Inverter ed alimentatori

In breve: per avere la corrente 230V in camper (o in auto) si usano gli inverter. Invece alimentatori e caricabatterie permettono la ricarica delle batterie o l'alimentazione di apparecchiature elettroniche a basso voltaggio.

Inverter

Una apparecchiatura molto utile in camper è l'inverter. Questo apparecchio serve a trasformare la corrente dell'impianto elettrico del camper, che è continua a 12V, in corrente elettrica simile, se non uguale, all'impianto delle nostre abitazioni, che è a 230V corrente alternata.

Lo scopo è utilizzare in camper tutte le apparecchiature elettriche che usate in casa, o meglio quasi tutte dato che vi sono delle limitazioni che vedremo tra poco.

Tecnicamente un semplice trasformatore permette di convertire correnti da un voltaggio ad un altro, ma solo correnti alternate. Trasformare una corrente alternata in una continua è anche abbastanza semplice. Invece non è semplice il viceversa e quindi per trasformare 12V continua in 230V alternata occorrono particolari circuiti elettrici detti inverter. A seconda della potenza sopportata dall'inverter, esso sarà tanto più grosso, pesante e costoso. Naturalmente una parte della corrente assorbita si trasforma in calore e quindi in caso di potenze anche moderate gli inverter hanno una ventola di raffreddamento.

Quando decidete di mettere un inverter nel camper dovete stabilire la potenza massima che volete utilizzare a 230V. Valori tipici sono 600-800W. Potenze molto elevate non solo esauriscono rapidamente la batteria, ma costringono ad usare cavi di collegamento molto grossi (vedi dimensione dei cavi)

Fig 4.1

Un inverter portatile da 150W, di marca cinese in vendita a circa 15 euro. Si nota il cavo rosso nero di alimentazione con la presa accendino 12V (A), la struttura in alluminio per dissipare meglio il calore (B), da una parte la ventola (fan, C) e dall'altra la presa di uscita (AC output, D) che permette di inserire spine di diversi standard. La ventola di raffreddamento si attiva automaticamente quando c'è assorbimento. Per la spiegazione dell'etichetta (E) vedi sotto

Alcune caratteristiche da controllare in un inverter.

Potenza costante: è la potenza in watt che l'inverter sopporta con continuità.

Potenza di picco: è la potenza in watt che l'inverter sopporta per un tempo molto limitato (qualche secondo o meno). Ad esempio un inverter che ha una potenza costante di 600 watt ha una potenza di picco di 1200 watt. Questo permette ad esempio di avviare un motore elettrico (come quello di un frigo a compressore) o altre apparecchiature che inzialmente per un istante hanno un forte assorbimento di potenza, ma poi diminuiscono. In pratica i circuiti di protezione da corto circuito intervengono con un certo ritardo sapendo che il circuito dell'inverter impiega alcuni secondi a surriscaldarsi.
Ad esempio l'etichetta dell'inverter in figura 4.1 recita:
Power Inverter - 150 W
DC 12 V to AC 220V = trasforma corrente continua a 12V in corrente alternata a 220V
Continuous output 150W = potenza costante 150 watt
Peak output 300W = potenza di picco 300 watt

Assorbimento a vuoto: corrente assorbita quando nessun apparecchio è collegato all'inverter. Ad es. 0,25A, che equivale ad un consumo di 3 watt quando l'inverter è acceso ma non è utilizzato.

Protezioni. Un buon inverter ha diverse protezioni che intervengono automaticamente, spesso segnalando il problema con un segnale acustico. Ad esempio emette un segnale acustico se la batteria scende a meno di 10,8V, si spegne automaticamente se scende a meno di 10V oppure se, per un guasto alla centralina solare o all'alternatore, supera i 15,3V. Un'altra protezione spegne l'inverter nel caso di surriscaldamento.

Forma d'onda. Abbiamo detto che non è facile fare la corrente alternata a partire dalla continua e quindi esistono diversi tipi di circuiti che imitano più o meno bene la corrente di casa. .

Fig 4.2

Questo grafico rappresenta l'andamento nel tempo della differenza di potenziale V della corrente nelle nostre abitazioni. La polarità passa da positivo (V+) a negativo (V-) 50 volte al secondo. Questo grafico, che rappresenta 3 cicli, si riferisce quindi ad un tempo di circa 1/17 di secondo. Questo andamento progressivo determina la forma di questa funzione che viene detta sinusoide. Nelle nostre case in realtà invece di oscillare tra +115V e -115V (differenza 230V) la corrente oscilla tra zero e 230V, cioè uno dei due poli è neutro e non porta corrente.

Gli inverter migliori hanno in uscita corrente alternata con onda sinusoidale (come quella di casa) mentre la maggior parte degli inverter commerciali produce una corrente alternata "a scatti" detta ad onda modificata, dove la variazione non avviene gradualmente ed allora il grafico della fig 4.2 diviene una linea spezzata, a gradini più o meno piccoli (fig. 4.3). Naturalmente più i gradini sono piccoli, più l'onda si avvicina alla sinusoide. I produttori non dichiarano che tipo di onda modificata viene prodotta, quindi per saperlo con precisione dovreste usare un oscilloscopio, che un apparecchio (costoso) che riproduce l'andamento della corrente con grafici simili a quelli di questa pagina.

Fig 4.3

Questi grafici rappresentano nel tempo l'andamento della differenza di potenziale V in uscita da due inverter ad onda modificata. La polarità passa da positivo (V+) a negativo (V-) 50 volte al secondo, ma lo fa assumendo valori fissi. Più sono i valori intermedi, più la curva si avvicina alla forma sinusoidale, in questo caso l'onda modificata in basso è migliore di quella in alto.

