Conversione Statica dell'Energia - Riassunti

Trasformatori

Flusso magnetico Ψ = Φ senωt
Tensione indotta e = -dΦ/dt per spira:
e₁ = N₁ dΦ/dt = N₁ωΦ cosωt = ê_max cosωt con ê_max = √2 E₁ = √2 E₁ cosωt
e₂ = N₂ dΦ/dt = √2 E₂ cosωt
e₁/e₂ = N₁/N₂ rapporto spire
E₁ = N₁ωΦ_m/√2 = 2πfNΦ_m/√2 = 2πfNBA/√2 = 4.44 fNBAB
Dipende dal rapporto V/f e da aspetti costruttivi.
Le perdite nel trasformatore (correnti parassite e ciclo d'isteresi) dipendono da B.

Trasformatori flusso magnetico Φ = Φ senωt
Tensione indotta e = -dΦ/dt per spira:
e₁ = N₁ dΦ/dt = N₂ωΦ cosωt = Ē_max cosωt
con Ē_max = √2 Ξ = √2 Ξ cosωt
e₂ = -N₂dΦ/dt = √2 Ξ₂ cosωt
e₁/e₂ = N₁/N₂ rapporto spire
E₁ = N₁ωΦ_m/√2 = 2πfNΦ_m/√2 = 2πfNBA/√2 = 4.44 N₁fBAB
Dipende dal rapporto V/f e da parte costruttiva.
Le perdite nel trasformatore (correnti parassite e ciclo d'isteresi) dipendono da B.

Diodi: termico e smaltimento del calore

Problemi termici

• Convezione ≈ q = hA (Θ₀ - Θ_p)
• Conduzione ≈ q = k_s A/l (Θ₁ - Θ₂)
• Irraggiamento ≈ q = σA_em(Θ_s⁴ - Θ_a⁴)

Si assumono corpi piccoli isolati per tener conto dell'accumulo di calore in prima approssimazione:
q = mc dΘ/dt
Più realisticamente:
q = mc dΘ/dt + k Θ_c in conduzione termica
Andamento della temperatura sarà espresso come:
Θ = Θ_c/k (1 - e^-t/τ_c) con τ_c = m c/k

Parallelismo circuiti elettrici

• R ↔ R_th resistenza di passaggio di calore (la più piccola)
• V ↔ Θ temperatura corpo
• I ↔ P potenza termica da dissipare

Modellizzazione del diodo
Silicio (S), rame (R), isolante (I).
L'isolante deve essere un conduttore termico (bassa R_Th). Si utilizzano paste conduttrici.
Ogni stadio accumula e trasmette calore.
R_Ja o tra radiatore e ambiente.
La capacità dell'aria è infinita.
Arrivati a regime termico, i condensatori sono degli aperti e si trova una serie di resistenze termiche.
Per migliorare la dissipazione del calore posso modificare solo R_O-a, R_Ej-R e roba del costruttore.
ΔΘ = P · R_Th [R_Th] = °C/W oppure K/W

Semiconduttori

Il silicio è quello più utilizzato, ottenuto dalla lavorazione della sabbia.
Contiene 10²² atomi/cm³ con 10¹⁰ elettroni liberi/cm³.
Il silicio puro è drogato aggiungendo (n) o togliendo (p) elettroni:
Tipo n - aggiungo Arsenico (pentavalente) che regala 1 elettrone ogni reticolo (Si).
Tipo p - aggiungo Boro (trivalente) che regola una lacuna ogni reticolo (Si).
Si applica un potenziale direttamente (p₊ - m_-) ho il passaggio di corrente, altrimenti (p_- - m₊) ho un interruttore aperto.

Polarizzazione

• Diretta - riduco la zona di svuotamento
• Inversa - aumento la zona di svuotamento

Diodo

I = I_S (e^V/V₀ - 1)
V_F = tensione oltre la quale si entra in conduzione (0.7 V)
V_Z: tensione sotto la quale la corrente aumenta a tensione fissa (limitatore di tensione).

Valore medio e efficace

F(t)_medio = 1/T ∫₀^T f(t) dt
F = √(1/T ∫₀^T f²(t) dt)
P = 1/T ∫₀^T/2 p(t) dt = V_{I medio} I_T + R_F I_T²
p(t) = i(t) V_AK(t)
Con ∫ sen² x dx = x/2 - sen2x/4

Commutazione della tensione d'ingresso

Passando dalla conduzione all'apertura del circuito deve ristabilirsi la carica nella zona di svuotamento, quindi la tensione d'uscita scende per un istante negativa (RECOVERY INVERSO).

Celle fotovoltaiche

Sono giunzioni pn assimilabili quindi a dei diodi, nella quale la caratteristica cinetica inte