La corrente alternata (AC) è il tipo di corrente usato nella distribuzione elettrica. Valore efficace, frequenza, sfasamento e le formule fondamentali.
Definizione
La corrente alternata è una corrente elettrica la cui intensità varia periodicamente nel tempo, invertendo ciclicamente il proprio verso. La forma d'onda standard è sinusoidale.
i(t) = Imax · sin(2πft + φ)
Dove Imax è l'ampiezza massima, f la frequenza (50 Hz in Europa, 60 Hz in USA), e φ lo sfasamento iniziale.
Valore efficace (RMS)
Il valore efficace (RMS, Root Mean Square) è il valore di corrente continua che produrrebbe la stessa dissipazione di potenza su una resistenza:
IRMS = Imax / √2 ≈ 0,707 · Imax
La tensione di rete in Italia è 230 V RMS, che corrisponde a un valore di picco di circa 325 V.
Frequenza e periodo
La frequenza è il numero di cicli completi al secondo, misurata in Hertz (Hz). Il periodo è l'inverso della frequenza:
T = 1/f → a 50 Hz: T = 20 ms
La pulsazione angolare ω = 2πf = 314,16 rad/s (a 50 Hz).
Potenza in AC
In AC, la potenza si scompone in tre componenti: potenza attiva P (W), potenza reattiva Q (VAR) e potenza apparente S (VA):
P = V · I · cos φ | Q = V · I · sin φ | S = V · I
Il fattore di potenza cos φ indica quanta potenza viene effettivamente trasformata in lavoro utile.
Vantaggi della corrente alternata
L'AC è preferita per la distribuzione perché è facilmente trasformabile: i trasformatori permettono di innalzare la tensione per il trasporto (riduzione delle perdite I²R) e abbassarla per l'utilizzo domestico e industriale.
Domande frequenti
La corrente alternata (AC) inverte periodicamente il verso di scorrimento con andamento sinusoidale, mentre la corrente continua (DC) scorre sempre nella stessa direzione con intensità costante. L'AC è usata nella rete elettrica, la DC nelle batterie e nell'elettronica.
La corrente alternata può essere facilmente trasformata a tensioni diverse tramite i trasformatori. Questo permette di trasportarla ad alta tensione (riduzione perdite I²R) e poi abbassarla per l'uso domestico e industriale.
Il valore efficace (RMS, Root Mean Square) è il valore di corrente continua equivalente che produrrebbe la stessa dissipazione di potenza. Per un'onda sinusoidale, il valore RMS è pari al valore di picco diviso √2, circa il 70,7% del picco.
In Italia e in tutta Europa la frequenza della rete elettrica è 50 Hz, cioè 50 cicli completi al secondo, con un periodo di 20 millisecondi. Negli Stati Uniti e in parte delle Americhe si usano invece 60 Hz.
Il fattore di potenza (cos φ) indica la quota di potenza apparente effettivamente trasformata in lavoro utile. Un fattore di potenza basso significa maggiori perdite e correnti più elevate a parità di potenza utile, con conseguenti costi energetici maggiori.