Test su inverter economico.
Inviato: 28 ott 2018, 12:07
In questi giorni un amico mi ha portato da riparare un inverter a 12V "cinese" (in realtà di provenienza ignota), molto economico, rigorosamente in onda quadra parzializzata. Uno di quelli che alle bancarelle ti garantiscono per almeno 1KW, ma che poi alle prove di fatto non lo reggono. Infatti dentro c'erano saldati in parallelo sullo stampato due fusibili tipo auto, uno da 30 e uno da 40A, che poi si sono rivelati la fonte del difetto. Già così si capisce che il KW non lo vrebbe mai potuto erogare, infatti 12V x 70A = 840W..... Uno dei fusibili era saltato, l'altro semifuso, per cui corrente passava ma suonava e andava in blocco.
C'è da dire che il circuito è progettato benino, è uno di quelli a due stadi, primo stadio di conversione in alta tensione, secondo stadio generatore dell'onda quadra parzializzata, con tanto di ventolina che parte in automatico sotto carico. Piuttosto robusto, anche se chiaramente non regge il KW, ma realizzato male, con stagno scadente, saldature mal fatte e residui di pessima pasta salda un po' dappertutto. Infatti presumo che il mio amico lo abbia guastato proprio per un sovraccarico. È bastato sostituire i due fusibili in parallelo con un unico da 70A messo fuori dallo stampato e collegato con due fili piuttosto robusti, dare una ripulita al tutto e ripassare qualche saldatura.
A quel punto mi è venuto in mente di verificare alcuni dubbi che da sempre girano per le discussioni: l'onda quadra erogata dai vari UPS o da inverter economici, è adatta o no per alimentare trasformatori? Come si comportano con carichi capacitivi o carchi misti?
Assodato ormai che tutto quello che viene alimentato con alimentatori switching ci funziona benissimo e senza problemi, per cui tutti i PC, le TV moderne "piatte", le lampade a basso consumo, quelle a led di buona marca, ecc ecc, rimaneva da capire se potevanno andarci anche utilizzatori più "anziani" alimentati tramite un normale trasformatore a 50Hz.
Ne ho lette di tutti i colori, chi diceva che l'onda sarebbe diventata triangolare, chi parlava di picchi di commutazione, chi diceva che il trasformatore non avrebbe erogato niente e altre cose simili.
Che in onda quadra i motori monofasi con condensatore di avviamento non ci andassero è cosa assodata, mentre i motori a spazzole ci vanno benissimo, che le vecchie lampade al neon con "reattore" più starter e condensatore di rifasamento rischino di bruciare l'inverter è risaputo, ma almeno per me i trasformatori a 50Hz rimanevano un dubbio, così ho preso la palla al balzo e deciso di provare.
Questo è l'inverter in questione: Marca sconosciuta, aspetto davvero "povero".
Questo è il "banco prova" allestito alla buona. Sopra c'è l'oscilloscopio con cui vedere le forme d'onda. La prima prova fatta è stata quella di controllare la forma d'onda con funzionamento a vuoto. Come si vede è un'onda quadra parzializzata abbastanza buona, senza picchi di commutazione (quel circuito non ne può dare) e fronti di salita molto buoni.
La seconda prova ovviamente è stata collegarci un carico resistivo, precisamente la "solita" vecchia lampada a filamento da 100W. Come si vede l'onda è ancora perfettamente quadra, ma naturalmente un po' più "larga" per compensare il carico.
A questo punto ho deciso di togliere la lampada e provare col trasformatore, a vuoto naturalmente. C'è da dire che un trasformatore a 50Hz a vuoto è praticamente un'induttanza pura, con impedenza molto più alta che sotto un carico qualsiasi, per cui se si fossero dovuti generare picchi o deformazioni dell'onda quadra, questo era il caso adatto. Niente di tutto questo: il trasformatore, anche a vuoto, restituisce l'onda al secondario senza alcuna deformazione.
Il passo successivo è quello di aggiungere un carico sul secondaio del trasformatore, nello specifico, visto che è provvisto di secondario a 10V, ho collegato una lampada da faro auto da 60W. E questo il risultato sull'oscilloscopio. La forma d'onda sembra addirittura migliorata, sicuramente molto regolare.
