La corrente alternata (AC) è un tipo di corrente elettrica che cambia direzione periodicamente. Questo è in contrasto con la corrente continua (DC), un tipo di corrente elettrica che fluisce in una direzione costante.
Proprietà Principali:
- Ciclicità: La corrente alternata cambia direzione periodicamente. Questo ciclo è solitamente rappresentato come un’onda sinusoidale.
- Frequenza: La frequenza con cui la corrente cambia direzione è espressa in hertz (Hz). Nella maggior parte dei paesi, la frequenza della corrente alternata è di 50 o 60 Hz.
- Picco e valore RMS: Il picco è il valore massimo che la corrente raggiunge durante ogni ciclo. Il valore RMS (Root Mean Square) è un “valore medio” della corrente, che è circa il 70,7% del valore di picco.
Vantaggi della Corrente Alternata:
- Facilità di trasformazione: Con l’uso dei trasformatori, la tensione della corrente alternata può essere facilmente aumentata o diminuita. Questo è particolarmente utile per la trasmissione di energia elettrica su lunghe distanze.
- Efficienza nella trasmissione: Poiché la corrente alternata può essere trasformata in alte tensioni, può trasportare energia elettrica su lunghe distanze con meno perdite rispetto alla corrente continua.
Svantaggi della Corrente Alternata:
- Pericolo: La corrente alternata può essere più pericolosa dell’equivalente corrente continua, a causa del fatto che può causare fibrillazione ventricolare a valori molto più bassi.
- Interferenze: La corrente alternata può produrre interferenze magnetiche, che possono essere un problema in alcune applicazioni sensibili.
Applicazioni della Corrente Alternata:
La corrente alternata è il tipo di corrente più utilizzato per la generazione e la distribuzione di energia elettrica a causa della sua capacità di essere facilmente trasformata in diverse tensioni. E’ anche il tipo di corrente utilizzato nella maggior parte delle apparecchiature domestiche ed industriali.
Come trasformare la corrente continua in alternata?
Capire come funziona un inverter è importante per realizzare quanto sia importante e iniziare ad utilizzarlo. L’inverter è un apparato di tipo elettronico che lavora trasformando la corrente continua (DC) in corrente di tipo alternato (AC).
La trasformazione avviene a una determinata frequenza e tensione.
Utilizzare un inverter è importante per alimentare dispositivi elettrici che funzionano a corrente alternata attraverso l’utilizzo di corrente continua. Negli impianti fotovoltaici, l’inverter è molto diffuso proprio perché dalla produzione di corrente continua bisogna poi avere una trasformazione in corrente alternata che è quella con cui viene alimentata una rete domestica o commerciale.
Inverter vs Alternatore
Alternatore:
Un alternatore è un dispositivo che converte l’energia meccanica in energia elettrica sotto forma di corrente alternata. Gli alternatori sono comunemente utilizzati nelle automobili per ricaricare la batteria e alimentare i sistemi elettrici quando il motore è in funzione.
Caratteristiche principali dell’Alternatore:
- Produce corrente alternata (AC)
- Sfrutta l’energia meccanica (ad esempio da un motore in funzione) per generare energia elettrica
- Utilizzato principalmente nelle auto per alimentare il sistema elettrico e ricaricare la batteria
Inverter:
Un inverter è un dispositivo che converte la corrente continua (DC) in corrente alternata (AC). Gli inverter sono comunemente utilizzati in una serie di applicazioni, compresi i sistemi di alimentazione di riserva, i sistemi solari fotovoltaici e altri dispositivi che necessitano di un cambio di corrente da continua a alternata.
