Inverter a onda sinusoidale pura, modificata e onda quadra: le differenze

Il compito principale di un inverter è convertire la potenza CC (corrente continua) dal banco batterie o dai pannelli solari in corrente AC (corrente alternata) necessaria per la maggior parte degli apparecchi. Per fare ciò, deve prendere la tensione CC costante e cambiarla in una curva sinusoidale che va al di sopra e al di sotto di 0 volt. Quando gli inverter sono usciti per la prima volta, il modo più comune per farlo era far salire e scendere la tensione, creando un segnale a blocchi. Questa è chiamata onda sinusoidale modificata. Oggi esistono 3 tipi principali di inverter: onda sinusoidale pura (o onda sinusoidale “vera”, eventualmente “analogica”), onda sinusoidale modificata (in realtà un’onda quadra modificata) e onda quadra.

Inverter a onda sinusoidale pura

Un’onda sinusoidale pura è ciò che si ottiene dal proprio fornitore energetico (Enel o chi per esso) e da alcuni generatori sinusoidali puri (la maggior parte dei generatori non sono sinusoidali puri). Il vantaggio principale di un inverter a onda sinusoidale pura è che tutte le apparecchiature vendute sul mercato sono progettate per un’onda sinusoidale pura. Ciò garantisce che l’apparecchiatura funzionerà secondo le sue specifiche complete.

Alcuni apparecchi, come i motori e i forni a microonde, produrranno la massima potenza solo con pura potenza a onda sinusoidale. Alcuni apparecchi, come macchine per il pane, dimmer della luce e alcuni caricabatterie, richiedono un’onda sinusoidale pura per funzionare. Le apparecchiature audio, i sistemi satellitari e le apparecchiature video funzioneranno correttamente utilizzando inverter a onda sinusoidale pura.

Questi sono i modelli di inverter più costosi e superano come costo ed efficienza tutti gli altri tipi di inverter, indipendentemente dall’uso. Gli inverter a onda sinusoidale pura sono bravi in ​​due cose: alimentare in modo efficiente dispositivi che utilizzano la corrente alternata (AC) e dispositivi come le radio che possono subire interferenze.

Inverter a onda sinusoidale pura analogica

L’onda sinusoidale prodotta da un inverter a onda sinusoidale pura analogica è molto simile a quella dell’inverter digitale a onda sinusoidale pura. La differenza fondamentale è che la commutazione analogica provoca rumore o elettricità statica sull’onda AC. Generalmente la maggior parte degli apparecchi, motori, microonde, caricabatterie e utensili elettrici producono piena potenza e non causano ronzii o effetti negativi.

Questi tipi di inverter sinusoidali puri non sono raccomandati per apparecchiature mediche a meno che non siano approvati dal produttore. Si possono utilizzare questi inverter per rasoi elettrici e torce elettriche di emergenza, apriporta di garage, stampanti laser e grandi flash utilizzati nella fotografia.

Inverter a onda sinusoidale modificata (quasi sinusoidale)

La costruzione di questo tipo di inverter è complessa rispetto al semplice inverter a onda quadra ma più semplice rispetto all’inverter a onda sinusoidale pura. L’uscita di questo inverter non è né onda sinusoidale pura né onda quadra. L’uscita di tale inverter è la parte di due onde quadre. La forma d’onda di uscita non è esattamente un’onda sinusoidale, ma assomiglia alla forma di un’onda sinusoidale.

Un inverter a onda sinusoidale modificata ha in realtà una forma d’onda più simile a un’onda quadra, ma con un passo in più. Un inverter a onda sinusoidale modificata funzionerà bene con la maggior parte delle apparecchiature, sebbene l’efficienza o la potenza dell’apparecchiatura risulterà ridotta con alcune.

I motori, come il motore del frigorifero, le pompe, i ventilatori, ecc., utilizzeranno più potenza dall’inverter a causa della minore efficienza. La maggior parte dei motori utilizzerà circa il 20% di potenza in più. Questo perché una buona percentuale di un’onda sinusoidale modificata è costituita da frequenze più alte, cioè non 50 Hz, quindi i motori non possono usarla.

Alcune luci fluorescenti non funzioneranno altrettanto luminose e alcune potrebbero ronzare o emettere fastidiosi ronzii. Gli apparecchi con timer elettronici e/o orologi digitali spesso non funzionano correttamente. Molti apparecchi ottengono il loro tempo dal picco della potenza di linea – in pratica, il seno modificato ha una parte superiore piatta piuttosto che un picco.

Poiché l’onda sinusoidale modificata è più rumorosa e ruvida di un’onda sinusoidale pura, orologi e timer possono funzionare più velocemente o non funzionare affatto. Elementi come macchine per il pane e dimmer della luce potrebbero non funzionare affatto – in molti casi gli apparecchi che utilizzano controlli elettronici della temperatura non la controlleranno. Il più comune effetto è su cose come gli apparecchi a velocità variabile avranno solo due velocità: accesa e spenta.

In generale, poiché la distorsione armonica totale è maggiore negli inverter a onda quadra modificati, i motori funzioneranno più caldi (in modo meno efficiente, consumando fino al 30% di energia in più rispetto agli inverter a onda sinusoidale pura) e probabilmente non dureranno così a lungo. Inoltre, un inverter a onda quadra modificato spesso fa sentire un “ronzio” dai dispositivi audio e talvolta da altri apparecchi come ventilatori a soffitto e forni a microonde.

Paragoniamo l’uso di un inverter a onda sinusoidale modificata al funzionamento di un’auto con ruote quadrate rispetto a un inverter a onda sinusoidale pura come guidare un’auto con ruote tonde. Nel primo caso la corsa sarà terribilmente agitata e, a seconda della sensibilità degli occupanti dell’auto, potrebbero non sopravvivere alla corsa.

La maggior parte delle apparecchiature, tuttavia, funzioneranno senza alcuna differenza evidente e, poiché il costo è inferiore, lo rende l’inverter più comune venduto e generalmente l’unico tipo disponibile presso il rivenditore locale nella fascia bassa.

Inverter a onda quadra

La forma d’onda di uscita della tensione per questo inverter è un’onda quadra. Questo tipo di inverter è il meno utilizzato tra tutti gli altri tipi di inverter perché tutti gli apparecchi sono progettati per l’alimentazione a onda sinusoidale.

Pochissimi inverter, ma più economici, sono quelli ad onda quadra. Un inverter a onda quadra farà funzionare cose semplici come strumenti con motori universali senza problemi, ma non molto altro. Questi inverter non si vedono più tranne che in quelli molto economici o molto vecchi. Il costo di questo inverter è molto basso ma l’applicazione è molto rara.

Un’altra cosa importante che devi sapere è che molti dispositivi domestici si surriscaldano se utilizzi inverter a onda quadra. Questo è il motivo per cui gli inverter a onda quadra sono vietati in alcuni paesi europei.  Se forniamo un’onda quadra a un apparecchio basato sull’onda sinusoidale, potrebbe danneggiarsi o le perdite sono molto elevate.