L'assorbimento sulla batteria risulta di poco più di 5A, per cui con i vari passaggi col rendimento ci si può stare, è abbastanza buono. Bene, ma con i carichi capacitivi? Così ho deciso di "sfottere" un po' l'inverter, mettendo in serie al primario del trasformatore un grosso condensatore da 20µF, e questo è stato il risultato: Trasformatore con secondario a vuoto, per cui massima induttanza, e difatti onda deformatissima, probabilmente in armonica, per una qualche risonanza del primario col condensatore in serie. Non ho insistito molto per paura di guastare qualcosa, giusto il tempo di fotografare lo schermo dell'oscilloscopio. Anche se picchi strani di extratensioni non se ne vedevano.
Il tentativo successivo è stato di collegare un carico sul secondario, la solita lampadina da faro da 60W. Onda ancora deformata (brutta foto..... sfocata, mi dispiace), ma con deformazione differente e meno accentuata.
Ho auto però la sorpresa di misurare ai terminali della lampadina oltre 16V invece dei soliti 10V, probabilmente dovuti ai fenomeni di risonanza tra condensatore e primario. Anche qui prova molto breve.....
Rimaneva un'ultima curiosità, almeno per me: togliere il trasformatore e ricollegare in serie al condensatore la lampada a 220V da 100W. Onda deformata più o meno nello stesso modo. La lampada si accende con meno intensità per via della reattanza capacitiva (resistenza alla corrente alternata) del condensatore messo in serie.
Mi pare chiaro che le onde quadre non sono adatte ad alimentare carichi capacitivi, ne "misti", sia in serie a induttanze che in serie a resistenze. Si ha una deformazione dell'onda e in qualche caso un'esaltazione delle tensioni per via delle risonanze.
Le conclusioni che ne derivano, almeno per me, è che purché si conoscano bene le caratteristiche degli utilizzatori che si andranno ad alimentare. l'onda quadra può andare benissimo. Inutile precisare che l'ona sinusoidale pura (o quanto più pura possibile) è sicuramente meglio in tutti quei casi in cui non si conoscano perfettamente le caratteristiche degli utilizzatori, o quando si debba alimentare un impianto misto a cui può venire collegato di tutto e di più.
Ricordiamoci però che l'onda sinusoidale è "pura" solo quando esce da un inverter che abbia l'uscita su trasformatore, meglio se toroidale, che gli "onda pura" cinesi hanno quasi sempre dentro soltanto un filtro L-C, ossia costituito da qualche induttanza e qualche condensatore, che si limita a "sgrossare" l'onda sinusoidale dagli "scalini" prodotti dalle commutazioni in alta frequenza che la generano, e che spesso sono presenti anche in uscita.
Spero di essere stato utile, resto a disposizione per qualsiasi domanda.
C'è da dire che il circuito è progettato benino, è uno di quelli a due stadi, primo stadio di conversione in alta tensione, secondo stadio generatore dell'onda quadra parzializzata, con tanto di ventolina che parte in automatico sotto carico. Piuttosto robusto, anche se chiaramente non regge il KW, ma realizzato male, con stagno scadente, saldature mal fatte e residui di pessima pasta salda un po' dappertutto. Infatti presumo che il mio amico lo abbia guastato proprio per un sovraccarico. È bastato sostituire i due fusibili in parallelo con un unico da 70A messo fuori dallo stampato e collegato con due fili piuttosto robusti, dare una ripulita al tutto e ripassare qualche saldatura.
A quel punto mi è venuto in mente di verificare alcuni dubbi che da sempre girano per le discussioni: l'onda quadra erogata dai vari UPS o da inverter economici, è adatta o no per alimentare trasformatori? Come si comportano con carichi capacitivi o carchi misti?
Assodato ormai che tutto quello che viene alimentato con alimentatori switching ci funziona benissimo e senza problemi, per cui tutti i PC, le TV moderne "piatte", le lampade a basso consumo, quelle a led di buona marca, ecc ecc, rimaneva da capire se potevanno andarci anche utilizzatori più "anziani" alimentati tramite un normale trasformatore a 50Hz.
Ne ho lette di tutti i colori, chi diceva che l'onda sarebbe diventata triangolare, chi parlava di picchi di commutazione, chi diceva che il trasformatore non avrebbe erogato niente e altre cose simili.
Che in onda quadra i motori monofasi con condensatore di avviamento non ci andassero è cosa assodata, mentre i motori a spazzole ci vanno benissimo, che le vecchie lampade al neon con "reattore" più starter e condensatore di rifasamento rischino di bruciare l'inverter è risaputo, ma almeno per me i trasformatori a 50Hz rimanevano un dubbio, così ho preso la palla al balzo e deciso di provare.
