ad altri utilizzi in cui una singola fase è sufficiente. Non si ha a che fare con grosse macchine rotanti come avviene nelle industrie e la potenza installata è spesso modesta, limitata a pochi kw. Le forniture agli utenti monofase sono distribuite tra le tre fasi in modo da equilibrare statisticamente gli assorbimenti e ottimizzare il trasporto. Le correnti di ritorno dai neutri delle abitazioni si compensano mediamente in modo da fare tendere a zero la corrente di neutro verso il trasformatore presente in cabina. In alcune zone d'italia è ancora presente la distribuzione trifase a 220 V (tensione concatenata) con 127 V di tensione fase-neutro, a causa di ritardi nell'adeguamento ai valori standard europei (400/230 V). In questi casi, il neutro non viene più utilizzato e le utenze impropriamente definite "monofase" vengono allacciate tra due fasi per fornire 220 V; le utenze trifase ricevono esclusivamente i tre conduttori di fase (la possibilità di prelevare la monofase a 127 V non troverebbe alcuna utilità ai giorni nostri). Si tratta di situazioni "temporanee", destinate ad essere sanate in breve tempo. Per evitare inconvenienti con gli utilizzatori trifase, molti impianti utilizzano un trasformatore elevatore per ottenere i valori standard di 400/230 V; il neutro è ottenuto collegando il centro stella del secondario all'impianto di terra dell'edificio. In questo modo è assicurato il funzionamento delle normali apparecchiature reperibili in commercio, e l'adeguamento della rete ai valori standard comporterà la sola rimozione del trasformatore. Le forniture monofase vengono generalmente concesse per potenza impegnata fino a 6 kw, raramente possono raggiungere i 10 kw (a discrezione del gestore); al di sopra dei 10 kw di potenza impegnata sono concesse esclusivamente forniture trifase. Queste limitazioni sono imposte dal gestore per evitare squilibri, a livello locale, sulla rete di distribuzione finale in bassa tensione. Tensione Alternata Trifase In elettrotecnica con sistema trifase si intende un particolare sistema di produzione, distribuzione e utilizzazione dell'energia elettrica basato su tre tensioni elettriche alternate aventi la stessa frequenza (isofrequenziali) e la stessa differenza di fase.

3 Pagina 3 di 5 Diagramma delle fasi Si può considerare un generatore trifase come costituito da tre generatori singoli di corrente alternata con la stessa frequenza ma con le fasi traslate o sfasate di 120. Lo schema a destra mostra come la somma delle tensioni (phase) dei tre generatori sia sempre pari a 0 Volt. Se si considera a potenziale di riferimento zero un terminale di ciascun generatore, la tensione presente ai capi liberi è schematizzata nel seguente diagramma polare: Si noti come fra i tre assi di un sistema di riferimento può esservi un angolo qualsiasi, non necessariamente di 90. Si possono osservare i fasori corrispondenti alle tre tensioni di fase E 1, E 2 ed E 3, misurate in riferimento al punto centrale N, (chiamato neutro). La somma vettoriale delle tensioni è nulla se il sistema è simmetrico, ovvero se le tensioni sono identiche in modulo e sfasate esattamente di 120.

4 Pagina 4 di 5 Le tensioni misurate tra i punti A-B, B-C e C-A sono dette tensioni concatenate o anche tensioni di linea. In un sistema equilibrato e simmetrico, la relazione tra tensioni di fase e tensioni concatenate è data da: dove E è il modulo identico per le tre tensioni di fase. In modulo, si ha: Le tensioni ufficialmente usate in Italia sono 230 V tra fase e neutro e 400 V tra fase e fase (prima dell'adeguamento alla rete europea erano 220 V fase-neutro e 380 V fase-fase). Si noti come il rapporto tra queste tensioni sia di Stella e triangolo Stella simbolo: Y Schema di connessione a stella Schema di connessione a stella Triangolo o delta (simbolo: ) Schema di connessionee a triangolo Definendo tensione di linea la tensione di linea equivale alla tensione misurata tra due linee, nel collegamento a stella la differenza (vettoriale) tra due tensioni di fase, ovvero in modulo, in un sistema equilibrato, pari a volte la tensione di fase. Nel collegamento a triangolo la tensione di linea corrisponde alla tensione di fase. Ogni schema a stella può essere convertito in uno a triangolo e viceversa.

5 Pagina 5 di 5 La configurazione a triangolo presenta tra due linee (fasi) una impedenza equivalente pari al valore delle impedenze usate (I), mentre nella configurazione a stella il valore è maggiore di un fattore 3. Il collegamento dei carichi nella pratica quotidiana, per esempio gli avvolgimenti di un motore elettrico o di un trasformatore, può essere effettuato nelle due modalità. In genere sulle macchine è presente una scatola (morsettiera) in cui è possibile configurare il circuito per mezzo di ponticelli, in modo da adattare il funzionamento a tensioni concatenate di 400 oppure 230 volt. In alcuni grossi motori asincroni trifase progettati per funzionare con gli avvolgimenti collegati a triangolo (quindi sottoposti alla tensione concatenata) è possibile effettuare l avviamento stella. La corrente assorbita nel collegamento a triangolo è 3 volte quella assorbita nel collegamento a stella. Di conseguenza anche la coppia motrice è 3 volte maggiore. Gli avvolgimenti di un motore progettati per una tensione nominale di 220 V, non possono essere collegati a triangolo in un sistema trifase a 380 V, ma solo a stella; possono ovviamente essere collegati a triangolo in un sistema trifase di 220 V. Generalmente il collegamento triangolo è quello che corrisponde alla potenza nominale del motore. Spesso si usa, specie per i motori di grossa potenza, l'avviamento stella-triangolo. Alla partenza cioè gli avvolgimenti sono collegati a stella. Questo per ridurre la corrente allo spunto. Ma se si tien conto che riducendo la corrente si riduce la coppia, quindi l'accelerazione, quindi il tempo che impiega il motore ad arrivare a regime, si può dimostrare che non si riduce affatto il surriscaldamento, anzi potrebbe aumentare rispetto ad un avviamento diretto. In pratica si è usato e si continua ad usare questo tipo di avviamento inutilmente. Inoltre non bisogna illudersi che un motore le cui caratteristiche sono riferite al collegamento a triangolo assorba meno corrente a carico con il collegamento a stella. Se il carico è immutato ed il motore è in grado di avviarsi anche collegato a stella, a regime funzionerà con uno scorrimento più elevato con un surriscaldamento che può essere eccessivo. Schema semplificato di Avviamento Stella - Triangolo Motore a stella (avviamento) Motore e resistenze a stella 1 fase di transizione Motore a triangolo con resistenze in serie Motore a triangolo 2 fase di transizione (marcia)