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Productos basados en transformadores

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Productos basados en transformadores

Acondicionador de energía de línea
Regulador de voltaje
Convertidor de voltaje
Convertidor de frecuencia
Reactancia de línea de CA


Acondicionador de energía de línea

Un acondicionador de energía de línea es un dispositivo electrónico, que comúnmente toma la forma de una regleta de enchufes, que suaviza los picos y las caídas de la energía de CA doméstica común. . Muchos acondicionadores de energía también funcionan como protectores contra sobretensiones.

Los acondicionadores de energía son diferentes de la fuente de alimentación ininterrumpida típica en que cargan continuamente la batería y hacen funcionar continuamente el equipo con la energía de la batería. La mayoría de los UPS simplemente pasan la fuente de alimentación directamente mientras la fuente de alimentación está encendida. Esto puede hacer que algunos equipos sensibles fallen o incluso se dañen en casos extremos. Un UPS en línea de doble conversión es un tipo de acondicionador de energía.

Cuando se ejecuta un generador eléctrico, es una buena idea usar un acondicionador de energía para la electrónica. Los audiófilos aprecian que el ruido de la señal eléctrica no llegue a través de los parlantes cuando se usa un acondicionador de energía para acondicionar la electricidad que alimenta los parlantes.

Idealmente, la alimentación de CA viene en forma de onda sinusoidal pura. Algunos generadores producen energía que está más cerca de una onda cuadrada que de una onda sinusoidal. Acondicionar este tipo de energía requiere más que un acondicionador de energía del tamaño de una regleta. Generalmente se requiere una unidad más grande con una batería para esta aplicación.

En condiciones de bajo voltaje, la fuente de alimentación interna y los circuitos del equipo de cómputo deben compensar trabajando más. La exposición repetida a apagones puede sobrecalentar estos componentes sensibles, lo que provoca bloqueos del teclado, corrupción de datos y, en algunos casos, falla total del sistema.

Otras fallas en la eficiencia de la computadora pueden ser síntomas de picos de energía y problemas de sobrecarga. Estos pueden aparecer como datos distorsionados, bloqueos de sistemas, fallas generales de protección y transmisión lenta. Si bien muchas sobretensiones y picos son productos de la naturaleza, como los relámpagos, y muchos más son productos del hombre, como los ciclos de copiadoras o impresoras láser.

Los acondicionadores de línea evitan los problemas de subidas de tensión al mantener su equipo funcionando durante las caídas de tensión sin utilizar fuentes de alimentación CVCF y VVVF de emergencia, como sistemas de suministro de energía ininterrumpida o generadores auxiliares. Los acondicionadores de línea ajustan automáticamente los subvoltajes y los sobrevoltajes para proporcionar alimentación de CA segura y de calidad informática.

Los acondicionadores de energía son la mejor opción cuando se configura un entorno de servidor.

Regulador de voltaje

Un regulador de voltaje es un regulador eléctrico diseñado para mantener automáticamente un nivel de voltaje constante.

Puede utilizar un mecanismo electromecánico o componentes electrónicos pasivos o activos. Dependiendo del diseño, se puede utilizar para regular uno o más voltajes de CA o CC.

Con la excepción de los reguladores de derivación, todos los reguladores de voltaje funcionan comparando el voltaje de salida real con algún voltaje de referencia fijo interno. Cualquier diferencia se amplifica y se utiliza para controlar el elemento de regulación. Esto forma un lazo de control de servo de retroalimentación negativa. Si el voltaje de salida es demasiado bajo, se ordena al elemento de regulación que produzca un voltaje más alto. Para algunos reguladores, si el voltaje de salida es demasiado alto, se ordena al elemento de regulación que produzca un voltaje más bajo; sin embargo, muchos simplemente dejan de generar corriente y dependen del consumo de corriente de lo que sea que esté impulsando para bajar el voltaje. De esta manera, el voltaje de salida se mantiene aproximadamente constante. El lazo de control debe diseñarse cuidadosamente para producir el compromiso deseado entre estabilidad y velocidad de respuesta.

