Publicado el15 mayo, 2018porJose Francisco|Comentarios desactivados en Disipadores de calor o radiadores en una FA de cc
Diversos radiadores para disipar el calor de semiconductores
Ya vimos en anteriores post cómo funcionan y se diseñan las fuentes de alimentación de corriente continua (FA de cc) lineales. Lo último que vimos fueron Los reguladores de tensión. Pero ahí no acaba todo lo que hay que saber sobre las fuentes de alimentación: todo lo que funciona en electrónica genera un calor… y ese calor hay que tenerlo en cuenta. De eso es lo que tratamos en este post con el que finalizamos las FA.
En las FA de cc lineales, se puede llegar a disipar mucho calor en los transistores de potencia y en los reguladores integrados. Ten en cuenta que, para una determinada tensión e intensidad de salida, toda la tensión que no "cae" en la carga tiene que quedarse en los dispositivos reguladores, de tal modo que P = V x I. Y toda esta energía en forma de calor va a elevar mucho la temperatura de los semiconductores (transistores, integrados) rápidamente hasta el punto de que pueden estallar o quemarse, rompiéndose irremediablemente.
Montaje del disipador/radiador
Para evitar que los dispositivos de regulación se recalienten en exceso, se les acopla unos radiadores metálicos (normalmente aluminio) y con aletas para que refrigeren los semiconductores, extrayendo de ellos el exceso de calor. Pero el dispositivo semiconductor rara vez se coloca directamente tocando con el radiador, ya que interesa que eléctricamente no estén unidos, para prevenir cortocircuitos. Entre ambos se suele colocar una pasta térmica o placa de mica que permite el paso del calor pero no es conductora de la electricidad:
Colocación de la lámina de mica entre radiador
y el dispositivo semiconductor
El tornillo de sujección tampoco toca el semiconductor:
se coloca una arandela aislante que lo mantiene separado
Publicado el14 mayo, 2018porJose Francisco|Comentarios desactivados en Reguladores de tensión en una FA de cc lineal
Seguimos en este post explicando las etapas de una fuente de alimentación de corriente continua (FA de cc) lineal que, por si quieres repasar, te mostramos los enlaces con lo visto hasta ahora:
Etapas de una FA de cc lineal, con sus formas de onda
Hoy toca la etapa de regulación de tensión. Recuerda que el objetivo era conseguir una tensión de continua lo más "continua" posible, esto es, con un "rizado de ca" mínimo y de un valor estable. A una FA así se la denomina FA estabilizada. Al principio de la electrónica las FA de cc eran sólo estabilizadas (algunas FA hoy en día todavía son así, p.e. las que suministran tensión a etapas de potencia de baja calidad).
Pero no estaría bien que una FA de cc nos diera una valor de 12 volt. cuando está conectado un circuito equivalente con una resistencia de carga pequeña (10 Ohm, p.e.), y que cuando conectemos un circuito que suponga una resistencia de carga grande (1 KOhm) la tensión que suministre la FA sea de 18 volt., pues entonces es posible que el circuito electrónico no funcione bien e incluso se estropee. Debemos entonces asegurar que la tensión de la FA que entregamos a la salida sea lo más fija posible, esto es lo que se llama FA regulada.
La regulación de tensión se hacía en un principio sólo con diodos zéner y con transistores. Luego, con la introducción de los circuitos integrados, se añadió el Amp. Operacional. Más tarde, y como las FA son un dispositivo muy utilizado, se diseñaron circuitos integrados específicos para regular la tensión, que llevan dentro prácticamente todo lo necesario para realizar un diseño de FA sencillo y muy eficaz. Lo vemos a continuación:
FA de cc con regulación simple con diodo zéner
-V sal fija e igual a Vzéner-
FA de cc con regulación básica a transistor
-la V salida es fija, aprox. igual a Vzéner+0,7 volt-
FA de cc regulable con semiconductores discretos e integrados
(utiliza zéner, transistores y Amp. Operacional)
-la Vsal se puede ajustar moviendo el potenciómetro-
El regulador de tensión integrado
Hoy en día, lo típico es optar por las FA reguladas con c.i. por que los cálculos son mucho más simples y las prestaciones que se consiguen son altas; además, la mayoría de los c.i. vienen protegidos -aunque también se pueden romper- contra cortos, de modo que se asegura un funcionamiento más duradero.
