Trasporto Elettrico: Tensioni e Perdite

Oct 10, 2024

Trasporto della Corrente Elettrica

Introduzione

  • Discussione su come la corrente elettrica viene trasportata dalle centrali alle abitazioni.
  • Obiettivo: fornire conoscenze di base su un tema importante per i cittadini.

Tipi di Linee Elettriche

  • Linee ad alta tensione
  • Linee a media tensione
  • Importanza di comprendere le modalità di trasporto elettrico.

Esempio di Trasporto di Energia

  • Scenario: Trasporto di 5 MW di energia elettrica.
  • Quattro modi di inviare 5 MW:
    1. 500.000 A a 10 V (bassa tensione)
    2. 500 A a 10.000 V
    3. 20 A a 250.000 V
    4. 1 A a 5.000.000 V (estremo)
  • Obiettivo: trovare il modo più conveniente per ridurre gli sprechi.

Concetti Fondamentali

  • Watt: Unità di misura della potenza (Joule/s).
  • Mega: Prefisso che indica un milione.
  • Formula della potenza: Potenza = Tensione (V) × Corrente (I).

Analisi dei Modi di Invio

  • 500.000 A a 10 V: Molta corrente, poca tensione - poco conveniente.
  • 500 A a 10.000 V: Poco conveniente, ma più sicuro.
  • 20 A a 250.000 V: Modo più conveniente per inviare energia per distanze lunghe.
    • Vantaggi: riduzione delle perdite.

Effetto Corona

  • Tensioni molto alte possono causare dispersioni nella corrente: effetto corona.
  • Questa dispersione porta a sprechi di energia.
  • Visualizzazione: luci colorate intorno ai cavi a causa della ionizzazione dell'aria.

Potenza e Perdite

  • Formula per la potenza dissipata: Potenza dissipata = Resistenza (R) × Corrente² (I²).
  • Importanza di mantenere la potenza dissipata inferiore alla potenza fornita.

Esempio di Perdite

  • Resistenza totale dei cavi: 4 Ohm.
  • Invio a 250.000 V: 20 A → Perdite = 4 × 20² = 1600 W (minime).
  • Invio a 10.000 V: 500 A → Perdite = 4 × 500² = 1.000.000 W (20% di spreco).

Strategie per Minimizzare le Perdite

  1. Ridurre la resistenza dei cavi:
    • Utilizzare cavi più spessi.
    • Problemi di costo e struttura.
  2. Minimizzare l'intensità della corrente:
    • Aumentare la tensione.
    • Maggiore sicurezza necessaria per gestire alta tensione.

Trasformazione della Tensione

  • Le centrali producono a circa 10 kV.
  • Uso di trasformatori elevatori per aumentare la tensione a valori come 132.000 V, 220.000 V, etc.
  • Vicino alle città, si usano trasformatori riduttori per abbassare la tensione a 15-20 kV (media tensione).
  • Ultimo passaggio: ribasso a 380 V per l'industria e 230 V per le abitazioni.

Differenze di Tensione

  • 380 V per l'industria: maggiore potenza.
  • 230 V per le abitazioni: maggiore sicurezza.
  • Negli USA si usa 110 V.

Trasformatori nei Dispositivi Elettronici

  • Dispositivi come cellulari e computer usano trasformatori riduttori a tensioni di 5-20 V.

Conclusione

  • Importanza della gestione della tensione e della corrente nel trasporto di energia elettrica.
  • Riferimenti per ulteriori approfondimenti sui trasformatori e sull'elettromagnetismo.