L’alimentazione elettrica e i suoi accessori
L’alimentazione elettrica o fonte di alimentazione si riferisce a un insieme di sistemi in grado di fornire elettricità a dispositivi come il computer.
La fonte di alimentazione è una fonte elettrica. È un dispositivo attivo che assorbe corrente elettrica attraverso la generazione di una differenza di potenziale tra i suoi terminali. È progettato da una sorgente ideale, che è un concetto utilizzato nella teoria dei circuiti per analizzare il comportamento dei componenti elettronici e dei circuiti reali.
Ad esempio, sui personal computer (PC), in generale, l’alimentatore si trova sul retro della macchina, vicino alla ventola che impedisce il surriscaldamento.
Il generatore è responsabile della conversione della tensione alternata della rete industriale in una tensione praticamente continua. Per fare questo, è composto da un raddrizzatore, fusibili e altri componenti che consentono loro di ricevere elettricità, regolarla, filtrarla e adattarla alle esigenze del computer.
È importante assicurarsi che l’alimentatore sia sempre pulito. In caso contrario, può accumulare polvere che ostruisce l’uscita dell’aria. Se la temperatura aumenta eccessivamente, l’alimentatore potrebbe surriscaldarsi, bruciarsi e smettere di funzionare. Un guasto all’alimentatore può persino danneggiare altri componenti del computer, come la scheda madre o la scheda grafica.
L’alimentazione elettrica e le prese
Una presa elettrica è in realtà un connettore per il collegamento di un dispositivo che richiede una fonte di energia elettrica o un segnale particolare (rete telefonica, internet, suono, video, eccetera).
Le prese elettriche attuali forniscono una tensione di 230 Volt (V) con una frequenza di 50 Hertz (Hz) per la rete domestica. Questa è chiamata bassa tensione. E queste prese elettriche sono monofase, cioè hanno una sola fase.
Invece, nell’industria si possono trovare prese elettriche correnti che possono fornire una tensione di 400 V o 600 V, monofase o trifase (tre fasi).
In casa (uso domestico) sono presenti due diverse tipologie di installazioni per prese elettriche indipendentemente dalla tipologia:
- Prese da superficie.
- E prese da incasso.
Le sporgenze vengono spesso utilizzate per la ristrutturazione o quando si desidera aggiungere una presa su un circuito perché sono molto semplici da installare. Infatti le prese sporgenti non richiedono che i conduttori vengano inseriti nella parete o nel tramezzo per alimentare la presa perché tutto avviene in superficie.
Dalla sorgente (elettrica, telefonica, sonora o anche Internet) i fili o il cavo vengono inseriti in una canalina o guaina visibile. E la scatola della presa viene fissata direttamente al supporto (il muro). La connessione viene effettuata all’interno della scatola.
I fermi sono un’estetica incorporata che cattura le sporgenze perché sono incorporati nel muro o nel divisorio. Tuttavia, la loro installazione è più lunga e noiosa: scanalature nel supporto, passaggio di guaine e fili, sigillanti, otturazioni, vernice o carta da parati, eccetera.
In generale, tutte le nuove case sono dotate di prese integrate di serie. I vari collegamenti sono realizzati in una scatola incassata nel muro, che funge anche da supporto per la piastra della presa. Solo quest’ultimo è evidente.
Se l’installazione delle prese da incasso è eseguita correttamente, soddisfano i requisiti della norma NF C 15-100 in termini di sicurezza. È importante ricordare che anche le prese elettriche a plafone soddisfano pienamente i requisiti della norma NF C 15-100 in termini di sicurezza.
A seconda dell’ambiente in cui si trova, la presa elettrica deve offrire diversi tipi di protezione. Ad esempio, contro il contatto accidentale, contro gli urti, contro l’ acqua, la polvere ecc.
Esistono tuttavia due categorie principali di prese elettriche, ciascuna delle quali deve soddisfare obblighi diversi:
- La presa elettrica interna.
- E la presa elettrica esterna.
In una casa, i rischi presentati da una fonte di corrente sono significativi. Questo è il motivo per cui negli ultimi anni la norma ha imposto, tra le altre cose, la sicurezza dei bambini per le prese. Un esempio sono le tapparelle mobili integrate nella presa. I rischi di impatto, schiacciamento e qualsiasi altro rischio meccanico sono limitati. È per questo motivo che le scatole e le piastre delle prese sono generalmente realizzate in plastica .
