INVERSOR DE VOLTAJE DC/ACPOWER INVERTER DC / AC

Camones Justiniano Andy, Espritu Uscuvilca Giann, Mendoza Solis Miguel, Meza Carbajal Joseph, Morel Sambrano Edwin.

Universidad Privada del Norte, Carrera de Ingeniera Mecatrnica, Maquinas elctricas

RESUMEN

El presente trabajo, es una alternativa para reducir el consumo innecesario de energa que est en la mente de todos, empresas y particulares.Primero se describen su definicin y las aplicaciones de los inversores y beneficios que genera al usuario, se menciona las potenciales reas de aplicacin, se plantean los objetivos del proyecto, alcances y especificaciones de la solucin propuesta.Segundo se describe lo necesario para su implementacin, para ello se analiza que componentes se utilizan, con que mediciones trabajaras y dems puntos. Tercero se muestra el diagrama de las conexiones del inversor para ser luego implementado en nuestro proyecto.

ABSTRACTThe present work is an alternative to reduce unnecessary energy consumption is on the minds of all businesses and individuals. First applications of investors and benefits generated by the user are described, potential application areas mentioned, the project objectives, scope and specifications of the proposed solution arise.

Second what is necessary for its implementation is described, for them to analyze components are used, measurements with you to work and other points.

Third diagram inverter connections implanted then be shown in our project.

I. INTRODUCCION

Los convertidores DC/AC conocidos tambin como inversores, son dispositivos electrnicos que permiten convertir energa elctrica DC en alterna AC. En el desarrollo de esta sesin de laboratorio, se realizar el diseo y la implementacin de un circuito convertidor DC/AC monofsico, basado en un oscilador de onda cuadrada con transistores BJT, adems se utilizaran como elementos amplificadores de potencia transistores MOSFET y para elevar el voltaje se usar un transformador comn alimentado por su secundario.

II. INVERSOREl inversor de voltaje es un sistema que convierte la tensin de corriente continua (en este caso los 12 voltios de una batera), en un voltaje simtrico de corriente alterna, que puede ser de 220V o 120V.El inversor se utiliza en infinidad de aplicaciones, que van desde pequeas UPS para computadores, hasta aplicaciones industriales de alta potencia. Otra gran aplicacin de los inversores, es la de convertir la corriente continua generada por los paneles solares (que es almacenada en bateras), en corriente alterna, para luego ser utilizada en el hogar o la industria rural, reemplazando el servicio de la red pblica.Fig 1.(Fuente: http//cosntruyasuvideorockola.com/)Fig. 2(Fuente: http//cosntruyasuvideorockola.com/)

La Figura 1 muestra un esquema de la estructura general de un convertidor DC/AC, el cual consiste bsicamente de un oscilador y un acondicionamiento de la seal tanto en voltaje como en armnicos, de acuerdo con este esquema los componentes principales son:

III. AplicacionesActuadores para motores de corriente alterna. Permite variar la tensin y la frecuencia de estos motores.Fuentes de alimentacin ininterrumpida (UPS). Genera una tensin senoidal a partir de una batera con el fin de sustituir a la red cuando se ha producido un corte en el suministro elctrico.Generacin fotovoltaica. Genera la tensin senoidal de 50Hz a partir de una tensin continua producida por una serie de paneles fotovoltaicos.

IV. Fuente de seal DC

Es la que entrega la electricidad de forma continua para ser convertida a alterna, adems alimenta el circuito necesario para dicha conversin.

V. Generador de onda Oscilatoria

Es la parte fundamental del inversor ya que le da la forma a la seal de salida. Consiste de un oscilador que permite regenerar la una onda similar a una sinusoidal (En la prctica el uso de generadores sinusoidales es inusual debido a que esto obligara al uso de amplificadores de potencia lineales, los cuales tienen una baja eficiencia y altas perdidas por calor en los dispositivos activos).

VI. Amplificacin En Potencia

Debido a que la salida de la mayora de osciladores no maneja potencia, se utilizan amplificadores no lineales (o lineales pero son menos utilizados por ser poco eficientes) o sistemas de conmutacin alternada de transistores bien sea MOSFET, BJT o en aplicaciones de alta potencia IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor).

VII. Acondicionamiento

Consiste en ajustar el voltaje de salida, comnmente aumentarlo, para ello se usan transformadores elevadores o convertidores AC AC. Tambin puede incluir etapas de pre y/o post filtrado de la seal de salida para reducir la cantidad de armnicos en la red.

VIII. Realimentacin

En inversores ms complejos, consiste en sistemas que censan la calidad de la seal de salida, observando primordialmente la amplitud y la frecuencia, y en algunos casos la cantidad de armnicos, con ello mediante el uso de actuadores ajustar dichas variables.