Questo è l'inverter in questione: Marca sconosciuta, aspetto davvero "povero".
Questo è il "banco prova" allestito alla buona. Sopra c'è l'oscilloscopio con cui vedere le forme d'onda. La prima prova fatta è stata quella di controllare la forma d'onda con funzionamento a vuoto. Come si vede è un'onda quadra parzializzata abbastanza buona, senza picchi di commutazione (quel circuito non ne può dare) e fronti di salita molto buoni.
La seconda prova ovviamente è stata collegarci un carico resistivo, precisamente la "solita" vecchia lampada a filamento da 100W. Come si vede l'onda è ancora perfettamente quadra, ma naturalmente un po' più "larga" per compensare il carico.
A questo punto ho deciso di togliere la lampada e provare col trasformatore, a vuoto naturalmente. C'è da dire che un trasformatore a 50Hz a vuoto è praticamente un'induttanza pura, con impedenza molto più alta che sotto un carico qualsiasi, per cui se si fossero dovuti generare picchi o deformazioni dell'onda quadra, questo era il caso adatto. Niente di tutto questo: il trasformatore, anche a vuoto, restituisce l'onda al secondario senza alcuna deformazione.
Il passo successivo è quello di aggiungere un carico sul secondaio del trasformatore, nello specifico, visto che è provvisto di secondario a 10V, ho collegato una lampada da faro auto da 60W. E questo il risultato sull'oscilloscopio. La forma d'onda sembra addirittura migliorata, sicuramente molto regolare.
L'assorbimento sulla batteria risulta di poco più di 5A, per cui con i vari passaggi col rendimento ci si può stare, è abbastanza buono. Bene, ma con i carichi capacitivi? Così ho deciso di "sfottere" un po' l'inverter, mettendo in serie al primario del trasformatore un grosso condensatore da 20µF, e questo è stato il risultato: Trasformatore con secondario a vuoto, per cui massima induttanza, e difatti onda deformatissima, probabilmente in armonica, per una qualche risonanza del primario col condensatore in serie. Non ho insistito molto per paura di guastare qualcosa, giusto il tempo di fotografare lo schermo dell'oscilloscopio. Anche se picchi strani di extratensioni non se ne vedevano.
Il tentativo successivo è stato di collegare un carico sul secondario, la solita lampadina da faro da 60W. Onda ancora deformata (brutta foto..... sfocata, mi dispiace), ma con deformazione differente e meno accentuata.
Ho auto però la sorpresa di misurare ai terminali della lampadina oltre 16V invece dei soliti 10V, probabilmente dovuti ai fenomeni di risonanza tra condensatore e primario. Anche qui prova molto breve.....
Rimaneva un'ultima curiosità, almeno per me: togliere il trasformatore e ricollegare in serie al condensatore la lampada a 220V da 100W. Onda deformata più o meno nello stesso modo. La lampada si accende con meno intensità per via della reattanza capacitiva (resistenza alla corrente alternata) del condensatore messo in serie.
Mi pare chiaro che le onde quadre non sono adatte ad alimentare carichi capacitivi, ne "misti", sia in serie a induttanze che in serie a resistenze. Si ha una deformazione dell'onda e in qualche caso un'esaltazione delle tensioni per via delle risonanze.
Le conclusioni che ne derivano, almeno per me, è che purché si conoscano bene le caratteristiche degli utilizzatori che si andranno ad alimentare. l'onda quadra può andare benissimo. Inutile precisare che l'ona sinusoidale pura (o quanto più pura possibile) è sicuramente meglio in tutti quei casi in cui non si conoscano perfettamente le caratteristiche degli utilizzatori, o quando si debba alimentare un impianto misto a cui può venire collegato di tutto e di più.
Ricordiamoci però che l'onda sinusoidale è "pura" solo quando esce da un inverter che abbia l'uscita su trasformatore, meglio se toroidale, che gli "onda pura" cinesi hanno quasi sempre dentro soltanto un filtro L-C, ossia costituito da qualche induttanza e qualche condensatore, che si limita a "sgrossare" l'onda sinusoidale dagli "scalini" prodotti dalle commutazioni in alta frequenza che la generano, e che spesso sono presenti anche in uscita.
Spero di essere stato utile, resto a disposizione per qualsiasi domanda.