Alimentatori da incasso
(2 991)Gli alimentatori da incasso sono solo una delle tante categorie di alimentatori disponibili sul mercato. Come suggerisce il nome stesso, gli alimentatori da incasso sono progettati per un'ulteriore installazione o integrazione in sistemi più grandi. Possono essere utilizzati per alimentare tutti i tipi di dispositivi, macchinari, circuiti creati da hobbisti, come ad es. stampanti 3D, così come robot specialistici, sempre più frequentemente implementati in molti settori dell'industria.
Scelta dell'alimentatore
Durante la scelta dell'alimentatore la cosa più importante è sapere a cosa sarà destinato e quali parametri presenterà il sistema che andrà ad alimentare. La più importante a questo proposito è la tensione di uscita, espressa in volt [V]. La maggior parte di questi dispositivi, senza contare quelli destinati ad applicazioni speciali, in uscita dispone di corrente DC (ing. Direct Current). Questo perché la stragrande maggioranza delle apparecchiature e dei dispositivi elettrici ed elettronici è alimentato con questo tipo di corrente elettrica. Una tensione di uscita troppo alta o troppo bassa potrebbe danneggiare i componenti alimentati o danneggiare l'alimentatore stesso. Alcuni alimentatori offrono la possibilità di regolare la tensione di uscita in modo che possano essere regolati per un circuito specifico. La tensione di uscita può essere regolata in tali alimentatori tramite un segnale di comando esterno, spesso nell'intervallo da 1 a 5,5 VDC o attraverso un normale potenziometro. Naturalmente la tensione di alimentazione dell'alimentatore stesso è ugualmente importante, tuttavia nella maggior parte dei casi si tratterà di corrente AC (ing. Alternating Current) con una tensione di 230V, proveniente dalla rete elettrica.
Un altro parametro è l'intensità di corrente all'uscita dell'alimentatore. Il rendimento in corrente massimo espresso in ampere [A], indica la corrente elettrica massima che un determinato alimentatore è in grado di produrre e continuare a funzionare correttamente. Il valore di intensità deve essere maggiore (in casi estremi pari) all'intensità di corrente richiesta dal circuito alimentato. Un alimentatore che opera entro l'intervallo del proprio rendimento in corrente genererà una quantità significativa di calore, che potrà danneggiare i suoi componenti in presenza di un carico prolungato, soprattutto se non dispone di una protezione contro il sovraccarico o il surriscaldamento. È buona prassi scegliere un alimentatore con maggiore rendimento in corrente rispetto a quello necessario, in primo luogo, in modo che non operi nel limite superiore del suo rendimento in corrente, ma anche che in caso di una piccola espansione del circuito alimentato non conduca alla situazione in cui sia necessario sostituire l'alimentatore attualmente installato con uno nuovo con un maggior rendimento in corrente.
Un parametro strettamente correlato alla tensione di uscita e all'intensità massima. è la potenza espressa in watt [W]. Nel caso della tensione continua, questo valore non è altro che il prodotto della tensione e dell'intensità della corrente d'uscita di un determinato alimentatore. Nel caso della corrente alternata, è necessario assicurarsi di moltiplicare i valori effettivi di questi parametri. La potenza è quasi sempre espressa per un confronto più semplice, per comprendere quale alimentatore sia più efficiente.
Un altro aspetto che non viene sempre evidenziato è l'intervallo di temperatura in cui l'alimentatore può funzionare. La maggior parte degli alimentatori integrati sarà posizionata in modo fisso, in condizioni favorevoli e prossime alla temperatura ambiente. Tuttavia alcune applicazioni potrebbero richiedere il funzionamento a temperature negative o in ambienti in cui la temperatura sarà significativamente elevata. Esistono alimentatori che possono funzionare in modo efficiente a -55°C o 85°C. Pertanto se l'alimentatore può essere esposto a tali condizioni, questo aspetto non deve essere trascurato durante la scelta.
Alimentatori a trasformatore per l'incasso
I due principali tipi di alimentatori DC sono gli alimentatori switching e gli alimentatori a trasformatore. Questa suddivisione è dovuta alle differenze nella loro struttura e nel modo in cui viene trasformata la corrente. L'alimentatore a trasformatore, spesso chiamato alimentatore lineare, sfrutta, come suggerisce il nome, un trasformatore che dopo l'ingresso scala la tensione AC, di solito 230V AC, ad una tensione AC di valore inferiore. Successivamente questa tensione viene raddrizzata mediante un ponte raddrizzatore per ottenere una corrente pulsante, che viene filtrata e adeguatamente controllata mediante circuiti interni che assicurano una tensione di uscita costante con interferenze minime. Questi tipi di alimentatori sono caratterizzati da basso ripple e rumore in uscita, soprattutto nel caso degli alimentatori di bassa potenza sono relativamente economici. Il loro più grande svantaggio sono le grandi dimensioni ed il peso elevato, in quanto sono molte volte più pesanti degli alimentatori switching e decisamente più grandi, pur mantenendo la stessa potenza del dispositivo. Inoltre presentano una minore efficienza a causa della perdite dovute alla dissipazione di calore, associata alla formazione di correnti parassite nel nucleo del trasformatore.