IX. COMPONENTES

El 555 (Temporizador):

Es un circuito integrado usado para generar oscilaciones y retardos de tiempo de precisin. En este caso lo usaremos para hacer un oscilador astable (flip flop), que entrega en la pata 3 una onda cuadrada. La frecuencia de trabajo se regula mediante dos resistencias externas y un condensador. En este caso usamos una resistencia de 33K que va de la pata 8 (+Vcc) a la pata 7, que descarga el condensador externo del temporizador, y un restato de 100K que va conectado entre la pata de descarga (7) y la pata (6) o entrada del comparador interno del 555, que se utiliza para poner la salida a nivel bajo. El 555 entrega a la salida una corriente de hasta 200 miliamperios que excita el circuito integrado CD4013BP.

Fig. 3(Fuente: http//cosntruyasuvideorockola.com/)

Circuito integrado CD4013B: Es un flip-flop doble tipo-D, CMOS. Cada flip-flop se puede configurar con datos, restablecimiento y entradas de reloj independientes.

Fig.4(Fuente: http//cosntruyasuvideorockola.com/)

Regulador LM7805.

Este regulador pertenece a la familia de los reguladores de tensin positiva de tres terminales. Los reguladores de esta serie tienen en la pata 1, de izquierda a derecha, la entrada de voltaje (Vi). La pata 3 corresponde a la salida de voltaje (Vo), y la pata del centro o pata 2, corresponde a el tierra o masa comn. Para su correcta identificacin hay que tener en cuenta que las dos primeras letras impresas en la superficie del componente, corresponden las iniciales del fabricante.

Fig. 5(Fuente: http//cosntruyasuvideorockola.com/)

Los transistores de polaridad NPNTienen su base es positiva. Esto quiere decir que al recibir la seal, slo conducen al momento del semiciclo positivo o estado alto (1). El emisor de estos transistores est conectado a tierra por lo que al momento de conducir, el colector se polariza negativamente, excitando la base de los transistores TIP125,que son PNP que slo conducen al recibir el semiciclo negativo o estado bajo (0).

Fig. 6

(Fuente: http//cosntruyasuvideorockola.com/)

X. DISEO DEL DIAGRAMA DEL INVERSORFig. 7(Fuente: http//Construyasuvideorockla.com)

XI. PLACA DE LOS COMPONENTES

Fig. 8(Fuente: http//Construyasuvideorockla.com)

XII. DIAGRAMA DE CONEXIN

Fig. 9(Fuente: http//Construyasuvideorockla.com)

Fotografas:Fig. 10. Proyecto inversor de voltaje(Fuente: Elaboracin propia)Figura 11. Placa del inversor, relay y switching(Fuente: Elaboracin propia)

Figura 1. Transformador 24 vdc a 220v y batera seca(Fuente: Elaboracin propia)

XIII. CONCLUSIONESLa construccin de inversores se realiza debido a que muchos de los aparatos que se encuentran industrialmente funcionan con corriente AC, a partir de una fuente DC ya que esta ltima resulta fcil de almacenar al contrario de una corriente AC que no se puede almacenar pero resulta ms barata.Los inversores son utilizados en una gran variedad de aplicaciones, desde pequeas fuentes de alimentacin para computadoras, hasta aplicaciones industriales para manejar alta potencia.Concluimos que la frecuencia obtenida se acerca a los 60 Hz, pero si es lo suficiente aceptable para trabajar con dispositivos AC. Esto se debe a que el oscilador funciona a base de dos resistencias y un capacitor que pueden ser afectados por las alternaciones ambientales haciendo que la reactancia y capacitancia vare y por ende que la frecuencia no sea la deseada.

XIV. AGRADECIMIENTO

Al profesor Snchez por brindarnos, buenas enseanzas que nos imparte en las aulas de estudios.A en especial a las personas que aportaron para la realizacin de este trabajo de investigacin.

BibliografaBoylestad, R. (1997). ELECTRONICA TEORIA DE CIRCUITOS. Prentice Hall Hispanoamerica S.A.Coughlim, R. (1996). AMPLIFICADORES OPERACIONALES Y CIRCUITOS INTEGRADOS LINEALES. Prentice Hall Hispanoamerica S.A.Muhammad , R. (1993). ELECTRONICA DE POTENCIA. Printice Hall Hispanoamerica S.A.CIRCUITO CMOS 4013, Electrnica teora y prctica. Extrado de web el 3 de agosto de 2014 desde: http://electronica-teoriaypractica.com/circuitocmos-