GUIDA Appunti di elettronica (facile)

[Utente 16812]

COLLEGAMENTO A STELLA E A TRIANGOLO (SISTEMI TRIFASE)
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Un sistema trifase simmetrico può essere generato da un alternatore, in cui gli avvolgimenti possono essere collegati: 1) a stella (ciascuna impedenza viene collegata tra una fase e il neutro, per cui ai suoi capi si ha la tensione "stellata"); 2) a triangolo (ciascuna impedenza è collegata tra due fasi, per cui ai suoi capi si ha la tensione "concatenata").
Nel caso di collegamento a triangolo, il centro stella (e quindi il neutro) non è disponibile.
Le tensioni "stellate" (dette anche "di fase") sono quelle esistenti ai capi degli avvolgimenti del generatore e quindi anche degli utilizzatori (nel caso di un sistema simmetrico ed equilibrato avremo: E1=E2=E3=E).
Le tensioni "concatenate" (dette anche "di linea") sono le tensioni V esistenti tra due fasi qualunque.
La relazione tra la tensione concatenata e la tensione stellata è: V=E*sqrt(3).
Possiamo affermare che le tre tensioni concatenate (nel collegamento a stella) formano una terna simmetrica, con lo stesso valore efficace e sfasate di 120° tra loro; questa proprietà permette di effettuare la distribuzione dell'energia elettrica con due tensioni differenti, secondo che si collega il carico tra due fili di fase o tra un filo di fase e il neutro.
Nel collegamento a triangolo, in cui l'uscita di un generatore è collegata all'ingresso di un altro (la stessa cosa vale per gli utilizzatori), sono disponibili solo le tensioni concatenate, il cui valore coincide con le fem prodotte dalle fasi del generatore: V12=E1 - V23=E2 - V31=E3.
Le fasi formano un circuito chiuso: E12+E23+E31=0.
Nell'ipotesi di carico equilibrato, deve essere soddisfatta la condizione E1=E2=E3.
Infine ricordo che nel collegamento a triangolo le correnti di linea e le correnti di fase, che nel collegamento a stella non variano, assumono valori differenti.
A presto :sisi:

P.S. https://elettronicasemplice.weebly.com/sistema-trifase-stella-triangolo.html ;)

 

[Utente 16812]

STRUMENTI DI MISURA
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Sulla classificazione degli strumenti di misura ho già parlato qui:

UFFICIALE - Materiale su elettronica, elettromagnetismo e radio tecnica

Salve, sarei interessato alla visione e eventualmente all'acquisto di un buon manuale/libro che tratti gli argomenti citati nel titolo. Per farvi capire meglio cosa mi interessa che ci sia nel manuale, sotto una breve lista di argomenti stilati. La domanda è indirizzata a chi ha esperienza...

forum.tomshw.it

Qui illustrerò alcuni di questi strumenti :sisi:

STRUMENTI MAGNETOELETTRICI A BOBINA MOBILE
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Gli strumenti di misura magnetoelettrici a bobina mobile sono costituiti da un magnete permanente fra le cui espansioni polari viene posto l'equipaggio mobile.
Il magnete permanente è formato da una bobina con un certo numero di spire avvolte su un nucleo di materiale non magnetico; le spire fanno capo al circuito esterno tramite due connessioni elettriche.
La bobina mobile è di forma rettangolare le cui due dimensioni costituiscono: 1) il lato attivo (cioè il lato che taglia le linee di forza del campo, nel suo movimento); 2) il lato frontale (inattivo elettricamente).
L'equipaggio mobile ruota, come detto, tra le espansioni polari del magnete e viene quindi sospeso ad un asse normale alle linee di forza del campo magnetico.
Al fine di imporre al traferro un andamento radiale delle linee di forza, all'interno della bobina viene disposto un nucleo cilindrico di materiale magnetico, in maniera tale che la bobina ruoti spostando i lati attivi nello spazio compreso tra il nucleo e le espansioni polari.
Tale tipo di strumento di misura prende il nome di galvanometro poiché è in grado di misurare l'intensità della corrente che scorre in un circuito (a meno che non venga richiesto esplicitamente, il principio di funzionamento del
galvanometro non verrà illustrato).
Il galvanometro può essere impiegato, con opportune modifiche, per misurare tensioni (voltmetro), potenze (wattmetro) e resistenze (ohmmetro).

