Trasformatori-raddrizzatori-alimentatori

da **Dario Romani** » 9 mag 2015, 15:32

Quando ho scritto di non cercare di aprire gli alimentatori, mi riferivo intanto a quelli Buehler, Titan, ecc marcati anche in altro modo, che ancora incorporavano veri trasformatori.
Quelli attuali senza cavo a tecnologia "switching" sono addirittura pericolosi se usati nelle case italiane, in quanto sono normalmente installate prese bipasso 10A/16A in sviluppo verticale. I trasformatori hanno una spina da 10A a due pin adattata sopra quella che era progettata per una presa cosiddetta Schuco o Siemens da 15A. Inserisci questo aggeggio nella precaria presa italiana a muro e crolla tutto sul pavimento!
Pertanto bisogna procurarsi una ciabatta, meglio se con prese Schuco a 45° dall'asse longitudinale o latitudinale, meglio ancora con interruttore generale luminoso.

da **FNM600** » 10 mag 2015, 22:14

da **Dario Romani** » 11 mag 2015, 8:28

da **FNM600** » 27 mag 2015, 19:12

da **FNM600** » 2 mar 2018, 12:59

Scusandomi per il lungo intervallo, mi rifaccio vivo sull'argomento alimentatori:

Visto che è parlato di nuovi alimentatori "switching" ed elettronici con circuiti integrati oggi di moda:

Allego foto di schemino generico disegnato dal sottoscritto di tale alimentatore sperando che sia comprensibile a chi non è molto tecnico, ma almeno capirci dietro alla confusione generata da produttori e rivenditori che è prevalente tra gli utenti.

Spiegazione:
Faccio anche riferimento a questo messaggio su argomento simile viewtopic.php?f=53&t=4444&hilit=alimentatori&start=30 datato merc. 25 feb. 2015, 2:49 su come funziona un trasformatore.

La formula fondamentale è:
Tensione ai capi d'avvolgimento trasformatore:
V= k N F Bmax A [V]

dove N= numero di spire [-]
F= frequenza [Hertz]
Bmax=Densità di flusso magnetico massimo [Weber/m2] o [Tesla] Notare che questo deve variare periodicamente nel tempo!
A= Area della sezione trasversale del nucleo magnetico [m2]
K= costante data da 1.41= radice quadrata di (arrotondato a 2 decimali) moltiplicata per 3.14= Pi greco costante della circonferenza.

A partità di tensione indotta, se la frequenza aumenta il flusso magnetico richiesto è minore e visto che la densità massima dipende dal materiale del nucleo per evitare saturazione vuol dire che l'area del nucleo è minore e si può anche ridurre il numero di spire.

In altre parole trasformatori ad alta frequenza sono più compatti e leggeri con anche meno spire dell'avvolgimento. Però bisogna convertire la corrente alternata di rete di solito 50Hz in Europa e 60Hz in America ad una frequenza molto più alta che è dell'ordine di migliaia di Hz . Più è alta e più piccolo è il trasformatore ma questo richiede circuiti elettronici per generare l'alta frequenza.

Seguendo il diagramma, la tensione di rete è:
dapprima raddrizzata da diodi al silicio, poi livellata con filtri come condensatori per essere periodicamente interrotta da un transistor o tiristore a frequenza che arriva anche a 50kHz per ottenere una tensione variabile per alimentare il primario del trasformatore.
La tensione periodica alternata indotta sul secondario dipende, come di consueto, dal rapporto spire dei due avvolgimenti Ns/Np.
E' di nuovo raddrizzata ma con diodi da bassa tensione per correnti più alte date da Np/Ns e livellata con un filtro con anche condensatori.
E' sempre il trasformatore che dà l'isolamento tra entrata ed uscita per sicurezza.

Se la tensione d'uscita non è stabilizzata si ha ciclo aperto (open loop), ma se si desidera stabilizzazione la tensione d'uscita è confrontata con una tensione di riferimento ottenuta tipicamente con diodo zener e la differenza di tensione pilota il rapporto del periodo di conduzione o interruzione della tensione raddrizzata variando il valore suo valore medio della tensione. Questo compensa per le cadute di tensione nei circuiti come negli avvolgimenti del trasformatore ed anche variazione della tensione di rete.
Il percorso di reazione può essere tramite coppia LED e fotodiodo o trasformatore ausiliare o avvolgimenti ausiliari del trasformatore principale.

I dettagli dei circuiti variano ma il principio è più meno lo stesso.

Come si vede dal diagramma: il raddrizzatore, filtro e il semiconduttore di commutazione (switching) devono essere tipi per sopportare alta tensione di rete (valore di picco più sovratensioni) di alta qualità frutto di R&D lungo gli anni. Innalzare la frequenza causa aumento delle perdite di commutazione dissipate in calore oltre ad induttanze e capacità in circuito che limitano la frequenza. Inoltre il trasformatore per ridurre le perdite parassite proporzionali alla frequenza deve avere il nucleo di ferrite e non più in ferro anche questo frutto di scoperte e sviluppo di materiali.
Dal diagramma ho omesso componenti di protezione per smorzare sovratensioni anche transienti d'origine sia interna (commutazione) che esterna dalla rete o dal carico che distruggerebbero semiconduttori in microsecondi !

Conclusione: malgrado la complessità di questi alimentatori elettronici, finisce che sono più compatti e magari più economici di quelli con notevole mole di ferro per il nucleo e rame per gli avvolgimenti soprattutto se prodotti in massa con operai malpagati a montare componenti... ma ormai anche con catene di montaggio micro robotizzate!
Soprattutto se stabilizzati hanno rendimento più alto scaldando di meno perché la commutazione è digitale con onde rettangolari senza dissipare energia in cadute di tensione su restenze.

Riparazioni sono solo per chi capisce elettronica oltre a consapevolezza che ci sono tensioni letali di rete e possibilità di scariche e sfiammate su circuiti stampati miniaturizzati. Lavoro certosino soprattutto per alimentatori più piccoli e con elettronica da consumo che spesso non conviene!
E' per questo che sono sigillati per sicurezza e NON sono veramente riparabili!