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Sulla potenza in c.a.s.

Articolo n° 7 su 36 del corso "DR plus". Vai all'indice del corso.

Paragrafi dell'articolo:

  1. Potenza: una o trina?
  2. D&R
  3. Lezioni ed articoli
Potenza: una o trina

Una o trina ?

 

Qualcuno chiede se la potenza reattiva si può eliminare o quanto calore sviluppa. Altri a quanti watt corrisponde un voltampere. Molti chiedono a che servono tre potenze in alternata quando in continua ne basta una..

Già, perché questa triade?

Molti infatti sembrano dimenticare che in realtà la potenza è un concetto unico, antecedente alle suddivisioni evidenziate dagli aggettivi cui sono associate anche diverse unità di misura, almeno nominalmente.

La potenza è il lavoro fatto da un sistema, una macchina, nell'unità di tempo, conseguente ad una trasformazione di energia. E', in generale, espressa dal prodotto di due grandezze che descrivono l'evolversi del fenomeno, l'una considerata come causa l'altra come effetto, sempre inscindibilmente legate: forza per velocità per un corpo in movimento traslatorio, coppia per velocità angolare per un corpo rotante, pressione per portata ponderale per un fluido, tensione per intensità di corrente per l'elettricità. Quando le due grandezze sono costanti nel tempo, la potenza è costante e basta un numero per descriverla. Si ha solo la complicazione del segno, ma questo è solo il modo per stabilire il senso in cui avviene il fenomeno, il verso del flusso dell'energia secondo l'osservatore. Il segno dipende da una convenzione stabilita dall'osservatore. Se si decide che il sistema è un utilizzatore dell'energia analizzata, si conviene di attribuire un segno positivo alla potenza in esso entrante. Una potenza uscente sarà allora negativa, ed il sistema si comporta in tal caso come generatore. In continua non c'è bisogno di nient'altro: il sistema è o un generatore od un utilizzatore e l'energia, uscente o entrante, si ottiene moltiplicando la potenza per il tempo di osservazione.

Quando le grandezze componenti sono variabili nel tempo, lo è anche la potenza, non solo in valore assoluto, ma anche come segno. Le grandezze elettriche variano molto più rapidamente dei tempi che a noi servono per valutare ad esempio i consumi. Ci interessa non tanto l'energia messa in gioco in qualche millisecondo ma quella relativa ad un'ora o a giorni. E' allora sufficiente conoscere il valore medio della potenza trasferita dal generatore all'utilizzatore nell'intervallo di tempo considerato in quanto, per definizione di valore medio, basterà moltiplicare quel valore per l'intervallo di tempo per trovare l'energia trasformata. Al valore medio di una potenza variabile, si dà il nome di potenza attiva, simbolo P, e per essa si conserva l'unità di misura originaria: il watt. E' un valore comodo, ma possiamo disinteressarci del variare istante per istante della potenza? La sua fluttuazione potrebbe anche dar luogo ad una potenza media nulla, ma non per questo il sistema in esame sarebbe privo di sollecitazioni, e di queste occorre tenere conto nel dimensionamento e nell'esercizio. Si valuta perciò l'ampiezza dell'oscillazione della potenza attorno al valore medio: è questa la potenza apparente, simbolo S, uguale al prodotto dei valori efficaci di tensione e di corrente: S=U*I. L'unità di misura è certamente ancora il watt, ma il suo significato, ed il conseguente uso pratico che se ne fa, è diverso, quindi anche il nome: voltampere. Essendo legata alle effettive grandezze che sollecitano comunque il sistema, essa non è mai nulla, ed è anche detta, oltre che potenza apparente, potenza di dimensionamento.

La potenza apparente differisce in genere dalla potenza attiva. Numericamente è maggiore, potremmo dire che è la massima potenza attiva che si può ottenere. Ma a cos'è dovuta e com'è valutabile la differenza? Esiste una frazione di tempo, percentualmente più o meno significativa del semiperiodo della potenza, in cui l'utilizzatore restituisce al generatore parte dell'energia ricevuta, quella immagazzinata nei sui accumulatori di energia, cioè nel campo elettromagnetico. Lo scambio si ripete regolarmente, identico in ogni periodo ed è l'entità dello scambio, precisamente il valore massimo che esso assume, che si chiama potenza reattiva, indicata con Q. Si conviene di riferirsi ad essa usando l'unità di misura var (voltampere reattivi), comunque sempre omogenea con il watt.

La figura mostra l'andamento della potenza fluttuante p in nero, (l'uno) dovuta ad una corrente ed una tensione alternate di valori efficaci I ed U, sfasate di un angolo f, e la scomposizione nelle componenti che danno luogo alla potenza attiva (arancione) e reattiva (verde), per evidenziare il significato dei tre parametri che la descrivono, S,P,Q (la triade). Esse sono legate tra loro da S2=P2+Q2. Una "bi-ade" dunque.

 

 

 

D&R

Lezioni ed articoli

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