STRUMENTI ELETTROMAGNETICI A FERRO MOBILE
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La forma più semplice di uno strumento a ferro mobile (chiamato anche "ad induzione") è costituita da un solenoide a nucleo mobile; quest'ultimo è sospeso ad una molla tarata su cui è fissato un indice.
Quando passa la corrente nella bobina, si genera un campo magnetico che agisce sul nucleo di ferro dolce magnetizzandolo e "risucchiandolo" (ecco perché questo tipo di strumento si chiama anche "a succhiamento").
La forza esercitata in questo modo "tende" la molla, la quale sviluppa una forza antagonista; si viene così a stabilire una situazione di equilibrio in una determinata posizione per cui la forza sviluppata dalla molla è pari a quella di
attrazione. In definitiva la posizione del nucleo viene a dipendere dalla corrente che scorre nella bobina.
Gli strumenti a ferro mobile sono i classici strumenti da quadro, molto solidi ma anche piuttosto imprecisi a causa di fenomeni di isteresi del ferro.

STRUMENTI ELETTRODINAMICI
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Gli strumenti di misura elettrodinamici funzionano in base al principio della azioni elettrodinamiche che si esercitano tra due conduttori percorsi da corrente.
Tra due conduttori rettilinei di lunghezza l, paralleli tra loro e a distanza d, percorsi da correnti I1 e I2, si genera una forza f = +/- (mi0*l*I1*I2)/(2*pi*d).
Costruiamo ora un sistema formato da due bobine di cui una fissa (che genera un campo magnetico) e l'altra mobile, coassiale con quella fissa e disposta all'interno di quest'ultima.
La bobina fissa sviluppa un campo magnetico di induzione media B1 = (mi0*N1*I1)/lf.
La bobina mobile, percorsa da una corrente continua I2, viene sollecitata a muoversi tendendo a disporre il suo piano nella stessa direzione di quello del campo magnetico fisso.
Si produrrà una coppia motrice proporzionale alle correnti che scorrono nelle due bobine.
Da questa descrizione si deduce che tali strumenti sono di costruzione più complessa rispetto a quelli a magnete permanente ma hanno maggiori applicazioni rispetto ad altri tipi di strumenti.

STRUMENTI TERMICI
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Gli strumenti di misura termici sono basati su fenomeni termici dovuti a correnti elettriche e quindi utilizzano relazioni note tra energia termica e energia elettrica.
Ad esempio, gli strumenti a filo caldo sfruttano l'effetto Joule (si pronuncia giu:l) che dipende dal quadrato della corrente per misurare correnti alternate.
La potenza elettrica dissipata provoca il riscaldamento del filo con conseguente allungamento del filo stesso.
Noto l'allungamento, è possibile risalire al valore di corrente che lo ha prodotto.
Tenendo conto dell'inerzia termica del filo, il movimento è abbastanza lento e ciò, in alcuni casi, rappresenta un inconveniente.
Inoltre tali strumenti risentono delle variazioni di temperatura ambiente che provocano variazioni della lunghezza del filo; in tal caso occorre controllare ogni volta l'azzeramento dell'indice.
Oggi gli strumenti termici più utilizzati sono quelli a termocoppia, basati sul fenomeno termoelettrico, in cui due metalli differenti posti a contatto presentano alle loro estremità una fem chiamata fem termoelettrica.
Riscaldando la termocoppia, nasce una fem proporzionale alla differenza di temperatura tra le due saldature.

