Scopri i principi matematici alla base della conversione della corrente da AC a DC e come alimentare dispositivi DC tramite una fonte AC.
Conversione da CA a CC
La conversione fisica della corrente da alternata (AC) a continua (DC) prevede diversi passaggi e un dispositivo detto raddrizzatore. Fortunatamente, calcolare la conversione matematica è piuttosto semplice.
In generale, esprimiamo la tensione CC come tensione CA RMS. RMS significa root mean square e si riferisce alla radice quadrata della media aritmetica dei quadrati di tutti i valori nell'insieme. Nel caso di tipiche forme d'onda sinusoidali AC, l'RMS su tutto il tempo è uguale all'RMS di un periodo dell'onda. Ciò è possibile poiché presumiamo che l'onda sia identica in ogni periodo.
L'RMS per una forma d'onda AC standard è uguale alla tensione di picco divisa per la radice quadrata di due, come illustrato da questa formula da RMS a DC:
Equazione RMS per la conversione da CA a CC:
Se conosciamo la tensione di picco di una corrente alternata, possiamo calcolare rapidamente la tensione continua necessaria. Dividi la tensione di picco per la radice quadrata di due per ottenere la tensione RMS, che equivale alla tensione DC richiesta. È importante notare che questo determina la tensione DC teorica equivalente in base alla tensione AC di picco, non la tensione DC esatta risultante da una qualsiasi conversione reale. Sfortunatamente, solo le conversioni ipotetiche mantengono un'efficienza del 100%.
Mettere in pratica la teoria
Possiamo utilizzare l'equazione RMS riportata sopra per determinare e consentire la conversione da AC a DC per alimentare i dispositivi a corrente continua. Come esempio teorico, una lampadina a incandescenza avrà la stessa intensità luminosa a 141 V CA (tensione di picco) e a 100 V CC, poiché esprimiamo il valore efficace di 141 V di picco come:
Questa equazione ci permette anche di procedere a ritroso a partire dal dispositivo: conoscendo il suo fabbisogno di corrente continua, è possibile calcolare la corrente alternata in ingresso necessaria. Con queste informazioni a disposizione, possiamo convertire la corrente AC proveniente dalla rete elettrica nella tensione necessaria per alimentare il dispositivo. Naturalmente, ricordate che in un'applicazione reale dovrete tenere conto delle perdite dovute all'inefficienza nella conversione. Questa equazione può fornire un buon punto di partenza per applicazioni pratiche.
La conversione della tensione da AC a DC è piuttosto semplice a livello matematico e fornisce una base per comprendere le conversioni necessarie per alimentare correttamente i dispositivi DC attraverso un'alimentazione AC standard dalla rete elettrica.