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Detalles técnicos e indicaciones para diseñoFuentes de alimentación estabilizadas14■ Fuente de alimentación estabilizada (continuación)Fuentes de alimentación conmutadas en primarioEn los libros especializados se encuentra también frecuentementeel término "fuente de alimentación SMPS" (sigla de SwitchMode Power Supply) o conmutación en primario.Red noestabilizadaG_KT01_ES_00180Convertidor directo asimétricoRegulaciónU estabilizadasCargaEsquema de principio: Convertidor directo asimétricoLa conmutación en primario está disponible en numerosas variantes.Los circuitos principales son el convertidor directo asimétrico,el de retroceso, el de medio puente, el de puente completo,el en contrafase y el de resonancia.En el esquema básico del convertidor directo asimétrico se describeel funcionamiento básico de la conmutación en primario:Primero se rectifica y filtra la tensión de red no estabilizada. Lacapacidad del condensador en el circuito intermedio determinael tiempo de almacenamiento de la fuente de alimentación encaso de fallo de la tensión de entrada. La tensión en el circuitointermedio con una red de 230 V es de aprox. 320 V DC. Desdeesta tensión continua se alimenta entonces al convertidor asimétrico,que transmite la energía del primario al secundario, através de un transformador, con una elevada frecuencia de conmutacióny con ayuda de un regulador de ancho de impulsos.El transistor de conmutación tiene pocas pérdidas, de formaque el rendimiento es > 70 % hasta aprox. 90 % según la tensiónde salida y la intensidad.Debido a la elevada frecuencia de conmutación, el tamaño deltransformador es pequeño con relación a un transformador de50 Hz, ya que el tamaño del transformador disminuye a medidaque aumenta la frecuencia de conmutación. Con semiconductoresmodernos se pueden alcanzar sin problemas frecuenciasde conmutación de 100 kHz y más. Sin embargo, con frecuenciasde conmutación muy altas aumentan también las pérdidaspor conmutación, de modo que, en el caso concreto, se deberíaelegir un compromiso entre un alto rendimiento y la máxima frecuenciade conmutación. En la mayoría de las aplicaciones, lasfrecuencias de conmutación se sitúan en aprox. 20 ... 250 kHz,según la potencia de salida.La tensión del devanado secundario se rectifica y filtra. El errorde regulación a la salida se realimenta al primario a través de unoptoacoplador. Usando control por ancho de impulsos (fase deconducción del transistor de conmutación en primario), la energíanecesaria se transmite al secundario y se estabiliza la tensiónde salida. Durante la fase sin conducción del transistor deconmutación, el transformador se vuelve a desmagnetizar a travésde un devanado auxiliar. Sólo se transmite la misma cantidadde energía que se absorbe en la salida. El máximo anchode impulsos para el factor de trabajo en estos circuitos es de< 50 %.Ventajas:• Componentes magnéticos pequeños (transformador, bobina,filtro) como consecuencia de la alta frecuencia de trabajo• Alto rendimiento por la regulación de ancho de impulsos• Equipos compactos• Hasta el orden de kW no se requiere refrigeración forzada• Elevados tiempos de almacenamiento en caso de fallo de redaumentando la capacidad del circuito intermedio• Amplio rango de tensión de entrada posibleDesventajas:• Circuito muy complejo, muchos componentes activos• Necesidad de una supresión de perturbaciones compleja• El diseño mecánico debe regirse por criterios de AFEn los últimos años, las fuentes de alimentación con conmutaciónen primario se han ido imponiendo cada vez más frente alos demás circuitos. Las causas son, sobre todo, su reducido tamañoconstructivo, su bajo peso, su alto rendimiento y su buenarelación de precio-rendimiento.ResumenLas características esenciales para el usuario de los circuitosanteriormente descritos están resumidos brevemente