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Titolo: in serie o in parallelo?

ciao,
sto studiando la corrente elettrica.
ho pensato a due elettrodomestici o altro che richiedano la stessa
differenza di potenziale... (pensavo a due lampadine da 60V), se le collego
in serie richiedono una generatore da 120V (inoltre devono essere accese
entrambe per funzionare), metre in parallelo ne richiedo uno da 60V...
1) posso quindi dire che il collegamento in parallelo è più conveniente per
la bolletta della luce (ossia ai fini del consumo di energia elettrica)?
ma nel collegamento in parallelo la corrente che percorre le due lampadine è
la metà di quella uscente dal generatore, mentre nel collegamento in serie
la corrente che percorre le due lampadine è la stessa
2) ...questo cosa influisce sul consumo?
grazie

 wrote in message
news:Ql9B8.9593$5k4.2...@twister2.libero.it...


 2) ...questo cosa influisce sul consumo?
In nulla come si vede da sopra
Saluti
Mino Saccone

 sto studiando la corrente elettrica.
le due configurazioni che dici tu sono semplicemente diverse, non è un
problema di convenienza.
per il problema pratico che accenni invece dovresti ragionare così:
la presa elettrica è un generatore sinusoidale (e collegandoci la spina
metti un carico in parallelo al generatore) che eroga 220 V efficaci, vedi
quanta potenza attiva ti serve per la lampadina, e realizzi la
configurazione che ti fornisce la corrente necessaria.
chri

 la bolletta della luce (ossia ai fini del consumo di energia elettrica)?
Per la bolletta non cambia, ma se le metti in serie, quando se ne fulmina
una resta spenta anche l'altra.

Fatemi capire una cosa ... ma la presa di corrente domestica può, con buona
approssimazione, essere pensata come un generatore ideale di tensione ? Cioè
intendo un generatore che produce una tensione v(t) sinusoidale di valore
efficace 220 V e frequenza 50 Hz. E una lampadina può, sempre con buona
approssimazione, essere pensata come una semplice resistenza R ?
Ciao


Qui la risposta e' un po' piu' ambigua. Cerchero' di essere chiaro.
a) A pari temperatura il tungsteno e' una resistenza abbastanza vicina al
teorico. La funzione V(I) e' quindi una retta passante per l'origine. La
pendenza di questa retta e' pero' fortemente influenzata dalla temperatura
e, tenendo conto che una lampadina accendendosi va da 300 K a 2800 e oltre,
la pendenza (resistenza o resistivita' che dir si voglia) varia di circa un
fattore 20.
b) Quindi se rileviamo la caratteristica V(I) tra 0 e il valore nominale
lentamente, cioe' per stati di equilibrio termico, otterremo una curva con
una marcata concavita' verso l'alto.
c) Ma, se alimenteremo la lampadina, p. es, con una tensione alternata che,
accendendola e spegnendola circa 100 volte al secondo, per inerzia termica,
la portera' a una temperatura circa costante, e se, in queste condizioni
rileveremo, 
p.es
. con un oscilloscopio la funzione V(I) essa ci apparira'
ancora quasi lineare.
d) Se varieremo la tensione alternata applicata, vedremo il segmento
sull'osilloscopio, non solo variare in lunghezza, ma anche in pendenza. Cio'
perche' variando la temperatura varia significativamente la resistivita'.
Questa caratteristica delle lampadine (pendenza variabile della retta)
veniva nel passato usata in radiotecnica per ottenere dei segnali
perfettamente sinusoidali da un oscillatore.
Quello che oggi importa sapere e' che, quando accendiamo una lampadina, la
corrente che circola in un primissimo istante e' circa 20 volte quella
nominale. Questo "istante" dura quanto il transitorio termico del filamento
che, nel caso di grosse lampade o di alogene, puo' avvicinarsi al minuto
secondo. E' bene tenerne conto 
p.es
. quando si progettano le protezioni di
un circuito.
Saluti
Mino Saccone

 (Remove the Lock in your replies)
 
I gatti servono a dimostrare che in Natura non tutto ha uno scopo. (Garfield)
 

 ha scritto nel messaggio
news:xlhC8.15294$g04....@tornado.fastwebnet.it...
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- CUT -
Prima di tutto un saluto a tutti i partecipanti  al NG, scusandomi per
l'intromissione chiederei come viene effettuato il sincronismo tra  un
orologio (di qualsiasi tipo) e un generatore elettrico usato nelle centrali
elettriche (generatore sincrono) per regolarne la frequenza ?
un grazie in anticipo
saluti
        Roberto

