Il sistema monofase si riferisce a un sistema di alimentazione elettrica che utilizza solo una forma d’onda per tensione e corrente alternata. La maggior parte dei sistemi elettrici residenziali e commerciali di piccole dimensioni sono monofase, mentre i sistemi commerciali e industriali più grandi utilizzano spesso l’alimentazione trifase. Nella quotidianità, l’energia elettrica che utilizziamo nei nostri uffici e nelle nostre case è del tipo monofase. In questo articolo andiamo ad vedere cosa si intende per sistema monofase.
Cosa è e cosa si intende per monofase?
Il sistema monofase è un sistema di distribuzione dell’energia elettrica a corrente alternata caratterizzato da un unico conduttore attivo detto “fase” ed un altro conduttore detto “neutro”. L’insieme di questi due conduttori, fase e neutro, è sufficiente per costituire il sistema monofase. In un sistema monofase il cavo di fase è quello responsabile di erogare la potenza che viene dalla sorgente di energia al carico mentre, il cavo di neutro serve a creare un percorso per la corrente di ritorno.
Come si vede dallo schema semplificativo mostrato nella figura sopra, il cavo di fase è responsabile di trasmettere la potenza elettrica al carico e per questo è considerato un conduttore attivo, il cavo di neutro, invece, è a potenziale nullo necessario per chiudere il circuito.
Caratteristiche del sistema monofase
Nel sistema monofase tensione e corrente presentano lo stesso identico andamento a singola forma d’onda sinusoidale.
La forma d’onda della tensione alternata ha un andamento come quello mostrato in figura caratterizzato da un ampiezza ed un periodo ben definiti. La tensione (lo stesso vale per la corrente) oscilla raggiungendo sempre lo stesso massimo che è rappresentato dall’ampiezza del segnale sinusoidale. La tensione raggiunge il massimo sempre ad intervalli regolari ovvero ad ogni periodo. L’unità di misura del periodo è il tempo che, tipicamente, viene misurato in secondi. Per caratterizzare l’andamento della tensione alternata, si utilizza il parametro della frequenza che è l’inverso del periodo.
Nei sistemi di distribuzione elettrica europei, l’ampiezza della tensione è stabilita a 220 V (con possibili piccole oscillazioni dovute a disturbi di rete) e la frequenza è 50 Hz. Questo significa che per convenzione è stato stabilito che un sistema monofase, in Europa, fornisca una tensione alternata che ha un valore massimo di 220 V (circa) e frequenza di 50 Hz, ovvero il valore di massimo (220 V) si ripete ogni 0,02 secondi (1/50).
Il sistema monofase: vantaggi e svantaggi
Tipicamente nella distribuzione dell’energia elettrica, il sistema monofase è ottenuto a partire dal sistema trifase da cui se ne deriva una delle tre fasi. Il sistema monofase è particolarmente utile per le piccole utenze dove i carichi che occorre sostenere sono piuttosto ridotti. Lo svantaggio dei sistemi monofase risiede nel fatto che la potenza erogata, data la natura sinusoidale della forma d’onda, ha degli istanti in cui è zero. Questo significa che si verificano dei buchi di tensione che rendono questo tipo di distribuzione inefficiente e non adatta a sostenere grandi carichi. Gli svantaggi di un sistema monofase sono essenzialmente dovuti all’incapacità di poter sostenere grandi potenze e quindi le necessità dell’industria pesante. Nell’industria, le limitazioni di un sistema monofase sono superate utilizzando un sistema trifase ovvero dotato di tre conduttori attivi.