También se han utilizado reguladores electromecánicos para regular el voltaje en las líneas de distribución de energía de CA. Estos reguladores generalmente funcionan seleccionando la derivación adecuada en un transformador con múltiples derivaciones. Si el voltaje de salida es demasiado bajo, el cambiador de tomas cambia las conexiones para producir un voltaje más alto. Si el voltaje de salida es demasiado alto, el cambiador de tomas cambia las conexiones para producir un voltaje más bajo. Los controles proporcionan una banda muerta en la que el controlador no actuará, evitando que el controlador busque constantemente (ajustando constantemente el voltaje) para alcanzar el voltaje objetivo deseado.

Cada circuito electrónico está diseñado para operar con algún voltaje de suministro, que generalmente se supone que es constante. Un regulador de voltaje proporciona este voltaje de salida de CC constante y contiene circuitos que mantienen continuamente el voltaje de salida en el valor de diseño, independientemente de los cambios en la corriente de carga o el voltaje de entrada.

Un regulador lineal funciona mediante el uso de una fuente de corriente controlada por voltaje para forzar la aparición de un voltaje fijo en la terminal de salida del regulador. El circuito de control debe monitorear el voltaje de salida y ajustar la fuente de corriente para mantener el voltaje de salida en el valor deseado. El límite de diseño de la fuente de corriente define la corriente de carga máxima que el regulador de voltaje puede generar y aun así mantener la regulación.

El voltaje de salida se controla mediante un circuito de retroalimentación, que requiere algún tipo de compensación para asegurar la estabilidad del circuito. La mayoría de los reguladores lineales tienen compensación incorporada y son completamente estables sin componentes externos.

Otra característica de cualquier regulador lineal es que requiere una cantidad finita de tiempo para corregir el voltaje de salida después de un cambio en la demanda de corriente de carga. Este "retraso de tiempo" define la característica denominada respuesta transitoria, que es una medida de la rapidez con la que el regulador vuelve a las condiciones de estado estable después de un cambio de carga. voltaje para cambiar hasta que el bucle pueda corregirse y estabilizarse al nuevo nivel.

Reactancia de línea de CA

Primero definamos qué es un reactor. Esencialmente, un reactor es un inductor. Físicamente es una bobina de alambre que permite que se forme un campo magnético alrededor de la bobina cuando la corriente fluye a través de ella. Cuando se energiza, es un imán eléctrico con la fuerza del campo proporcional al amperaje que fluye y al número de vueltas. Un simple bucle de alambre es un inductor de núcleo de aire. Más bucles dan una clasificación de inductancia más alta. Muy a menudo, se agrega algún material ferroso como el hierro como núcleo al devanado. Esto tiene el efecto de concentrar las líneas de flujo magnético allí al hacer un inductor más efectivo.

Volviendo a la teoría básica del circuito de CA, un inductor tiene la característica de almacenar energía en el campo magnético y es reacio a un cambio en la corriente. La principal propiedad de un reactor es su inductancia y se mide en henrys, milihenrys o microhenrys. En un circuito de CC (como el del bus de CC en un variador de CA), un inductor simplemente limita la tasa de cambio de la corriente en el circuito, ya que la corriente en un inductor desea continuar fluyendo a la tasa dada durante cualquier instante de tiempo. . Es decir, un aumento o disminución instantáneos en el voltaje aplicado resultará en un lento aumento o disminución en la corriente. Por el contrario, si cambia la tasa de corriente en el inductor, se inducirá un voltaje correspondiente.

Como la mayoría de las cosas, hay efectos secundarios al usar un reactor. Aunque estos problemas no deberían impedir el uso de un reactor, el usuario debe ser consciente de estos efectos y estar preparado para ellos. Dado que un reactor está hecho de alambre (generalmente cobre) enrollado en una bobina, tendrá las pérdidas asociadas debido a la resistencia del alambre. Además, si se trata de un inductor con núcleo de hierro (como en el caso de la mayoría de los reactores utilizados en la electrónica de potencia), tendrá alguna pérdida de "corriente de Foucault" en el campo magnético cambiante y las moléculas de hierro se realinearán magnéticamente. En general, un reactor agregará costo y peso, requerirá espacio, generará calor y reducirá la eficiencia.

