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Inverter
di Marco Rancati |
In questa guida vengono descritti gli inverter, il loro funzionamento, le loro caratteristiche e tipologie e il loro utilizzo. Questi dispositivi ancora poco diffusi sono in verità essenziali in molte applicazioni elettriche ad esempio nei gruppi di continuità per personal computer. Nell’ultimo paragrafo viene messo in evidenza dove acquistare questi prodotti.
A cosa serve un inverter
Viene definito inverter quel genere di dispositivi elettrici in grado di convertire un tipo di corrente elettrica in un altro, per esempio passare dalla corrente continua a quella alternata, o da una corrente alternata a una certa frequenza a un’altra con frequenza diversa. In campo tecnico si dice che l’inverter converte una rete elettrica ad alimentazione “rigida” in una con tensione (potenziale V) a frequenza variabile.
Questi dispositivi possono perciò venir utilizzati in diverse applicazioni in campo elettrico, sia per uso domestico che aziendale. Sono utilizzati inverter ogni volta che l’energia elettrica arriva nelle nostre case, infatti nella trasmissione negli elettrodotti questi dispositivi convertono, o meglio si dovrebbe dire “invertono”, la corrente continua in alternata. Altra utilissima applicazione di questi strumenti è quella nei gruppi di continuità, quei fondamentali componenti di ogni elettrodomestico o apparecchio elettrico in generale che mantengono alimentato in corrente alternata l’apparecchio stesso.
In campo industriale inverter sono utilizzati per regolare la velocità di qualsiasi motore di tipo elettrico, velocità legata alla frequenza del potenziale con i quali sono alimentati e quindi dalla corrente elettrica.
L'utilizzo degli inverter, grazie anche ai notevoli progressi fatti dall'elettronica, risulta sempre più diffuso: come convertitore nei motori dei filobus e dei treni, nei trasmettitori sonar, nel riscaldamento ad induzione, nei generatori di ultrasuoni, negli elettrodomestici,… Ogni applicazione richiede particolari specifiche (elevata potenza in uscita, elevate frequenze di lavoro, regolabilità della tensione d'uscita,…) e quindi esistono diversi tipi di inverter oguno creato ad hoc per soddisfare le richieste.
Caratteristiche di un inverter
Un inverter è principalmente costituito da 3 componenti fondamentali: un raddrizzatore nel quale entra la corrente iniziale, un bus di collegamento a corrente continua (DC BuS) e un invertitore finale, generalmente trifase, che produce la corrente in uscita, utilizzata poi dall’applicazione richiesta.
Il raddrizzatore iniziale trasforma la corrente alternata della rete in ingresso in corrente continua, o se essa è già continua la mantiene costante, che viene poi mantenuta uniforme dai condensatori che costituiscono i DC Bus. A valle di tutto l’invertitore genera la rete a frequenza variabile a seconda della necessità.
Si parla di Rumore nella frequenza dell’onda generata dall’inverter quando a causa di picchi di frequenza delle armoniche dell’onda in ingresso, l’onda in uscita è diversa da quella desiderata. Questo fenomeno grava ovviamente sull’efficienza dell’apparecchio e il suo rendimento sarà più basso.
La versione più semplice e comune di inverter è costituita da un oscillatore che comanda un transistor, il quale per sua funzione genera un’onda quadra aprendo e chiudendo un circuito. L’onda viene mandata a un trasformatore che arrotonda questi picchi generando la frequenza variabile desiderata all’uscita dello strumento. La eventuale presenza di diodi nel raddrizzatore serve a mantenere l’onda quadra il più rettangolare possibile. I transistor sono spesso comandati via software, e per questo chiamati transistor IGBT.
Inverter elettronici invece utilizzano modulazioni dell’ampiezza di un impulso per rendere l’onda in uscita il più sinusoidale possibile, caratteristica desiderata. Questo si può ottenere con l’utilizzo di condensatori e induttori che livellano la corrente nel trasformatore.
Classificazioni di inverter
La principale classificazione degli inverter differenzia quelli cosiddetti “monofase” da quelli “trifase” a seconda del loro utilizzo nelle due tipologie di corrente. Per correnti trifase si intendono quelle correnti elettriche con tre tensioni a corrente alternata differenti aventi però la stessa differenza di fase e frequenza.
Ulteriore classificazione di questi strumenti, sia che appartengano a quelli monofase che trifase è in base al tipo di transistor o tiristore utilizzato: si parla in questo caso di inverter PWM, inverter risonanti, inverter a commutazione ausiliaria e inverter a commutazione complementare.
Si parla poi di inverter a mezzo ponte o a ponte intero a seconda della disposizione dei transistor e dei diodi nella configurazione elettrica a ponte di Wheatstone.
Particolari inverter sono quelli utilizzati per immettere la corrente alternata nella rete elettrica a partire dall’energia in corrente continua presente negli elettrodotti. Questi, sicuramente più complessi di quelli comuni sono accompagnati da software di controllo e pannelli solari; per questo motivo prendono il nome di Inverter Fotovoltaici. In questi strumenti la difficoltà è rappresentata dalla possibilità di ottenere la massima potenza elettrica disponibili indipendentemente dalle condizioni meteorologiche presenti e nell’inserire corrente elettrica nella rete con parametri accettabili dalle normative vigenti.
La nuova frontiera ecologia di questo millennio prevede un notevole utilizzo di energia solare e in tal senso gli inverter sono parte fondamentale per la trasformazione di questa energia pulita in energia elettrica.
