Strumenti di misura d’epoca

Un focus su alcuni strumenti prodotti dalla C.G.S. Istrumenti di misura

                                                                 I4CIV                                                     Onorio Cenni

Premessa     

Dopo una paziente ricerca durata diversi anni, ho creato una piccola collezione di strumenti di misura d’epoca, composta prevalentemente da amperometri, voltmetri, wattmetri, frequenzimetri, contatori, ecc. Questi strumenti erano utilizzati per effettuare misure elettriche negli impianti industriali in un periodo che va dai primi anni del ‘900 fino agli anni ’50 del secolo scorso. In quel periodo di pieno sviluppo tecnologico, per far fronte alle nuove necessità industriali, nacquero molte aziende elettromeccaniche sia in territorio nazionale che all’estero, capaci di produrre apparecchiature elettriche, compresi gli strumenti di misura, con lo scopo di garantire il corretto funzionamento dei nuovi impianti elettrici industriali.

La storia degli strumenti di misura è strettamente legata allo sviluppo dell'industria elettrica. Nel XIX secolo, con la scoperta dell'elettromagnetismo da parte di scienziati come Michael Faraday e James Clerk Maxwell, si iniziò a comprendere l'importanza della misurazione precisa delle grandezze elettriche. I primi strumenti erano spesso rudimentali e basati su principi di base come l'elettromagnetismo. Con l'avvento del XX secolo e la crescita delle reti elettriche, la necessità di strumenti di misura più accurati e affidabili divenne cruciale. Aziende come la C.G.S. Istrumenti di misura, fondata in Italia, contribuirono in modo significativo a questa evoluzione, producendo dispositivi che combinavano precisione, durabilità e facilità d'uso.

Avendo a disposizione diversi strumenti di misura d’epoca, ho sentito il desiderio di approfondire la conoscenza di ciascuno di essi attraverso una ricerca mirata a scoprirne le origini, l’impiego e ogni dettaglio, poiché anche loro sono stati parte integrante del progresso scientifico seguito alla grande rivoluzione industriale europea. Le ricerche che ho effettuato sugli strumenti e sulle documentazioni storiche non sono state facili, ma tutte le difficoltà incontrate e superate mi hanno ripagato ampiamente. Alcuni di essi hanno richiesto un’accurata pulizia, altri una piccola revisione, e in qualche caso una piccola riparazione effettuata nel rispetto della loro originalità e integrità. È una grande soddisfazione poter ammirare questi gloriosi strumenti funzionare perfettamente nel loro antico splendore. Questi strumenti, con la loro precisione e affidabilità, rappresentano un pezzo di storia dell'ingegneria elettrica e offrono una finestra sul passato, mostrando come la tecnologia di misurazione si è evoluta nel tempo per soddisfare le esigenze di un'industria in continua crescita.

I misuratori che fanno parte della mia piccola collezione comprendono anche strumenti prodotti da aziende oltre oceano, come Westinghouse, Singer, AERO Instrument Company di Hollywood California U.S.A. ma per motivi di spazio, in questo articolo tratterò solamente alcuni dei tanti strumenti di misura prodotti da una grande azienda italiana, il cui nome all’epoca era C.G.S. Istrumenti di misura.

Cenni Storici

La C.G.S. (acronimo di Centimetro - Grammo – Secondo), nome del sistema di misura in uso all’epoca (Fonte Wikipedia)(Sitografia 5), è stata una importante azienda elettromeccanica di Monza, con sede e stabilimento in Via Umberto I, angolo Via Marsala. Fondata da Camillo Olivetti nel 1904  (che aveva trasferito in Brianza la sua prima ditta, creata ad Ivrea nel 1894). La C.G.S. Società Anonima per Istrumenti Elettrici, (Sitografia 6) (figura n.1) produceva apparecchiature elettriche e trasformatori, arrivando ad avere fino a 1800 dipendenti nel periodo di massima espansione. In seguito alla grave crisi petrolifera che colpì l’economia occidentale a partire dal 1973, cominciò la decadenza di questa importante azienda. Il declino culminò negli anni ’80 del XX secolo, ma nonostante questo l’attività iniziata nel lontano 1894, proseguì con il nome di Marconi Automazione fino alla fine degli anni ’90 e poi con il nome Alstom C.G.S. fino al 2008 quando l’azienda cambiò sede per trasferirsi dalla storica sede a quella di Via Ercolano, sempre a Monza, con il nome di C.G.S. Instrument Trasformers s.r.l.

Misuratori marca C.G.S.

