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Titolo: Wattmetro Lidl - potenza massima

Dopo la discussione con Paulhass, mi sono incuriosito. Ed ho deciso di
smontare il Wattmetro Lidl (chi non a tempo puo' leggere all'ultima riga la
conclusione).
Il primo problema incontrato e' che per smontarlo serve un cacciavite
speciale. Soluzione: corsa all'Auchan, acquisto di un cacciavite a lama da
4 mm a 50 centesimi. All'Auchan ho visto anche un mini-trapano con
accessori a 19,90 euro che mi sembrava perfetto, con le sue minifrese per
modificare il cacciavite. A casa scopro che tra gli accessori c'e' anche
una prolunga flessibile da 100 cm. Caspita! Solo quella vale 20 euro :-)
Con uno dischi da taglio, contenuto nella confezione, (quelli scuri),
faccio, al centro della lama, in pochi minuti, un incavo largo 1 mm e
profondo 1,5 mm. Con una delle frese do' un colpo anche ai "fianchi" della
punta del cacciavite, che sono piu' larghi (circa 5,5 mm) della punta
stessa (4,0 mm) e non entrano nei fori in fondo a cui si trovano le viti.
Sconsiglio di prendere un cacciavite piu' piccolo, perche' altrimenti la
lama e' piu' stretta e non resta abbastanza per i "rebbi". E voila', per 50
centesimi abbiamo un ottimo cacciavite per uso speciale (piu' 19,90 euro
per il kit mini-trapano, ma sapete come e' ... ;-)
Smonto completamente la parte "meccanica", e mi fermo solo alle
cianfrinature.
Vediamo ora il percorso della corrente. Partiamo dal polo non interessato
dallo shunt di misura.
Abbiamo un profilo metallico non magnetico (forse una lega di rame e
nichel), dall'aspetto robusto. Lo spessore del metallo e' di 0,5 mm
(misurato con calibro). La superficie di contatto e' avvolgente per circa
55 gradi da ambo i lati e per una altezza di 5 mm. Da tutto questo e dalla
forza di inserzione necessaria direi che i 16A nominali di portata della
presa schuko ci sono tutti. Infatti abbiamo un buon contatto stabile con
una adeguata superficie e non quelle bande con una fascia di contatto di 3
mm e per un'angolo di avvolgimento a dire tanto di 20 gradi per lato di
molte ciabatte economiche (e piu' diffuse).
Stampato in questo profilo, dal lato interno, vi e' un faston maschio da 4,8
mm. Su questo e' inserito a pressione (assicuro che e' notevole, ho dovuto
fare leva con due cacciaviti) un fastone femmina che forma corpo unico con
un lama cianfrinata sulla spina che poi esce dal wattmetro.
Un faston da 4,8 mm su lama da 0,5 mm ha una portata diretta (cioe' senza
considerare il cavo ed il collegamento cavo/terminale) minima di 25A (cioe'
con modesto aumento di temperatura). Quindi il contatto "profilo"-"verso la
cianfrinatura" non e' sicuramente un collo di bottiglia per la corrente da
16A. La cianfrinatura appare robusta, infatti, nonostante lo sforzo fatto
per sfilare il profilo, non risulta alcun gioco ed la spina non ruota. La
cianfrinatura e' fatta sul materiale stesso della spina. Per quanto
riguarda la porta della cianfrinatura, se fatta bene, i 16A gli tiene bene,
ma concordo con Paulhass che e' un punto debole, specialmente se con l'uso
quotidiano e gli sforzi sulla spina, si crea un gioco. In tal caso,
correnti elevate portano a riscaldamenti eccessivi, scintille e alla fine
al guasto. Devo pero' rilevare che la zona interessata e' quella della
spina schuko del wattmetro e il guasto risulta simile a quella di una
qualsiasi spina schuko maschio che sia stata sovvracaricata. Intendo dire
che un'impianto elettrico a norma, con prese a norma, deve essere in grado
di gestire tale evento in completa sicurezza. Naturalmente si puo' avere un
principio d'incendio e quindi sarebbe da verificare l'infiammabilita' della
custodia (prova che lascia ad altri ;-).
Torniamo al nostro "percorso". Rientriamo nel wattmetro sequendo l'altro
polo della spina. Incontriamo l'altra cianfrinatura che fissa una seconda
lama che questa volta termina con un faston maschio da 6,3 mm, spessore
sempre 0,5 mm. Per la cianfrinatura stesse considerazioni di cui sopra.
