Come funziona impianto elettrico

Se sei un amante del fai da te o semplicemente vuoi capire come funziona il mondo che ti circonda, è possibile che tu ti sia trovato a domandarti come funziona impianto elettrico almeno qualche volta. Questo per risolvere qualche piccolo problema che si può presentare nella vita quotidiana, o per migliorare l'ambiente circostante con le tue mani.

Bene, se queste (o quali per esse) sono le motivazioni che ti hanno spinto qui sulla mia pagina alla ricerca del sapere, non ho intenzione di deluderti. Nelle prossime righe andremo a scoprire come funziona l'impianto elettrico della tua casa, camper, auto, moto e persino della barca. A fine lettura, avrai l'infarinatura generale che ti serve.

Prima di procedere però, non posso non metterti in guardia dai pericoli di questo mondo. Andare ad armeggiare con scarse conoscenze su un impianto in tensione o privo di corrente ma facendo modifiche operative, può portare alla catastrofe. Elettrocuzione, incendi, danni irreparabili alle apparecchiature e morte tua o di chi andrà poi a usare quell'impianto, sono solo alcune delle molteplici casistiche nefaste di operazioni azzardate. Questo tutorial non ti rende un elettricista, quindi non fare cose che potrebbero causare danni gravi.

Indice

• Come funziona impianto elettrico casa
• Come funziona impianto elettrico camper
• Come funziona impianto elettrico moto
• Come funziona impianto elettrico auto
• Come funziona impianto elettrico di una barca

Come funziona impianto elettrico casa

Iniziamo a vedere come funziona un impianto elettrico domestico, il quale è quello che circonda un po' tutti e anche uno dei più semplici in assoluto. La tensione nominale di un impianto elettrico domestico in Italia è di 230 V in corrente alternata (in altre zone del mondo è diverso, ad es. negli USA è di 120V).

Detto questo, l'impianto elettrico domestico è monofase e prende la potenza dalla rete elettrica nazionale, la quale arriva direttamente al contatore di casa tua. Tutto ciò che sta prima non è di tua competenza, quindi irrilevante, ciò che deve interessarti è quello che succede da questa scatola in avanti.

Il contatore conteggia la potenza per ora utilizzata, c'è poi l'interruttore magnetotermico: un dispositivo di sicurezza stacca automaticamente la corrente quando si ha un assorbimento eccessivo per un tempo prolungato. Più è eccessivo l'assorbimento, minore è il tempo di intervento. Tale contatore è tarato su 3 kWh (si tratta del valore massimo momentaneo e medio): se ne assorbisse 3,1 è probabile che scatterebbe solo dopo alcuni minuti, mentre se ne assorbisse 12 impiegherebbe pochi secondi. Ecco perché scatta quando hai troppi dispositivi accesi in contemporanea.

Ora, dal contatore partono due fili che sono generalmente di colore blu per il neutro e marrone o nero per la fase. La fase è quella che porta la corrente elettrica nell'impianto, il neutro è quello che chiude il circuito per permette di funzionare. Immagina come un impianto idraulico, dove la fase è il tubo pieno e il neutro quello di scarico. Senza uno dei due, non può funzionare (anche se con conseguenze differenti).

Quando colleghi un elettrodomestico alla presa, un polo esterno della spina si collega alla fase, dentro l'elettrodomestico tale energia viene usata dalle parti elettroniche interne, per poi essere “restituita esausta” tramite il neutro (secondo polo esterno della presa). Gli interruttori sparsi in giro per la casa interrompono il circuito della fase (per impianti fatti da persone competenti) o il neutro (se fatti da persone di dubbia competenza), interrompendo il passaggio e bloccando il funzionamento di cosa sta collegato dopo di essi.

Questo è più o meno tutto, salvo un particolare. Come avrai notato non ho menzionato il polo centrale della spina, il quale si collega al buco centrale della presa (nelle spine tedesche sono le lamelle laterali alla spina/presa a svolgere il compito). Questo polo è dove si collega la messa a terra, la quale ha il compito di sicurezza. Un impianto elettrico può funzionare senza messa a terra, ma sarebbe estremamente pericoloso in linea generale, sebbene esistano tipi di impianti pensati per funzionare senza.

La terra è ciò che permette all'interruttore differenziale di funzionare. Cos'è un differenziale? Un interruttore che monitora la differenza tra la corrente che fluisce nella fase e nel neutro. Se questa differenza supera una certa soglia (il che significa che parte della energia è stata persa per strada), il differenziale scatta per prevenire fughe di corrente e prevenire situazioni pericolose.

Perché è un male? Perché, se c'è una rottura dell'isolamento elettrico (che impedisce all'elettrodomestico di dare la scossa, per farla semplice) significa che questa energia è uscita dal circuito andando, probabilmente, a mandare in tensione parti dell'elettrodomestico o del circuito, e ciò non deve avvenire. Immagina un cavo spellato: se tocca qualcosa, quella cosa conduce tensione, diventando pericolosa.