 [ ... ]
grazie a Mino Saccone e Roberto Rosoni. Premetto che purtroppo non mi
intendo di lampadine. Quello che so io di lampadine
(forse in maniera non esatta) è che se, per esempio, si ha una lampadina
da 60W allora questa è la potenza luminosa emessa, cioè quella  dell'onda
elettromagnetica prodotta dalla lampadina (filamento), in certe condizioni
nominali di tensione applicata ai morsetti della lampadina stessa, che è di
220 V efficaci. Io avrei fatto questo ragionamento, ma evidentemente
è sbagliato per quello che si è detto in precedenza. Se come dite
mettiamo che in prima approssimazione può essere lecito pensare alla presa
domestica come ad un generatore di tensione ideale e ad una lampadina come
ad una semplice resistenza R, e si suppone di attaccare le lampadine alla
presa di corrente, allora nella connessione serie si ha una
resistenza, vista dal generatore, pari a R_s = 2R mentre nella connessione
parallelo si ha una resistenza pari a R_p = R/2. Per quanto riguarda la
potenza assorbita dal carico resistivo (lampadine) si deve ragionare in
termini di potenza attiva (potenza media) dato che si è a regime permanente
sinusoidale. Si sa che la potenza attiva assorbita da un carico resistivo R
è pari a P_a = (V_eff)^2/R con V_eff tensione efficace che nel nostro caso
vale 220 V.
Connessione serie : P_as = (V_eff)^2/(2R)
Connessione parallelo : P_ap = 2(V_eff)^2/R
Quindi non dovrebbe essere P_ap = 4P_as ?
Ovviamente nella connessione serie le lampadine faranno "meno luce"
Dov'è l'errore ?
Ciao, DJ

 elettriche (generatore sincrono) per regolarne la frequenza ?
Credo che sia uno dei piu' complicati problemi di regolazione mai risolti. I
dettagli tecnici sono quindi roba da super specialisti.
La complicazione maggiore sta nel mettere d'accordo tra loro le grosse
"centrali pilota" sparse per l'Europa e via via le centrali minori.
Credo che, molto grosso modo, l'intero sistema funzioni in modo gerarchico.
Dato che ad una riduzione di carico, 
p.es
. alla chiusura delle grandi
fabbriche, la velocita' degli alternatori tenderebbe ad aumentare, le grosse
centrali di regolazione abbassano la loro potenza fino a riportare la
frequenza o meglio la fase in accordo con l'orologio di riferimento. Questa
azione e' ancora piuttosto semplice, almeno in teoria. Certo le centrali
pilota devono continuamente scambiarsi segnali e tener conto di eventuali
messe fuori servizio per guato o manutenzione di una o piu' di esse.
Quando queste centrali fossero vicine allo spegnimento, la loro capacita' di
regolazione si esaurirebbe; parte quindi l'ordine per centrali di secondo
livello, di solito un po' meno potenti, di ridurre la potenza erogata o,
addirittura di uscire di servizio. Le centrali principali possono quindo
riportarsi a mezza potenza cioe' al"centro della loro capacita' di
regolazione".
Se il carico si riduce ancora, possono addirittura entrare in funzione le
centrali di pompaggio che pompano acqua dal fiume o lago a valle al bacono
idroelettrico a monte per "ricaricare l'energia" da usarsi il giorno dopo.
In caso di ripresa del carico, 
p.es
. al mattino, naturalmente il processo si
inverte e cosi' anche se in misura minore per compensare tutte le
fluttuazioni di carico.
Tutto questo avviene tenendo in dovuto conto le caratteristiche intrinseche
dei vari tipi di centrali:
p.es
 una centrale idroelettrica puo'essere fermata e avviata in tempi brevi,
spesso inferiori al minuto; una grossa centrale termica o addirittura
nucleare richiede tempi di andata a regime di molte ore se non giorni.
Se poi aggiungiamo che la rete europea e', per ovvi motivi sia di
distribuzione che di ridondanza, a connessione multipla, il problema di
regolazione di fase come di tensione e sopratutto di trasferimento di
potenza bilanciando i vari carichi sui diversi tronchi, praticamente in
parallelo tra loro, diventa ancora piu' complesso.
So di non avere descritto come avviene di fatto la regolazione, spero solo
di avere mostrato la complessita' del problema.
Saluti
Mino Saccone