Oltre al bagno, che ha una caratteristica specifica e regolazioni adeguate, anche il rischio di schizzi o spruzzi d’ acqua è molto limitato. Non vi è quindi alcun obbligo di avere prese stagne all’interno. Le prese devono essere associate a un dispositivo di protezione come un fusibile o interruttore di circuito.
Sul lato installazione deve essere installata una presa standard da 16 Ampere (A) o qualsiasi altra presa (telefono, audio, video, internet, eccetera) ad almeno 5 cm dal pavimento. Per una presa specifica (32 A, ad esempio presa forno) l’installazione è ad almeno 12 cm dal pavimento.
In un bagno, è vietato installare una presa elettrica a meno di 60 cm dalla doccia o dalla vasca. Questo vale anche per un apparecchio di illuminazione. È obbligatorio un dispositivo differenziale (calibro 30 mA). E tutte le parti metalliche visibili devono essere interconnesse al conduttore di terra della custodia.
All’esterno, una presa elettrica può essere soggetta a vari rischi. Questo è il motivo per cui l’attuale standard distingue ciò che può accadere all’interno e ciò che può accadere all’esterno.
All’esterno, una presa elettrica deve trovarsi a più di un metro da terra e avere un indice di protezione minimo IP 25. Di solito, le prese di corrente esterne hanno uno sportello rimovibile e guarnizioni per impedire l’ingresso di polvere e acqua all’interno della scatola di giunzione.
Tipi di prese elettriche
Una presa elettrica è più di una presa che fornisce alimentazione. Diversi tipi di presse elettriche si distinguono e dipendono dalla loro dieta. Alcuni tipi sono:
- Spina.
- Jack audio/video.
- Programmatore.
- Presa USB.
- Prese TV, satellite e FM.
- Presa RJ 45.
- La presa telefonica.
- E la presa per rasoio da bagno.
È la presa a cui pensiamo per prima quando parliamo di presa elettrica. Molto spesso a muro, la presa è un punto di alimentazione elettrica a cui è collegato qualsiasi tipo di dispositivo funzionante a bassa tensione (230 V) e monofase (per uso domestico).
Nell’industria esistono le prese trifase che erogano media tensione (400 V, 600 V).
Dotate di connettori specifici, le prese audio/video (jack audio/video) servono per collegare altoparlanti, proiettori o televisori.
Sul lato audio, sono presenti delle semplici prese con 2 terminali (uno + e uno -) spesso rosso e nero per collegare un solo altoparlante. Sono inoltre presenti doppie prese dotate di 4 terminali, per collegare 2 altoparlanti. I terminali possono essere blocchi di cavi o spine, spesso standard RCA.
Per il video, il pannello è largo quanto il tipo di segnale esistente: composito, S-Video, HDMI, singolo o doppio, eccetera.
Le prese audio o video sono ideali quando non vuoi rovinare l’estetica di un soggiorno facendo passare cavi dappertutto. Questi terminali possono essere collegati in sporgenza o meglio montati.
Un programmatore, chiamato anche presa programmabile, in realtà è una presa dotata di un orologio sul quale è possibile impostare i tempi di accensione e di spegnimento.
Dato il numero crescente di dispositivi che utilizzano una sorgente USB per la ricarica, ora esiste una soluzione semplice che offre una presa dotata di trasformatore e porte USB (1 o 2).
Molto pratiche, le prese USB vengono installate al posto di una presa convenzionale. Le porte USB offrono quindi la possibilità di collegare direttamente, ad esempio, il proprio smartphone, fotocamera o videocamera digitale.
Come le prese audio/video, le prese TV, satellite e FM offrono una sorgente di segnale che consente a un demodulatore o un sintonizzatore di riprodurre la sorgente (audio o audio + video). Di solito si tratta di prese di tipo BNC (presa antenna).
La presa RJ 45 ha sostituito la presa telefonica a forma di T dal 2008. Singola o multipla, la presa RJ 45 viene utilizzata per fornire un segnale di rete, ad esempio ADSL.
A seconda della configurazione del cablaggio, è anche possibile collegare in rete più postazioni computer e condividere una stampante o qualsiasi altra periferica.
La presa telefonica è la buona vecchia presa a T che è scomparsa nelle nuove costruzioni dal 2008 perché sostituita dalla presa RJ 45. La presa telefonica viene utilizzata per fornire un segnale analogico che lavora in coppia. Cioè viene usata per collegare un telefono ad essa.
