- Corrente alternata
- Le invenzioni di Tesla
- Trasformatore
- Caratteristica fondamentale del trasformatore
- Corrente continua
- La guerra delle correnti: AC vs DC
- Corrente continua ad alta tensione
- Riferimenti
La differenza tra corrente alternata e continua è fondamentalmente nel modo in cui gli elettroni si muovono nei fili che la trasportano. In corrente alternata è un movimento oscillatorio, mentre in corrente continua gli elettroni fluiscono in una sola direzione: dal polo negativo a quello positivo.
Ma ci sono più differenze, che vanno dalla generazione all'efficienza nell'uso, nella sicurezza e nel trasporto. Ognuno ha i suoi vantaggi e svantaggi, quindi l'uso dell'uno o dell'altro dipende dall'applicazione.
| Corrente alternata | Corrente continua | |
|---|---|---|
| Direzione della corrente | Bidirezionale (oscillante) | Unidirezionale (uniforme) |
| fonte | alternatori | Batterie, batterie, dinamo |
| Fonti di forza elettromotrice (emf) | Conduttori o conduttori oscillanti o rotanti in presenza di campo magnetico. | Reazioni elettrochimiche all'interno di celle e batterie. Generatori AC commutati o rettificati con diodi |
| Frequenza operativa | Nelle prese domestiche e industriali 50Hz o 60HZ | 0 Hz |
| Tensione di esercizio | 110 V o 220 V. | 1.5V; 9V; 12V o 24V |
| Tensione di trasmissione a lunga distanza | Fino a 380.000 Volt | Non può essere trasportato per lunghe distanze perché ha molte perdite |
| Ampere circolanti in un motore da 1 Hp | Monofase 110 V 60 Hz: 16 ampere | A 12 volt CC: 100 ampere |
| Corrente massima per Joule di consumo | 110 V: 0,01 A / J 220 V: 0,005 A / J | 12V: 0,08 A / J 9V: 0,1 A / J |
| Elementi passivi nei circuiti | impedenze: -Resistive -Capacitive -Induttivo | -Resistenza |
| Vantaggio | Poche perdite durante il trasporto. | È sicuro perché è a bassa tensione. Conservabile in batterie e batterie. |
| svantaggi | Non molto sicuro a causa dell'elevata tensione di esercizio. | Non può essere trasportato per lunghe distanze perché ha molte perdite |
| applicazioni | Domestico e industriale: lavatrici, frigoriferi, impianti di produzione. | Apparecchiature elettroniche portatili: smartphone, laptop, radio, torce elettriche, orologi. |
Corrente alternata
Non è possibile parlare di corrente alternata senza menzionare Nikola Tesla (1846-1943), l'ingegnere di origine serbo-croata che l'ha inventata e promossa. È stato colui che ha generato il maggior numero di brevetti per le sue applicazioni, trasporto e usi.
Tutti questi brevetti furono ceduti alla società americana Westinghouse Electric Co dal suo ideatore, al fine di ottenere i finanziamenti necessari per i suoi esperimenti e progetti.
I primi test sulla corrente alternata furono effettuati da uno dei principali pionieri dell'elettricità: Michael Faraday (1791-1867), che scoprì l'induzione elettromagnetica e costruì il primo generatore di corrente alternata.
La trasmissione della corrente alternata è molto più efficiente. Fonte: Pixabay.
Uno dei suoi primi usi pratici nel 1855 fu l'elettroterapia con corrente alternata per attivare la contrazione muscolare. Per questo tipo di trattamento, la corrente alternata era molto superiore alla corrente continua.
Successivamente, nel 1876, l'ingegnere russo Pavel Yáblochkov inventò un sistema di illuminazione basato su lampade ad arco elettrico e generatori di corrente alternata. Nel 1883 l'azienda austro-ungarica Ganz Works aveva già installato una cinquantina di sistemi di illuminazione a corrente alternata.
Le invenzioni di Tesla
Tra i principali contributi di Nicola Tesla per lo sviluppo e l'utilizzo della corrente alternata c'è l'invenzione del motore elettrico che funziona con corrente alternata, senza la necessità di essere convertito in corrente continua.
Nikola Tesla ha inventato anche la corrente trifase, per sfruttare al meglio l'energia nella produzione e le infrastrutture nel trasporto dell'elettricità. Oggi questo sistema è ancora utilizzato.
Trasformatore
L'altro grande contributo nello sviluppo della corrente alternata è stata l'invenzione del trasformatore. Questo dispositivo consente di aumentare la tensione per il trasporto a lunga distanza e di abbassarla per un uso più sicuro nelle case e nell'industria.
Sicuramente, questa invenzione ha reso la corrente alternata un'alternativa migliore come metodo di distribuzione di energia elettrica rispetto al metodo a corrente continua.
Il precursore del moderno trasformatore era un dispositivo con anima in ferro chiamato "generatore secondario", esposto a Londra nel 1882 e successivamente a Torino, dove veniva utilizzato per l'illuminazione elettrica.
Il primo trasformatore con nucleo in ferro chiuso, come lo conosciamo oggi, è stato presentato da due ingegneri ungheresi dell'azienda Ganz di Budapest. I brevetti sono stati acquistati da Westinghouse Electric Co.
Caratteristica fondamentale del trasformatore
La caratteristica fondamentale del trasformatore è che il quoziente tra la tensione di uscita nel secondario V S e la tensione di ingresso nel primario V P è uguale al quoziente tra il numero di spire dell'avvolgimento secondario V 2 diviso per il numero di spire del avvolgimento primario n. 1 :
V S / V P = N 2 / N 1
Scegliendo semplicemente il rapporto di spire appropriato tra primario e secondario del trasformatore, è possibile ottenere la corretta tensione di uscita in modo accurato e senza apprezzabili perdite di potenza.
