Step 9: il contesto, la guerra delle correnti (2/2)

Alla fine del XIX secolo, il problema principale era quello di riuscire a trovare un modo efficiente ed economico per portare il flusso elettronico dalle centrali elettriche fino alle industrie e alle case.

Nel 1887, contemporaneamente a Ferraris, Nikola Tesla costruì un prototipo di motore ad induzione. Quindi propose al suo capo Edison, fondatore della General Electric, di adottare il sistema di distribuzione in corrente alternata, che può essere distribuita su grandi distanze ad altissime tensioni senza subire perdite energetiche. Ma Edison si rifiutò, per paura di perdere il monopolio commerciale della distribuzione d’energia. Tesla allora fondò la Westinghouse Electric.

Nel 1889, Westinghouse fece costruire il primo impianto idroelettrico a corrente alternata al mondo. I grandi vantaggi della distribuzione in alta tensione a corrente alternata vinsero la ‘guerra delle correnti’.

Step 9: l'inventore, Galileo Ferraris (1/2)

Secondo Edison, Galileo Ferraris è "il più grande degli elettrotecnici viventi". Si tratta dell'ingegnere italiano che, nella seconda metà dell'Ottocento, ha formulato il principio del campo magnetico rotante. Nel 1885, a conclusione di questi studi, presenta il “motore con induzione a campo rotante” a corrente alternata . Questa scoperta ha permesso di costruire i motori a induzione e i contatori di energia elettrica di cui ci serviamo nelle nostre case (il primo dei quali prende il nome di Ferraris-Zähler). Eppure, Ferraris non ottenne alcun vantaggio economico dalla sua scoperta: quando pubblicò i risultati dei suoi studi nel 1888 sulla rivista L'Elettricità, Nicola Tesla stava già brevettando il motore asincrono. La questione finì nelle aule giudiziarie, ma alle fine la priorità dell'invenzione fu riconosciuta allo scienziato italiano.

Galileo Ferraris e Nikola Tesla

Per chi fosse interessato ad una biografia di Galileo Ferraris: https://www.scienzainrete.it/italia150/galileo-ferraris

Step 8: i materiali

Nei contatori elettromeccanici, ovvero quelli analogici, il meccanismo era composto da un disco in alluminio, delle espansioni polari in ferro e un magnete. Questi materiali erano necessari per permettere di sfruttare il fenomeno dell’elettromagnetismo e fare girare le ruote decadiche del contatore. Dopo il 2001 si è passati ad un nuovo contatore di tipo elettronico, portando quindi un grosso cambiamento nella scelta dei materiali, visto che oltre alla plastica per l’involucro protettivo sono utilizzati prevalentemente componenti elettronici. Questa evoluzione ha reso possibili molte nuove funzioni, come per esempio la telelettura e la telegestione.

step 7: mitico contatore! (2/2)

Tenendo conto della venerazione e del timore che l’Uomo ha sempre avuto nei confronti dell’elettricità, si può considerare che la distribuzione dell’energia elettrica nelle case delle persone rappresenti una vittoria. È come se si fosse addomesticato questo fenomeno: non solo infatti viene portata fin nelle case delle persone, ma prima di entrare ne viene anche abbassato il voltaggio in modo da non renderla più mortale. Basti pensare al salvavita che ci permette di non fare la stessa fine di Capaneo! In quest’ottica il contatore elettrico diventa quindi lo strumento attraverso il quale è l’uomo a controllare l’elettricità, e non viceversa. 

Step 7: l'elettricità nella mitologia (1/2)

L’elettricità è sempre stato un fenomeno affasciante per l’uomo, fin dall’antichità. In tantissime popolazioni si pensava che fosse la manifestazione di un Dio potentissimo. Le tracce nella mitologia sono numerose: per citarne alcune, gli Egizi veneravano Seth dio delle tempeste, i celtici Thor, e la cultura giapponese Raijin, demone della luce e dei fulmini. Il più noto di tutti è Zeus, re degli dei greci, che compare anche nel mito poi ripreso da Eschilo nella tragedia “I sette contro Tebe”. 

Jean-Auguste-Dominique INGRES, Giove e Teti, 1811, Aix-en-Provence, 

musée Granet 

Eteocle e Polinice, figli di Edipo, per spartirsi il potere sulla città di Tebe, si erano messi d’accordo nel regnare un anno a testa, alternandosi sul trono. Eteocle tuttavia allo scadere del proprio anno non aveva voluto lasciare il proprio posto, sicché Polinice aveva dichiarato guerra al proprio fratello e alla propria patria. Per attaccare ciascuna delle sette porte di Tebe, Polinice si fece aiutare da altrettanti fortissimi re, tra i quali il possente e superbo Capaneo. Secondo la tradizione greca, quest’ultimo fu il primo a scalare le mura della città, con baldanza, sicurezza e sprezzo per gli dei, al punto che Zeus lo folgorò con una saetta.  Anche Dante riprende questo mito collocando Capaneo all’Inferno, nel terzo girone del settimo cerchio, tra i violenti contro Dio. 

