Fuente de alimentación

D.C. sin

transformador

PRESENTADO POR: Eudes Alexander Fuentes LautorIginia Márquez CaliJafet Altamar Rúa

Introducción

Durante el transcurso de la materia electrotecnia pudimos comprender que existen dos tipos de corrientes, una continua ¨D.C.¨ y otra alterna ¨A.C.¨, la principal diferencia es que la primera es una corriente fija y continua en el tiempo, mientras la segunda no tiene un valor fijo y su variación es permanente en el mismo plano, tal como se puede apreciar en la figura.

OBJETIVO GENERAL

Estudio del funcionamiento de las fuentes DC sin transformador.

OBJETIVOS ESPECIFICOS 

Entender la importancia de la corriente continua en los circuitos electrónicos.

Aprender las diferentes maneras de convertir corriente A.C. a D.C., con sus respectivas ventajas y desventajas.

Llevar de lo teórico a lo práctico los conocimientos adquiridos a través de este curso.

Comprender el funcionamiento de los condensadores frente a la corriente alterna.

Señal de corriente alterna.

La corriente alterna se usa principalmente para que la energía eléctrica recorra grandes distancias geográficas con la menor cantidad de disipación posible, en otras palabras, para que se mantenga en un mismo nivel en todos los hogares de una ciudad, cosa contraria sucede con la corriente directa, pues esta tiene el problema de generar pérdidas considerables entre mayor sea la distancia que tenga que recorrer.

Señal de corriente continua.

La corriente D.C. tiene una función diferente a la de alimentar hogares enteros, esta tiene como principal objetivo alimentar un circuito con un voltaje fijo, con la ventaja de que el comportamiento del circuito va a ser lo más lineal posible, por ejemplo si tomamos un motor D.C. y lo alimentamos con corriente directa, este se moverá en una sola dirección a una misma velocidad, mientras que si le aplicamos una corriente alterna este se moverá en ambos sentidos o se quedará quieto debido a la fluctuación de la misma corriente.

Lo que tratamos de hacer con este trabajo, es dar una idea de la forma de cómo hacer una fuente de voltaje D.C. a partir de una alimentación A.C. de 110V a 220V RMS, pues cabe destacar que este proceso es innecesario si se cuenta con baterías eléctricas o paneles solares.

Básicamente la función de los circuitos que se mostrarán a continuación es bajar la tensión eléctrica, filtrar y corregir el rizado de la señal alterna que llega de la red. Para comprender este concepto se describirá el funcionamiento de una fuente sin este elemento, y mencionaremos algunas ventajas y desventajas con respecto a las fuentes con transformador.

 

Rectificación de la onda

Existen muchas formas de rectificar una onda, ya sea de media onda o de onda completa, pero para este caso se va a mencionar la forma más eficiente y usada en este tipo de fuentes, la rectificación de onda completa por medio de un puente de diodos. Con esto se logra obtener un nivel de corriente D.C. igual al máximo valor de la señal de entrada menos la caída de voltaje en los diodos, tal como se muestra a continuación.

Señal de onda rectificada por el puente de diodos.

Filtración o corrección de rizado

En este punto lo que se hace es usar filtros, consiguiendo así que la variación de la señal en el tiempo sea lo menor posible, para llegar a este objetivo se aprovecha del fenómeno causado por el almacenamiento de energía en el condensador; como bien se sabe este dispositivo se carga eléctricamente y demora un determinado tiempo en descargarse por completo, cerca de 5τ. Si a este elemento se le induce una corriente alterna o en este caso una señal de voltaje rectificada, lo que ocurrirá es que en el primer semiciclo de la señal el condensador se cargará completamente, mientras pasa de un semiciclo a otro este se descargará, pero no lo suficiente para llegar a cero, pues volverá a cargarse cuando llegue nuevamente la cresta del siguiente semiciclo y así consecutivamente, tanto que la señal variará su valor muy poco en el tiempo, para darse una mejor idea de lo que ocurre en este punto se realiza la siguiente ilustración.

Señal filtrada por medio de condensadores.