Per notare questo problema prima che qualcuno possa farsi male, esiste il differenziale che lavora con la terra. Questa corrente persa, andrebbe a scaricarsi non più tramite il neutro, ma tramite l'impianto di terra che collega fisicamente al suolo tutta casa. Questo nuovo e non intenzionale circuito si chiude qui, ciò che entra nella fase non è più ciò che esce sul neutro nel circuito tradizionale (perché disperso a terra), il differenziale sente tale differenza, capisce che c'è un problema e stacca corrente.

Se non ci fosse la terra, per avere una dispersione di corrente, sarebbe necessario che qualcuno o qualcosa tocchi la parte in tensione e la colleghi a terra, con elettrocuzione del soggetto. Immagina la lavatrice che ha un cavo spellato. La corrente va sulla carcassa in metallo, la quale rimane lì trasformando tutta la massa in una fase che aspetta un neutro o una terra per scaricare. Se c'è il cavo di terra della lavatrice (che collega a terra praticamente ogni parte della medesima), il circuito si chiude immediatamente e il differenziale salta. Se non c'è, quando arriva qualcuno e tocca, diventa il cavo di terra. Andrebbero poi analizzate tutte le possibili casistiche e varianti ma, di base, funziona così.

Come funziona impianto elettrico camper

Passiamo ora a vedere come funziona impianto elettrico roulotte, camper, van o altre case su ruote. Qui la tensione erogata può essere 12 V in continua o 230 V in alternata, dipende dalla sezione del circuito, quindi presta molta attenzione perché esiste comunque il pericolo di elettrocuzione mortale. Spiegherò la parte elettrica della cellula perché, se vuoi sapere quella della cabina, leggi il prossimo capitolo sull'auto, poiché il principio è il medesimo.

Partiamo con il dire che, nel caso di camper che hanno come unico impianto elettrico quello che si attacca alla spina del campeggio, c'è poco da dire. Qui il sistema è identico a quello di casa, con la unica differenza che ci si allaccia tramite un cavo attaccato a una spina, invece che dalla rete direttamente. Ci sarà quindi un sistema di protezione, una fase e un neutro e una distribuzione a 230 V, proprio come spiegato nel capitolo precedente (che ti invito a rileggere per delucidazioni).

Se invece parliamo di un impianto elettrico con batteria di accumulazione o con pannelli solari, ecco che le cose si fanno più interessanti. Qui ci saranno due distribuzioni di tensione, con una parte che lavora a 12 V e una che lavora a 230 V, a seconda dei casi.

Partiamo con il dire che, la batteria di accumulazione, può contenere energia a 12 V, quindi inadatta a molte applicazioni. Siccome però ci sono cose che funzionano con questo voltaggio (prese USB per telefono, luci LED, frigo trivalente in una delle 3 posizioni ecc.), queste utenze o queste prese saranno collegate (quasi) direttamente alla batteria, con dei fusibili (interrompono il circuito in caso di sovracorrente) di protezione nel mezzo per evitare che qualche problema faccia collassare l'impianto intero. Questa batteria, se allacciata a dei pannelli, avrà poi uno strumento per regolare tensione di carica e quantità di carica stessa, per evitare problemi.

Ma come funziona la parte a 230 V? Se hai una batteria ma colleghi l'alimentazione del campeggio, tutte le prese di corrente classiche a 230 V dentro il mezzo saranno alimentate. Se però sei collegato alla batteria, occorre un alternatore che vada a trasformare la corrente da 12 V in continua, a 230 V in alternata. Senza scendere troppo nel tecnico, la corrente alternata è rappresentabile come un'onda, mentre quella in continua come una linea retta. Gli elettrodomestici, i caricabatterie dei PC, piastre elettriche e le utenze classiche, funzionano tutte a 230 V alternata.

Quindi, in un mezzo, se vuoi alimentare un PC ti serve questo alternatore. Esso si intermezzerà tra la batteria e le prese a 230 V (con dei fusibili di protezione anche qui), collegato con fase e neutro. Tutto, sia in continua che alternata, funziona sempre con il principio di fase e neutro, ma qui non è presente la terra perché, fisicamente, il mezzo non è collegato al suolo (le ruote sono isolanti) e non puoi avere un cavo tassellato nel suolo terrestre con un mezzo che si sposta.

Come funziona impianto elettrico moto

Se vuoi sapere come funziona impianto elettrico scooter, come funziona impianto elettrico Vespa 50 Special o di un qualunque veicolo a due ruote, sei nel posto giusto. L'intero sistema è piuttosto semplice e complesso allo stesso tempo nel suo funzionamento, lavora in basse tensioni che sono intorno ai 12 V, quindi non pericolose. Detto questo, c'è comunque il rischio di fare danni al veicolo se non sai dove mettere le mani.

