Quali sono i fattori che influiscono sull'affidabilità dell'alimentatore

Gli alimentatori industriali permettono il funzionamento di un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche come nastri trasportatori, reti fotovoltaiche, macchine utensili, strumenti industriali, veicoli elettrici, stazioni di ricarica e altro ancora. Gli impianti e le attrezzature in cui vengono utilizzati sono spesso soggetti agli effetti negativi di condizioni meteorologiche avverse, intervalli di temperatura, condizioni di umidità e pressione che ne compromettono il funzionamento.

L'affidabilità dell'alimentazione elettrica è essenziale per garantire che l'apparecchiatura a cui è associata sia alimentata in ogni circostanza, a prescindere dalle condizioni di utilizzo; le conseguenze di eventuali interruzioni di corrente possono infatti influire non solo sull'andamento di una linea di produzione ma anche su sistemi di sicurezza o apparecchiature di monitoraggio in tempo reale e strumenti medici.

Per questi motivi è necessario studiare con precisione i fattori che maggiormente influenzano l'affidabilità degli alimentatori, sviluppandoli direttamente in fase di analisi e progettazione. Di seguito abbiamo raccolto una panoramica per riassumere i principali fattori da considerare per mantenere le soluzioni di alimentazione affidabili nel tempo.

I progetti di circuiti elettrici più complessi spesso incorporano un numero maggiore di componenti elettrici che si sommano alla sofisticatezza del modulo di alimentazione. In altre parole, più il progetto è complesso, maggiore è la possibilità di incorrere in componenti malfunzionanti o problemi con la loro integrazione nel modulo di potenza.

All'interno dei circuiti di alimentazione, lo stress può essere declinato e classificato in tre principali tipologie: termico, meccanico ed elettrico.

Lo stress termico è considerato il tipo di stress più impegnativo e insidioso, poiché si manifesta in diversi modi. Le temperature più elevate all'interno dell'armadio sono spesso legate alla naturale tendenza degli alimentatori a dissipare il calore. La maggior parte della potenza fornita dall'alimentazione alle apparecchiature elettroniche finisce come calore dissipato che rimane racchiuso nel circuito elettrico. Ciò si traduce in un maggiore carico termico complessivo all'interno dell'alimentatore.

Lo stress meccanico su un alimentatore è correlato a come e dove viene installato e utilizzato. Questo tipo di sollecitazione può causare guasti intermittenti ma anche situazioni di elevata gravità e durature nel tempo: tra le principali includiamo lo sviluppo di ammaccature o crepe nel case di protezione, lo scollegamento di componenti all'interno dei circuiti o eventuali disconnessioni.

Lo stress elettrico si verifica quando un componente funziona oltre il suo valore nominale, a causa di un setup errato o di eventi occasionali di cui non abbiamo il controllo. Gli effetti dello stress elettrico possono per esempio manifestarsi quando un condensatore valutato a una certa tensione vede un picco di tensione oltre la soglia indicata. Invecchiamento e fallimento precoce rientrano in questa casistica.

Una condizione di sovracorrente si verifica quando la corrente supera la capacità di amperaggio nominale di un circuito o dell'apparecchiatura collegata. Questo fenomeno può influire sull'affidabilità di un alimentatore riducendone il carico.

Gli alimentatori tendono a essere influenzati da alterazioni di tensione che assumono forme diverse, tra cui interruzioni di tensione, fluttuazioni di tensione e più in generale abbassamento/aumento di tensione. Queste forme di instabilità di tensione possono avere effetti dannosi sui costi operativi e sull'affidabilità dell'alimentazione.

L'affidabilità dell'alimentatore può influire direttamente sulle prestazioni e sulla durata delle apparecchiature elettroniche a cui è connesso ed è per questo motivo che gli ingegneri elettrici dovrebbero prevedere le eventuali anomalie di alimentazione in fase progettuale. Sebbene l'affidabilità dell'alimentazione sia influenzata da una serie di fattori, è possibile limitare le conseguenze delle interruzioni di corrente ottimizzandone i requisiti e selezionando i giusti componenti.

Un'altra raccomandazione generale per ottimizzare l'affidabilità dei moduli di alimentazione include dunque l'utilizzo di componenti dotati di specifiche nominali certe e di livello superiore rispetto ai valori richiesti dall'intero sistema. Ad esempio, un componente classificato per un funzionamento a una certa temperatura avrà un'efficienza notevolmente migliorata se utilizzato a un intervallo di temperatura inferiore.

Oltre a considerare il fattore di declassamento, gli ingegneri elettrici dovrebbero anche progettare i circuiti di alimentazione per ridurre al minimo l'aumento della temperatura. Ciò richiede una gestione termica attentamente pianificata attraverso un flusso d'aria affidabile e un modalità di raffreddamento all'interno dell'alimentatore.

Un alimentatore industriale di buon livello richiede dunque progettazione, analisi, componenti e installazione adeguati. Test rigorosi sono un altro fattore chiave che gioca un ruolo fondamentale nel garantire e autenticare l'esatta affidabilità di un alimentatore.

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