 frequenza o meglio la fase in accordo con l'orologio di riferimento. 
Io ne so molto meno di te, per cui non mi permetto di correggere
nulla...
Mi sembra pero' utile aggiungere qualcosa per chiarire un punto,
relativo alla fase, che puo' non riuscire ovvio a chi ne sa ancor meno
di me :)
Se i generatori fossero in corrente continua, l'unico parametro
importante sarebbe la forza elettromotrice: due generatori _ideali_ in
parallelo debbono assolutamente avere la stessa f.e.m., altrimenti nel
circuito che li collega, e che e' a bassissima resistenza, circolera'
una forte corrente, che nella migliore delle ipotesi dissipa energia, ma
nella peggiore (e piu' realistica) puo' causare gravi danni.
Nel caso di generatori reali, dotati di resistenza interna non nulla,
una differenza di f.e.m. produce una _distribuzione del carico_ fra i
due: quello che aveva la f.e.m. piu' alta eroghera' una corrente
maggiore, e di conseguenza la "d.d.p. ai morsetti" si abbassera' fino a
portare il sistema in equilibrio.
Inoltre il maggiore carico produrra' un rallentamento della macchina,
che portera' a una diminuzione della f.e.m., contribuendo
all'equilibrio.
Quindi la regolazione delle macchine in continua e' relativamente
semplice.
Ma per generatori in corrente alternata le cose sono piu' complicate,
perche' c'e' da tener conto non solo del valore della f.e.m., ma anche
della _fase_. Se infatti due macchine in parallelo hanno la stessa
f.e.m., ma sono sfasate, la f.e.m. risultante nel circuito che le
collega *non e' nulla*: in prima approssimazione ha un'ampiezza
proporzionale alla differenza di fase. 
Quindi si ha la solita forte corrente, ecc.
Di qui si vede che collegare due o piu' macchine in alternata sulla
stessa rete e' molto piu' complicato che per macchine in continua, e che
la regolazione delle fasi e' assolutamente cruciale.
Naturalmente se una macchina rallenta, la sua fase comincia a "scorrere"
rispetto all'altra, e ne segue un complicato trasferimento di carico;
diventa quindi importante che non si creino condizioni d'instabiita' (il
trasfer. di carico esalta la variazione che l'ha causato, ecc.).
Oggi non solo esiste tutta una teoria di questi sistemi (ecco una delle
ragioni perche' gli studenti d'ingegneria studiano "controlli
automatici"), ma esistono una serie di apparati elettronici preposti ad 
assicurare che i parametri restino entro i limiti desiderati.
Qui mi fermo, perche' non potrei dire niente altro di utile.
-------------------
Elio Fabri
Dip. di Fisica "E. Fermi"
Universita' di Pisa
-------------------

 proporzionale alla differenza di fase.
Ovviamente quello che dice Elio Fabri è ineccepibile. Solo due precisazioni
su frequenza e tensione da ingegnere elettrotecnico mancato.
Quando facciamo "il parallelo" di un alternatore, quando cioe' colleghiamo
in rete un alternatore, magari di pochi kW con una rete che distribuisce
tutta la potenza europea, la tensione e la fase sono veramente critiche
soltanto al momento della chiusura dell'interruttore; l'istante di chiusura
dei coltelli deve trovare le sinusoidi della linea e dell'alternatore
veramente vicine pena fortissime extracorrenti e il conseguente intervento
delle protezioni.
Dopo questo fatidico istante, il rotore dell'alternatore è come ingaggiato
in quello che potremmo chiamare un "ingranaggio elettrico con la rete" e
tende a ruotare in sincronismo perfetto con essa. Per fare un paragone
meccanico e' come se la rete fosse un'immenso albero con ingranaggi
ingaggiati con tanti motori che, proprio perché ingaggiati, non possono che
ruotare alla velocita' dell'albero stesso al massimo variata di un rapporto
fisso: il numero dei denti nel caso degli ingranaggi, il numero di paia di
poli nel caso degli alternatori. Se spingiamo con la turbina esso
contribuira' a far andare piu' veloce l'albero, se lo freniamo esso
utilizzerà la potenza generata dagli altri (anche l'alternatore puo'
funzionare da motore), ma la sua velocita' di rotazione sara' sempre
sincrona con l'albero e con gli altri generatori sincroni (esistono anche
quelli asincroni, ma non ce ne occupiamo qui e comunque la trattazione non
sarebbe molto diversa).
Solo applicando carichi eccezionali e molto al di fuori dei valori nominali
si puo' far "perdere il passo" a un alternatore per cui cio', nel normale
funzionamento, non si verifica mai.
Tutto quanto sopra per dire che la regolazione della frequenza non e' mai un
problema del singolo alternatore, ma di tutta la rete, nell'analogia
meccanica di cui sopra si capisce che un'eccesso di potenza tende a far
accelerare l'albero e allora, se si vuole mantenere la frequenza (velocita')
costante occorre agire sui generatori (motori) piu' potenti e via via
scendendo. Ma il singolo motore spesso di potenza piccola rispetto alla
somma degli altri non puo' far altro che "seguire" la fase del tutto.
Per la verita' gli alternatori non hanno un'accoppiamento cosi' rigido come
gli ingranaggi e anzi le variazioni di fase (mai di frequenza) sono i piloti
del trasferimento di potenza dall'alternatore alla rete e viceversa.
L'altra funzione importante e' la regolazione della tensione per la quale
vale un discorso un po' simile a quello della frequenza. Un alternatore
isolato regola la tensione regolando l'eccitazione (cioe' l'intensita' del
campo magnetico). Se invece variamo l'eccitazione di un alternatore in
parallelo a una grande linea di distribuzione, in realta' variamo solo la
quantita' e direzione della "potenza reattiva" scambiata con la linea.
Solo la somma delle regolazioni delle eccitazioni stabilira' la tensione
della linea (qui l'analogia meccanica non mi sostiene purtroppo), quindi
ancora una volta le centrali pilota si faranno carico di fare la regolazione
principale e anche qui si andra' via via scalando un po' come per la
frequenza.
Saluti
Mino Saccone

