Funzionamento e Controllo dei Convertitori di Potenza Elettrica

Convertitori: Regolamentazione e Controllo

Introduzione

Il convertitore è un elemento fondamentale che modifica la forma dell'energia, permettendo il passaggio tra corrente continua e alternata o variando le frequenze. Questi dispositivi sono realizzati con materiali semiconduttori e operano essenzialmente come switch (interruttori), consentendo o bloccando il passaggio di corrente in base a determinate condizioni operative.

Simbolo del convertitore AC in continuo (raddrizzatore), continua in AC (inverter) e variazione di corrente alternata.

Tipologie di Convertitori

• Raddrizzatori: Elementi o circuiti che convertono la corrente alternata (AC) in corrente continua (DC).
• Raddrizzatori controllati: Dispositivi progettati per ridurre il valore medio di corrente e tensione fornito al carico.
• Inverter: Un elemento o un circuito che converte la corrente continua in corrente alternata.
• Regolatori di tensione: Utilizzati per regolare il valore della tensione applicata a un carico da un generatore a tensione fissa. Possono essere divisori di tensione (sia per fonti continue che alternate) o autoregolabili (esclusivamente in AC).

Controllo Automatico dei Processi

In tutti i processi di costruzione e produzione si possono identificare le seguenti funzioni principali:

1. Definizione della funzione obiettivo del processo.
2. Raccolta dei dati di processo.
3. Elaborazione dei dati.
4. Azione sugli elementi del processo.

Un processo è definito controllato automaticamente quando tutte queste funzioni, anziché essere eseguite manualmente, sono implementate su un sistema capace di operare senza l'intervento umano diretto.

Caratteristiche di Funzionamento

Introduzione

Il normale funzionamento dei dispositivi elettrici è determinato principalmente dal comportamento dell'isolamento dielettrico e dal comportamento termico degli avvolgimenti.

Fasi Transitorie

Il funzionamento delle macchine elettriche comporta una fase di transitorio all'avvio, durante la quale si verificano:

• Transitorio elettromagnetico: Dura fino a quando le correnti nelle bobine e le tensioni nei condensatori raggiungono il loro valore stabile.
• Transitorio termico: Dura fino a quando la temperatura in tutte le parti della macchina raggiunge il suo valore di regime.
• Transitorio meccanico: Nel caso di generatori o motori, riguarda il tempo necessario per raggiungere una velocità costante.

Regime Stazionario

Una volta raggiunto il regime, le caratteristiche elettriche (rapporto di tensione, corrente, potenza) e, per le macchine rotanti, le caratteristiche meccaniche (rapporto tra coppia e velocità) determinano il campo di applicazione più appropriato. Mentre per elementi come linee e trasformatori contano solo i parametri elettrici (tensione, frequenza, resistenza e reattanza), nelle macchine rotanti è fondamentale considerare anche la velocità di rotazione.

Classe di Servizio e Sovraccarico

La classe di servizio definisce il ciclo di lavoro per il quale una macchina è stata progettata in risposta al suo limite termico.

La potenza nominale è il valore assegnato dal produttore affinché il ciclo di lavoro previsto non superi la temperatura massima ammissibile. Solitamente, tale valore si riferisce a condizioni ambientali standard: 40°C e un'altitudine inferiore a 1000 metri.

Il sovraccarico nelle macchine elettriche può essere sostenuto per un tempo limitato oltre la potenza nominale (per il servizio S1) senza superare il riscaldamento massimo consentito dai materiali isolanti.