Sono utili per gli uffici e per le poche persone che ne hanno ancora uno di questi telefoni. Ma la presa telefonica tende a scomparire con l’arrivo del “tutto digitale”.
Il rasoio fornisce energia elettrica in modo specifico perché è l’unico autorizzato a essere installato vicino a una doccia o una vasca da bagno a meno di 60 cm.
Inoltre, per evitare qualsiasi rischio di scossa elettrica o addirittura di folgorazione , la presa del rasoio è dotata di un trasformatore di isolamento. È quindi impossibile subire una scossa elettrica quando si entra in contatto con la fonte di corrente proveniente da questo tipo di presa.
Notare che le prese del rasoio che erogano 12 V stanno scomparendo con processori di separazione migliorati. Perciò, oggi le prese per i rasoi possono alimentare qualsiasi unità operativa 230 V.
L’alimentazione elettrica DC
La corrente è uno degli elementi base dell’elettronica e dell’elettricità. Ogni volta che è necessario eccitare un circuito di tensione o corrente abbiamo bisogno di corrente elettrica. La sua funzione è quella di erogare una tensione continua la cui ampiezza è indipendente dalla corrente di uscita e dalle variazioni di tensione della sorgente a cui è collegata.
Sì, gli alimentatori elettrici sono presenti in molti campi. Ad esempio in campo industriale, metrologico, medico, ricerca, sviluppo… E ci sono anche molti individui, professionisti o dilettanti che hanno bisogno dell’alimentazione elettrica. Come potete vedere ci sono una moltitudine di possibili applicazioni per un alimentatore.
La scelta di un alimentatore è delicata in quanto questa scelta dipende molto dall’applicazione per la quale verrà utilizzato l’alimentatore. Prendiamo l’esempio di un carico che richiede molta potenza; sarà quindi necessario scegliere un alimentatore in grado di fornire forti correnti. Questi alimentatori sono generalmente costosi.
Ma c’è un’altra possibilità! Possiamo rivolgerci ad un alimentatore multicanale che può fornire la stessa potenza accoppiando le uscite pur avendo una corrente inferiore per ogni canale. Accoppiando così le uscite, la tensione o la corrente possono essere aumentate a seconda dell’applicazione.
Quindi devi porsi le domande giuste. Cioè; che tipo di alimentatore soddisferà le mie esigenze? Come posso evitare di pagare troppo per l’alimentazione elettrica? Quali funzioni dovrei cercare? Quali sono le principali caratteristiche da tenere in considerazione?
L’alimentazione elettrica: categorie
Ci sono due principali categorie di alimentazione:
- L’alimentazione elettrica lineare.
- E l’alimentazione elettrica da taglio.
Negli alimentatori regolati lineari, il regolatore esegue un loop di controllo della tensione di uscita che la mantiene costante ai capi dei terminali di carico controllando la corrente ad esso fornita (transistor “ballast”).
Gli alimentatori ad alta potenza incorporano un dispositivo che divide automaticamente l’avvolgimento secondario del trasformatore per ridurre la tensione a monte del regolatore. Il vantaggio principale di questo tipo di alimentazione è quello di osservare una tensione residua molto bassa.
In più, questo tipo di alimentatore ha un‘elevata qualità della tensione di uscita (stabilità, precisione, ecc.). E il loro design è semplice, il che li rende più facili da risolvere rispetto a un alimentatore switching.
Ma questo tipo di alimentatore presenta, nonostante due grossi inconvenienti:
- Un’efficienza mediocre.
- E un volume non trascurabile dovuto principalmente alla dissipazione del calore.
Insomma, questi alimentatori vengono generalmente utilizzati in laboratorio per potenze medio-basse o come alimentatore con requisiti molto elevati (amplificatore ad alta fedeltà).
La commutazione e la regolazione degli alimentatori
Il regolatore questa volta è costituito da un interruttore controllato in frequenza. Cioè il transistor di commutazione.
Il vantaggio è di offrire una resa elevata con dimensioni e peso ridotti. Il loro design richiede la fornitura di filtri e schermature aggiuntivi per superare le interferenze condotte e irradiate. Saranno preferiti alimentatori switching quando l’applicazione richiede potenze elevate e poco sensibili alle frequenze della tensione residua.