En algún momento, la adición de un reactor de línea puede cambiar las características de la línea a la que está conectado. Otros componentes, como los condensadores de corrección del factor de potencia y la capacitancia del cable parásito, pueden interactuar con un reactor de línea y provocar que se establezca una resonancia. Los variadores de CA han exhibido un factor de potencia relativamente bueno y no requieren el uso de capacitores de corrección. De hecho, los capacitores de corrección del factor de potencia a menudo hacen más daño que bien cuando hay unidades de CA.

Con estos efectos secundarios, ¿por qué usar un reactor? El hecho es que hay buenas razones para instalar un reactor bajo ciertas condiciones. Comencemos con el lado de entrada de una unidad.

Utilice un reactor de línea de CA en la entrada para reducir los armónicos:

Como ya sabrá, la mayoría de las unidades estándar de "seis pulsos" son cargas no lineales. Tienden a consumir corriente solo en los picos positivo y negativo de la línea. Como la forma de onda de la corriente no es sinusoidal, se dice que la corriente contiene "armónicos". Para un convertidor de entrada trifásico estándar (utilizado para convertir CA a CC) que utiliza seis SCR o seis diodos y un banco de condensadores de filtro, la corriente de entrada trifásica puede contener hasta un 85 % o más de distorsión armónica total. Si se instala un reactor de línea, los picos de la corriente de línea se reducen y se ensanchan un poco. Esto hace que la corriente sea algo más sinusoidal, bajando el nivel de armónicos a alrededor del 35 % cuando se utiliza un reactor de tamaño adecuado. Este efecto también es beneficioso para los condensadores del filtro de CC. Dado que la "corriente de ondulación" se reduce. Los capacitores pueden ser más pequeños, funcionar más fríos y durar más.

Uso de un reactor de línea de CA como amortiguador de voltaje de línea:

En algunos casos, otros interruptores en la línea, como contactores y seccionadores, pueden causar transitorios en la línea, particularmente cuando las cargas inductivas, como los motores, están apagadas. En tales casos, puede ocurrir un pico de voltaje en la entrada del variador que podría resultar en un aumento de corriente en la entrada. Si el voltaje es lo suficientemente alto, también puede resultar en una falla de los semiconductores en el convertidor de CC. A veces, se utiliza un reactor para "amortiguarse desde la línea". Si bien un estrangulador de enlace de CC, si está presente, protegerá contra un pico de corriente, no puede proteger al convertidor de un pico de voltaje ya que el estrangulador de enlace está ubicado después del convertidor. Los semiconductores están expuestos a cualquier condición de voltaje de línea que exista. Por esta razón, un reactor en la entrada del variador puede ser de alguna ayuda.

Un reactor no soluciona los problemas de puesta a tierra ni proporciona aislamiento. Tenga en cuenta que, si bien un reactor proporciona algo de amortiguamiento, no proporciona aislamiento y no puede reemplazar a un transformador de aislamiento.

Reactancias de línea de CA en la salida del variador para aumentar la inductancia de carga:

A veces es necesario aplicar un rector a la salida de una unidad. Nuevamente, todos los "efectos secundarios" como se indicó anteriormente son ciertos. Si el motor tiene una "inductancia de fuga baja", un reactor puede ayudar a que la inductancia de carga total vuelva a subir a un nivel que el variador pueda manejar. En algunos casos excepcionales en los que se utiliza una configuración de motor extraña o un motor con 6 o más polos, la inductancia del motor puede ser demasiado baja y puede ser necesario un reactor. Hacer funcionar varios motores en un variador también puede dar como resultado una carga de baja inductancia y el requisito de un reactor de salida.

Reactancias a la salida del variador para reducir el efecto de onda reflejada:

A veces se instala un reactor en la salida de un variador para evitar un pico de voltaje de onda reflejada cuando se requieren cables de motor largos. Esto no siempre es una buena práctica. Aunque el reactor disminuirá el tiempo de aumento de voltaje proporcionando algún beneficio, no es probable que limite el voltaje máximo en el motor. En algunos casos, se puede establecer una resonancia entre la capacitancia del cable y el reactor que hace que se vean voltajes aún más altos en el motor. En general, un terminador de motor es una mejor solución. Si se instala un reactor en la salida, lo más probable es que sea parte de un dispositivo de "reducción de onda reflejada" especialmente diseñado que también tiene resistencias de amortiguación en paralelo. Si se utiliza un reactor en la salida, debe ubicarse lo más cerca posible del extremo de accionamiento.