P.S. https://it.wikipedia.org/wiki/Strum...uesti strumenti,di una corrente molto piccola :sisi:

 

[Utente 16812]

MISURE IN CONTINUA
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AMPEROMETRO
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Il galvanometro di per sé è già un misuratore di corrente, il problema è solo quello di ottenere le varie portate dello strumento (il tester).
A tal fine si può mettere in parallelo all'indicatore un resistore di "shunt" che crea una via alternativa ad una frazione della corrente: la maggior parte della corrente fluisce nel resistore, la restante parte passa nel microamperometro
e viene misurata.
Calcolando il rapporto tra la resistenza dello shunt e la resistenza del microamperometro possiamo risalire al valore di corrente cercato.
La scala dello strumento è già tarata per cui non c'è bisogno di eseguire calcoli, la lettura è diretta.

ELETTRICITA'

VOLTMETRO
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Il galvanometro può essere usato anche come voltmetro mettendo in serie allo strumento un resistore e applicando la tensione incognita alla serie, in tal modo si misura una corrente ma si può risalire alla tensione immediatamente.
Per la legge di Ohm la corrente misurata è strettamente legata alla tensione incognita applicata, la lettura è diretta poiché lo strumento è già tarato in Volt.
Le varie portate si ottengono semplicemente sostituendo il resistore posto in serie al microamperometro.

ELETTRICITA'

OHMMETRO
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Il galvanometro può essere impiegato per misurare valori resistivi alimentando il resistore di prova con la tensione prelevata dalla batteria interna dello strumento (il tester) e misurando la corrente che circola nel resistore.
La corrente misurata dà il valore della resistenza incognita. Anche in questo caso la lettura è diretta, la scala è tarata in Ohm.
E' necessario, però, prendere alcune precauzioni: è fondamentale, prima di effettuare una misurazione, "azzerare" lo strumento, cortocircuitando i puntali e poi con l'apposito reostato portando l'indice in corrispondenza dello zero
della scala (fate attenzione che questo si trova in corrispondenza del fondo scala).
Un'altra precauzione è quella di non effettuare misure di resistori su componenti inseriti in un circuito (ne tantomeno che il circuito si trovi sotto tensione), la lettura viene falsata.
L'ultima precauzione è quella di non toccare con le mani il componente da misurare, specie se la sua resistenza è alta.

 

[Utente 16812]

MISURE IN ALTERNATA
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La corrente alternata ha un valore medio nullo nel periodo, quindi inviandola in un galvanometro lo strumento misura zero.
Pertanto occorre prevedere degli artifici per "raddrizzare" la corrente alternata oppure la realizzazione di dispositivi il cui principio di funzionamento si basa su fenomeni dipendenti dal quadrato della corrente.

MISURAZIONI DI CORRENTE
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E' possibile utilizzare un normale galvanometro posto su una diagonale di un ponte di Graetz a diodi (raddrizzatore a doppia semionda).
Molto utilizzati sono gli amperometri elettrodinamici in cui le due bobine, voltmetrica e amperometrica, vengono poste in serie in modo che la corrente sia la stessa in entrambe.
Da ciò ne consegue che l'angolo di deviazione dell'equipaggio mobile è proporzionale al quadrato della corrente e quindi è possibile misurare la corrente alternata.

Amperometro - Wikipedia

it.wikipedia.org

MISURAZIONI DI TENSIONE
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Si può utilizzare uno strumento a bobina mobile a raddrizzatore a singola semionda o a doppia semionda.
La corrente continua raddrizzata, trascurando le cadute di tensione del raddrizzatore, dipende dal valore medio di ciascuna semionda della corrente alternata.
Pertanto sarà sufficiente tarare la scala dello strumento in valori efficaci anziché in valori medi.

MISURAZIONI DI CORRENTI VARIABILI
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Gli strumenti di misurazione visti finora sono inadatti a misurare correnti variabili in quanto molto spesso tali correnti devono essere visualizzate sotto forma di grafico.
Per ottenere il grafico di una corrente variabile su carta fotosensibile viene utilizzato l'oscillografo mentre se si vuole visualizzarla su un display, senza registrarla, lo strumento più utilizzato è l'oscilloscopio.

