Comprendere il Funzionamento di un Inverter | Spiegato in Modo Semplice

Se non siete esperti di elettronica, c’è la seria possibilità che voi non abbiate mai sentito parlare di un dispositivo elettronico chiamato Inverter. Svolge una funzione precisa: converte la corrente continua (DC) in corrente alternata (AC). Trova applicazione in una vasta gamma di campi, tra cui veicoli elettrici, pannelli solari, apparecchiature industriali e altro ancora. Se vi trovate qui è perché volete saperne di più, infatti siete nel posto giusto. Oggi Inline Style vi spiega cos’è un inverter, come funziona e dove trova applicazione.

Forse a qualcuno si sono rizzati i capelli come chiodi, si sarà domandato: cosa accidenti sono la corrente continua e la corrente alternata? Non è scontato che tutti lo sappiano. Inizieremo proprio da qui per spiegare il funzionamento di un invertitore. Prendete appunti se lo preferite. Iniziamo!

Le basi: Corrente continua (DC) e Corrente alternata (AC)

La corrente continua è un tipo di corrente elettrica in cui la direzione del flusso di elettroni rimane costante, cioè la sua tensione rimane stabile nel tempo. La maggior parte delle fonti di energia, come le batterie, forniscono una corrente continua. Pensiamo ad un treno. Vi chiederete: perché un treno? Perché la corrente continua può essere paragonata a un treno che viaggia sempre nella stessa direzione su un binario unico, dritto. Il treno non cambia mai direzione e segue sempre lo stesso percorso, allo stesso modo in cui gli elettroni in una corrente continua seguono sempre la stessa direzione.

La corrente alternata (AC), invece, è un tipo di corrente elettrica in cui la direzione del flusso di elettroni cambia continuamente, cioè la tensione ha un andamento variabile e oscillatorio. La maggior parte degli apparecchi elettrici domestici, come i forni e le lampade, richiedono una corrente alternata per funzionare. E anche qui, usando l’analogia del treno, la corrente alternata può essere paragonata a un treno che passa attraverso un binario ondulato (onda sinusoidale), mai lineare. Il treno cambia continuamente traiettoria, allo stesso modo in cui gli elettroni in una corrente alternata cambiano continuamente direzione.

Ora vediamo due esempi pratici, d’uso quotidiano.

In un caso, viene utilizzata la corrente continua quando si carica un cellulare. La maggior parte dei caricatori per cellulari utilizzano una corrente continua per caricare la batteria del cellulare. La corrente continua è ideale in questo caso perché la batteria del cellulare è progettata per gestire una corrente continua e la carica avviene in modo più efficiente rispetto alla corrente alternata. Se il treno (corrente) segue lo stesso binario, arriva alla batteria del cellulare in maniera costante e rapida. Siamo sempre più esigenti sul caricamento rapido dei nostri smartphone.

Nel secondo esempio, viene utilizzata la corrente alternata nell’alimentazione della luce in una casa. La maggior parte degli apparecchi elettrici domestici, come le lampade e i forni, funzionano con una corrente alternata. La corrente alternata è ideale in questo caso perché è più facile da generare con generatori elettrici e più facile da trasportare su lunghe distanze, con minori perdite di energia, rispetto alla corrente continua.

Tutto chiaro? Ora che abbiamo un’infarinatura generale, passiamo all’inverter.

Cos’è un Inverter

Un invertitore converte la corrente continua in corrente alternata. Solitamente si presenta come un dispositivo di piccole dimensioni, in una scatola di plastica o metallo, che può essere montato su una parete o sul pavimento. Potrebbe avere un display LED per visualizzare informazioni sull’alimentazione, come la tensione in ingresso e in uscita, la corrente e la potenza. Potrebbe anche avere una serie di porte di ingresso e uscita, ad esempio porte di ingresso per la corrente continua e porte di uscita per la corrente alternata. Alcuni inverter possono anche avere funzioni di protezione integrati, come la protezione da sovratensione o sovracorrente. In generale, la maggior parte degli invertitori sono progettati per essere facili da usare o da installare, con istruzioni dettagliate per l’uso.

Detto in maniera semplice, un generatore di corrente alternata è composto da una bobina di filo e un magnete che gira vicino ad essa. Quando un polo del magnete si avvicina alla bobina, si genera una corrente elettrica nella bobina che scorre in direzione opposta alla rotazione del magnete. In questo modo si produce una corrente alternata.

Prendiamo i pannelli solari come esempio. Quando li montiamo in casa, installeremo anche un inverter, per forza. I pannelli solari producono corrente continua. Chi si occuperà di convertire la corrente continua prodotta dal pannello in corrente alternata? Proprio l’invertitore. Altrimenti come fa a funzionare la luce di casa? Il forno? I pannelli sarebbero da buttare, sarebbero solo un ornamento. O le turbine eoliche, il ragionamento è identico. Dunque gli invertitori hanno una praticità senza pari.

