Elettricità: come funziona?
L’elettricità non si vede, non ha odore e non si sente (quando tutto va bene). E’ è una tecnologia difficile da toccare con mano. A partire dal secolo scorso, la dipendenza dall’energia elettrica è enormemente aumentata, ma solo quando si verifica un black out ci rendiamo conto di quanto dipendiamo dall’elettricità per il nostro comfort, per la nostra sicurezza e per il nostro benessere.
Il benessere, il comfort e la sicurezza a cui siamo abituati a casa e sul lavoro sono piacevoli anche a bordo di una imbarcazione, su un camper e dove è necessario lavorare senza connessione alla rete elettrica, come su barche commerciali, chiatte da trasporto o durante i lavori di rifacimento della rete viaria.
Per più di 25 anni, Mastervolt si è specializzata nella fornitura di energia elettrica in tutti quei casi dove manca la connessione alla rete. Per farvi comprendere meglio il nostro lavoro, vogliamo prima spiegare sinteticamente il significato delle principali terminologie.
Tensione e corrente elettrica
Mastervolt è specializzata nella conversione statica. La principale variabile che può essere convertita sul campo è la tensione. La tensione elettrica (o voltaggio) rappresenta la differenza di potenziale tra due punti in un circuito elettrico.
Ci sono due tipi di tensioni : Alternata AC e Continua DC. La tensione è espressa in Volt (V) e la frequenza della tensione AC è espressa in Hertz (Hz), la velocità alla quale quale la tensione si alterna.
- Corrente Alternata AC (tensione) è quella che si usa nelle abitazioni ed è usata per molte apparecchiature. In Europa è 230 V/50 Hz, in USA è 120 V/60 Hz.
- La Corrente Continua DC è erogata da batterie, panelli solari ecc. La batteria è un apparato vitale per lo stoccaggio di energia elettrica. La tensione derivata dalle batterie è normalmente 12 V o 24 V. Un’altra possibilità è quella di avere una tensione 48 V, utilizzata quasi esclusivamente per la propulsione elettrica.
L’energia DC è erogata dalle batterie, ma abbiamo bisogno anche della corrente alternata AC per i servizi di bordo, per cui è spesso necessaria un’apparecchiatura che converta la corrente continua DC in corrente alternata AC.
Un altro termine utilizzato è la corrente (I), misurata in ampere (A). La corrente ‘scorre’ all’interno dei cavi elettrici di bordo quando un’apparecchiatura è in funzione. La corrente, che sia continua DC o alternata AC e che scorre all’interno dei cavi elettrici in rame, può variare molto (in relazione ai carichi connessi e alla tensione utilizzata). Questo spiega perché la sezione dei cavi è così importante; il surriscaldamento dei cavi elettrici può avere conseguenze molto serie.
Un fiume in cui scorre acqua, un cavo che conduce corrente elettrica o un ciclista che pedala controvento sono tutti esempi di resistenza.
In campo elettrico questa resistenza (R) è espressa in Ohm (Ω). La resistenza è importante perché causa perdite che è necessario considerare. Nei cavi abbiamo una caduta di tensione, che è fondamentale tenere presente per evitare che la tensione alla fine del cavo sia insufficiente ad alimentare l’apparecchiatura che vogliamo usare.
Tutte le variabili sopra menzionate, producono energia o potenza (P), che è espressa in watt (W). Tutte le apparecchiature elettriche hanno una potenza; microonde da 900 W, lampadine da 60 W, generatori da 4000 W e lavatrici da 2500 W.
Per semplificare il tutto ci riferiremo sempre ai kilowatt (kW), dove 1000 W sono uguali a 1 kW. Per collegare un consumo alla sua durata, usiamo un’unità di tempo durante la quale l’energia viene generata o consumata, normalmente un’ora. Insieme formano il kilowatt ora (kWh).
Formule |
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La relazione tra tutte queste unità è espressa in formule che rappresentano le ‘leggi’ dell’elettrotecnica. V = la differenza di potenziale espressa in tensione (V) La legge di Ohm è la formula fondamentale: Visto che usiamo spesso il termine potenza, la formula sotto esposta viene utilizzata frequentemente per determinare questa grandezza: |
I cavi corretti
I cavi della giusta sezione e tipologia garantiscono sicurezza ed efficienza. Un diametro troppo piccolo può provocare surriscaldamento dei cavi e causare un incendio. Questa non è solo una teoria: ogni anno navi e caravan vengono distrutti dagli incendi, spesso dovuti a cablaggi non corretti.
Oltre a garantire sicurezza, una sezione cavo appropriata assicura che il caricabatterie e l’inverter funzionino al meglio. Utilizzare cavi più sottili di quelli raccomadati tra caricabatterie, inverter e banco batterie può determinare un’eccessiva caduta di tensione all’interno dei cavi e di conseguenza un tensione di carica troppo bassa sui morsetti della batteria. Questo significa ricarica insufficiente e quindi minore durata delle batterie stesse.
Dimensioni e cavi di collegamento:
A parità di potenza una tensione V bassa induce una elevata corrente A circolante, da qui si evince che la sezione dei cavi adeguata è un fattore fondamentale.
In sistemi 12 o 24 V, la corrente (A) è maggiore in quanto la tensione (V) è inferiore rispetto ai sistemi AC 230 V, anche se la potenza (P) rimane la stessa come conferma la formula: P = V x I.
- Regola generale per determinare la giusta sezione del cavo: per sistemi a 12/24 V DC 3 A x mm2.
- Regola generale per determinare la giusta sezione del cavo: per sistemi a 230 V AC 6 A x mm2.
Esempio sistema DC: Per una corrente circolante di 75 A, occorre un cavo di una sezione minima di almeno 25 mm2.
Generare energia elettrica
Ci sono vari modi per generare energia elettrica:
- Generatore a benzina o diesel (normalmente AC, ma esistono anche in DC).
- Da un alternatore/i sul motore principale n Rete (AC). n Pannelli solari (DC).
- Generatore eolico.
Conversione
L’energia erogata da un carica-batterie può essere usata dalle utenze o immagazzinata all’interno delle batterie. Il caricabtterie e l’inverter sono due convertitori. Il primo converter la tensione alternata AC in tensione continua DC, il secondo converte la corrente continua DC in corrente alternata AC 230 V, 50 o 60 Hz.
Ai confini di questo sistema si trovano anche convertitori DC-DC, che convertono una tensione DC in una diversa, per esempio 24 V dalle batterie in 12 V per gli apparati di navigazione.
Notare che:
Progettare un impianto elettrico completo richiede la conoscenza di molti dettagli, esperienza e informazione (ci sono intere enciclopedie sull’argomento!). I dealer specializzati Mastervolt sono a tua disposizione.