Sistemi di distribuzione e utenze del sistema

Sistemi elettrici

In questa parte del corso vediamo come è fatto il sistema elettrico di grandi dimensioni di uno stato.

La guerra della corrente

Alla nascita dell'energia elettrica (fine '800), ci sono stati 2 grandi scienziati (o meglio un truffatore e uno che parlava con i piccioni):

• Thomas Edison (gran truffatore), sostenitore della corrente continua
• Nikola Tesla (dagli amici dott. Dolittle), sostenitore della corrente alternata

Vediamo subito che nel trasporto dell'energia nelle grandi distanze è importante il valore della corrente per ridurre al minimo l'effetto joule. Per ridurre la corrente possiamo rifasare la linea e modificare il fattore di potenza, ma una volta corretto quello, per poter ridurre ancora la corrente dobbiamo alzare la tensione tramite i trasformatori.

Quindi la cosa fondamentale per la trasmissione di potenza elettrica è avere alti valori di tensione, ma i generatori sono abbastanza deboli e generano poca tensione e venne inventato quindi il trasformatore elettrico. Questo funziona solo se c'è un campo magnetico variabile, quindi nel caso della corrente alternata (infatti in corrente continua il trasformatore scalda solo l'armatura senza produrre alcun risultato se non perdite).

E da qui la forte spinta della corrente alternata. Edison d'altra parte, per scoraggiare la corrente alternata, inventò la sedia elettrica e le elettrocuzioni in corrente alternata per dimostrarne la pericolosità bruciando bestie in piazza pubblica.

Infatti per un buon periodo la corrente alternata fu scartata e vennero costruite diverse centrali in corrente continua in modo distribuito per la poca capacità di questo tipo di trasporto di andare oltre i 30 km di raggio e con perdite di tensione non indifferenti.

Un altro problema era quello di far girare i motori elettrici, all'epoca in corrente continua, della corrente alternata. Così Tesla inventò il motore a induzione di cui parleremo più avanti del corso.

Ad oggi grazie all'invenzione dei convertitori elettronici e dei dispositivi tecnologici, sta tornando sempre di più l'applicazione della corrente continua, ma solo in dispositivi locali come pannelli solari, celle combustibile ecc...

Confronto dei sistemi in corrente continua e corrente alternata

Cerchiamo di capire perché il mondo ha deciso di seguire la direzione della corrente alternata andando ad analizzare i vantaggi e svantaggi dei vari sistemi.

Sistemi trifase

Vantaggi

• Maggiore efficienza del trasporto dell'energia
• Potenza costante in trifase (poche vibrazioni)
• Alte efficienze in trasformazione meccanica→elettrica e elettrica→ meccanica
• Alta efficienza nell'utilizzo del trasformatore elettrico
• Il passaggio della corrente per lo zero (questo permette di progettare interruttori che possano aprire la linea e interrompere il flusso, questo perché l'ostacolo più grande all'apertura dell'interruttore è l'attrazione magnetica durante il movimento e l'arco di corrente durante le prime fasi del distacco)

Svantaggi

• Nel sistema ci sono sempre più apparecchiature a corrente continua e bisogna inserire apparecchiature adattative costose e che introducono perdite
• Impianto molto più complesso della corrente continua

Andiamo a vedere per apprezzare meglio i vantaggi della trifase, la potenza trasmessa in un sistema con le seguenti ipote...