en laTabla 2.Tipos de circuitoCriterios Conmut.para la comparaciónprimarioRango detensiónes deentradaVelocidad deestabilizaciónTiempo dealmacenamientotrascorte de redOndulaciónresidualPérdidasTamañoConmut.secundarioReguladorlinealmuy grande mediano muypequeñomediana mediana muyrápidaEstabilizadormagnéticograndelentamuy largo largo muy corto largomediana mediana muyreducidamuypequeñasmuypequeñomedianapequeñas grandes muypequeñasmedianomuygrandegrandePeso muy ligero mediano pesado muy pesadoTrabajo desupresión deperturbacionesmuy grande mediano reducido medianoCriterios para la comparación de las variantes básicas de circuitos14/4Siemens KT10.1 · 2004
Detalles técnicos e indicaciones para diseñoConexión por el lado de la red■ Datos de la redAl dimensionar y seleccionar los componentes de la instalaciónse tienen que observar tanto los datos de la red y los estados dela red como también los modos de operación para los cuales seutilizarán dichos componentes.Entre los datos más importantes de una red cabe mencionar latensión nominal y la frecuencia nominal. Estos datos de las redesde alimentación se denominan, según convenios internacionales,como valores nominales.Tensiones nominales y frecuencias nominalesEn la República Federal de Alemania rige desde mayo de 1987la norma DIN IEC 60038 "IEC-Normspannungen".En esta norma se ha adoptada sin ninguna modificación lanorma internacional IEC 60038, 6ª edición, 1983, "IEC standardvoltages".La norma IEC 60038 es el resultado de la armonización internacionalpara reducir la multitud de tensiones normalizadas que seutilizan en las redes de suministro de energía eléctrica, las redespara tracción ferroviaria, las instalaciones de receptores y losequipos eléctricos.Adaptación de las redes de baja tensiónEn el ámbito de la baja tensión, se puede resaltar, en la normaIEC 60038, que los valores de tensión 220/380 V y 240/415 V pararedes trifásicas de suministro de energía eléctrica han sido sustituidospor un valor único normalizado a nivel mundial: 230/400 V.Mediante las tolerancias especificadas para el período de transiciónhasta el año 2003 para la tensión de servicio de la redesse pretende conseguir que los equipos dimensionados para lastensiones actuales se puedan seguir utilizando con seguridadhasta el fin de su vida útil.Año Tensión normalizada Rango de toleranciahasta 1987 220 V/380 V -10 % a +10 %de 1988 a 2003 230 V/400 V -10 % a + 6 %desde 2003 230 V/400 V -10 % a +10 %Adaptación de las redes de baja tensiónLas recomendaciones IEC han sido adaptadas hasta la fecha delos países más importantes como normas nacionales, en cuantoque es permitido de las circunstancias en el país respectivo.■ Tensiones de red y frecuencias internacionales en redes de baja tensiónPaísTensión de redEuropa occidental:Bélgica50 Hz 230/400 – 127-220 VDinamarca50 Hz 230/400 VAlemania50 Hz 230/400 VFinlandia50 Hz 230/400-500 1) – 660 1) VFrancia50 Hz 127/220 – 230/400 – 500 1) – 380/660 1) – 525/910 1) VGrecia50 Hz 230/400 – 127/220 2) VGran Bretaña 50 Hz (230/400 V) 3)Irlanda50 Hz 230/400 VIslandia50 Hz 127/220 2) – 230/400 VItalia50 Hz 127/220 – 230/400 VLuxemburgo50 Hz 230/400 VPaíses Bajos50 Hz 230/400 – 660 1) VIrlanda del Norte50 Hz 230/400 – Belfast 220/380 VNoruega50 Hz 230-230/400-500 1) – 690 1) VAustria50 Hz 230/400 – 500 1) – 690 1) VPortugal50 Hz 230/400 VSuecia50 Hz 230/400 VSuiza50 Hz 230/400 – 500 2) VEspaña50 Hz 230/400 VEuropa del EsteAlbania50 Hz 230/400 VBulgaria50 Hz 230/400 VZona de la antigua URSS50 Hz 230/400 – 690 1) VCroacia50 Hz 230/400 VPolonia50 Hz 230/400 VRumania50 Hz 230/400 VSerbia50 Hz 230/400 VEslovaquia50 Hz 230/400 – 500 1) – 690 1) VEslovenia50 Hz 230/400 VChequia50 Hz 230/400 – 500 1) – 690 1) VHungría50 Hz 230/400 V141) Sólo industria.2) Sin ampliación adicional.3) Desde el año 2003.Siemens KT10.1 · 2004 14/5
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