Gli svantaggi di questo tipo di alimentazione sono i disturbi EMC (condotti e irradiati) dovuti a fronti di commutazione, un controllo delicato così come una generazione di rumore relativamente ampia. La complessità della produzione e del funzionamento di questo tipo di alimentatore rende anche più complessa la risoluzione dei problemi in caso di problemi. E spesso richiede l’intervento di uno specialista.
Sì, esistono anche altri due tipi di regolazione:
- Alimentatori misti lineari o switching.
- E alimentatori regolati PowerFlex.
Questa regolazione è una combinazione dei due regolamenti precedenti. Utilizza la pre-regolazione della regolazione di commutazione e la regolazione finale della tecnologia lineare.
Questa tecnica consente di ottenere un’elevata efficienza pur avendo un basso livello di rumorosità vicino alle prestazioni offerte dalle tecnologie lineari pure.
Questa tecnologia utilizza una forma modificata di regolazione mista per fornire un aumento del livello di corrente quando la tensione è impostata su valori bassi.
Questa tecnologia offre combinazioni di tensioni e corrente variabile entro un intervallo di potenza massima consentendo all’alimentatore di soddisfare una gamma più ampia di esigenze.
Dopo aver scelto il tipo di regolazione e l’alimentazione elettrica neccesaria è possibile trovare un alimentatore che soddisfi diverse applicazioni o un alimentatore specifico che soddisfi caratteristiche molto specifiche.
Criteri di selezione
- Intervalli di tensione.
- Corrente.
Tensione e corrente sono tra i criteri più importanti nella scelta di un alimentatore. Questi intervalli definiscono le prestazioni dell’alimentatore e la potenza che può fornire.
È principalmente per questi criteri che è necessario conoscere le condizioni di utilizzo perché ne esiste una grande varietà. Ed è anche possibile costruire alimentatori personalizzati per casi specifici. Quindi devi definire quanta potenza avrai bisogno e con quale corrente e tensione.
Potrebbe anche essere necessario pensare se queste esigenze cambieranno e in questo caso cercare un alimentatore leggermente più costoso ma che fornisce uno o più intervalli di tensione più ampi. Ma attenzione all’aumento di potenza che implica maggiori dimensioni dell’alimentazione.
La tensione è il criterio principale nella scelta di un alimentatore. Fornire una tensione CC è la sua funzione principale. Gli alimentatori possono fornire tensioni fisse o regolabili. Le tensioni fisse saranno più precise per lo stesso valore di tensione di una tensione regolabile.
Gli alimentatori sono sorgenti di tensione e non di corrente. I valori di corrente indicati su di essi sono solo valori limite che l’alimentatore può supportare.
Certi alimentatori permettono inoltre di fornire più potenza (se regolabili) a il carico da fornire.
Un consiglio: ricorda sempre che la limitazione della corrente protegge l’alimentazione e il circuito.
Ondulazione e rumore
Nel campo degli alimentatori, il ripple è la piccola variazione residua periodica indesiderata dell’uscita CC dell’alimentatore. Questa ondulazione è dovuta alla soppressione incompleta della forma d’onda CA dal settore all’interno del feed.
Il rumore nell’elettronica è un rumore elettrico che corrisponde a un’interferenza ad alta frequenza. È una fluttuazione casuale di un segnale elettrico presente in tutti i circuiti elettronici.
Questo parametro è imprevedibile e può essere prodotto da effetti diversi. Per avere il miglior segnale dal tuo alimentatore, sarà quindi necessario scegliere un alimentatore con le caratteristiche di ripple e rumore più basse possibili.
L’alimentazione elettrica e le modalità operative
Queste diverse modalità consentono di aumentare la tensione o la corrente ma anche di controllare più alimentatori utilizzandone uno solo.
Nella modalità separata ogni canale viene utilizzato indipendentemente.
Ogni alimentatore è collegato in serie per aggiungere le tensioni mantenendo la stessa corrente.
Ogni alimentatore è collegato in parallelo per sommare le correnti mantenendo la stessa tensione.
L’alimentatore denominato “master” – dotato di proprio sistema di regolazione – controlla sia il proprio regolatore, ma anche quello degli alimentatori detti “slave”. Ciò consente di mettere più alimentatori alla stessa tensione da uno solo.
Questa modalità utilizzabile nel funzionamento interno di un alimentatore permette al canale denominato “slave” di reagire proporzionalmente alle variazioni di tensione del canale “master”.