Schema del trasformatore. Fonte: Wikimedia Commons. KundaliniZero
Il primo sistema di distribuzione elettrica commerciale che utilizzava trasformatori fu inaugurato nello stato del Massachusetts, Stati Uniti, nel 1886.
Ma l'Europa stava tenendo il passo con lo sviluppo elettrico, poiché nello stesso anno fu installata a Cerchi, in Italia, una linea di trasmissione basata sul trasformatore di nuova invenzione, che trasmetteva corrente alternata su una distanza di 30 km a una tensione effettiva di 2000 volt. .
Il trasformatore non è stato solo una rivoluzione nel campo della trasmissione di energia elettrica. Anche nel campo dell'industria automobilistica, quando veniva utilizzato dalla Ford Motor Company nel sistema di bobine di accensione delle candele Ford Model T.
Corrente continua
La corrente continua fu prodotta nel 1800 attraverso l'invenzione della pila voltaica, così chiamata perché il suo inventore fu il fisico italiano Alessandro Volta, vissuto tra il 1745 e il 1827.
Sebbene l'origine della corrente non fosse ben compresa, il fisico francese André Marie Ampere (1775-1836), identificò due polarità nelle celle voltaiche e ipotizzò che la corrente elettrica fluisse dal polo positivo a quello negativo.
Ancora oggi si usa questa convenzione, anche se è noto che i portatori di carica elettrica sono gli elettroni che vanno esattamente al contrario, dal terminale negativo al terminale positivo.
Figura 4. La corrente continua è comodamente e comodamente immagazzinata nelle batterie. (Pixabay)
L'inventore francese Hippolyte Pixii (1808-1835) costruì un generatore costituito da un anello o anello di filo che ruotava attorno a un magnete, osservando che ogni mezzo giro il flusso di corrente era invertito.
Su suggerimento di Ampere, l'inventore aggiunse un commutatore e fu così creato il primo generatore di dinamo o corrente continua.
Per quanto riguarda i sistemi di illuminazione elettrica, tra il 1870 e il 1880 furono utilizzate lampade ad arco elettrico che richiedevano alta tensione, sia continua che continua.
Come è noto, l'alta tensione è molto pericolosa da utilizzare nelle case. In questo senso, l'inventore americano Thomas Alva Edison (1847-1931) ha reso più sicuro e commerciale l'uso dell'elettricità per scopi di illuminazione. Edison ha perfezionato la lampadina a incandescenza nel 1880 e l'ha resa redditizia.
La guerra delle correnti: AC vs DC
Proprio come Nikola Tesla era il promotore della corrente alternata, Thomas Alva Edison era il promotore della corrente continua perché la considerava più sicura.
Anche per scoraggiare l'uso della corrente alternata per scopi commerciali, Edison ha inventato la sedia elettrica in corrente alternata, in modo che il pubblico ne comprendesse il pericolo per la vita umana.
Inizialmente, Nikola Tesla ha lavorato presso la compagnia elettrica Edison Electric e ha dato vari contributi per migliorare i generatori di corrente continua.
Figura 5. Da destra a sinistra Henry Ford, Thomas Edison, il presidente degli Stati Uniti Warren G. Harding e Harvey S. Firestone, 1921, tramite Wikimedia Commons.
Ma poiché Tesla era convinto dei vantaggi della corrente alternata dal punto di vista del suo trasporto e distribuzione, non ci volle molto perché le differenze con Edison mettessero in conflitto queste due forti personalità. Inizia così la guerra delle correnti: AC vs. DC.
I vantaggi della trasmissione in corrente alternata e dei primi sistemi di distribuzione interurbana in corrente alternata nel 1891 fecero perdere a Edison, che ostinatamente continuava a difendere la corrente continua, la presidenza e la direzione dell'azienda che aveva fondato, che passò essere chiamata società General Electric.
Né Nikola Tesla vinse questa guerra, perché alla fine George Westinghouse e gli azionisti della sua compagnia divennero milionari. Tesla, che divenne ossessionato dall'idea di trasmettere energia elettrica su lunghe distanze senza fili, finì povero e dimenticato.
Corrente continua ad alta tensione
L'idea di utilizzare la corrente continua per la distribuzione di energia elettrica a lunga distanza non è stata del tutto abbandonata, poiché tali sistemi sono stati sviluppati negli anni '50.
Oggi il cavo sottomarino più lungo al mondo per il trasporto di energia elettrica, il cavo NorNed, che collega la Norvegia con i Paesi Bassi, utilizza una corrente continua di 450mila volt.
Figura 6. Percorso del cavo sottomarino NorNed tra i Paesi Bassi e la Norvegia, che trasporta corrente continua attraverso il Mare del Nord. Fonte: Wikimedia Commons.Michiel1972
L'uso di corrente alternata per cavi sottomarini non è adatto in quanto l'acqua di mare è un ottimo conduttore di elettricità e un cavo sottomarino in corrente alternata induce correnti parassite in acqua salata. Ciò provocherebbe grandi perdite di energia elettrica che vuole essere trasmessa.
La corrente continua ad alta tensione viene oggi utilizzata anche per alimentare i treni elettrici mediante binari.
Riferimenti
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- Wikipedia. DC. Estratto da: es. wikipedia.com
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