CÁLCULOS DE FUENTE LINEAL
El mundo moderno necesita de la energía eléctrica en casi todos los dispositivos que empleamos. Una fuente de alimentación es un dispositivo que se usa para energizar (brindar energía eléctrica) a otros dispositivos con la finalidad de que funcionen.
En la actualidad, las fuentes de alimentación pueden ser lineales o switching (enlace a Wikipedia).
En el taller-laboratorio encontramos la oportunidad de elaborar nuestras propias fuentes básicas. Voy a explicar los cálculos principales de una fuente lineal.
FUENTE LINEAL DC
En una fuente de este tipo, podemos reconocer cuatro partes escenciales: transformación, rectificación, filtrado y regulación.
Centrándonos en las partes transformación, rectificación y filtrado, es posible llevar a cabo el cálculo de los elementos para saber:
Básicamente conformada por un transformador, un puente rectificador, un capacitor polarizado y un capacitor de bajo valor (comúnmente cerámico), este es el diagrama circuital de una fuente DC elemental.
EXPLICACIÓN
F y N son las entradas de energía alterna (Fase y Neutro). En mi región entre fase y neutro tenemos 220V a una frecuencia de 50 Hertz. T1 es el transformador, para este tipo de circuito es reductor, o sea en su salida encontraremos un nivel de tensión menor al de entrada. PR1 es un puente rectificador, en este caso considero uno de onda completa (formado con cuatro diodos). C1 es un capacitor electrolítico polarizado y se emplea para obtener energía continua a partir de la onda pulsante que existe después del PR1, y C2 es un capacitor de pequeño valor para desacoplar los posibles ruidos eléctricos y que no lleguen a la carga.
CÁLCULOS
Considerando que tenemos el transformador debemos fijarnos dos detalles del mismo: tensión de trabajo y corriente de trabajo. Estos valores nos servirán para calcular los otros elementos necesarios.
TRANSFORMADOR
Tensión de trabajo y corriente de trabajo son valores nominales (los determina el fabricante) pero pueden diferir en la realidad debido a las tolerancias en los materiales de construcción. Por lo tanto aconsejo trabajar con el valor medido con tester de la tensión de transformador. Este valor es el valor eficaz. La tensión VDC obtenida será de:
Este cálculo me dice cuanto podré obtener de tensión continua a partir del valor medido del transformador, además me dice el valor de tensión de trabajo del capacitor electrolítico, que no podrá ser por debajo de este valor a riesgo de mal funcionamiento. VM (Valor Medido) x raíz de dos (1,4142) es el Valor de pico, le restamos 1,40 volts debido a que por cada semiciclo trabajan dos diodos al mismo tiempo (o sea 0,7 V por cada diodo).
CAPACITOR
El capacitor electrolítico (C.E.) lo calculamos con:
Como en la fórmula empleada dice "mayor o igual que", el valor obtenido lo adecuamos a un valor comercial.
El capacitor de bajo valor suele ser cerámico de 100 nanoFaradios. Su explicación nace de la fórmula de reactancia capacitiva:
PUENTE RECTIFICADOR (PR)
Los diodos del PR deben tener dos características (features) que sacamos de hoja de datos (datasheet): corriente de trabajo y tensión máxima inversa.
La corriente de trabajo debe ser igual o superior a la corriente de transformador. La tensión máxima inversa debe ser superior a la tensión continua calculada, la linea 1N400X es propicia para 1A, en mi región se obtienen fácilmente los 1N4007.
FINAL
Espero que sea claro el simple proceso de calcular la base de una fuente lineal. Si existe algún dato erróneo o tienes alguna duda que pueda evacuar dirigirse a Contacto. Para finalizar, veamos si se entendió.... ¿qué valores debería obtener para armar una fuente con transformador de 18 V que medido nos da una lectura en tester de 18,65 V y corriente de 3 A?
Saludos.☺
Nelson.
En la actualidad, las fuentes de alimentación pueden ser lineales o switching (enlace a Wikipedia).
En el taller-laboratorio encontramos la oportunidad de elaborar nuestras propias fuentes básicas. Voy a explicar los cálculos principales de una fuente lineal.
FUENTE LINEAL DC
En una fuente de este tipo, podemos reconocer cuatro partes escenciales: transformación, rectificación, filtrado y regulación.
Centrándonos en las partes transformación, rectificación y filtrado, es posible llevar a cabo el cálculo de los elementos para saber:
- si contamos con un transformador, cual será el valor de tensión de salida en la fuente.
- Si contamos con la necesidad de una tensión específica, cual será el valor de transformador y otros componentes a comprar.
EXPLICACIÓN
F y N son las entradas de energía alterna (Fase y Neutro). En mi región entre fase y neutro tenemos 220V a una frecuencia de 50 Hertz. T1 es el transformador, para este tipo de circuito es reductor, o sea en su salida encontraremos un nivel de tensión menor al de entrada. PR1 es un puente rectificador, en este caso considero uno de onda completa (formado con cuatro diodos). C1 es un capacitor electrolítico polarizado y se emplea para obtener energía continua a partir de la onda pulsante que existe después del PR1, y C2 es un capacitor de pequeño valor para desacoplar los posibles ruidos eléctricos y que no lleguen a la carga.
CÁLCULOS
Considerando que tenemos el transformador debemos fijarnos dos detalles del mismo: tensión de trabajo y corriente de trabajo. Estos valores nos servirán para calcular los otros elementos necesarios.
TRANSFORMADOR
Tensión de trabajo y corriente de trabajo son valores nominales (los determina el fabricante) pero pueden diferir en la realidad debido a las tolerancias en los materiales de construcción. Por lo tanto aconsejo trabajar con el valor medido con tester de la tensión de transformador. Este valor es el valor eficaz. La tensión VDC obtenida será de:
(VM x 1,4142) - 1,40V
Este cálculo me dice cuanto podré obtener de tensión continua a partir del valor medido del transformador, además me dice el valor de tensión de trabajo del capacitor electrolítico, que no podrá ser por debajo de este valor a riesgo de mal funcionamiento. VM (Valor Medido) x raíz de dos (1,4142) es el Valor de pico, le restamos 1,40 volts debido a que por cada semiciclo trabajan dos diodos al mismo tiempo (o sea 0,7 V por cada diodo).
CAPACITOR
El capacitor electrolítico (C.E.) lo calculamos con:
C.E. (microFaradio) >= 20.000 / (V transformador / I transformador)
Como en la fórmula empleada dice "mayor o igual que", el valor obtenido lo adecuamos a un valor comercial.
El capacitor de bajo valor suele ser cerámico de 100 nanoFaradios. Su explicación nace de la fórmula de reactancia capacitiva:
Xc = 1 / (2 x PI x frecuencia x capacidad)
PUENTE RECTIFICADOR (PR)
Los diodos del PR deben tener dos características (features) que sacamos de hoja de datos (datasheet): corriente de trabajo y tensión máxima inversa.
La corriente de trabajo debe ser igual o superior a la corriente de transformador. La tensión máxima inversa debe ser superior a la tensión continua calculada, la linea 1N400X es propicia para 1A, en mi región se obtienen fácilmente los 1N4007.
FINAL
Espero que sea claro el simple proceso de calcular la base de una fuente lineal. Si existe algún dato erróneo o tienes alguna duda que pueda evacuar dirigirse a Contacto. Para finalizar, veamos si se entendió.... ¿qué valores debería obtener para armar una fuente con transformador de 18 V que medido nos da una lectura en tester de 18,65 V y corriente de 3 A?
Saludos.☺
Nelson.
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