Testo Il trasformatore Promemoria sulla potenza in corrente alternata In corrente alternata, Pm = 1/2 Imax Vmax Questo consente di definire Ieff = Imax / √2 e Veff = Vmax / √2, così Pm = Ieff Veff In corrente alternata, si fa spesso riferimento ai valori efficaci di corrente e tensione, quindi ometteremo i pedici per brevità Nei sistemi di distribuzione dell’energia elettrica si scontrano due esigenze: • per motivi di efficienza nella trasmissione dell’energia, si desiderano alte correnti o alte tensioni negli elettrodotti (poiché la potenza trasmessa è P = VI) • per motivi di riduzione delle perdite di 2 potenza per effetto Joule (P = RI ), si desiderano basse correnti negli elettrodotti È quindi opportuno scegliere che negli elettrodotti la tensione sia la massima possibile (alta tensione) Centrale idroelettrica La Grande-2-A, Québec (Canada) Un esempio concreto Per ognuna delle 6 turbine: I = 500 A, V = 735 kV, R = 0,22 ohm/km, L = 100 km Perog = IV = 735000 V x 500 A = 368 MW Pdiss = I2R = (500 A)2 x 220 ohm = 55 MW = 15% Perog Raddoppiando I e dimezzando V, Perog è costante ma Pdiss quadruplica, diventando 60% Perog! • per motivi di sicurezza, si desiderano basse differenze di potenziale nell’impianto di generazione (centrale) e presso l’utenza (abitazione, azienda) (problema: la rigidità dielettrica dell’aria è di 30 kV/cm…) Una parentesi: gli uccelli non prendono la scossa quando poggiano sui cavi dell’alta tensione perché la ddp fra le zampe è bassa rispetto alla resistenza che offre il volatile. Se invece le due zampe poggiassero su fili diversi… Effetti della corrente elettrica sul corpo umano Corrente inferiore a 0,5 mA (soglia di percezione): non si ha alcun danno o percezione dolorosa per tempi indefiniti fino a 10 mA (limite di rilascio): non si hanno effetti pericolosi oltre alla percezione dolorosa, ed è possibile rilasciare la muscolatura; 10-50 mA: non si è in grado di rilasciare i muscoli contratti dalla corrente e la pericolosità della scarica è in funzione del tempo di applicazione; >50 mA: intensità pericolosa per qualunque durata temporale. In corrente continua i suddetti valori vanno corretti rispettivamente a 2, 40 e 500 mA. Ai fini pratici si preferisce definire soglie di tensione di rischio: • 120 V in corrente continua • 50 V in corrente alternata Per ottenere una trasmissione di energia ottimale: è necessario un dispositivo, detto trasformatore, con cui si aumenti (per il trasporto) e poi si diminuisca (per il consumo) la differenza di potenziale in un circuito, mantenendo costante il prodotto IV Funzionamento di un trasformatore Funzionamento di un trasformatore Espira = ΔΦ/Δt = Vp/Np = Vs/Ns Vs = Vp (Ns/Np) rapporto di trasformazione In assenza di perdite di energia nel trasformatore, si ha Pp = Ps quindi IpVp = IsVs quindi Is = Ip (Vp/Vs) La possibilità di trasformare facilmente la tensione della corrente alternata con il trasformatore (che non funziona in corrente continua!) è stata uno dei fattori essenziali nella vittoria della corrente alternata sulla corrente continua nella cosiddetta “guerra delle correnti”, combattuta negli USA alla fine del XIX sec. Nikola Tesla (1856 - 1943) Thomas A. Edison (1847 - 1931)