Di seguito sono evidenziate solamente le principali caratteristiche di alcuni misuratori con il logo C.G.S. In particolare viene fornita una descrizione sintetica di un contatore di energia elettrica, di tre amperometri per le misure della corrente elettrica ed infine di due voltmetri per le misure delle tensioni.

 

Contatore monofase ad induzione, marca C.G.S, modello C1B, numero 5049342   (foto n.1 e n.2)

Caratteristiche:

• Tensione nominale 125 V
• Corrente nominale 5 (15) A
• Frequenza 50 p/s
• 1 kilowattora = 2400 giri del disco
• Numeratore a 4 cifre più una decimale

La custodia è in metallo e vetro. La calotta di protezione è tuttora sigillata al corpo del misuratore tramite due viti forate attraversate da un cordino di canapa piombato che impedisce la rotazione delle viti. Osservando i piombi, è possibile riscontrare, grazie alla punzonatura, il logo della casa costruttrice, a dimostrazione che il misuratore non è mai stato aperto o manomesso. All'interno della calotta metallica, utilizzata per proteggere la morsettiera di collegamento dei cavi, è incollato un rettangolino di carta su cui è disegnato lo schema dei collegamenti.

Un contatore monofase è essenzialmente costituito da un motore ad induzione, un disco di alluminio, un magnete permanente e un contagiri. Serve a misurare il consumo di energia elettrica in kilowattora (kWh) assorbiti dall’utente. Una descrizione dettagliata del suo funzionamento, delle caratteristiche e degli errori richiederebbe diverse pagine; pertanto, consiglio agli interessati di consultare la bibliografia (1)

Di seguito, riporto una sintetica descrizione del funzionamento del contatore ad induzione (figura n.2) Il contatore è composto da una bobina amperometrica posta in serie alla linea e da una bobina voltmetrica in derivazione. La bobina voltmetrica è formata da molte spire sottili, presentando un'elevata induttanza che assorbe una corrente Iv in ritardo di quasi 90° rispetto a V. La bobina amperometrica, percorsa dalla corrente di linea, ha poche spire. Le due bobine sono disposte in modo che i campi magnetici generati siano perpendicolari. Il campo magnetico risultante è rotante e, in questo campo, è immerso un disco di alluminio che ruota a una velocità angolare proporzionale alla potenza assorbita dall’utente. Sul suo asse è calettata una vite elicoidale che trasmette il moto a un dispositivo ad ingranaggi che funge da contagiri. La potenza elettrica moltiplicata per il tempo (dato dal numero di giri memorizzato) fornisce il consumo di energia in kWh nel periodo considerato.

Amperometro da quadro a ferro mobile C.G.S – HC13 n.1280614 (foto n.3 e n.4)

Caratteristiche:

• Fondo scala: 30A
• Classe: 1,5
• Diametro esterno: 16,4 cm
• Profondità: 9 cm (con collegamenti)
• Custodia in metallo e bachelite
• 
  

La particolarità costruttiva, il modello e il numero di matricola indicano che questo amperometro risale agli anni '20 del Novecento. La sigla "HC" indica che si tratta di un amperometro a ferro mobile, una caratteristica che implica la disomogeneità della scala, non lineare ma ottenuta sperimentalmente. Gli strumenti a ferro mobile possono misurare sia la corrente continua (c.c.) sia la corrente alternata (c.a.)

L’equipaggio a ferro mobile si basa sulle forze attrattive o repulsive che il campo magnetico, creato da una bobina percorsa da corrente, esercita su un piccolo nucleo di ferro dolce opportunamente sagomato ed eccentrico rispetto all’asse. Il dispositivo dello strumento è costituito da una bobina fissa in rame e dall’equipaggio mobile, che può essere un piccolo nucleo in ferro dolce sagomato ad "L" nel caso di attrazione, oppure due segmenti cilindrici di ferro dolce (uno fisso e uno mobile collegato all’asse con l’indice) nel caso di repulsione. La coppia antagonista è ottenuta tramite un contrappeso o, più spesso, con una molla a spirale.

In figura 1-627 è raffigurato il dispositivo a ferro mobile ad attrazione, mentre in figura 1-628 è mostrato il dispositivo a ferro mobile a repulsione. Entrambe le figure sono tratte dalla bibliografia (2), dove si trovano chiare spiegazioni sul funzionamento dello strumento.