Esistono anche inverter sinusoidali ma costano circa il doppio degli altri, ed assorbono di più.

Quali problemi può dare un'onda a gradini al posto dell'onda sinusoidale? In teoria dicono che potrebbe danneggiare le apparecchiature, non far funzionare motori elettrici, farli surriscaldare, o renderli rumorosi. La mia esperienza invece è positiva, ho usato tre inverter, ad onda modificata, di marche più o meno note con potenze da 150W (vedi fig 4.1) a 550W a cui ho collegato senza problemi le seguenti apparecchiature elettriche:
- carica batterie di cellulari, fotocamere, telecamere, ricetrasmittenti, trapani, pile stilo
- alimentatori di PC portatili, tablet, navigatori
- lampadine a neon basso consumo, lampadine a led
- ventilatori da camera
- un asciugacapelli di potenza massima 1000W usandolo al primo livello di potenza (500W?) con inverter da 550W
- saldatore a stagno
- schemo Led per computer

Due sole volte non sono riuscito a far funzionare con l'inverter delle apparecchiature. La prima le luci ad intermittenza da albero di Natale, la seconda con una stampante, nonostante avesse un alimentatore esterno. Non ho mai notato nè surriscaldamenti anomali delle apparecchiature nè maggior rumore dei motori.

Alimentatori

In genere le apparecchiature elettroniche funzionano con correnti continue con tensione dell'ordine della decina di volts, mentre nelle abitazioni abbiamo corrente alternata a 230V. Esistono quindi dei trasformatori che convertono la corrente 230V alla corrente adatta a queste apparecchiature. A volte si tratta di apparecchiature portatili con batterie estraibili e quindi si hanno anche delle basette dove inserire le batterie per ricaricarle.

In generale tutti questi tipi di adattatori svolgono dei controlli sulla corrente che producono, sia per caricare correttamente le batterie, sia per adattarla all'assorbimento dell'apparecchiatura collegata, che potrebbe variare con l'uso. Tali sistemi di autocontrollo permettono spesso di fare in modo che la corrente in ingresso non debba essere per forza 230V 50Hz, ma possa essere anche 110V 60Hz (come negli USA).

Fig 4.4

Nella figura alcuni alimentatori e caricabatterie (più sotto le etichette):
A = carica batterie con la batteria inserita
B = alimentatore per PC portatile
C e D = alimentatori per cellulari, entrambi con uscita USB dove inserire il cavo di collegamento
E = alimentatore con cavo incorporato per cellulare Samsung

Fig 4.5

Questo è un alimentatore universale per PC portatili. In basso il bottone giallo può essere ruotato con un cacciavite per ottenere in uscita il voltaggio voluto tra 15V, 16V, 18V, 19V, 22V e 24V. L'etichetta riporta:
Input 100-240V 60/50Hz 1.3A = la corrente in entrata deve essere compresa tra 100 e 240 Volt con frequenza di 50-60 Hertz, quindi è utilizzabile in USA. La corrente massima assorbita è di 1,3 Ampere, e si suppone si raggiunga solo se si alimenta a 100V, cui corrispondono 130 Watt.
Output 15/16/18/19/22V4.0A 24V3.75A = La corrente in uscita può avere diversi valori con corrente massima di 4 ampere, eccetto che per 24V dove al massimo è 3,75 ampere. Il segno dopo V di volt è il simbolo di corrente continua . In uscita i watt al massimo sono 22V x 4A = 88W cioè meno dei watt in ingresso, come ci si deve aspettare dato che parte dell'energia si trasforma in calore.

Fig 4.6

Caratteristiche del caricabatteria (A) della figura 4.4:
Input 100V-240V ∼ 50/60Hz = come per la fig. 4.5, ma qui è usato anche il simbolo di corrente alternata ∼
0.12A-0.08A 11-16VA = la corrente in ingresso varia a seconda se si usano 100V o 240V, sono indicati anche i Watt, ma con il simbolo VA invece di W.
Output 4.2V 0.95A = la corrente di uscita, adatta a caricare la batteria da 3,7V della fig. 3.4

Fig 4.7

Caratteristiche del carica cellulare (D) della figura 4.4:
Input 100V-240V ∼ 50/60Hz Max 0.25A = come sopra, sono le caratteristiche della corrente in entrata.
Output 5.2V 1.35A = la corrente di uscita, compatibile con lo standard 5V delle prese USB

Un'altro simbolo che a volte si trova sugli alimentatori (e sugli apparecchi) è la polarità del connettore. In pratica il connettore con cui l'alimentatore si connette all'apparecchio utilizzatore potrebbe non avere uno standard definito, come l'USB, ma avere in alcuni apparecchi i poli scambiati. Questo capita con connettori di tipo spinotto, usati per i PC portatili, dove un polo è interno e l'altro è sul rivestimento esterno. Il simbolo a sinistra indica che il polo positivo è all'interno e quello negativo all'esterno dello spinotto di connessione.

Leggere le etichette può essere molto difficile, perché sono scritte con caratteri minuscoli, a volte in colore bruno su fondo nero, e spesso si scoloriscono con il tempo. Comunque è utile sapere se un alimentatore è adatto per quell'apparecchiatura, in particolare apparecchi che vogliono in ingresso una certa corrente (leggibile sulla loro etichetta) potrebbero essere troppo potenti per un certo alimentatore, a prescindere dal corretto voltaggio (anche se sono alimentati tramite cavo USB). Chiaramente una presa USB con potenza insufficiente crea dei problemi di ricarica o di alimentazione.

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