Capaneo all'Inferno disegnato da W. Blake 

Step 6: il simbolo (2/2)

Il contatore della luce può essere considerato un po’ il simbolo della modernità. È grazie a lui che possiamo avere la corrente elettrica nelle nostre case. Quando veniamo sorpresi da un blackout, oltre a saltare nel buio si fa anche un salto nel passato a quando di notte si doveva vagare per la casa accompagnati da torce e candele, con l’unica differenza che oggigiorno le torce sono incorporate nello smartphone.

Nel cinema il contatore è un protagonista silenzioso: raramente lo si vede presente in modo esplicito, ma ricopre spesso un ruolo importante nei film gialli o horror. Il blackout e la conseguente ricerca al buio del contatore per ripristinare la corrente sono un topos ricorrente che serve a creare suspense e tensione.

Infine, per ritornare al tema delle immagini, data la sua onnipresenza nelle case, il contatore è entrato anche a far parte della vita di tutti quanti. Ma ai tempi di oggi la popolarità costa, e si paga diventando oggetto del mezzo di comunicazione più diffuso dell’era dei social: i meme.

Immagini prese da Pinterest

Step 6: il simbolo (1/2)

Siccome il contatore elettrico è stato inventato tra la fine del XIX secolo e l’inizio del XX, le sue tracce nell’iconologia sono essenzialmente recenti. Ho riportato sotto il simbolo del contatore elettrico secondo la norma italiana CEI 64-8 (che grazie a questa convenzione passa da semplice segno a simbolo vero e proprio), che richiede che tutti gli impianti elettrici siano coperti da uno schema elettrico. Uno schema indica la costituzione del circuito e le caratteristiche dei dispositivi presenti.

simbolo negli schemi elettrici

Step 5: come funziona? (2/2)

 I più recenti contatori elettronici invece eseguono il conteggio di eventi associati a impulsi elettrici. Tali eventi vengono trasformati da un captatore o trasduttore in impulsi elettrici da applicare all'ingresso I del circuito di conteggio. Quest'ultimo è dotato di una o più uscite U, alle quali fanno capo altrettanti segnali di conteggio che forniscono, in una base prefissata binaria, il numero di eventi contati.

Fonte: https://www.sapere.it/enciclopedia/contat%C3%B3re.html

Step 5: come funzionava? (1/2)

I contatori elettromecanici, o contatori ad induzione, funzionano a corrente alternata. Sono formati da un sottile disco di alluminio (sullo schema, indicato con 17) libero di ruotare intorno al proprio asse, alla periferia del quale sono affacciate le espansioni polari di due elettromagneti. Uno di questi è percorso dalla corrente assorbita dagli utilizzatori (8), l'altro (10) da una corrente proporzionale alla tensione di alimentazione. I flussi alternati prodotti dagli elettromagneti generano nel disco delle correnti parassite che, interagendo con i flussi, producono una coppia motrice il cui valore medio è proporzionale alla potenza assorbita dai carichi. Alla periferia del disco sono affacciate inoltre le espansioni polari di un magnete permanente (4) che produce una coppia frenante proporzionale alla velocità di rotazione. In condizioni di equilibrio dinamico il disco ruota perciò a una velocità proporzionale alla potenza assorbita dal circuito. L'energia corrispondente è quindi proporzionale al numero dei giri fatti dal disco che vengono totalizzati da un numeratore.

Fonte: https://www.sapere.it/enciclopedia/contat%C3%B3re.html

Step 4: l'elettrotecnica

L'elettrotecnica è una disciplina che riguarda la produzione, il trasporto e l'utilizzazione dell'energia elettrica.

Nasce convenzionalmente nel 1800, anno in cui Volta comunicò a sir Banks, presidente della Royal Society, la notizia della costruzione della prima pila elettrica. Nasce così il primo generatore statico di energia elettrica. Circa 30 anni dopo Faraday scoprì che la corrente elettrica poteva essere generata da variazioni di un campo magnetico. Durante tutto il XIX ci fu una serie di scoperte che portò all’enunciazione delle leggi di Maxwell, che spiegano il comportamento delle cariche elettriche e del campo elettromagnetico generato da esse. Il XX secolo fu il più proficuo per quel che riguarda le applicazioni dell’elettrotecnica, e portò all’invenzione di motore elettrico, telegrafo, telefono, radio, e lampadina elettrica.