Regulación

Este es el último paso a seguir, la regulación consiste en dejar la señal completamente fija, sacrificando un poco de potencia, por medio de diodos zener, los cuales se polarizan en inverso con un voltaje mayor al nominal de estos, y más si se utilizan en circuitos integrados tal como lo son la serie 78XX y 79XX, la primera fija voltajes positivos y la segunda fija voltajes negativos. Para dar un ejemplo más claro, en el caso del C.I. 7805, se requieren de 6.3V en adelante para su correcto funcionamiento, de lo contrario se arriesga a que el integrado no funcione de la forma deseada.

Por último, es recomendable usar un filtrado adicional, para así evitar ruidos causados por la carga, pues recuerde que en el caso de elementos como los motores, se forman corrientes contrarias a la generada por la fuente, esto debido al comportamiento eléctrico de las bobinas internas de dichos elementos.

Fuentes de volt sin transformador

Este tipo de fuente se caracteriza principalmente por su tamaña reducido y su simple diseño, está compuesta por dos etapas críticas, limitación del paso de corriente con una resistencia y un capacitor en paralelo, y regulación con un diodo zener. Agregando un puente rectificador, tal como se muestra en la figura, esto para que se suministre corriente en ambos semiciclos de la señal del voltaje de la red eléctrica, consiguiendo incrementar un 141% la corriente de salida.

  Este tipo de fuentes se benefician básicamente de las

características eléctricas de algunos componentes pasivos para así lograr la regulación de la señal entregada por la red eléctrica.

Fuente de alimentación de RC con puente rectificador sin transformador

Diagrama del circuito de la fuente de alimentación RC con puente rectificador sin transformador.

Ventajas de las fuentes con transformador frente a las fuentes sin

transformador

Se encuentran desacopladas a la red eléctrica gracias al transformador, disminuyendo considerablemente la susceptibilidad que tendrá el circuito ante eventos adversos, tales como picos de corriente.

La unión de todos estos elementos hacen que la señal a entregar a la carga sea la más estable, cosa muy importante al trabajar con circuitos que son altamente sensibles a las fluctuaciones eléctricas, tales como procesadores, microcontroladores, sistemas de radiofrecuencia, etc.

desventajas de las fuentes con transformador frente a las fuentes

sin transformador

Su gran tamaño y peso hacen que cualquier circuito, por simple que sea, pesado y grande, cosa que hoy en día es un gran inconveniente.Poseen un alto costo principalmente por causa del transformador, pues para cada proyecto los parámetros son diferentes, haciendo muy difícil encontrar un transformador ideal a menos que se mande a hacer.

CONCLUSIONES

 

En conclusión, este tipo de fuentes son ideales para usarse en circuitos muy pequeños con alimentación dependiente, para alarmas por ejemplo, las cuales deben estar encendidas las 24 horas y adicionalmente requieren ocupar pequeños espacios para que no sean tan visibles.

Pudimos comprender la importancia de la corriente continua en los circuitos electrónicos, ya que estos funcionan con corriente directa.

Durante la elaboración de nuestro proyecto adquirir habilidades para aplicar las distintas maneras de convertir corriente A.C. a D.C.

Pudimos aplicar los conocimientos aprendidos teóricamente y levarlo a lo práctico.

Comprendimos el comportamiento de los condensadores frente a la corriente alterna.

Identificamos algunas ventajas y desventajas que tienen este tipo de fuentes, frente a las fuentes con transformador.

Recomendaciones:

A pesar que el diagrama del circuito no lo tenga, es recomendable siempre usar un fusible, así en caso de un accidente, como un corto circuito, no se dañe el circuito principal o en el peor de los casos alguna persona se electrocute.

Procurar no hacer las pruebas sólo, recuerden que se estará trabajando con alta potencia y se corren ciertos riesgos.

No trabajar en presencia de niños pequeños. No hacer pruebas con circuitos muy costosos, por lo menos hasta que se esté

seguro de que la fuente trabaje de manera correcta, haciendo pruebas con distintas cargas y realizando mediciones de corriente y voltaje, preferiblemente con osciloscopio.

Si se tiene el espacio suficiente en el montaje final, recomendamos cambiar las resistencias de 5W por unas que soporten mayor potencia, esto no tanto por las características eléctricas del circuito, sino para que puedan disipar más calor, puesto que es un gran inconveniente la temperatura que estos elementos pueden llegar a tener.

No implementar este tipo de fuentes en sitios industriales, debido a la susceptibilidad al ruido.

MUCHAS G

RACIAS