UNA FUENTE DE EMERGENCIA:
CONVERTIDOR 12V A 220V x 50W

Esta fuente de alimentación de emergencia puede ser sumamente útil en casos de corte de luz y en situaciones de emergencia que se conformen con las especificaciones de la fuente. La potencia de 50 Watt puede ser suficiente para algunas lámparas de luz de bajo consumo, pero desde luego no alcanza para exigencias de carga mayores. Tomando en cuenta estas limitaciones, podemos encarar la construcción.

EL CIRCUITO BASICO
En el diseño de fuentes de alimentación de emergencia de 220 Volt, 50Hz, es necesario pensar en la facilidad de construcción y mantenimiento y en la confiabilidad del funcionamiento.

Usar una batería de automóvil de 6 o 12 Volt como fuente primaria de la fuente de 220 Volt parece aceptable, ya que el consumo recae sobre esta fuente primaria y actualmente es el elemento más económico y duradero que se dispone para este fin.

Al mismo tiempo, al introducir una batería de automóvil en el diseño, es necesario pensar en la recarga de dicho componente que debe realizarse en forma automática al regresar el suministro normal de la tensión de red de 220 Volt.

La potencia de salida puede ser suficiente para alimentar unas 5 o 6 lámparas fluorescentes de bajo consumo, de 7 Watt cada una que actualmente se obtienen en el mercado a precios muy convenientes. Estas lámparas fluorescentes enroscables brindan un rendimiento lumínico muy alto y son recomendados para este tipo de iluminación de emergencia. En la figura 1 vemos el aspecto de una de estas lámparas de 15 Watt, si bien la preferida para una iluminación de emergencia, es el modelo de 7 Watt.

Se fijaron las especificaciones de la fuente de la siguiente manera:

  • Tensión de la fuente primaria: Eb = 6 Volt c.c. ±0,9 Volt,
  • Corriente de alimentación: Ib = 11 Ampere para consumo de 50 Watt,
  • Tensión alterna de salida: Eout = 220 Volt c.a.,
  • Potencia nominal: Pout = 50 Watt,
  • Frecuencia: f = 50Hz ±1Hz

Para lograr este tipo de exactitud y tolerancia, deben tomarse ciertas precauciones que aconsejan un circuito que comprende las siguientes etapas:

  • Un generador sinusoidal de 50Hz provisto de un circuito resonante LC y un transformador cuyos arrollados actúan junto con un capacitor de 2µF como elementos reactivos para el oscilador y también como transformador de excitación.

  • Una etapa de excitación en push-pull que también funciona como etapa separadora que separa eficazmente el oscilador de la etapa de salida.

  • Una etapa de salida que provee la energía necesaria y un transformador que entrega la tensión necesaria de 220 Volt.

  • Un circuito de conmutación automática que conecta la tensión rectificada de la red a la batería para su recarga cuando la red es funcional y que entrega la tensión de 220 Volt de la fuente cuando la red está interrumpida.

Se determina la inductancia L del circuito LC cuando el valor del capacitor es de 2µF y la frecuencia de 50Hz, como de 5,06 Henry, aproximadamente.

Con estos valores se cumple la condición para 50Hz de LC = 10,14 aproximadamente.

 
EL CIRCUITO USADO EN LA FUENTE DE EMERGENCIA
De acuerdo a las especificaciones arriba indicadas, podemos desarrollar un circuito específico para esta fuente de emergencia. Aclaramos en este punto que los componentes usados corresponden a una de las versiones probadas, pero no existe ningún inconveniente usar otros componentes, si ello fuera necesario por motivos de obtención o existencia de estos componentes.

Nos referimos especialmente al hecho de haber usado transistores de germanio tipo PNP. Es factible, con ligeras modificaciones, usar transistores de silicio tipo PNP y eventualmente, también del tipo NPN, si bien en este caso las modificaciones son desde luego de mayor importancia.

El hecho de usar transformadores en este diseño garantiza la estabilidad de frecuencia necesaria y facilita también la obtención de la tensión de salida especificada. El uso de una batería de 12 Volt en lugar de 6 Volt, es también una variante factible, si bien requiere un dimensionamiento diferente de los transformadores. Los datos indicados en la tabla 1 son para los componentes especificados en el diagrama o reemplazos equivalentes.

En la figura 2 vemos el circuito sugerido. Se observa que la rectificación de la tensión alterna para lograr la tensión de carga de la batería, la efectúan los transistores de salida en conexión de diodo colector – emisor.