Sul quadrante si legge "ISTRUMENTI DI MISURA C.G.S.". Si osserva inoltre, in alto al centro, il logo, seguito dal modello, dalla matricola, dalla portata di 30 A, dalla scritta "A", il simbolo CEI e dalla classe 1,5. Sul retro si notano i terminali filettati e provvisti di dadi da 8M. È stata necessaria una semplice pulizia esterna ed interna, oltre a una prova di funzionamento. L’interno dello strumento mostra l’aspetto consueto dell’equipaggio mobile.

 

Amperometro da quadro a ferro mobile C.G.S – HC13 I n.1857435 (foto n.5 e n.6)

Caratteristiche:

• Tre scale graduate per diverse portate: 150 A, 175 A, 200 A
• Classe: 1,5
• Diametro esterno: 14,4 cm
• Profondità: 9 cm (con collegamenti)
• Custodia in metallo e bachelite (foto n.3 e 4)

L’amperometro, identificato dalla sigla "HC", è a ferro mobile, una caratteristica che implica la disomogeneità delle tre scale graduate e la capacità di misurare la corrente alternata (c.a.). La particolarità costruttiva, il modello e il numero di matricola indicano che anche questo strumento risale agli anni '20 del Novecento. Sul quadrante sono riportate, come per l'amperometro precedente, le informazioni necessarie per il suo corretto utilizzo. Si evidenzia una stella a cinque punte con all’interno il numero “2” che sta  a significare che la tensione di prova isolamento corrisponde a 2000 V. Il simbolo della sinusoide identifica il solo funzionamento, dello strumento, in corrente alternata. Lo strumento può funzionare in modo corretto, sia montato in posizione verticale che orizzontale. 

 

 Sul retro, si osserva un disegno che illustra lo schema di connessione. I terminali di collegamento devono essere collegati a un adeguato trasformatore amperometrico (TA da 200/5). Lo strumento è stato sottoposto a un lieve restauro e le prove di funzionamento hanno dato esito positivo.

Il funzionamento dello strumento è descritto in diversi manuali e testi sugli strumenti a ferro mobile, come indicato nella bibliografia (2,4).

 

Amperometro da quadro a ferro mobile C.G.S – HC13E n.208925 (foto n.7 e n.8)

Caratteristiche:

• Fondo scala: 300A
• Diametro esterno: 16 cm
• Profondità: 17 cm (con collegamenti realizzati in tondo di rame pieno del diametro di 20 mm e attacco a capicorda da serrare con viti filettate)
• Custodia in metallo e vetro

Questo amperometro da quadro ad inserzione diretta, in base al modello e al numero di matricola, risale probabilmente all’inizio del ‘900. La scala non è lineare ma è stata ricavata sperimentalmente, con una portata massima di 300 A. Identificato dalla sigla "HC", è a ferro mobile e può misurare la corrente alternata. Lo strumento era fissato su un pannello portante con il quadrante in posizione verticale e veniva utilizzato per misurare l’intensità di corrente. Per evitare che l’ago vada fuori scala, sono presenti due arresti ai lati.

Sul quadrante, al centro, si nota la scritta "AMP" e, appena sotto, sulla calotta di protezione, il logo della ditta con la scritta "ISTRUMENTI di MISURA C.G.S. MILANO – MONZA". La peculiarità di questo amperometro è la portata di fondo scala di ben 300 A. I morsetti sono situati nella parte posteriore e sono notevolmente grandi per gestire l'intensità della corrente elettrica fino a 300 A. Come si può osservare dalle foto n.8.1 e n.8.2 relative all’interno dello strumento, essendo ad inserzione diretta, una spira di sezione elevata crea il campo magnetico, utile per la rilevazione della misura dell’intensità della corrente elettrica. Il funzionamento del equipaggio a ferro mobile si evince nella figura n.3 a pag. 53 del Elektrische Und Warmetechnische Messungen Hartman & Braun AG Frankfurt – 1941.(Sitografia (7)  

   

 

Voltmetro da quadro a ferro mobile C.G.S – HC13 (foto n.9 e n.10)

Caratteristiche:

• Fondo scala: 4 kV
• Classe: 1,5
• Diametro esterno: 16 cm
• Profondità: 9 cm (con collegamenti)
• Custodia in metallo, con vetro fissato tramite una corona in ottone

Questo strumento può risalire alla prima metà degli anni ’20. La scala non è lineare, ma è stata ricavata sperimentalmente, con una portata massima di 4 kV. La scala di misura consente di leggere valori di tensione tra 0 e 4 kV, con tacche ogni 100 V e indicazione numerica ogni kV.