Alimentatori switching da incasso
Negli alimentatori switching la tensione di ingresso viene immediatamente raddrizzata per ottenere una corrente DC ad alta tensione, che viene quindi filtrato e commutato con una frequenza da 10 a 100 kHZ attraverso transistor di potenza, al fine di ottenere impulsi sotto forma di corrente alternata. Ciò è necessario, poiché nella fase successiva questa tensione viene condotta e scalata attraverso un trasformatore relativamente piccolo, ad una tensione alternata molto più bassa. Quindi, prima dell'uscita dell'alimentatore, viene raddrizzata e filtrata tramite un filtro LC (induttore-condensatore) per massimizzare il livellamento. La correttezza dell'esecuzione di queste operazioni è garantita da un apposito circuito di comando interno. L'indubbio vantaggio degli alimentatori switching rispetto a quelli a trasformatori, è il peso decisamente molto più basso e le dimensioni più piccole. Questi inoltre presentano un maggiore rendimento in corrente per ciascuna delle possibili tensioni di uscita, ossia un'elevata densità di potenza. Inoltre questi sono più economici durante la produzione di alimentatori di potenze più elevate. Lo svantaggio di questi dispositivi, d'altra parte, può essere la maggior presenza di rumore e ripple all'uscita, specialmente quando si tratta di interferenze ad alta frequenza.
Alimentatori buffer da incasso
Un tipo speciale di alimentatori da incasso sono gli alimentatori buffer. Dispongono di un ingresso aggiuntivo destinato al collegamento di un pack di batterie, spesso costituite dalle classiche batteria al piombo-acido. Sono in grado di supportare il funzionamento del dispositivo alimentato in caso di interferenze, fluttuazioni e cadute della tensione di alimentazione della rete elettrica. Questo tipo di alimentatori sono più comunemente utilizzati in vari settori dell'industria e fabbriche, per alimentare senza interruzioni sistemi di controllo degli accessi, registrazione del tempo di lavoro o di serrature elettroniche delle porte, garantendo un accesso ininterrotto agli spazi degli edifici. Sono disponibili modelli che vengono venduti in custodie appositamente progettate per consentire la possibilità di posizionare una batteria di una capacità specifica al loro interno, pertanto non bisogna preoccuparsi della loro posizione nel circuito.
Alimentatori e sistemi di alimentazione continua
Un altro tipo di alimentatore dedicato è costituito dagli alimentatori e dai sistemi di alimentazione continua. Similmente agli alimentatori tampone, dispongono di un ingresso per batteria aggiuntivo che funge da sorgente di alimentazione ausiliaria. Quando viene rilevata una caduta della tensione di alimentazione dalla rete, l'alimentatore passa automaticamente in modalità di alimentazione tampone, convertendo la corrente continua a bassa tensione in corrente alternata ad alta tensione, assicurando l'alimentazione dei dispositivi collegati. Questo tipo di alimentatore spesso può essere denominato con il termine a "seno puro" o a "onda sinusoidale pura" (ing. Pure Sine Wave). È un termine spesso usato nei dispositivi di trasformazione della corrente continua da una batteria, a corrente alternata da 230V, che viene utilizzata per alimentare la maggior parte dei dispositivi elettrici ed elettronici. I dispositivi che non dispongono di tale termine nella loro documentazione, di solito generano una corrente alternata 230V sotto forma di segnale dalla forma simile ad un trapezio, che in realtà imita solo la forma d’onda sinusoidale della rete elettrica, perciò alcuni dispositivi potrebbero non funzionare correttamente.
Alimentatori industriali da incasso
Inoltre è possibile distinguere tra alimentatori industriali, che per la loro struttura ed uscite assomigliano agli alimentatori standard dei computer desktop. Dispongono di uscite con tensioni costanti -12V, -5V, 3,3V, 5V, 12V e spine per schede madri ATX, nonché connettori MOLEX o AMP. Vengono utilizzati principalmente per alimentare computer industriali, che devono soddisfare requisiti specifici in termini di affidabilità, resistenza alle interferenze e altri agenti esterni indesiderati.
Inoltre esistono diverse modalità di montaggio dell'alimentatore da incasso, che a volte possono essere importanti. Nell'industria, durante la costruzione di quadri di comando ed elettrici, spesso verranno utilizzati alimentatori installati su guida DIN, mentre per le applicazioni domestiche, ad esempio per alimentare l'illuminazione LED, troveremo alimentatori in alloggiamenti destinati all'installazione all'interno di scatole. Gli alimentatori tampone il più delle volte verranno collocati in alloggiamenti speciali, predisposti per il montaggio a parete, gli alimentatori a trasformatore possono anche essere predisposti per il montaggio a vite. Inoltre sono disponibili dispositivi montati a pannello, nonché su scheda PCB.
La maggior parte degli alimentatori disporrà di diversi tipi di protezioni. In questo caso possiamo parlare di protezione contro sovraccarico, cortocircuito, surriscaldamento, sovratensione e in alimentatori specializzati, anche protezione contro l'inversione di polarità della batteria collegata, scarica eccessiva e sovraccarica.
Gli alimentatori possono disporre di collegamenti elettrici differenti, come ad es. tramite morsettiere o cavi integrati, nonché funzioni e accessori aggiuntivi. Esistono molti modi per configurare un alimentatore dedicato, tutto dipende principalmente dalla destinazione d'uso, dalle condizioni operative, dagli altri componenti presenti nel circuito e dai dispositivi da alimentare; pertanto è necessario prendere in considerazione una serie di fattori che permetteranno di scegliere un alimentatore che soddisfi il maggior numero possibile di linee guida prestabilite.
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