Esta conexión la efectúa el relé de salida. El circuito de excitación sinusoidal está determinado por el capacitor C2 y los arrollados W1, W2 y W3 del transformador Tr1. Los transistores de salida poseen un encapsulado metálico, motivo por el cual se montan en forma directa sobre el chasis metálico para lograr una disipación térmica favorable. Deben usarse arandelas de mica y grasa termoconductiva para el montaje, para evitar cortocircuitos y al mismo tiempo lograr un comportamiento térmico favorable.

Los datos de los transformadores son los siguientes:

Transformador Tr1:
Núcleo M 42, chapa Nº IV, apilado unilateral, entrehierro de 0,5 mm.
Bobinado W1, 240 espiras, alambre 0,4 mm,
Bobinado W2, 2700 espiras, alambre 0,14 mm,
Bobinado W3, 80 espiras, alambre 0,1 mm,
Bobinado W4, 2 x 60 espiras, alambre 0,2 mm.

Transformador Tr2:
Núcleo M 55, chapa Nº IV, apilado bilateral.
Bobinado W1, 2 x 130 espiras Bifilar, alambre 0,75 mm,
Bobinado W2, 2 x 25 espiras Bifilar, alambre 0,3 mm
Bobinado W3, 2 x 42 espiras Bifilar, alambre 0,75 mm.

Transformador Tr3:
Núcleo M 102, apilado bilateral..
Bobinado W1, 2 x 27 espiras, alambre 2 mm,
Bobinado W2, 2 x 8 espiras, alambre 0,7 mm,
Bobinado W3, 930 espiras, alambre 0,4 mm,
Bobinado W4, 210 espiras, alambre 0,4 mm.

Otro de los componentes especiales es el relé que cumple las funciones arriba mencionados y por lo tanto debe poseer juegos de contactos para todas ellas. Se trata de un relé inversora de cuatro polos con un par de contactos normalmente abiertos y otro normalmente cerrados. Esto significa que debe poseer 6 juegos de contactos inversoras. En dos juegos la corriente es mínima, pero en las otras cuatro la corriente puede llegar a 0,5 Amperes. La bobina del relé es conectada a 220 Volt, motivo por el cual debe cumplir las especificaciones adecuadas.

El capacitor del oscilador, C2, es de 2µF x 70 Volt, del tipo de papel o Mylar, no electrolítico.

El capacitor C1 es un electrolítico de 200µF x 3 Volt. El capacitor C3 es de papel de 47nF.

Los resistores son seis y poseen los siguientes características:

  • R1, preset de 10 kohm,
  • R2, resistor de 390 ohm
  • R3, preset de 100 ohm
  • R4, alambre de 1,8 ohm, 2 watt,
  • R5, alambre de 1,8 ohm, 2 Watt,
  • R6, resistor de carbón de 1,5 kohm

El diodo D1 es del tipo 1N4001 de silicio, con una tensión de 600 Volt, 1 Ampere.

El armado de la fuente de emergencia es sencillo, ya que no hay problemas de frecuencias altas o acoplamientos delicados. Sin embargo es necesario cuidar el aspecto eléctrico y la aislación, para evitar sorpresas desagradables.

En el uso conviene tomar en cuenta la potencia máxima especificada y evitar la sobrecarga del circuito.

La colocación de un fusible en el circuito de carga es recomendable pero no imprescindible.

 
VENTAJAS DEL SISTEMA
Debemos destacar una de las ventajas del sistema propuesto de fuente de emergencia de 220 Volt con respecto a las fuentes convencionales de baja tensión. Estas últimas sólo funcionan durante apagones y constituyen un circuito adicional e independiente de todos los circuitos de 220 Volt existentes. El sistema de 220 Volt en cambio, puede funcionar en forma permanente. Cuando no hay corte se alimenta de la red eléctrica común, pero en el caso del corte de luz, pasa automáticamente a funcionar desde la fuente de emergencia.

Los artefactos instalados se convierten así en parte integrante permanente de la iluminación de la casa o departamento en el cual están instalados.

Al cortarse la red eléctrica se mantienen iluminados sin corte, mientras el resto se apaga. En cada caso conviene evaluar las ventajas de uno u otro sistema y optar por el que más conviene a cada necesidad.

 
Autor: Egon Strauss
FIGURA 1
 
FIGURA 2
 
TABLA 1
 
 
 
 
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