Due contatori per corrente alternata monofase C.G.S. tipo K1B N° 67782 e N° 790498.
Nell`inventario del 1933/1937, al n° 58 si legge: “Contatore monofase ad induzione C.G.S. tipo K1B – N° 67782 – 50 ~ – 5 A – 150 V – 1 kWh ≡ 3750 g. ₤ 100. Prima destinazione (Laboratorio Misure Elettriche)”.
Poi al n° 59 si legge: “Contatore monofase a induzione C.G.S. tipo K1B – N° 790498 – 50 ~ – 30 A – 125 V 1 kWh ≡ 750 g. ₤ 100. Prima destinazione (Laboratorio Misure Elettriche)”.
Dichiarati entrambi già in esistenza.
Nella stampa del 1930 la C. G. S. vanta una istallazione di un milione di esemplari del tipo K1B e la matricola del contatore fotografato e 400000!
Mentre nella stampa pubblicitaria del 1927 il contatore tipo K1B ha il N° 32496.
Un contatore monofase è essenzialmente costituito da un motore a induzione, da un magnete permanente e da un contagiri.
Il motore monofase a induzione si può far derivare o da un wattmetro, con la differenza che qui non c`è una molla di contrasto alla coppia motrice, o dal motore a induzione a campo rotante. La sua descrizione (funzionamento, caratteristiche, errori) richiederebbe molte pagine fitte di disegni e diagrammi, come si può vedere ad esempio in L. Olivieri, E. Ravelli, Elettrotecnica – Misure Elettriche, Vol. III, CEDAM, Padova 1962, da pag. 343 a pag. 360; o negli appunti di P. Malcovati, Corso di Misure Elettriche, pag. 106. Rinvenibili all’indirizzo:
(http://sms.unipv.it/misure/).
Infatti, seguendo le indicazioni a pag. 351 degli autori del primo testo citato, abbiamo tratto dalla figura 2-160 (“Struttura schematica di un wattometro a induzione e diagramma relativo”) la figura qui sopra, togliendo le molle antagoniste e l`indice e aggiungendo il magnete permanente; il diagramma vettoriale resta immutato.
Questo comunque è uno schema di principio; uno schema più dettagliato si trova in due schede successive.
Il contatore a induzione serviva per la misura del consumo di energia elettrica.
Una bobina amperometrica è posta in serie alla linea, mentre una bobina voltmetrica è in derivazione.
La bobina voltmetrica ha molte spire sottili e dunque una induttanza molto elevata tale da assorbire una corrente IV in ritardo di quasi 90° rispetto a V mentre la bobina amperometrica è percorsa dalla corrente di linea ed ha poche spire, inoltre le due bobine sono disposte geometricamente in modo tale che i campi magnetici da esse generati siano perpendicolari. I due flussi in tal modo, essendo in fase con le correnti Ia ed IV , devono risultare sfasati tra loro di un angolo di 90° – φ, dove φ è l`angolo di sfasamento tra la tensione e la corrente di linea.
Il campo magnetico risultante è rotante e in tale campo è immerso il familiare disco di alluminio che ruota a velocità angolari proporzionali alle potenze richieste. Infatti la coppia motrice che si ottiene risulta Cm = k · V · I · cos φ e cioè è proporzionale alla potenza elettrica in linea.
Abbiamo detto “familiare” per chi ha una certa età, perché alla data nella quale scriviamo queste note (2020) i giovani conoscono probabilmente solo i contatori digitali (o statici).
La coppia resistente (oltre agli attriti) è in gran parte fornita dal magnete permanente che genera correnti parassite nel disco in rotazione, dette di Foucault; vi sono comunque altre coppie resistenti di varie origini. Pur essendo gli attriti molto bassi (l’equipaggio mobile è costituito da un disco leggero di alluminio) si deve tuttavia provvedere a compensare la coppia di attrito di primo distacco mediante una opportuna coppia ausiliaria poiché altrimenti il disco non si metterebbe in rotazione fin tanto che la coppia motrice principale non superasse tale valore, e dunque non
sarebbe registrata una energia che invece è stata consumata.
Inoltre, per evitare che il disco, una volta messo in rotazione, continui a ruotare anche quando torna ad
annullarsi la potenza richiesta, esso viene munito di una banderuola di arresto in ferro che induce il disco
stesso ad arrestarsi quando questa passa di fronte al magnete permanente e ne viene leggermente attratta.
Oltre alla coppia dovuta agli attriti, vi sono anche due coppie dovute alle correnti indotte dalle due bobine
nel disco e alla loro interazione e queste producono un errore poiché non sono semplicemente proporzionali alla velocità di rotazione, ma anche ad altri fattori; per rendere il loro effetto trascurabile si deve avere una grande efficacia del magnete permanente.
La figura qui riportata ne rappresenta una soluzione adottata comunemente. Il disco di alluminio dunque è soggetto ad una coppia proporzionale alla potenza assorbita dall’utenza; sul suo asse è calettata una vite elicoidale che trasmette il moto ad un dispositivo ad ingranaggi che fa da contagiri. Il contagiri viene fatto ruotare da una vite senza fine che
muove una ruota dentata la quale a sua volta aziona una serie di rulli che portano le cifre da 0 a 9 come si
vede nella figura 2-512.
Dunque la potenza elettrica per il tempo (testimoniato dal numero di giri memorizzato) fornisce l’energia spesa nel periodo. Vi sono comunque molte particolarità tecniche che
dobbiamo tralasciare qui; basta pensare ad esempio a come considerare l’autoconsumo, agli errori dovuti al voluto e non sempre ottenuto sfasamento ( 90° – φ) o a variazioni di frequenza, alle capacità di sovraccarico continuo o istantaneo ecc. .
La figura qui sopra, tratta da
http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/Electric+Meter , rappresenta una soluzione adottata comunemente per compensare l’errore di fase. Didascalia della figura: «Single-phase induction meter for 50 hertz alternating current: (Фv) flux induced by current in voltage circuit (in parallel with load), (ФI) flux induced by load current, (1) electromagnet in series (current) circuit, (2) metal strip for regulating phase angle between fluxes Фv and ФI (3) electromagnet in parallel (voltage) circuit, (4) mechanical counter, (5) drag magnet (permanent magnet that produces the retarding torque necessary to obtain unambiguous readings), (6) aluminum disk, (7) load U».
La figura qui sopra è tratta da: http://electrical-engineering-portal.com/overview-of-single-phase-induction-type-energy-meter .
Il disco ha in genere un diametro che varia da 8 a 10 cm con spessore da 0,8 a 1 mm e la massa dell’equipaggio mobile è di circa 25 g. Non abbiamo misurato né pesato i dischi di questi esemplari.
Foto di Claudio Profumieri, elaborazioni ricerche e testo di Fabio Panfili.
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