Sotto il quadrante, una caratteristica targhetta in ottone di forma ovale reca la scritta "ISTRUMENTI  DI MISURA Milano C.G.S. Monza". Subito sotto questa targhetta è presente una vite di regolazione per la taratura del punto zero. Sul retro del voltmetro si trovano i due morsetti per il collegamento al circuito esterno. Sopra questi due morsetti è avvolta la resistenza posta in serie a uno dei morsetti dello strumento. Poiché sul quadrante dello strumento è riportata la scritta "3000/100", i terminali di collegamento devono essere tassativamente collegati a un adeguato trasformatore voltmetrico (TV) con l'indicato rapporto di trasformazione. Questo oggetto faceva sicuramente parte di un gruppo di strumenti di misura e controllo, tipici dei pannelli delle centrali elettriche di produzione.

Considerata la notevole età dello strumento, questo è stato sottoposto a un lieve restauro senza essere aperto, e il suo funzionamento non è stato verificato.

 

Voltmetro magnetoelettrico da quadro C.G.S. – HW13 OI n.855468  (foto n.11 e n.12)

Caratteristiche:

• Due scale graduate per diverse portate: 100 V e 300 V
• Classe: 1,5
• Diametro esterno: 16,4 cm
• Profondità: 12 cm (con collegamenti)
• Custodia in metallo e bachelite

La sigla “HW” negli strumenti C.G.S. indica che l'equipaggio è a bobina mobile immersa nel campo di un magnete permanente. La particolarità costruttiva, il modello e il numero di matricola suggeriscono che questo strumento risale agli anni '30 del Novecento. Sul quadrante, in alto, si nota il logo della ditta. La scala lineare è tipica degli strumenti magnetoelettrici. Sotto la scala si legge “V” e in basso a sinistra c’è la sigla HW13OI con subito sotto il numero di matricola..

Il quadrante presenta due scale graduate in modo lineare. La scala inferiore ha una portata di 100 V in corrente continua, con tacche numerate ogni 20 V e una risoluzione di lettura di 2 V. La scala superiore ha una portata di 300 V, sempre in corrente continua, con tacche numerate in prossimità di 100, 200 e 300 V, con una risoluzione di lettura di 5 V. Sotto il quadrante, una caratteristica targhetta in ottone di forma ovale reca la scritta "ISTRUMENTI DI MISURA C.G.S.”.Sul retro del voltmetro si trovano i due morsetti per il collegamento al circuito esterno. Lo strumento è stato reperito in buone condizioni estetiche e funzionali, motivo per cui non si è effettuato alcun intervento di manutenzione, ma solo una semplice pulizia seguita da una verifica del corretto funzionamento. bibliografia (3,4). 

 

Conclusioni

È trascorso quasi un secolo da allora e, come sappiamo, la tecnologia ha compiuto progressi incredibili. Nel settore della strumentazione di misura: nessuno avrebbe mai immaginato anche la possibilità di poter gestire da remoto qualunque funzione ad essa deputata. Oggi, per i giovani della generazione Zeta, così come per quelli delle generazioni precedenti, questo mondo altamente tecnologico potrebbe sembrare scontato. È importante, tuttavia, che conoscano il nostro passato e, soprattutto, che non venga mai dimenticato. Capire l'evoluzione degli strumenti di misura non solo offre un apprezzamento per i traguardi tecnologici raggiunti, ma anche un rispetto per il lavoro e l'ingegnosità che hanno posto le basi per le tecnologie moderne.

                                                                                                           i4civ.onorio@gmail.com

Bibliografia

1.     L.Olivieri e E:Ravelli Elettrotecnica – Misure elettriche Vol III CEDAM Padova 1962, da pag. 342 a pag. 360.

2.     L.Olivieri e E:Ravelli Elettrotecnica – Misure elettriche Vol III CEDAM Padova 1962, pp 133-135

3.     L.Olivieri e E:Ravelli Elettrotecnica – Misure elettriche Vol III CEDAM Padova 1962, pp 120-126

4.     J.H. Fewkes and J. Yarwood, Electricity, Magnetism, and Atomic Physics. Vol. I – University Tutorial Press LTD near Cambridge London 1956 pp 87 – 89.

Sitografia

5    https://it.wikipedia.org/wiki/CGS_(azienda)

6   https://www.retearchivibiellesi.it/entita/4637-c-g-s-istrumenti-di-misura

7https://www.alte-messtechnik.de/archiv/daten/elektrische-und-waermetechnische-messungen-1941.pdf

La presente descrizione è stata pubblicata su RadioKit Elettronica del mese di dicembre 2024 a pag.63