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LW1DSE > TECH 26.02.11 14:26l 148 Lines 7654 Bytes #999 (0) @ WW
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Subj: Fuentes de Alimentaci¢n Conmutadas #02
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ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ»
º FUENTES DE ALIMENTACION CONMUTADAS º
º Por Osvaldo LW1DSE º
ÈÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍͼ
En esta segunda entrega, vamos a ver como opera una fuente conmutada,
pero sin a£n meternos de lleno en el tema. Es decir, una analog¡a.
Sup¢ngase que se dispone de una fuente de corriente cont¡nua de valor
fijo alimentando una carga resistiva, por ejemplo una l mpara incandescente o
una estufa (Rc). (fig. 1)
Pero por alguna raz¢n que no viene al caso, deseamos reducir la poten-
cia entregada a esa carga, sin poder alterar el valor de la tensi¢n porque
como ya dijimos es fija (Por ejemplo, una bater¡a de 12 o 24V), ni tampoco la
carga misma.
ÚÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿
³+ I ---> ³
ÄÄÁÄÄ ± Rc Fig. 1
ÜÜÜ E ±
³ ³
ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÙ
Queda solamente como variable la corriente. Entonces, para variar la
corriente, el £nico medio al que podemos apelar es a aumentar la resistencia
en el circuito para reducir la corriente sin alterar ni la tensi¢n de fuente
ni las caracter¡sticas de la carga. Como ya se habr dado cuenta el lector, lo
obvio es conectar un re¢stato en serie (RR) con la carga, y de esta manera
variar la resistencia, y por ende la corriente que circula por la carga.
ÚÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿ /
³+ Rc ± /
ÄÄÁÄÄ ± / ÜÜÜ E ³ --
ÜÜÜ E ³ Fig. 2
³ <-- I' ± \
ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÂÄÄÄ>± \ RR
³ ± \
ÀÄÄÄÄÙ
La idea, por el simple hecho de lograr el resultado deseado, adolece
de un grave inconveniente. La energ¡a que no se utiliza en la carga, se
discipa en forma de calor en el re¢stato. Veamos un poco en detalle este
punto.
La potencia original en el circuito (sin el re¢stato) era:
Pc = Pc[W] = E[V] * I[A] = Eý/ Rc[ê] (1)
y la corriente val¡a:
I[A] = E[V] / Rc[ê] (2)
Al introducir el re¢stato, efectivamente la corriente en el circuito
entregada por el generador cae:
I' = E / (Rc + RR) (3)
Y ahora la potencia total entregada por el generador vale:
Pg = P(Rc) + P(RR) (4)
donde Pg es la potencia entregada por el generador, P(Rc) es la potencia en
la carga, y P(RR) es la p‚rdida en el re¢stato. Tambi‚n podemos decir que:
Pg = Eý * (Rc + RR) (5)
Dado que la tensi¢n de fuente es la misma en los dos casos, podemos
establecer el rendimiento como la potencia entregada a la carga tomando como
base la entregada por el generador:
Pc Eý * Rc Rc
n = ÄÄ = ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ = ÄÄÄÄÄÄÄ =< 1
Pg Eý * (Rc + RR) Rc + RR
Rc
n[%] = ÄÄÄÄÄÄÄÄ * 100 % (6)
Rc + RR
donde podemos observar que a para un valor de re¢stato nulo, el rendimiento
es del 100%. Pero a medida que es incorporado al circuito, el rendimiento cae
cada vez m s cuanto m s alto es el valor de ‚ste comparado con la carga. Por
ejemplo, si carga y regulador tienen el mismo valor es de 50%, y as¡.
Analicemos ahora, otra soluci¢n. No es tan obvia como la anterior,
pero muy utilizada en dispositivos comunes en el hogar. Conectemos en serie
entre la carga y el generador un simple interruptor. As¡, la carga va a poder
ser conectada o desconectada del generador a voluntad.
ÚÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ¿
³+ I ---> ³
ÄÄÁÄÄ ± Rc
ÜÜÜ E ±
³ interruptor ³
ÀÄÄÄÄÄÄÄÄÄo\oÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÙ
Si cerramos el interruptor, se establece el flujo de corriente hacia
la carga. Si lo abrimos, la corriente cesa. Si ahora se acciona el interruptor
abriendo y cerrando el circuito con una frecuencia lo suficientemente grande
como para que en los per¡odos de tiempo en que no hay flujo de corriente la
l mpara no se alcance a apagar del todo, y en los de circulaci¢n de corriente
no alcance a encender del todo (en otras palabras, la conmutaci¢n se hace con
una velocidad mucho mas grande que la inercia t‚rmica del filamento), podremos
observar que la l mpara queda a medio encender. La ventaja de este accionar,
es que el interruptor cerrado equivale a una resistencia muy baja, por lo
tanto es muy baja la p‚rdida de potencia en ‚l, y con el interruptor abierto,
no hay circulaci¢n de corriente, ergo la potencia en todo el circuito es nula.
De este modo, el rendimiento se mantiene siempre alto.
En caso de necesitar reducir la temperatura de la carga, dejamos m s
tiempo el interruptor abierto, y/o menos tiempo cerrado, con lo cual la
temperatura promedio del filamento baja, y en caso contrario, si dejamos m s
tiempo el conmutador cerrado, la temperatura media se eleva.
Si pensamos un poco, la heladera, la plancha, la cafetera el‚ctrica,
todos estos dispositivos operan de esa manera. Por ejemplo, la heladera,
enciende el compresor cuando la temperatura sube de cierto nivel prefijado, y
se apaga al acanzar una temperaura menor determinada. Si se necesita generar
m s fr¡o, el compresor trabaja m s tiempo, y a la inversa. Para que este
sistema funcione correctamente, necesitamos de una inercia t‚rmica, que es el
volumen de aire y alimentos contenidos dentro del recinto de la heladera.
Si por ejemplo, fijamos el valor de encendido del compresor a digamos -2 øC,
y el corte a -12 øC, la temperatura media dentro del congelador se va a
mantener en alrededor de -6 øC. En la realidad, la temperatura a lo largo del
tiempo va hacer una serie de "dientes de sierra" con trozos de exponenciales
similares a la carga y descarga de un capacitor sobre una resistencia; con
extremos en -2 y -12 øC. Pero el valor medio de esa temperatura va a ser de
-6 øC. Algo similar sucede con las planchas.
Dado el efecto de encender y apagar el interruptor, de ah¡ se deriv¢
el nombre: conmutadas.
Fin de la parte #2
ÉÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍ»
º Osvaldo F. Zappacosta. Barrio Garay (GF05tg) Alte. Brown, Bs As, Argentina.º
º Mother UMC æPC:AMD486@120MHz, 16MbRAM HD IDE 1.6Gb MSDOS 7.10 TSTHOST1.43C º
º Bater¡a 12V 160AH. 9 paneles solares 10W. º
º oszappa@yahoo.com ; oszappa@gmail.com º
ÈÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍÍͼ
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