Il faston non e' utilizzato come tale, ma un filo marrone di misura 14AWG
(cioe' da 1,94 mm2) e' saldato direttamente. La saldatura e' fatta bene,
ma, in caso di surriscaldamento (vedi cianfrinatura instabile) nello stagno
si formino fessure e crepe o peggio si scioglie. Se si vuolesse si potrebbe
staccare il filo, pulire via lo stagno e inserire sul filo un faston
femmina da 6,3 mm. Se il filo e' aggrappato correttamente al capo corda,
avremo anche qui una portata agevole di 25A. In ogni caso con il filo
saldato come sul mio pezzo, ritengo che 16A non dovrebbero avere problemi a
passare (ma con il problema dell'invecchiamento precoce della stagnatura).
A questo punto voglio misurare la caduta di tensione ai capi di questo filo
(lungo circa 5 cm) con un carico da circa 1kW (una stufetta elettrica). Ma
con il tester cinese non si legge nulla. Mi tocca scavare fuori un vecchio
Beckman 3020 che puo' misurare l'alternata fino ai mV. Naturalmente la pila
e' scarica :-). Cambiamo la pila e misuriamo: 2,6 mV. Azzz! Siamo proprio
ai limiti della precisione della strumentazione. Urge una verifica prima di
continuare. Calcoliamo la resistenza con due metodi e vediamo di quanto
sbagliamo.
Metodo 1: R = V / I ove V = 2,6/1000  e I = 4,86 A
La misura della corrente e' ottenuta direttamente dal wattmetro. Anzi per
sicurezza ho messo un'altro wattmetro in serie e le letture sono uguali.
C'e' solo una particolarita', la lettura continua ad oscillare tra 4,88 e
4,84. Deduco che il minimo passo del convertitore ADC a bordo e' di 0,04 A,
percio' ritengo che la corrente misurata e' una via di mezzo tra 4,86 e
4,84, ecco da dove arriva il valore di 4,86 A.
Faccendo i calcoli ottengo  R = 0,00053 ohm.
Metodo 2: R = Ro x Lcavo / Scavo ove Ro (rame) = 0,016 ohm x mm2 / m a 15
gradiC ed aumento del 0,4% per ogni grado di temperatura in piu'. La
temperatura ambiente e' di 28 gradi (lo so, e' caldo :-), quindi 28-15=13
e 13 x 0,4 = 5,2% e quindi Ro(28) = 0,016 x 1,052 = 0,01683 ohm x mm2 / m
Inoltre Lcavo = 5/100 m e Scavo = 1,94 mm2.
Faccendo i calcoli ottengo R = 0,00043 ohm.
L'errore tra i due metodi e' di 53/43 = 1,23 cioe' circa il 23%, insomma, il
voltmetro non e' fuoriscala, i valori ci sono, ma devo prendere i risultati
con un +/- 20%. Una delle fonti degli errori (oltre ad errori di
calcolo :-) e' sicuramente il fatto che sto usando le formule come se fosse
corrente continua, quando in realta' dovrei misurare la tensione efficace.
Calcoliamo la potenza indicativa assorbita nel cavetto (sempre trascurando
che si tratta di corrente alternata): P = V x I = 2,6/1000 x 4,86 = 0,013W
Usiamo pero' la formula che si basa sulla resistenza, perche' cosi' possiamo
agevolmente stimare il caso limite: P = R x I x I = 0,00053 x 4,86 x 4,86 =
0,013 W. Se I = 16 A, abbiamo P = 0,00053 x 16 x 16 = 0,136 W.
Si tratta di un 1/7 di Watt, quindi non vedo problemi.
Il filo marrone arriva allo stampato. Ma attenzione, non e' semplicemente
saldato allo stampato, ma appoggiato e saldato direttamente allo shunt di
misurazione. In altre parole non c'e' un passaggio di corrente "sullo"
stampato, ma la corrente passa dal filo marrone, attraverso lo stagno
direttmente allo shunt. La goccia di stagno e' anche abbondante, percio'
ritengo che non ci sia apprezzabile resistenza nel passaggio dal filo
marrone allo shunt.
Lo shunt e' di metallo non magnetico, diametro 2 mm, lato lungo 32 mm (tutto
compreso), lato corto 15,5 mm (fuori stampato) ed aggiungendo lo spessore
dello stampato di 1,2 mm ho una lunghezza stimata di:
32-(2x0,5)+2x(15,5+1,2-0,5)=63,4 mm. La sezione calcolata e' 3,14159 mm2
La tensione misurata a 4,86A e' di 26,2 mV (ricordo che non so se sono
efficaci o meno, non ho i dati dello strumento). La resistenza
corrispondente e' di: 0,00539 ohm
Faccio anche una verifica misurando la tensione ai capi del lato rettilineo
dello shunt (32 mm) ed ottengo 13,2 mV a 4,94 A (la misura e' stata fatta
dopo del tempo dall'altra e' la corrente e' variata) che mi da' 0,00267
ohm, valore coerente per la minore lunghezza. In questo modo ho verificato
che misurando sul lato saldatura toccando lo stagno non ho apprezzabili
differenze.