Entriamo nei dettagli più tecnici per scoprire il suo funzionamento.

Come funziona un Inverter

Il funzionamento di un inverter è abbastanza semplice: esso riceve la corrente continua dalla fonte di alimentazione (ad esempio un pannello solare o una batteria) e la converte in corrente alternata utilizzando un circuito di conversione. Questo circuito è composto da un insieme di componenti elettronici, tra cui diodi, transistor e circuiti integrati, che lavorano insieme per modificare la forma della corrente e renderla adatta all’utilizzo con gli apparecchi elettrici.

Il funzionamento di un inverter può essere spiegato in questi passi chiave:

1. Ingresso di corrente continua: L’invertitore riceve la corrente continua da una fonte di alimentazione. La corrente continua viene immessa in un circuito di ingresso dell’inverter.
2. Conversione della corrente: La corrente continua viene convertita in corrente alternata tramite un circuito di conversione all’interno dell’inverter. Questo circuito può utilizzare una varietà di tecnologie, come la commutazione di potenza o la modulazione di larghezza di impulso (PWM).
3. Regolazione della tensione e della frequenza: Il circuito di conversione deve anche regolare la tensione e la frequenza della corrente alternata in uscita. La tensione e la frequenza devono essere regolate in modo preciso per garantire che gli apparecchi elettrici alimentati dall’inverter funzionino correttamente.
4. Uscita della corrente alternata: La corrente alternata viene immessa in un circuito di uscita dell’inverter, che la invia alle apparecchiature elettriche.
5. Protezione: per evitare di danneggiare l’inverter e gli apparecchi elettrici, è presente un sistema di protezione che rileva eventuali problemi come sovratensioni o surriscaldamenti, perciò agisce di conseguenza.
6. Controllo: un circuito di controllo è presente per monitorare e regolare il funzionamento dell’inverter, per esempio, per regolare la corrente in ingresso e in uscita, e per fornire informazioni sullo stato dell’inverter.

Ricapitolando i processi in singole parole chiave: Ricevere. Convertire. Regolare. Inviare. Proteggere. Controllare.

Dove trova applicazione l’invertitore?

Applicazioni possibili

Gli inverter trovano applicazione in tantissimi campi, poiché la necessità di convertire la corrente è richiesta da innumerevoli apparecchiature. Dove possiamo trovarli?

• Energia solare: come spiegato negli esempi precedenti, sono utilizzati per convertire la corrente continua prodotta dai pannelli solari in corrente alternata, che può essere utilizzata per alimentare gli apparecchi elettrici domestici.
• Energia eolica: gli inverter sono anche utilizzati per convertire la corrente continua prodotta dalle turbine eoliche in corrente alternata, che può essere utilizzata per alimentare gli apparecchi elettrici domestici.
• Energia di emergenza: certamente possono essere utilizzati per convertire la corrente continua immagazzinata nelle batterie in corrente alternata, per alimentare gli apparecchi elettrici in caso di interruzione dell’alimentazione elettrica.
• Veicoli elettrici: pure loro, ebbene sì. Qui gli invertitori sono utilizzati per convertire la corrente continua immagazzinata in batterie in corrente alternata, allo scopo di alimentare i motori elettrici dei veicoli.
• Apparecchiature industriali: gli inverter possono essere utilizzati per convertire la corrente alternata in corrente continua per alimentare apparecchiature industriali come azionamenti di motori, saldatrici e apparecchiature di automazione.
• Alimentazione di apparecchiature elettroniche in movimento: infine sono utilizzati per convertire la corrente alternata in corrente continua per alimentare apparecchiature elettroniche in movimento come ad esempio su un aereo, un treno o un’imbarcazione.

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Differenza tra Trasformatore e Inverter

Il trasformatore e l’inverter sono entrambi dispositivi elettronici, ma hanno scopi e funzionamenti diversi.

Il trasformatore è un dispositivo che serve per modificare la tensione della corrente elettrica. Trasforma la tensione di ingresso in una tensione di uscita diversa, senza modificare la frequenza.

L’inverter, invece, è un dispositivo elettronico che converte la corrente continua (DC) in corrente alternata (AC). L’inverter utilizza un circuito di commutazione per invertire la polarità della corrente continua e generare una corrente alternata.

In sintesi, mentre il trasformatore si occupa solo di modificare la tensione, l’inverter invece modifica la forma della corrente (da continua a alternata) e può modificare anche la tensione e frequenza.

Conclusione

In questo articolo abbiamo esplorato il funzionamento dell’inverter e come il dispositivo sia essenziale per molti sistemi elettrici. Sono passati quasi 100 anni da quando David Chandler Prince, il primo a utilizzare la parola inverter, pubblicò un articolo sulla rivista The General Electric Review, nel quale illustrava il funzionamento dell’inverter nella conversione di corrente continua in corrente alternata monofase. In un secolo ne abbiamo fatta di strada!

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