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Misura della caduta di tensione nei generatori

Tutti i generatori che si utilzzano in pratica risentono della variazione di corrente assorbita dai carichi (nota 1).circuito elettrico

Quando non è collegato alcun carico, la correne erogata è nulla (I=0): la tensione ai morsetti è ad un valore denominato "tensione a vuoto" e si indica con V0.

Quando si collega un carico viene erogata la corrente I, la tensione ai morsetti è  minore di quella a vuoto; questa tensione si chiama " tensione a carico" e la indichiamo con VG.

Esperimento

- si misura la tensione nelle due configuazioni

- si osserva che la tensione a carico è tanto minore quanto maggiore è la corrente erogata dal generatore e

- si calcola la caduta di tensione da vuoto a carico.

 

Si chiama caduta di tensione (cdt) da vuoto a carico la differenza tra V0 e VG

cdt = ∆V = V0 - VG

che si misura in V (volt)

Più utilmente si calcola la cdt in percentuale con

cdt% =(V0 - VG)/V0*100

Valori intorno al 3% sono considerati normali.

 

Esempio di misurazione realizzata su un accumulatore del tipo usato per gli antifurti o le motociclette quindi con tensione nominale di 12V.

E' stato usato un carico costituito da una lampadina 12V, 20W.

generatore vuoto

 

foto 1)

Si vede che la lampadina è spenta (infatti manca uno dei fili di collegamento)

L'amperometro segna zero:  il generatore (la batteria) sta funzionando a vuoto

La tensione a vuoto vale 12,69V

 

 

 

 

 

 

viene quindi collegato il carico. 

generatore carico

 

foto 2)

Il circuito viene chiuso usando il puntale di uscita dell'amperometro e la lampadina si accende (nota 2).

Il carico si misura con l'amperometro e vale 1,61A.

Con questa corrente erogata la tensione  misurata è pari a 12,24V

 

Come si vede è diminuita.

 

La caduta di tensione da vuoto a carico vale

cdt = ∆V = V0 - VG = 12,69- 12,24 = 0,45 V

che in percentuale significa

cdt%= cdt/V0*100 = 0,45/12,69*100 = 3,55%

appena accettabile!

 

generatore realeCon una certa approssimazione, si usa spiegare questa caduta di tensione da vuoto a carico con una resistenza interna al generatore che per il nostro caso varrebbe

Ri= ∆V/I = 0,45/1,61 = 0,280 Ω

Tale resistenza non è fisicamente individuata e non ha un comportamento lineare, però è condiviso rappresentare il fenomeno in questo modo, in prima approssimazione è meglio di niente.

Il risultato di queste considerazioni porta a rappresentare un generatore reale come composto da un generatore ideale (che produce al suo interno sempre la stessa fem pari alla tensione a vuoto V0) con in serie una resistenza interna Ri che rappresenta la caduta di tensione da vuoto a carico.

Malgrado la linearizzazione della caduta di tensione interna, con questo schema si possono sviluppare considerazioni utili sulle condizioni di funzionamento in relazione alla potenza dissipata internamente, al riscaldamento, al rendimento fino al caso estremo del cortocircuito.

 

L'argomento viene ripreso in esercitazioni con misurazioni su batterie AA dove sono disponibili dati di misura.

 

 

 

note

nota 1: sono esclusi gli alimentatori stabilizzati. Questi apparecchi elettronici hanno la caratteristica di reagire alla diminuzione di tensione dovuta all'aumento del carico elettrico compensando internamente questa diminuzione con un aumento della forza elettromotrice interna o con la dimunzione della caduta di tensione prodotta dal dispositivo interno di regolazione.

nota 2: il voltmetro è stato inserito alla fine della linea di alimentazione costituita dal cavetto rosso e nero per cui si deve sapere, per la precisione, che la caduta di tensione da vuoto a carico misurata è dovuta anche a quel breve tratto della linea di collegamento e non solo ai fenomeni interni all'accumulatore. L'accumulatore non era completamente carico.

Commenti   

0 #1 EllveftKC 2018-06-02 01:50
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