Corrente Alternata: Misurazione
La corrente alternata (AC), è un tipo di corrente elettrica che inverte periodicamente direzione, oscillando tra valori positivi e negativi. In un circuito AC, la carica elettrica fluisce prima in una direzione e poi nella direzione opposta, invertendo costantemente la sua direzione a una certa frequenza. L’esempio più comune di corrente AC è l’elettricità fornita alle nostre case e aziende dalla rete elettrica. La corrente AC è preferita per la trasmissione di energia a lunga distanza poiché può essere facilmente elevata ad alte tensioni per la trasmissione su lunghe distanze con minore perdita di potenza, e poi ridotta a tensioni più basse per l’uso in case e aziende. La frequenza della corrente AC è tipicamente misurata in Hertz (Hz), che si riferisce al numero di volte in cui la corrente oscilla avanti e indietro in un secondo. Negli Stati Uniti, la frequenza standard della corrente AC è di 60 Hz, mentre in alcuni altri paesi è di 50 Hz. Oltre alla trasmissione di potenza, la corrente AC è anche utilizzata in una vasta gamma di dispositivi elettrici ed elettronici, dalle piccole apparecchiature alle macchine industriali. La corrente AC può essere convertita in corrente continua (DC) utilizzando dispositivi come i raddrizzatori, comunemente impiegati in dispositivi elettronici come computer e telefoni cellulari.
Misurazione della Corrente Alternata
Per misurare la corrente elettrica che scorre attraverso un circuito, si utilizzano gli amperometri. Esistono tre tipi base di amperometri per la misurazione della corrente AC (Alternata):
Ammetri a Bobina Mobile: Questi amperometri utilizzano una bobina che si muove in un campo magnetico per misurare la corrente che scorre attraverso un circuito. Quando la corrente scorre attraverso la bobina, crea un campo magnetico che interagisce con il campo magnetico di un magnete permanente, causando il movimento della bobina. Il movimento della bobina è proporzionale alla corrente che scorre attraverso il circuito, e questo movimento viene convertito in una lettura della corrente. Quando una corrente AC con frequenza molto bassa passa attraverso un PMMC, la lancetta tende a seguire il livello istantaneo dell’AC. Pertanto, uno strumento PMMC collegato direttamente per misurare una corrente AC di 50Hz indica un valore medio nullo. È importante notare che, sebbene uno strumento PMMC collegato a una fornitura di corrente alternata possa indicare zero, può effettivamente esserci una grande corrente rms che scorre nelle sue bobine. Per convertire la corrente alternata (AC) in flusso di corrente unidirezionale, che produce una deflessione positiva quando passa attraverso un PMMC, si utilizza il raddrizzatore a diodi.
Ammetri Digitali: Gli amperometri digitali AC misurano la corrente AC che passa attraverso un circuito convertendola in un segnale digitale proporzionale. La corrente AC viene fatta passare attraverso un trasformatore di corrente per ridurre la corrente a un livello sicuro per la misurazione. L’uscita del trasformatore di corrente viene poi raddrizzata in una tensione DC utilizzando un circuito raddrizzatore. La tensione DC viene quindi convertita in un segnale digitale utilizzando un circuito Convertitore Analogico-Digitale (ADC). Il microcontrollore rice
ve il segnale digitale e lo elabora per visualizzare il valore della corrente sullo schermo. Il passo finale è visualizzare il valore della corrente su un display a LED o LCD.
Ammetri a Pinza: Gli amperometri a pinza sono progettati per misurare la corrente che scorre attraverso un filo senza dover fisicamente scollegare il filo. L’amperometro ha una pinza che può essere aperta e posizionata intorno al filo per misurare la corrente che lo attraversa. Gli amperometri a pinza sono spesso utilizzati in ambienti industriali dove è necessario misurare fili e cavi di grandi dimensioni. Quando si sceglie un amperometro per misurare la corrente AC, è importante scegliere uno che sia classificato per la massima corrente che verrà misurata. Gli amperometri classificati per correnti più elevate avranno tipicamente una resistenza inferiore, che può causare una caduta di tensione nel circuito che viene misurato. Pertanto, è importante selezionare un amperometro che abbia una resistenza bassa rispetto al circuito che viene misurato. È anche importante selezionare un amperometro con una gamma di frequenze che corrisponda alla frequenza della corrente AC che si sta misurando.
Raddrizzamento e Amperometri AC
Il raddrizzamento è il processo di conversione di un segnale AC (corrente alternata) in un segnale DC (corrente continua). La corrente AC alterna la polarità, il che significa che fluisce in una direzione e poi nell’altra, cambiando costantemente direzione. Questo può essere visualizzato come un’onda che oscilla sia sopra che sotto un punto zero, noto anche come “passaggio per lo zero”. Per convertire un segnale AC in DC, la metà negativa dell’onda AC deve essere eliminata o “raddrizzata”. Questo è tipicamente fatto utilizzando un diodo, che è una valvola unidirezionale per il flusso di corrente. Un diodo permette alla corrente di fluire in una direzione, ma la blocca dal fluire nell’altra direzione. Posizionando un diodo in serie con il segnale AC, la metà negativa dell’onda viene bloccata, trasformando efficacemente il segnale AC in un segnale unidirezionale o DC. Esistono due tipi di raddrizzatori: raddrizzatori a mezz’onda e raddrizzatori a onda completa. Un raddrizzatore a mezz’onda utilizza un diodo per raddrizzare il segnale AC, mentre un raddrizzatore a onda completa utilizza quattro diodi disposti in un modello specifico per raddrizzare sia le metà positive che negative del segnale AC. Il raddrizzamento è un processo importante in elettronica perché molti dispositivi elettronici richiedono alimentazione DC per funzionare, mentre l’alimentazione AC è comunemente disponibile nella rete elettrica. Il raddrizzamento permette di convertire l’alimentazione AC in alimentazione DC per l’uso in circuiti
e dispositivi elettronici.
Considerazioni Finali
La scelta dell’amperometro giusto è cruciale per garantire misurazioni accurate e sicure. È fondamentale considerare non solo la corrente massima che sarà misurata, ma anche la frequenza e il tipo di corrente. Inoltre, la resistenza interna dell’amperometro gioca un ruolo significativo nella precisione della misurazione. Un’alta resistenza può influenzare il circuito misurato, introducendo errori nei risultati.
Infine, la comprensione del processo di raddrizzamento è essenziale quando si lavora con sistemi che richiedono la conversione da AC a DC. La scelta tra un raddrizzatore a mezz’onda e uno a onda completa dipende dalle specifiche esigenze del circuito e dal tipo di carico a cui è destinato.
La misurazione della corrente AC rappresenta quindi un aspetto fondamentale in numerosi ambiti, dalla distribuzione di energia elettrica all’utilizzo in dispositivi elettronici, richiedendo attrezzature e conoscenze specifiche per garantire la massima efficienza e sicurezza.
