Il calcolatore supporta sia sistemi monofase (tipici degli impianti civili) sia trifase (standard per applicazioni industriali e commerciali), fornendo un risultato indispensabile per attività quali il dimensionamento di conduttori, la scelta delle protezioni (es. interruttori magnetotermici) e le verifiche di carico di un impianto secondo la normativa vigente (es. CEI 64-8).
I Parametri Fondamentali del Calcolo
Per utilizzare correttamente il calcolatore e interpretare i risultati, è essenziale comprendere i tre parametri elettrici coinvolti.
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Potenza Attiva (P), in Watt (W) Rappresenta la potenza che viene effettivamente trasformata in lavoro utile (es. calore, luce, movimento meccanico). È la potenza indicata sulla targa della maggior parte degli apparecchi elettrici.
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Tensione (V), in Volt (V) È la differenza di potenziale elettrico fornita dalla rete. In Italia, i valori nominali standard sono:
- 230 V per i sistemi monofase (tra fase e neutro).
- 400 V per i sistemi trifase (tra due fasi, detta anche tensione di linea o concatenata). Questo è il valore da inserire nel calcolatore per i sistemi trifase.
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Fattore di Potenza ($cos,\phi$) È un valore adimensionale (tra 0 e 1) che descrive l'efficienza con cui un carico utilizza l'energia elettrica in corrente alternata. È il rapporto tra la Potenza Attiva (P) e la Potenza Apparente (S): $$cos,\phi = \frac{P}{S}$$
- Un $cos,\phi = 1$ indica un carico puramente resistivo (es. stufe, lampade a incandescenza), dove la corrente è in fase con la tensione.
- Un $cos,\phi < 1$ indica un carico reattivo (induttivo o capacitivo), come motori, trasformatori o lampade fluorescenti. In questi carichi, la corrente è sfasata rispetto alla tensione, e a parità di potenza attiva (lavoro utile), la corrente assorbita dalla linea è maggiore. Un basso fattore di potenza comporta maggiori perdite sulle linee e richiede cavi di sezione superiore. Per questo, la normativa spesso impone il rifasamento degli impianti con $cos,\phi$ medio inferiore a 0,9.
Le Formule di Calcolo Watt-Ampere
Il calcolatore applica le formule standard dell'elettrotecnica per la corrente alternata.
Sistema Monofase
La corrente I si calcola come il rapporto tra la potenza attiva P e il prodotto di tensione V e fattore di potenza cos φ.
$$I = \frac{P}{V \cdot \cos\phi}$$
Sistema Trifase
Per un sistema trifase bilanciato, la formula utilizza la tensione di linea V (400V in Italia) e il fattore $\sqrt{3}$ (circa 1,732).
$$I = \frac{P}{V \cdot \sqrt{3} \cdot \cos\phi}$$
E per la Corrente Continua (DC)?
Nei circuiti in corrente continua (es. fotovoltaico, automotive, elettronica), il concetto di fattore di potenza non esiste ($cos,\phi = 1$). La formula è la più semplice: $$I = \frac{P}{V}$$
Applicazioni Pratiche e Riferimenti Normativi
Il calcolo della corrente è il punto di partenza per due attività cruciali nella progettazione di impianti sicuri e a norma.
1. Dimensionamento dei Cavi Elettrici
La corrente I calcolata è la corrente di impiego ($I_B$) che il cavo dovrà sopportare. La sezione del cavo deve essere scelta in modo che la sua portata ($I_z$) sia superiore alla corrente di impiego.
La portata di un cavo dipende da molti fattori (materiale, tipo di posa, temperatura ambiente, raggruppamento con altri cavi) ed è normata dalle tabelle della Norma CEI-UNEL 35024-1.
| Sezione cavo (mm²) | Portata Indicativa* (A) | | :----------------- | :---------------------- | | 1,5 | 14 | | 2,5 | 20 | | 4,0 | 25 | | 6,0 | 32 | | 10,0 | 45 |
_Attenzione: La tabella è puramente indicativa (rame, posa in tubo, 30°C). Per un dimensionamento professionale fare sempre riferimento alle norme CEI 64-8 e alle tabelle CEI-UNEL._
2. Scelta degli Interruttori di Protezione
L'interruttore magnetotermico deve proteggere il cavo dal sovraccarico. La sua corrente nominale ($I_n$) deve essere scelta rispettando la duplice condizione imposta dalla norma CEI 64-8: $$I_B \le I_n \le I_z$$ In pratica, la corrente nominale dell'interruttore deve essere maggiore della corrente assorbita dal carico, ma minore della portata del cavo che protegge.
Domande Frequenti (FAQ)
D: Perché nel calcolatore non c'è l'opzione per la Corrente Continua (DC)? R: Sebbene la formula per la DC ($I = P / V$) sia semplice, questo strumento è specializzato per i calcoli in corrente alternata (AC), che sono più complessi a causa del fattore di potenza e dei sistemi trifase e rappresentano la maggioranza delle applicazioni in ambito civile e industriale.
D: Quale tensione trifase usare: 230V o 400V? R: Per i sistemi trifase, inserire sempre la tensione concatenata (o di linea), che in Italia è 400 V. La tensione di 230 V in un sistema trifase è quella "stellata" (tra una fase e il neutro), che non si usa in questa formula.
D: Un ampere a quanti watt corrisponde? R: Ampere (corrente) e Watt (potenza) non sono direttamente convertibili. La relazione dipende dalla tensione e, in AC, dal fattore di potenza. Dire "1 Ampere = X Watt" è possibile solo se si specifica la tensione. Ad esempio, a 230V e con $cos,\phi = 1$, 1 Ampere corrisponde a $1 A \cdot 230 V = 230 W$.