Caratteristiche principali dell’Inverter:
- Produce corrente alternata (AC) da una sorgente di corrente continua (DC)
- Viene utilizzato in molteplici applicazioni, tra cui sistemi fotovoltaici e alimentatori di riserva
- È un componente chiave nei sistemi di alimentazione ininterrotta (UPS)
Confronto:
Mentre entrambi gli alternatori e gli inverter sono utilizzati per generare corrente alternata, la differenza fondamentale risiede nel tipo di energia di ingresso che utilizzano e nel tipo di applicazioni in cui vengono usati. Gli alternatori sono spesso usati nelle auto per generare energia AC da energia meccanica, mentre gli inverter sono usati per convertire la corrente continua (come quella da una batteria o un pannello solare) in corrente alternata per alimentare apparecchiature elettriche o ricaricare batterie.
A che cosa serve un inverter
Dunque prima di provare a capire insieme un inverter come funziona ci viene da chiederci, ma cosa sono gli inverter? Questa è una delle domande più richieste insieme a come funziona un inverter per motori, ma partiamo dall’inizio. L’inverter converte la corrente continua di ingresso in corrente alternata. Nell’inverter di corrente, la corrente di ingresso rimane costante ma essa è regolabile. Questa sorgente è anche chiamata inverter alimentato a corrente. La tensione di uscita dell’inverter è indipendente dal carico. L’entità e la natura della corrente di carico dipendono dalla natura dell’impedenza di carico.
Grazie all’utilizzo dell’inverter è così possibile alimentare un dispositivo che funziona a corrente alternata secondo quelli che sono i criteri europei, ovvero 230 volt con una frequenza di 50 hertz. Dalla corrente continua o quella alternata, il passo è molto facile in quanto gli inverter possono trasformare facilmente la corrente continua che si trova accumulata all’interno delle batterie, ad esempio, nei motori elettrici.
Per il fotovoltaico, la conversione permette di trasformare questo sistema verso le utenze tradizionali a 230 volt. Tale tipo di inverter viene chiamato “a frequenza costante” e sono impiegati soprattutto negli impianti fotovoltaici, ma anche nei gruppi di continuità domestica oppure negli accumulatori. Nel gruppo di continuità domestica, la tensione viene indirizzata in corrente continua compatibile con la batteria che si trova all’interno e poi viene convertita nuovamente dall’inverter in corrente alternata nei valori standard nel momento in cui c’è un blackout. Vi sono accumulatori e gruppi di continuità con potenze differenti.
I differenti tipi di inverter
Oltre a quelli già accennati, vi sono anche gli inverter per motori trifase, che sono a frequenza variabile e servono per regolare la velocità nei motori trifase. In tali sistemi la velocità è connessa con la frequenza della tensione con cui il motore viene alimentato. Tra gli altri tipi di inverter ci sono quelli a onda quadrata, adatti per carichi resistivi. Poi vi è l’inverter a onda sinusoidale modificata per carichi capacitivi oppure resistivi ed infine, l’inverter a onda sinusoidale pura.
Questo tipo di inverter è ideale per ogni carico perché riproduce un’onda sinusoidale che è molto simile a quello della rete elettrica comune. Ovviamente, anche se in linea di principio la funzione dell’inverter è la stessa per tutte le tipologie di strumento, è sempre bene sceglierne un modello peculiare per la propria rete domestica e/o esigenze personali. È assolutamente fondamentale selezionare un inverter sufficientemente potente da far funzionare i propri carichi specifici.
Il funzionamento di un inverter
Per capire in che modo funziona l’inverter, bisogna capire innanzitutto che è molto simile ad un meccanismo di alternatore e trasformatore. È una sorta di trasformatore modificato a cui viene aggiunto un circuito a transistor. Attraverso l’induzione elettromagnetica, l’alternatore trasforma l’energia meccanica in elettricità, producendo corrente alternata. È molto simile al sistema con cui la bicicletta va a illuminare le luci. Quando l’inverter è molto semplice, l’alternatore viene creato con una bobina di filo ed un magnete rotante.
Invece, nelle forme più complesse, il funzionamento dell’inverter è ad appannaggio del trasformatore il quale produce sempre corrente alternata in una bobina ma questa corrente viene realizzata da una bobina primaria in campo magnetico variabile. Le bobine che si trovano all’interno del trasformatore sono attraversate da corrente elettrica alternata, quando cambia la direzione della corrente, cambia anche la polarità del campo magnetico. La bobina secondaria, va a trasformare la tensione prodotta, da quella primaria.