Dimensionamiento de un reactor de línea de CA:

La primera regla es asegurarse de tener un amperaje lo suficientemente alto. En términos del valor de la impedancia, normalmente encontrará que la norma es del 3 % al 5 % y la mayoría se acerca al 3 %. Un reactor al 3 % es suficiente para proporcionar un búfer de línea y un reactor al 5 % sería una mejor opción para la mitigación de armónicos si no hay un estrangulador de enlace presente. Los reactores de salida, cuando se usan, generalmente rondan el 3%. Esta clasificación porcentual es relativa a la carga o el accionamiento, donde la impedancia del reactor es un porcentaje de la impedancia del accionamiento a plena carga. Por lo tanto, un reactor al 3% caerá un 3%3# del voltaje aplicado a la corriente nominal completa.

Un reactor no es una varita mágica, pero puede prevenir ciertos problemas cuando se aplica correctamente. Los reactores pueden ser útiles para proporcionar un búfer de línea o agregar impedancia, especialmente para unidades sin estrangulador de enlace de CC. En el caso de variadores pequeños, pueden ser necesarios para evitar la irrupción o proporcionar una reducción de los armónicos de corriente cuando hay muchos variadores pequeños ubicados en una instalación. A la salida solo deben utilizarse para corregir baja inductancia del motor y no como dispositivo de protección del motor.

Usa un reactor:

Para añadir impedancia de línea.
Para proporcionar algo de amortiguación ligera contra picos de línea de baja magnitud.
A la reducción de armónicos.
Para compensar un motor de baja inductancia.
Solo como parte de un filtro para la reducción de ondas reflejadas

Convertidor de voltaje

Un convertidor de voltaje cambia el voltaje de una fuente de alimentación eléctrica CVCF y VVVF y generalmente se combina con otros componentes para crear una fuente de alimentación. El término "convertidor de voltaje" a veces se usa como un término genérico para una fuente de alimentación. Un convertidor de voltaje o una fuente de alimentación puede denominarse "transformador" incluso si no contiene un transformador real como se usa el término en electrónica.

El uso más común del convertidor de voltaje es cambiar el voltaje en el tomacorriente para que podamos usar electrodomésticos en diferentes áreas geográficas. La mayoría de los enchufes eléctricos de corriente alterna monofásicos del mundo tienen un rango de voltaje de 210 a 220 voltios o un rango de 110 a 120 voltios. Los convertidores generalmente solo pueden duplicar el voltaje o reducirlo a la mitad, pero algunos están configurados para hacer ambas cosas.

A menudo, estos se venden con adaptadores de extremo de enchufe que proporcionan conversión del tamaño y la forma del extremo del enchufe. Si no se necesita conversión de voltaje, el adaptador de enchufe se puede usar sin un convertidor de voltaje.

Hay varios métodos para convertir el voltaje. Para corriente alterna (CA) se puede usar un transformador para disminuir o aumentar el voltaje. Las fuentes de alimentación comunes para dispositivos electrónicos pequeños suelen tener un transformador que reduce el voltaje a un voltaje relativamente pequeño que oscila entre 4,5 y 12 voltios, un rectificador de onda completa para convertir la CA en corriente continua pulsada y algunos componentes adicionales para aplanar la onda. Algunos dispositivos tienen solo un transformador en la fuente de alimentación externa con cualquier rectificador o acondicionamiento de energía adicional provisto dentro del dispositivo.

Los convertidores de tensión y los transformadores no convierten ciclos. Solo se pueden usar para convertir el voltaje. Los convertidores reductores de voltaje se convertirán de 220 V a 110 V por lo tanto. lo que le permite utilizar sus productos de EE. UU. en el extranjero en países de 220 V. El transformador elevador convertirá el voltaje de 110 V a 220 V, lo que le permitirá usar productos de 220 V en los EE. UU. La mayoría de los transformadores de voltaje son tanto ascendentes como descendentes, puede cambiarlos para que funcionen como reductores o elevadores.

