DESARROLLO DE ALTERNATIVA PROPUESTA (ETAPA DE POTENCIA)

8. DESARROLLO DE ALTERNATIVA PROPUESTA (ETAPA DE POTENCIA):

Para poder entender de una manera mejor la etapa de potencia empezaremos con definiciones y funciones de algunos de los elementos que son necesarios para este, el principio de nuestro modulo en la etapa de potencia es similar a la de una fuente reguladora o conmutada.

La alternativa propuesta es realizar una adecuada fuente de conmutación que cumpla con todos los requisitos que se necesite para poder regular la tensión y corriente.

Las fuentes de alimentación convencionales usan transformadores operando a 50 Hz y que suelen ser inconvenientes, tanto por el elevado costo, excesivo peso y volumen, así como su bajo rendimiento de conversión y las consiguientes pérdidas de potencia en generación de calor.

El tipo de fuente que implementaremos deben operar directamente sobre el lado de alta tensión, con elevados rendimientos (usualmente mejor del 70% u 80%), de bajo costo y volumen y, usando pocos componentes (con la facilidad de ensamblado y mayor confiabilidad).

8.1. Principios de la fuente a elaborar: Este dispositivo electrónico nos ayudara a transformar la energía eléctrica, mediante transistores de conmutación.

Mientras que un regulador de tensión utiliza transistores polarizados en su región activa de amplificación, las fuentes conmutadas utilizan los mismos conmutándolos activamente a altas frecuencias (20-100 kilociclos típicamente) entre corte (abiertos) y saturación (cerrados).

La forma de onda cuadrada resultante es aplicada a transformadores con núcleo de ferrita (los núcleos de hierro no son adecuados para estas altas frecuencias porque tienen muchas pérdidas debido a corrientes de Foucault y sobre todo por las grandes pérdidas por histéresis; hay que recordar que una curva de saturación normal de acero cocido corresponde a un material con característica dura y alta densidad de flujo) para obtener uno o varios voltajes de salida de corriente alterna (CA) que luego son rectificados (con diodos rápidos) y filtrados (inductores y condensadores) para obtener los voltajes de salida de corriente continua (CC).

Los reguladores conmutados disipan menos energía en forma de calor y además son capaces de suministrar voltajes de salida mayores o menores que el voltaje de entrada. Además, estos pueden suministrar un voltaje de salida con polaridad opuesta a la del voltaje de entrada.

8.2. Bloques principales de una fuente convencional:

[pic 1]

Imagen referencial sobre los bloques de una fuente convencional

FUENTE: https://es.slideshare.net/fuentes-convencionales

        En los bloques principales se pueden observar 5 diferentes etapas:

1. Etapa de entrada de alta tensión alterna.
2. Filtro de línea.
3. Conversión de alta a baja tensión.
4. Conversión de AC a DC y filtrado.
5. Regulación de Continua.

1. Etapa de entrada de alta tensión:

En general Lafuente de energía suele ser de alta tensión (11 a  220 Volts eficaces) y de alterna de 50 a 60 Hertz, aunque ciertas aplicaciones pueden requerir otro tipo de tensiones y/o frecuencias. Dentro de toda esta variedad un caso comercial interesante es el de los “wall-adapter” universales, que aceptan tenciones de entrada de 90Vac a 400Vac y frecuencias de línea desde 47 a 63 Hz.

[pic 2]

Imagen referencial de etapa de entrada en HV

FUENTE: https://es.slideshare.net/fuentes-convencionales

1. Filtro de línea:

El filtro de línea tiene por función proteger la fuente y circuitos de posibles picos transitorios u otras señales interferentes provenientes de la red de alta tensión, y a la vez bloquear la inserción en la red de señales de alta frecuencia generada por la propia fuente.

[pic 3]

Imagen referencial al filtro de línea

FUENTE: https://es.slideshare.net/fuentes-convencionales

1. Conversión de alta a baja tensión:

Dado a que la mayor parte de los equipos electrónicos requieren para su operación tensiones continua de unos pocos voltios, en una fuente tradicional suele ser imprescindible la inclusión de un transformador, que realiza una conversión de voltaje con una relación fija. Esto significa que si se aumenta la tensión alterna de entrada al primario del transformador también experimentará una subida de tensión en el secundario del transformador. Para frecuencias de 50 a 60 Hz este elemento suele ser voluminoso, pesado y caro.

[pic 4]

Imagen referencial a la conversión de HV a LV

FUENTE: https://es.slideshare.net/fuentes-convencionales

1. Conversión de AC a DC y filtrado:

Los sistemas electrónicos requieren, en general, suministro de energía continua, por lo que la siguiente etapa es la rectificación de la corriente alterna a continua. Esta tarea es usualmente realizada por dos o cuatro diodos y su correspondiente filtro de la tensión pulsante mediante el uso de condensadores.

[pic 5]

Imagen referencial a la conversión AC a DC

FUENTE: https://es.slideshare.net/fuentes-convencionales

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