Come funzionano le bobine di un inverterLa bobina deve essere intesa come una sorta di spirale. Quando la bobina secondaria avrà il doppio dell’avvolgimento rispetto a quella primaria, allora riuscirà a generare tensione doppia rispetto a quella della bobina primaria. Cambiando quindi la dimensione delle bobine, cambia la tensione che vogliamo ottenere. Invece, quando la bobina primaria viene attraversata dalla corrente continua, ci sarà un cambio della direzione della corrente molto rapido e quindi ci sarà un inverter, ovvero un’inversione della direzione possibile, grazie anche a dei circuiti transistor. Per l’inverter il funzionamento dunque è assolutamente dipendente dalla dimensione delle bobine ivi contenute in esse e dalla quantità di tensione di energia che l’attraverserà.
Che tipo di corrente abbiamo in casa?
La corrente che abbiamo nelle nostre case è corrente alternata (AC).
Questa scelta è principalmente dovuta ai seguenti vantaggi della corrente alternata:
- Facilità di trasformazione: Con l’uso dei trasformatori, la tensione della corrente alternata può essere facilmente aumentata o diminuita. Questo è particolarmente utile per la trasmissione di energia elettrica su lunghe distanze.
- Efficienza nella trasmissione: Poiché la corrente alternata può essere trasformata in alte tensioni, può trasportare energia elettrica su lunghe distanze con meno perdite rispetto alla corrente continua.
La frequenza standard della corrente alternata varia a seconda del paese: in Europa e in molti altri paesi del mondo, la frequenza standard è di 50 Hz, mentre in Nord America e in alcuni altri paesi è di 60 Hz. La tensione domestica standard varia anch’essa a seconda del paese: negli Stati Uniti è di solito 120V, mentre in molti paesi europei è di 230V.
Perché è meglio la corrente alternata?
La corrente alternata (AC) ha diversi vantaggi che la rendono la scelta preferita per molte applicazioni, soprattutto per la generazione e la distribuzione di energia elettrica a livello di rete. Ecco alcuni dei motivi principali:
- Trasformazione di Tensione: La corrente alternata può essere facilmente trasformata in differenti livelli di tensione utilizzando trasformatori. Questo è particolarmente vantaggioso per la trasmissione di energia su lunghe distanze, perché l’energia può essere trasmessa a tensioni molto elevate (riducendo le perdite dovute alla resistenza dei cavi) e poi ridotta a livelli più sicuri per l’uso domestico o industriale.
- Efficienza di Trasmissione: Quando l’energia viene trasmessa a tensioni più elevate, le perdite di energia dovute alla resistenza nei cavi di trasmissione sono ridotte. Questo rende la corrente alternata più efficiente per la trasmissione di energia su lunghe distanze rispetto alla corrente continua.
- Generazione di Energia: Molti metodi di generazione di energia, come le turbine a gas o a vapore, producono naturalmente corrente alternata. Pertanto, utilizzare corrente alternata elimina la necessità di un dispositivo per convertirla in corrente continua.
- Applicazioni Domestiche e Industriali: Molti dispositivi domestici e industriali sono progettati per funzionare con corrente alternata.
- Sicurezza: Anche se la corrente alternata ad alta tensione è pericolosa, la corrente alternata a bassa tensione (come quella utilizzata nelle abitazioni) è generalmente meno pericolosa per le persone rispetto alla corrente continua a tensione equivalente.
C’è da notare che, nonostante questi vantaggi, la corrente continua (DC) è ancora prevalentemente usata in alcune applicazioni, come l’elettronica di consumo, i sistemi di alimentazione ininterrotta (UPS) e i sistemi di trasmissione di energia a lunga distanza (HVDC), dove offre vantaggi significativi.