FA de cc regulable con circuito integrado específico LM317
(la Vsal es ajustable entre 1,24 – 21 volt.)
Para explicar esto de la regulación de tensión también hemos recurrido al canal Electronica FP, con Fernando Manso, que lo explica de un modo muy ameno:
El regulador de tensión variable Tensión de salida ajustable
Reguladores de tensión con más corriente y potencia
Luego están las FA de mucha corriente de salida, tanta que hay que colocar un (o varios) transistor para complementar la corriente que no llega a suministrar el regulador integrado:
FA de cc regulada (salida fija) con c.i. y potenciador de corriente
Y para terminar de completar lo anterior, se puede poner otro transistor para limitar la corriente de salida -por ejemplo en caso de cortocircuito de la carga- para proteger la fuente:
FA de cc regulada (salida fija) con c.i., potenciador de corriente (T1)
y limitador de corriente (T2) de exceso de salida
También hay por ahí mucho material explicativo; para completar y resumir todo lo visto hasta ahora, te proponemos esta presentación:
Hoy toca tratar la siguiente parte de una fuente: el filtro. Éste suele estar constituido por bobinas y condensadores electrolíticos (en las FA económicas no aparecen bobinas) y el objetivo de esta etapa de la FA es "suavizar" la señal rectificada para que se parezca la forma de onda en lo posible a la tensión continua.
Componentes principales del circuito de una pequeña FA de cc lineal
Pero obtener una tensión continua pura a la salida de la FA no va a ser posible del todo, ya que al conectar cualquier "carga" a la FA, la resistencia de carga absorbe una intensidad que ha de suministrar el/los condensador del filtro, lo que irremediablemente trae como consecuencia la aparición de un "rizado" de c.a. sobre el valor medio de la tensión continua de salida: cuanto más rizado de c.a. peor es la FA, ya que introduce más zumbido y ruido de fondo en la tensión continua con la que vamos a alimentar los circuitos electrónicos.
Cuanto menor sea el valor de la "carga", RL, que conectemos a la salida,
mayor será el "rizado" de ca de la forma de onda (en color rojo)
En este post trataremos de contestar a las siguientes cuestiones, relativas a los filtros:
¿Cómo funciona el filtro de una fuente de alimentación lineal?
¿Qué es el rizado?¿Algún truco para minimizarlo?
¿Qué pasa si el condensador es más grande o pequeño?¿Puedo hacerlo todo lo grande que quiera?
¿Cómo sé cuando está averiado?
¿Por qué es un filtro pasa baja?
¿Hay más tipos?
¿Por qué tengo más rizado cuando tengo una carga pequeña?
Vamos a comenzar con un vídeo del canal Electronica FP, con Fernando Manso, que nos lo explicará:
Cómo determinar el condensador necesario
en una FA de cc lineal
Bien, por hoy ya vamos a dejar de hablar de los filtros. En próximos post continuaremos tratando el resto de las etapas de las fuentes de alimentación de corriente continua lineales. Estate atento.
La mayoría de los usuarios sabe que en casa tenemos en el cuadro eléctrico un interruptor diferencial, abreviadamente ID, y que, en ocasiones, nos "salta" provocando algún que otro inconveniente. Es sabido que se trata de un sistema de protección, pero muy pocas personas (incluso los propios profesionales) saben exactamente cómo funciona, qué tipos de diferenciales hay y el mantenimiento que necesita.
El interruptor diferencial es un equipo eléctrico capaz de detectar pequeñas fugas de corriente eléctrica que pueda haber en nuestra instalación (casa, oficina, industria). Esto es importante porque, en teoría, no debería haber fugas en casa y mucho menos de corriente eléctrica. Si la electricidad circula por fuera de sus conductores aislados (eso es lo que significa "fuga") puede ocasionar que cuando toques la carcasa de un equipo eléctrico o la tubería de agua, te puede alcanzar la corriente.