Come facilmente saprai, la rete elettrica di una moto è alimentata dalla batteria, la quale fa funzionare tutto ciò che è elettrico. Tale batteria però non è come quella del telecomando del televisore, la quale va fin quando è scarica e poi è da sostituire, ma viene ricaricata durante la marcia del veicolo. Infatti, quando è scarica, basta fare avviamento lasciarla un po' in moto perché si ricarichi, ammesso che non sia a fine vita.

Ora, per ricaricare questa batteria, si sfrutta il movimento del veicolo stesso. Esiste un componente che si chiama alternatore il quale, collegato al motore in qualche modo (dipende dai casi), sfrutta la rotazione del medesimo per girare e, con il suo movimento, generare una corrente. In pratica è come se la tua moto fosse anche un generatore a carburante, solo con potenze più piccole.

Tale corrente che esce dall'alternatore però, non è utilizzabile direttamente per caricare la batteria, in quanto si tratta di (circa) 12 V in corrente alternata, mentre la batteria immagazzina corrente continua. Per questo occorre un raddrizzatore che, come dice il nome, raddrizza l'onda della corrente alternata trasformandola in una linea retta. Dopo averla raddrizzata, la corrente va alla batteria per essere immagazzinata.

Da qui in avanti, viene semplicemente distribuita in tutta la moto un po' come dentro casa tua. Trovi, in giro per il veicolo, tanti interruttori che sono identici (nel concetto) a quelli per accendere e spegnere la luce di casa tua. Qui, quello del clacson o dell'avviamento, permettono il passaggio di corrente verso questo emettitore di suoni o il motorino che, girando, darà l'avvio al motore stesso.

Una volta capito come viene generata la corrente, il resto è semplice elettrotecnica di base. Colleghi il dispositivo o l'interruttore con dei fili (fase e neutro) che vanno al polo positivo e negativo della moto. Anche qui, dei fusibili proteggono l'impianto da eventuali guasti evitando che il danno causi problemi più diffusi.

Come funziona impianto elettrico auto

Se pensi che l'impianto elettrico di un'auto sia diverso da quello di una moto per via dell'aspetto completamente differente o delle dimensioni, ti sbagli. Anche qui si tratta di un sistema con alternatore, raddrizzatore e batteria che poi vanno ad alimentare ogni utenza del veicolo, le quali sono effettivamente diverse da quelle di una moto ma identiche nel concetto.

Collegare a una presa di corrente un clacson o un climatizzatore bizona, elettricamente è la stessa cosa, sebbene comandi e funzionamento del medesimo siano diversi. Quello che cambia è come questi elementi interagiscono tra loro, le dimensioni, l'aspetto e altri dettagli secondari, ma il voltaggio è lo stesso così come tutta la teoria che li accompagna.

Come funziona impianto elettrico di una barca

L'impianto elettrico di una barca va diviso in due, ovvero quello del motore e del funzionamento di base del veicolo, insieme a quello della cellula o della zona abitativa. Il primo è comune più o meno a tutte e si basa sullo stesso principio dell'auto, ovvero il movimento meccanico che muove un alternatore, attaccato a un raddrizzatore che ricarica le batterie.

Queste batterie sono più di una generalmente per dividere il più “zone” le necessità elettriche dell'imbarcazione, ma può variare in base alla dimensione della medesima. Anche le barche, come le auto e le moto, funzionano con delle semplici batterie a 12 V.

La cellula o la zona abitativa invece, è tutto un altro paio di maniche. Ci sono le barche piccoline o di medie dimensioni che possono essere paragonabili (per non dire identiche) a un camper dotato di pannelli solari. Usano questo sistema per accumulare nelle batterie e alimentare tutte le utenze.

Le navi da crociera invece, hanno generatori interni e sistemi di distribuzione molto articolati, ma concettualmente non cambia nulla. Sebbene su scale molto più grosse, si tratta sempre di un qualcosa che fornisce corrente e tanti interruttori, prese ed elementi collegati che la suggono per alimentarsi, con protezioni varie per evitare grossi problemi.

Autore

Salvatore Aranzulla

Salvatore Aranzulla è il blogger e divulgatore informatico più letto in Italia. Noto per aver scoperto delle vulnerabilità nei siti di Google e Microsoft. Collabora con riviste di informatica e cura la rubrica tecnologica del quotidiano Il Messaggero. È il fondatore di Aranzulla.it, uno dei trenta siti più visitati d'Italia, nel quale risponde con semplicità a migliaia di dubbi di tipo informatico. Ha pubblicato per Mondadori e Mondadori Informatica.