Tipologie di inverter
Gli inverter sul mercato hanno prezzo variabile a seconda dell’uso semiprofessionale o professionale e di conseguenza variano le loro caratteristiche. Esistono in vendita inverter stand-alone ossia per uso esterno scollegato a una rete elettrica oppure grid connected per uso allacciato a rete di distribuzione elettrica. Come già detto inoltre parametro di merito nella decisione di acquisto di questi strumenti è l’onda sinusoidale di frequenza emessa dall’apparecchio.
Gli inverter soft-start hanno la peculiarità di erogare corrente gradatamente evitando eccessivi sovraccarichi. Essi lavorano in assenza di allacci alla rete elettrica quindi trovano applicazione in tutti i dispositivi a batteria, adatti quindi per compressori,applicazioni su roulotte, elettrodomestici indipendenti, illuminazioni civili e industriali. I prezzi variano a seconda della potenza erogata e vanno dai 50 Euro per un 300W ai 300 Euro per un 1000W indicativamente.
Gli inverter a onda sinusoidale modificata producono un’onda sinusoidale a gradini, quindi non perfetta, ma accettabile per molte applicazioni. Trovano impiego in campo industriale principalmente e i loro prezzi sono maggiori di quelli soft-start, ma la potenza raggiunta può essere fino 3000 W. Inverter a onda sinusoidale pura sono invece i più precisi e per questo con prezzi ancora più elevati ( si aggirano sui 1000 Euro per uno strumento con 1500 W di potenza ).
Vi sono infine inverter grid-connected per impianti fotovoltaici , come già detto connessi alla rete elettrica. Devono essere facilmente installabili ed avere un elevato rendimento di interconnessione con la rete, oltre che essere soggetti a varie normative e certificazioni. I loro prezzi superano i 1000 Euro per circa 1100 Watt erogati.
I grandi marchi di inverter
Un grande marchio di inverter è sicuramente Vacon che dal 1993 è tra le prime aziende a produrre questi strumenti. Oggi questa azienda produce più di 200000 inverter ogni anno venduti in Italia e nel mondo. Il sito apposito (www.it.vacon.com) offre disponibilità e assistenza continua 24 ore al giorno per aiutare il cliente nella scelta del corretto inverter adatto alla propria esigenza e offre una gamma di prodotti a diverse potenze. L’obiettivo è quello di fornire inverter sempre più efficienti, pur mantenendo ridotte le dimensioni dell’apparecchio.Per le condizioni più estreme Vacon offre anche la possibilità di avere inverter raffreddati a acqua, utili soprattutto in miniere o nell’industria pesante.
Anche il gruppo Danfoss è di rilievo per la produzione di inverter. L’azienda, unita con la tedesca Bauer GmbH nel 1998 produce inverter sin dal 1977 in un apposito stabilimento di elettronica e si pone cosi come apripista per le attuali aziende di inverter mondiali. Ricordiamo come i convertitori per i motori a corrente alternata, antenati degli inverter siano stati inventati solo poco anni prima, nel 1968. Il sito (www.danfoss.com) offre in dettaglio un resoconto della storia dell’azienda , nonché utili guide sui prodotti e il loro utilizzo.
www.sma-italia.com offre una vasta gamma di inverter da loro prodotti, e ha appena stipulato un accordo per l'utilizzo di questi strumenti con la Sunpower Corp , in particolare per le loro applicazioni fotovoltaiche. Sma gode quindi di grande fama nel campo dell'industria dell'energia solare sia nel proprio paese di formazione ossia la Germania che nel mercato globale anche oltreoceano (USA).
Infine www.converterindustry.com che si occupa da 30 anni di strumenti per la conversione dell'energia e quindi di inverter sia per privato che per applicazioni solari e eoliche. La sede legale dell'azienda è a Forlì e i loro tecnici sono sempre disponibili per preventivi e suggerimenti a riguardo dei loro prodotti.
Dove acquistare inverter
Gli inverter sono acquistabili principalmente nei negozi di elettronica ed elettrotecnica, oppure nei siti internet specializzati:
- www.inverter.org
Seia Elettronica mette a disposizione a tutti gli utenti registrati sul sito la possibilità di acquistare varie tipologie di inverter adatti a tutte le esigenze. Nel catalogo vengono descritti accuratamente tutti gli apparecchi , le loro caratteristiche tecniche e i loro possibili usi, per facilitare la scelta del cliente. Oltre a inverter il negozio vende caricabatterie ,riduttori ,elevatori e altre apparecchiature elettriche. La sede del negozio è a Albizzate in provincia di Varese.
- www.ecorete.it
Il sito in questione vende inverter adatti all’installazione di pannelli fotovoltaici, frontiera interessante per il risparmio energetico in un futuro prossimo. Una accurata guida all’acquisto permette di capire maggiore i prezzi e i risparmi di questa tecnica.
- www.elettronicanet.com
Elettronicanet offre un ampio catalogo di inverter, di tutte le tipologie sopra descritte, quindi per tutte le esigenze,dall’industriale al domestico. Preventivi, guide e caratteristiche tecniche sono direttamente consultabili dal sito previa gratuita registrazione. La sede legale di questa giovane azienda di elettronica è a Flumini di Quarti S.Elena in provincia di Cagliari.
- www.xantrex.com
Xantrex è un gruppo di elettronica che vende anche inverter, per tutte le esigenze in particolare per utilizzo fotovoltaico e di pannelli solari ma anche per applicazioni quali automobili, caravans, campeggi e navi. L’azienda, leader mondiale per applicazioni elettroniche fu fondata nel 1983 e ha sede legale a Vancouver in Canada.
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