Afortunadamente tenemos nuestro interruptor diferencial que, como su propio nombre indica, es capaz de detectar estas fugas recurriendo a un pequeño truco. Este aparato comprueba constantemente que en los conductores de entrada y salida del circuito de casa no haya diferencias de corriente. Es decir, que la corriente que entra en tu vivienda por un conductor es la misma que la que sale por el otro. Si existiera una diferencia de intensidades de corriente entre el conductor de entrada y el de salida, esto nos indica que hay una fuga.
Por ejemplo, en el caso de una lavadora:
En funcionamiento normal, entran 6 A amperios de corriente por el conductor de entrada a la lavadora y salen 6 A amperios con el conductor de salida. El interruptor diferencial no encuentra diferencia de intensidades, por lo que entiende que no hay fugas y deja continuar la corriente. El circuito es seguro.
En este caso hay una fuga de corriente en el equipo (lavadora): la corriente eléctrica puede irse por sitios no poco inadecuados (el agua, la carcasa metálica del equipo, por la tubería, etc.) y si estamos en contacto con estos lugares estaremos en peligro de electrocución. Afortunadamente, se aplica el principio que hemos hablado y si como ocurre en la figura entran 6 A amperios y salen solo 5 A, necesariamente hay una fuga de 1 A amperio en ese trayecto de la corriente.
Llegado este caso, el interruptor diferencial, que está constantemente vigilando, detecta que hay diferencias y corta el circuito, eliminando la corriente y por tanto el riesgo de electrocución.
Pero es importante aclarar que para que este sistema sea efectivo, el interruptor diferencial y la instalación eléctrica deben cumplir una serie de parámetros:
El interruptor diferencial debe saltar entre el 50% y el 100% de su sensibilidad. La sensibilidad es la intensidad mínima que tiene el diferencial de detectar fugas y cortar la corriente. Su símbolo es ∆n. Esta sensibilidad tiene valores normalizados, siendo los más frecuentes los de 30 mA (miliamperios) para uso doméstico/industrial y 300 mA para uso industrial, aunque hay otros valores.
La toma de tierra debe estar conectada a las masas (carcasas) de los equipos por los que puedan producirse estas fugas, para que de forma segura absorban las corrientes (echa un vistazo al post "La Tierra, un sistema de protección eléctrica"Este enlace se abrirá en una ventana nueva). Además, esta toma de tierra debe tener un valor de resistencia eléctrica bajo para que pueda absorber con eficacia esas corrientes no deseadas. Su valor está relacionado con el valor de la sensibilidad del diferencial.
– Para sensibilidades de 30 mA (el caso de las instalaciones comunes domésticas, oficinas, etc), el valor máximo admisible de resistencia de la toma de tierra debe ser inferior a 800 Ohmios
– Para sensibilidades de 300 mA (caso de determinadas industrias), el valor máximo admisible de resistencia de la toma de tierra debe ser inferior a 80 Ohmios
El interruptor diferencial debe saltar lo antes posible para evitar que la corriente peligrosa circule alocadamente durante mucho tiempo. Según la norma EN 61008 y EN61009 estos son los tiempos máximos de respuesta:
tiempo de respuesta del ID según su tipo
Además, existen distintos tipos de diferenciales en función de las características de las instalaciones a proteger:
Diferencial estándar para corrientes alternas (uso doméstico e industrial)
Diferencial para corrientes pulsantes (uso industrial)
Diferencial Selectivo o con retardo (instalaciones grandes, para ser colocados en cabecera instalación)
Diferencial rearmable (si salta, se rearma solo al cabo de unos segundos)
Interruptor Diferencial auto-rearmable
El diferencial rearmable para ámbito doméstico puede ser una opción muy recomendable cuando con cierta frecuencia nos salta el diferencial "intempestivamente" (sin causa aparente debido a tormentas eléctricas, perturbaciones en la red eléctrica, etc) y no estamos en casa para rearmarlo manualmente. Es una solución ideal para casas de campo que visitamos sólo los fines de semana, o el apartamento en la playa, etc. Con ello conseguimos que si salta intempestivamente, se rearme solo, y por ejemplo, no se estropee lo que tengamos en la nevera, o que siga funcionando la alarma, etc.
Hay que indicar que el interruptor diferencial también requiere un mantenimiento muy básico que podemos hacer cualquiera de nosotros, apretando al menos una vez al mes el botón de test (ver foto), con el fin de que salte (desconecte) para luego rearmarlo; así sabremos que la instalación está bien protegida y nosotros también.
