Note tecniche

Il campo di applicazione dei nostri prodotti è l’elettronica di potenza la cui funzione è quella di gestire e controllare il flusso di energia elettrica fornendo tensioni e correnti in modo ottimale ai carichi utilizzatori (ad esempio motori elettrici).
Ad esempio trattasi di circuiti e dispositivi per convertire la tensione da alternata in continua (AC-DC) e viceversa (DC-AC), per controllare il livello della tensione continua, per variare la frequenza, per variare la potenza in alternata, per alimentare i motori a corrente continua, per controllare la velocità di un motore a corrente alternata, per controllare la coppia di un motore a corrente continua.
Accanto ai diodi raddrizzatori, SCR, DIA, TRIAC, IGBT, GTO, transistor e condensatori vi sono i resistori di potenza che sono presenti in quasi tutti i circuiti elettrici.
I resistori di potenza nei circuiti elettrici possono avere svariate funzioni, tra le principali:

  • Come resistori di frenatura (sia interni sia esterni) in particolar modo nei convertitori di potenza (inverter) utilizzati negli azionamenti.
  • Nei filtri armonici: le armoniche nei sistemi di potenza sono introdotte in presenza di carichi non lineari pertanto gli organi nazionali impongono livelli massimi di distorsione relativi alla tensione nel punto comune di collegamento. I principali effetti relativi alla presenza delle armoniche sono: surriscaldamento addizionale dei dispositivi, rumore acustico e vibrazioni del sistema di distribuzione, sovradimensionamento di tutti i collegamenti di potenza.
  • Nei filtri EMC: su richiesta delle direttive in tema di compatibilità elettromagnetica si utilizzano filtri passa basso di tipo LCR posti ad esempio all’uscita di apparecchiature quali l’inverter. Questo in quanto il funzionamento dei dispositivi genera dei segnali elettromagnetici con frequenze e conseguenti armoniche che possono raggiungere il valore di oltre 100MHz.
  • Nei filtri di tipo LCR per utilizzatori aventi lo scopo di limitare i picchi di corrente evitando perdite addizionali, sviluppo di calore e per limitare i gradienti di tensione.
  • Come resistori di precarica (o scarica) nei circuiti di precarica (o scarica) dei moduli alimentatori.
  • Come resistori nelle reti snubber ovvero le reti composte collegando in serie i condensatori e le resistenze per limitare brusche variazioni di tensione.
  • Come resistori di messa a terra del neutro per limitare le correnti di guasto e renderle compatibili con i dispositivi di protezione.
  • Come resistenze di avviamento o di regolazione per i motori a corrente continua limitando la corrente allo spunto e una volta raggiunto il regime variando la velocità.
  • Come resistenze rotoriche di avviamento nei motori asincroni a rotore avvolto.
  • Come resistenze statoriche per motori di piccola potenza.
  • Come resistori anticondensa nei quadri elettrici.
  • Come resistori di carico per banchi prova di laboratori.
  • Come resistori di riscaldamentonei circuiti degli impianti di condizionamento.

Le resistenze non sono tutte uguali: in funzione del campo di applicazione occorre scegliere la resistenza più adatta. 
Per quanto concerne lo sviluppo di nuovi prodotti le informazioni che occorre fornire alla Fairfild sono:

  • Il campo di applicazione.
  • Dati elettrici (tensione, corrente, resistenza, potenza, tensione di isolamento, rigidità dielettrica).
  • Dati relativi al funzionamento (continuativo, impulsivo – energia da dissipare, tipo e caratteristiche degli impulsi – es. duty cycle, tensione e corrente di picco).
  • Dati meccanici (interassi di fissaggio, peso, dimensioni ed eventuali vincoli).
  • Dati relativi alla temperatura (temperatura ambiente, temperatura massima ammissibile dell’elemento resistivo).
  • Grado di protezione IP richiesto.
  • Cicli di vibrazione.

È importante conoscere questi dati in quanto vi sono alcuni aspetti costruttivi da tenere in grande considerazione per garantire la durata e l’affidabilità nel tempo del componente. 
Deve essere ad esempio garantito l’isolamento ma anche l’uniforme sollecitazione dell’isolamento, si può avere infatti una elevata tensione di spira dovuta alla tensione massima applicata ed una sollecitazione disomogenea per il gioco combinato dell’induttanza, della resistenza e dell’avvolgimento, così come una sollecitazione dovuta ai gradienti di tensione dv/dt. 
Deve essere inoltre opportunamente ridotta e contrastata la sollecitazione meccanica dovuta ai campi elettrici e magnetici. Questo tipo di sollecitazione indebolisce nel tempo l’isolamento provocando perforamenti.
Occorre quindi progettare le resistenze tenendo conto dei dati forniti dal cliente in modo tale da:

  • Garantire un’elevata tensione di isolamento tra le spire.
  • Una bassa induttanza degli avvolgimenti.
  • Una buona dispersione di calore delle spire.
  • Un corretto dimensionamento del filo.