Selección del convertidor de voltaje correcto

1. Busque la clasificación de voltaje en su electrodoméstico, si la clasificación indica algo similar a 110V-240V, eso significa que su producto es de doble voltaje, en este caso puede usar su producto en 220v sin convertidores de voltaje. La mayoría de los cargadores de baterías de portátiles y videocámaras son de doble voltaje. Sin embargo, es posible que necesite un adaptador de enchufe para enchufarlo a los enchufes en el extranjero. Si la clasificación de voltaje indica 110 V o 120 V, significa que su producto es de un solo voltio y requerirá un convertidor reductor para usar en países de 220 V en el extranjero.

2. Ahora que sabe que necesita un convertidor de voltaje, debe determinar cuál o de qué tipo. Busque la clasificación de vatios en el aparato o calcule la potencia multiplicando el voltaje por los amperios. Por ejemplo, 110 V x 1,5 A = 165 W. Seleccione el convertidor de acuerdo con la potencia nominal de su electrodoméstico. Recomendamos usar un convertidor que tenga una clasificación de al menos un 25 % más alta que la clasificación de potencia de sus productos. Usar el convertidor a su capacidad máxima eventualmente quemará el convertidor después de un uso prolongado. Algunos elementos, como las impresoras láser y las herramientas eléctricas, se disparan cuando los enciende. Para este tipo de situaciones, debe comprar un transformador que sea al menos el doble de las clasificaciones de los productos.

1. Después de seleccionar el convertidor correcto, asegúrese de tener el adaptador de enchufe adecuado en el convertidor para enchufarlo a la toma de corriente a bordo.

Convertidor de frecuencia

Un convertidor de frecuencia es un dispositivo electrónico que convierte la corriente alterna de una frecuencia en corriente alterna de otra frecuencia. El dispositivo también puede cambiar el voltaje, pero si lo hace, eso es secundario a su propósito principal.

Los convertidores de frecuencia varían en capacidad de manejo de energía desde unos pocos vatios hasta megavatios. Los convertidores de frecuencia se construyen a partir de componentes electromecánicos como grupos motogeneradores o convertidores rotativos.

Los grupos electrógenos de motor convertidor de frecuencia se utilizan para convertir la frecuencia de potencia, el voltaje y la fase. Con la frecuencia, esto suele ser de 50 Hz o 60 Hz de potencia de frecuencia de línea de servicios públicos a 50 Hz, 60 Hz o 400 Hz de potencia para hacer funcionar el equipo. Además de esto, los grupos electrógenos de motor con convertidor de frecuencia también ofrecen aislamiento de línea, cancelación de armónicos, corrección del factor de potencia, conversión de fase, conversión de voltaje con salida de potencia equilibrada, suave y controlada. Las aplicaciones típicas incluyen variadores de velocidad de CA, inversores, computadoras y equipos controlados por computadora, bombas para pozos profundos, maquinaria industrial y muchas más. Los convertidores de frecuencia de 400 Hz se utilizan con mayor frecuencia en la industria aeroespacial o aeronáutica para mantener los aviones encendidos cuando están en tierra en unidades de energía terrestres.

Los cambiadores de frecuencia se utilizan normalmente para controlar la velocidad de bombas y ventiladores. En muchas aplicaciones se logran importantes ahorros de energía. Las áreas de aplicación más exigentes se encuentran en las líneas de procesamiento industrial, donde los requisitos de precisión de control pueden ser muy altos.

Los convertidores de voltaje a frecuencia pueden recibir entradas de voltaje de CA o CC y frecuencias de salida o señales de pulso utilizando técnicas como modulación de amplitud (AM), modulación de frecuencia (FM) y modulación de ancho de pulso. Algunos convertidores de voltaje a frecuencia envían salidas a temporizadores, contadores, relés, interruptores y potenciómetros. Otros pueden generar rangos de voltaje como 0 a 10 V o bucles de corriente como 4 a 20 mA. Los filtros integrales permiten el paso de algunas frecuencias mientras atenúan otras. Los filtros programables permiten a los usuarios establecer y cambiar parámetros como la frecuencia de paso bajo, la frecuencia nominal por debajo de la cual pasan las señales de entrada y por encima de la cual se bloquean las señales de entrada.

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