Giuseppe Pignatale
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 Scienze:
 CORSO BASICO DI ELETTROTECNICA:

 LE LINEE ELETTRICHE A CORRENTE CONTINUA.

 
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Le linee a corrente continua sono linee bipolari caratterizzate da un polo positivo e da uno negativo.
L'energia elettrica in corrente continua è prodotta da generatori in CC - corrente continua - per alimentare utilizzatori funzionanti in continua, vedi figura 1. In pratica, soprattutto nel campo della trazione - automobili - vengono utilizzate gli alternatori che possono avere dei ponti di graetz all'interno, per cui in uscita si ha una tensione continua di valore 13,5 V quasi costante nelle varie fasi di accelerazione del motore a scoppio.

In pratica abbiamo dei generatori di tensione e dei generatori di corrente che sono così rappresentati, vedi figura 2.: un generatore di tensione è caratterizzato da una F.E.M. , forza elettromotrice E che può avere natura meccanica nei generatori elettrici in continua come le dinamo, e, chimica nelle pile e accumulatori e da una sua resistenza interna Ri legata a parametri di costruzione; il generatore di corrente costante eroga una corrente I ed ha anche esso una resistenza interna Ri.

Gli utilizzatori in corrente continua possono essere delle semplici resisten- ze, vedi Fig.003a, che hanno un valore di resistenza Rc - resistenza di carico - per cui se I è la corrente che circola in essa, la tensione ai capi A e B, cioè ai capi della resistenza Rc, sarà

Vab= Rc *I = E- Ri*I

per cui la corrente I sarà definita dalle seguenti relazioni:
I=(E)/(Rc + Ri);

dove la corrente I è direttamente proporzionale alla FEM prodotta dal generatore in continua, e, inversamente proporzionale alla somma totale delle resistenze del circuito in esame.
Per un utilizzatore di resistenza Rc può essere così definita:
Pab= Vab * I;    ma   V=Rc*I;   e    I= Vab/Rc;
per cui la potenza Pab sarà definita:
Pab= Rc*I2;    oppure   Pab= V2/R;
La potenza sarà definita anche dalle seguenti relazioni:
Pab= Vab *I = (E- Ri*I)*I;

Se l'utilizzatore fosse un motore in continua, vedi Fig.003b avente F.E.M. (forza elettro-motrice) E2 che si oppone al passaggio della corrente I e avremo queste relazioni:
Vab=(E1- Ri1*I) =(E2+Ri2* I);   per cui I= (E1 - E2)/(Ri1+Ri2).


 Sopra: esempio di linee elettriche in CC.
Figura001

 Sotto: esempio di generatore di tensione (a)  e di corrente (b).   Fig.002



Sopra: esempi di circuiti di generatori di tensione.
Fig.003



CONTINUA

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Valori di misura: la corrente I si misura in ampere , nei multipli o sottomultipli, la tensione in Volt, e la potenza in watt dove 1 watt è 1watt= 1 Volt * 1 ampere. La potenza è definita anche come in quanto tempo si compie un lavoro per cui P=L/t dove L è il lavoro espresso in Joule mentre t è il tempo in secondi.
1 watt quindi sarà:
1 watt= 1 Joule/sec


La densità di corrente.
La densità di corrente d è definita dal seguente rapporto:
d=I/S;     dove d è la densità di corrente è espressa in Ampere/mm2, I è la corrente in Ampere che attraversa il circuito ed S la sezione del conduttore espressa in mm2.
La densità di corrente ci permette di calcolare la sezione dei cavi di collegamento dell'utilizzatore alla linea in CC conoscendo l'intensità di corrente dell'utilizzatore e la natura del cavo conduttore normalmente rame trafilato. Allo scopo si utilizzano delle tabelle che danno il valore ottimale della densità di corrente, in funzione della corrente e la corri- spondente sezione commerciale del filo di rame per ridurre l'effetto termico prodotto dalla corrente.

 
 

EFFETTO TERMICO DELLA CORRENTE.
Una corrente elettrica attraversando un circuito elettrico, per esempio la resistenza Rc di circuito di Fig.003a, determina una dissipazione di potenza che nel circuito esterno sarà:

Pc= Vab*I= Rc*I2= Vc2/Rc

La quantità di calore Q sviluppata sulla resistenza esterna Rc di fig.003a espressa in grandi calorie su ora sarà:
Q= 0,86* Vc2/Rc= 0,86*Rc*I2   g.c./h

Per esprimerli in piccole calorie per secondo - p.c./sec - si deve tenere conto che 1 Kwatt/ora è 1000 piccole calorie mentre un'ora è composta da 3600 sec. per cui andando a sostituire avremo:
Q= 0,86* (1000/3600)* Rc*I2=0,86* (1000/3600)*Vc2/Rc
per cui avremo:
Q=0,238*Rc*I2 = 0,238*V2/Rc     p.c./sec..