Non conoscendo il materiale, provo a calcolare la resistivita' specifica Ro,
cioe' con la Ro = R x Scavo / Lcavo = 0,00539 x 3,14159 / ( 63,4 / 1000) =
0,26708 ohm x mm2 / m
Non si tratta di costantana ma forse un'altra lega di rame e nickel.
Torniamo alla potenza massima: P = R x I x I = 0,00539 x 16 x 16 = 1,38 W
insomma un valore accettabile per il volume a disposizione ed il tipo di
custodia. Il mio calcolo, in altro thread, di 25W aveva ipotizzato una
resistenza di 0,1 che pero' mi avrebbe dato una tensione di V = R x I = 0,1
x 16 = 1,6V e invece ne' siamo molto lontani.
All'altro capo dello shunt troviamo un filo rosso, appoggiato e saldato
insieme all'estremita' dello shunt. Quindi anche qui non abbiamo passaggio
di corrente apprezzabile attraverso lo stampato. Anche il filo rosso e'
un'14AWG ed e' lungo circa 6 cm. Il filo rosso e' fissato, con un vite e
rondella zigrinata, ad un profilo di metallo uguale a quello descritto
all'inizio. Pero', il faston incorporato in questo profilo non e'
utilizzato. Ho misurato la tensione ai capi del filo rosso, includendo
anche l'effetto della vite ed ho: 5,4 mV. Si puo' stimare che rondela e
vite contribuiscano per circa 2 mV, non poco in confronto al pezzetto di
filo. La resistenza equivalente di filo+vite e' di 0,0011 ohm e quindi la
potenza massima e' di P = 0,0011 x 16 x 16 = 0,28 W.
Abbiamo terminato il giro. Tra tratti di cavetti, viti, shunt direi che
abbiamo a 16A una dissipazione massima di 1,38 + 0,28 + 0,14 + 0,2 (il
faston) per un totale di 2W.
Notare che nel filo blu non passa la potenza misurata. Il filo blu serve
solo a "tastare" la tensione.
 
Conclusione: lo strumento da nuovo e' sicuro, per un'uso permanente, fino a
16A.
L'unica perplessita' e' dovuta alla presenza delle cianfrinature. Se il
wattmetro viene usato a valle del magnetotermico, per la misura di tutti i
consumi di casa, la cianfrinatura in ottone della terra non ha importanza,
infatti la terra in tale caso non passa attraverso lo strumento (sempre che
non siate cosi sprovveduti da fare tutto il lavoro, non solo inutile, ma
sbagliato, per farci passare il cavo di terra). Fa eccezione solo la presa
a monte, in cui farei arrivare un "ramo" (cioe' non il conduttore
principale) della terra, per il caso che si voglia collegare direttamente
sul wattmetro un'utilizzatore.
Per le cianfrinature invece sui "poli" della spina schuko si puo' risolvere
eliminandoli "sbudellando" come suggerito da Rubinelli. In particolare, si
puo' terminare collegare il capo del filo marrone direttamente al morsetto
del magnetotermico (o usando un capocorda con spezzone di filo da 4 mm2, se
non ci si arriva). Per l'altro lato, invece basta uno spezzone di filo da 4
mm2 che termina con un faston da 4,8 mm femmina da inserire a forza nel
lama apposita del profilo che forma la presa di quel lato della femmina
schuko. In questo modo, oltretutto, le uniche due saldature rimaste sul
percorso sono le due gocce abbondanti di stagno intorno alle estremita'
dello shunt, che come detto sono pero appoggiate ai fili 14AWG.
Pekilan

 conclusione).
Ho letto con piacere tutte le tue misurazioni :)
E' bello leggere questi racconti, sembra quasi di essere li' mentre lo  
stavi smontando :)
Un giorno che ho tempo smonto anche uno dei miei due e mi piacerebbe  
vedere come e' fatto il front end analogico per la misura, perche' visto  
che lavora con una resistenza (e di conseguenza tensione) cosi' bassa, mi  
interessa per altre applicazioni.
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Non rispondo a chi mi scrive con indirizzo di reply alterato