Si además realizamos un mantenimiento anual por un técnico disparando el diferencial y comprobando sus funciones de disparo con un comprobador de diferenciales, mucho mejor.
Para completar esta entrada del Blog, vamos a dejaros con unos vídeos sobre el ID realizados por el Canal electroninquieto:
Publicado el9 mayo, 2018porJose Francisco|Comentarios desactivados en Visita a las centrales hidroeléctricas de Aguayo y de Torina
El grupo de alumnos del cifpnº1 que realizó la visita
El pasado viernes 27 de abril, los alumnos de 1º del ciclo medio de Instalaciones Electrotécnicas y Automáticas y de 1º del ciclo superior de Sistemas Electrotécnicos y Automáticos del Centro Integrado de Formación Profesional Nº1 visitaron las centrales hidroeléctricas de Aguayo y de Torina. Ambas centrales pertenecen a Viesgo.
La visita comenzó en la central de Aguayo, a pie del embalse de su mismo nombre. Gonzalo, empleado de la central, nos fue comentando las instalaciones por encima del tremendo ruido y vibración que hay, a pesar de tener un solo grupo generador en funcionamiento. Vimos los transformadores de salida, donde convierten la tensión desde los 12 kV producidos a la tensión de la red, diferentes elementos de conexión/desconexión, etc. Observamos los imponentes tubos de 3,8 m de diámetro de subida y bajada del agua desde el embalse artificial de Mediajo.
Elementos de conexión/desconexión y demás aparatos a la salida de la central.
Ya dentro, accedimos a la sala de la turbina en funcionamiento, donde se observa a la perfección el eje girando, las válvulas de entrada de agua a la turbina, los conductos del aceite lubricante y los sistemas adicionales (como un sistema de aire a presión utilizado para vaciar de agua la cámara de la turbina).
Vista de parte del eje, cojinete (en marrón) y de los actuadores
que controlan el paso de agua a la turbina
Ascendimos una planta y, desde la puerta, vimos los alternadores/motores de 12 kV y 90 MW. La central tiene una capacidad total de 360 MW cuando los 4 grupos están funcionando.
En la última planta observamos los motores Pony utilizados para, durante el bombeo de agua al embalse de arriba, arrancar los grandes alternadores/motores. En la sala de visitas nos enseñaron el funcionamiento genérico de las centrales hidroeléctricas y en concreto de esta central de bombeo. También visitamos la sala de control, donde actualmente se maneja todo desde autómatas telemandados.
Motores Pony de los 4 grupos
Sala de control
Posteriormente bajamos a la central del Torina. Nos esperaba Javier, quien nos dio la bienvenida, nos leyo un manifiesto y nos invitó a compartir con ellos (los empleados) un minuto de silencio en respeto a las víctimas de los accidentes laborales (es víspera del día de la seguridad y salud en el trabajo).
Tras las fotos, accedimos a la central. Si bien esta central es pequeña y está anticuada, es tremendamente didáctica. Se observaba perfectamente cada parte de los grupos generadores: válvula de agua, turbina, alternador síncrono y dinamo de excitación.
La turbina en verde y el alternador en azul.
Al final del eje la dinamo de excitación también en azul.
Dinamo de excitación.
Al entrar en la sala de control observamos tres épocas en los aparatos de medida y mando:
Originalmente: Palancas, ruedas e indicadores de agujas.
Actualización: Botones e indicadores luminosos.
Actualidad: Pantalla táctil.
En el centro la época antigua. A la izda. la época intermedia.
Al fondo, inapreciable, la pantalla táctil actual.
Esta central posee 3 grupos generadores de 5 MW cada uno, pero las tuberías no tienen el diámetro necesario para alimentar a los 3 grupos a la vez, por lo que su capacidad máxima no sobrepasa los 13 MW (frente a los 90 MW de cada grupo de Aguayo). Por este motivo, Gonzalo nos comentó que la central no se utiliza prácticamente nunca.
Finalizada la visita volvimos al Centro. Desde estas líneas queremos agradecer a Viesgo, así como a las personas que nos dieron las explicaciones por facilitarnos la visita, por su atención y por su dedicación.
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