Oscillografo - Wikipedia

it.wikipedia.org

https://it.wikipedia.org/wiki/Oscilloscopio ;)

 

[Utente 16812]

ANALISI DI RETI ELETTRICHE
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Come si analizza una rete elettrica ?
Esistono dei modelli matematici, sia analitici che grafici, che permettono di determinare la risposta della rete sia nel dominio del tempo che nel dominio della frequenza.
Uno di questi è molto usato in diversi rami della tecnica: si tratta della trasformata di Laplace, che facilita lo studio della risposta del sistema nel dominio del tempo ed è legata anche all'analisi della risposta in frequenza (detta "analisi armonica").
Supponiamo di avere una f.d.t., molto semplice, al cui numeratore c'è una costante k: F(s)=3/(s^2+5s+6).
I poli di F(s) sono:



Quindi l'espansione in frazioni parziali di F(s) è: F(s)=3/((s+2)(s+3)), da cui F(s)=(A/(s+2))+(B/(s+3)).
I residui A (per s --> -2) e B (per s --> -3) sono:



Quindi A=3 e B=-3, per cui F(s)=(3/(s+2))-(3/(s+3)).
Infine l'antitrasformata di Laplace di F(s) è:



L'analisi armonica si effettua "eccitando" il sistema con segnali sinusoidali e la rappresentazione grafica della risposta viene fatta con particolari diagrammi (che vedremo in seguito): i diagrammi di Bode e i diagrammi di Nyquist.
Gli stessi diagrammi di Bode e di Nyquist vengono utilizzati per effettuare l'analisi della stabilità del sistema.
A presto ?

 

[Utente 16812]

LA TRASFORMATA DI FOURIER
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La serie di Fourier, come abbiamo visto, è un processo matematico che consente di analizzare qualsiasi forma d'onda periodica per mezzo di semplici sinusoidi, chiamate "armoniche".
Lo spettro in frequenza di un'onda è l'insieme delle frequenze delle armoniche e delle relative ampiezze.
Poiché la serie di Fourier contiene solo frequenze discrete, il contenuto "spettrale" della forma d'onda è rappresentato da "sticks" verticali, la cui altezza rappresenta l'ampiezza delle corrispondenti componenti armoniche.
Ora, la trasformata di Fourier "estende" l'analisi spettrale alle funzioni aperiodiche (di tipo continuo in un dato intervallo dt) f(t).
Praticamente, ad una funzione f(t) aperiodica possiamo associare una funzione periodica, tenendo conto del fatto che la funzione originaria ha periodo infinito.
Ciò significa che la trasformata di Fourier corrisponde al limite della serie di Fourier, quando t --> inf.
Possiamo passare dal dominio del tempo al dominio della frequenza e utilizzare, come avviene col metodo simbolico, le impedenze, le f.d.t., ecc., con la differenza che la funzione potrà non essere sinusoidale ma di forma qualsiasi.
La funzione F(jw) può essere rappresentata graficamente mediante i diagrammi di Bode, analizzandone il comportamento in frequenza.
Si potrà tornare al dominio del tempo antitrasformando F(jw) tramite l'integrale di Fourier.
Calcoliamo la trasformata di Fourier dell'impulso rettangolare (rect(t)):



Avremo F(jt)=int(e^(-jwt) dt) da -t/2 a t/2, da cui F(jw) = t*2*sin(wt/2)/(wt).





Il grafico:



C'è un legame molto stretto tra la forma d'onda di un segnale nel tempo e lo spettro di frequenza: i segnali analogici, di tipo periodico, sono a banda limitata, i segnali digitali sono a banda larga (teoricamente infinita).
Questo è fondamentale soprattutto nelle telecomunicazioni in quanto la larghezza di banda di un segnale influenza diversi parametri della trasmissione, non soltanto la massima distanza che il segnale è in grado di percorrere senza attenuazioni ma anche il tipo di mezzo di trasmissione e il numero di trasmissioni contemporanee che possono passare attraverso quel mezzo trasmissivo.
A presto e buona domenica ?