 quantita' e direzione della "potenza reattiva" scambiata con la linea.
Questo invece non riesco a vederlo: come mai "potenza reattiva"?
(Non oso confessare da quanto lontano arrivano le mie scarse nozioni su
questa materia... Il resto e' solo un tentativo di applicare leggi
generali: metodo che non sempre funziona come uno si aspetterebbe...)



Il circuito equivalente piu' semplice, ma sufficiente, quello di Behn
Eschenburg schematizza un alternatore come un generatore ideale di corrente
alternata in serie con un 'induttanza pura. La reazione di indotto (il campo
magnetico generato dalle correnti utilizzatrici che percorrono i conduttori
dello statore e che si sovrappone al campo primario del rotore) puo' essere
infatti, in rozza approssimazione, schematizzata con un induttore in serie.
Se infatti il carico richiede una corrente in fase con la tensione essa
sara' in quadratura col campo magnetico e si limitera' quindi
"vettorialmente"  a deviarlo: l'induttore in serie fa proprio questo. Se
invece il carico fosse induttivo, le correnti, in quadratura con la tensione
genererebbero un campo in opposizione al campo del rotore: anche questo
fenomeno e' ben simulato dall'induttore. Se fosse capacitivo una corrente,
sempre in quadratura, ma rafforzante il campo del rotore: quindi ancora una
volta l'induttore in serie simula bene. Quest'ultima condizione e' infatti
considerata pericolosa perche' potrebbe essere autoamplificante (con
l'induttore potrebbe formare un circuito risonante alla frequenza
d'esercizio). Vietato quindi caricare un alternatore con un carico
capacitivo.
Tutto questo per dire che il modello di Behn Eschemburg, una semplice
induttanza in serie, simula abbastanza bene il comportamento
dell'alternatore. Esistono modelli piu' raffinati che tralasceremo in quanto
essi differiscono solo quantitativamente da Behn Eschemburg e il nostro
discorso resta qualitativo.
Assumiamo ora di aumentare l'eccitazione di un alternatore che abbiamo
appena messo in parallelo con la rete (fem uguale alla tensione di rete e la
potenza... giusto quella che serve per tenerlo in rotazione). Aumentando il
campo, la fem prodotta superera' quella di linea, l'alternatore non
alterera' la fase con la linea in quanto non eroghera' o assorbira' maggior
potenza reale. Ai capi dell'induttanza di Behn Eschemburg si forma quindi
una caduta di tensione in fase con la tensione principale. Quindi
nell'induttanza e quindi anche nel generatore ideale e nel circuito
circolera' una corrente in quadratura con la tensione, induttiva se
sovraeccitato, capacitiva se sottoeccitato. Quindi l'alternatore scambiera'
potenza reattiva con la rete.
A questo proposito ricordo i vecchi "condensatori rotanti" che si usavano e
forse si usano ancora nelle grosse fabbriche per "rifasare" la corrente
assorbita e far rientrare il cos FI nei limiti contrattuali con l'ENEL. Essi
altro non erano che alternatori non alimentati meccanicamente, cioe' folli
sull'asse, praticamente dei motori che assorbivano solo la potenza
necessaria alle loro perdite. Erano pero' sovraeccitati e la loro
eccitazione regolata in in modo da produrre quella potenza reattiva che
serviva per riportare il cos FI tra i limiti fissati (0.85 - 090 un po' di
carico reattivo si lascia sempre per motivi di stabilita').
Saluti
Mino Saccone

 alternata in serie con un 'induttanza pura. > 
Oooops!
Naturalmente volevo dire "generatore ideale di tensione alternata"
Ah, i modi di dire!
Saluti
 
Mino Saccone