Il contatore elettrico si colloca proprio in questo ambito. In particolare, come si evince dal nome e dalla traduzione nelle altre lingue (electric meter, compteur électrique, stromzähler, per maggiori informazioni vedere ilprimo post), si tratta di uno strumento utilizzato dai fornitori di energia elettrica per tenere traccia del consumo di elettricità da parte dei loro clienti a fini commerciali.

Sulla storia dell'elettrotecnica:

https://www.sapere.it/enciclopedia/elettrot%C3%A8cnica.html

http://www.elettrotecnica.unina.it/files/falco/Storia.pdf

https://it.wikipedia.org/wiki/Elettrotecnica

Step 3: un glossario

Contatore elettromeccanico: primo contatore elettrico ad essere installato, in uso fino al 2001. Utilizza un dispositivo meccanico per contare il consumo
Disco metallico: disco che viene mosso dalla corrente con una velocità direttamente proporzionale alla potenza impiegata. Ogni giro del disco corrisponde a una determinata quantità di elettricità consumata
Numeratore: riporta la cifra relativa al consumo di energia
Ruote decadiche: meccanismo alla base dei totalizzatori numerici presenti sul quadrante del contatore meccanico

Contatore elettronico: sostituisce dal 2001 il contatore meccanico, permette molte operazioni in più come la distinzione del consumo nelle diverse fasce orarie
Display: schermo sul quale compaiono i dati relativi al consumo di energia elettrica
Indicatori di consumo: due luci a led che lampeggiando indicano quando c’è un consumo di energia in corso
Interfaccia ottica: utilizzata solo dai tecnici per programmare il contatore o controllarne il funzionamento
Interruttore generale: apparecchiatura di comando che serve ad interrompere o riattivare l’alimentazione
Modello ef: misura i consumi elettrici effettuati all’interno delle differenti fasce orarie
Modello em: non dà l’opportunità di conteggiare i consumi elettrici diversificandoli tra le varie ore della giornata
Modello eo: è in grado di misurare con dettaglio il consumo orario di energia elettrica
Pulsante di lettura: pulsante collocato accanto al display, premendolo è possibile fare comparire sullo schermo tutte le informazioni riguardo al consumo di energia
Telegestione: sistema che permette di gestire il rapporto di fornitura a distanza, eseguendo molte operazioni da remoto

Bolletta: documento di fatturazione attraverso il quale il fornitore di energia addebita al cliente i corrispettivi dovuti in ragione del contratto.
Codice pod: codice che serve ad individuare il punto geografico in cui l'energia elettrica viene prelevata dall'utente
fascia a1: fascia oraria ad alto consumo di energia elettrica, solitamente durante le ore centrali della giornata
fascia a2: fascia orario con un consumo medio
fascia a3: fascia oraria a basso carico, solitamente di notte
Fornitore: colui che vende l’energia elettrica al cliente finale

Distributore: proprietario del contatore, consegna al cliente finale l’energia elettrica

Step 2: il primo contatore

In figura si può vedere un contatore ad induzione, uno dei primi contatori di elettricità, ideato da Ferraris e Siemens e realizzato successivamente nel 1900. Lo strumento è attualmente conservato al Politecnico di Milano.

Per saperne di più:

https://www.affidabilita.eu/TuttoMisureTest/Telematico.aspx?art=192

Step 1: di cosa parliamo?

 Lo scopo di questo blog è quello di raccontare il più possibile a proposito del contatore della luce. Per cui mi sembrerebbe un buon inizio partire dalle basi, ovvero: che cos'è un contatore della luce?

Si tratta di uno strumento che misura il flusso di energia elettrica utilizzata da un certo cliente.

Negli altri paesi il termine utilizzato è molto simile, in quanto ogni lingua impiega la stessa espressione, semplicemente traducendola. Gli inglesi dicono electric meter, con la variante di electricity meter; in Francia si usa compteur éléctrique; per gli spagnoli può diventare caja de fusibles, medidor de electricidad y contador de energìa electrica tambien, tipico dei tedeschi è invece legare il tutto in un’unica parola: stromzähler.

Etimologicamente la parola “contatore” deriva dal verbo “contare”, in quanto in generale un contatore è uno strumento che conta quante volte viene effettuata una certa operazione oppure quante volte un’entità passa attraverso qualcosa. Ma si riferisce più impropriamente anche a quegli strumenti che invece di contare entità discrete misurano un flusso, come capita proprio nel nostro caso del contatore della luce.

In un certo senso però potremmo ritenere appropriato anche il secondo significato di contare, cioè raccontare, in quanto grazie al display nei più recenti, o nei più vecchi al meccanismo a ruote, ci dà molte informazioni (quasi come se ce lo raccontasse) riguardo al flusso, come le fasce orarie di utilizzo o le abitudini del consumatore.