Perfecta, Circuitos Electronicos - Curso fabricacion inversor

Como un aporte a la comunidad electrica y electronica, dejo este curso de fabricacion de inversores, es bien facil con este tutorial y estoy a la orden para cualquier duda o comentario. quines se sientan complacidos pueden si esta a su alcance hacer un donativo para motivar a seguir aportanto.

Indice y temario del curso

¿Que es un inversor?
¿Qué es un transformador?

¿Qué es un mosfet?
Mosfet mas comunes en inversores
Resistencia eléctricas
Código de colores de resistencias
Como iniciar a ensamblar un inversor
procedimiento para probar el inversor

1. Inversor

La función de un inversor es cambiar un voltaje de entrada de corriente continua a un voltaje simétrico de salida de corriente alterna, con la magnitud y frecuencia deseada por el usuario o el diseñador. Los inversores se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, desde pequeñas fuentes de alimentación para computadoras, hasta aplicaciones industriales para controlar alta potencia. Los inversores también se utilizan para convertir la corriente continua generada por los paneles solares fotovoltaicos, acumuladores o baterías, etc, en corriente alterna y de esta manera poder ser inyectados en la red eléctrica o usados en instalaciones eléctricas aisladas.

Un inversor simple consta de un oscilador que controla a un transistor, el cual se utiliza para interrumpir la corriente entrante y generar una onda cuadrada.
Esta onda cuadrada alimenta a un transformador que suaviza su forma, haciéndola parecer un poco más una onda senoidal y produciendo el voltaje de salida necesario. Las formas de onda de salida del voltaje de un inversor ideal deberían ser sinusoidal. Una buena técnica para lograr esto es utilizar la técnica de PWM logrando que la componente principal senoidal sea mucho más grande que las armónicas superiores.

Que es pwm: La modulación por ancho de pulsos (MAP o PWM, siglas del inglés Pulse-Width Modulation) de una señal o fuente de energía es una técnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una señal periódica (una sinusoidal o una cuadrada, por ejemplo), ya sea para transmitir información a través de un canal de comunicaciones o para controlar la cantidad de energía que se envía a una carga.

Los inversores más modernos han comenzado a utilizar formas más avanzadas de transistores o dispositivos similares, como los tiristores, los triac's o los IGBT's.

Los inversores más eficientes utilizan varios artificios electrónicos para tratar de llegar a una onda que simule razonablemente a una onda senoidal en la entrada del transformador, en vez de depender de éste para suavizar la onda.

2. Transformador

Se denomina transformador a una máquina eléctrica que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal, esto es, sin pérdidas, es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño, etc.

Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario

Formula para calcular las boninas para un transformador.

Para determinar el calibre del alambre a usar en una bobina solo tenemos que determinar los siguientes parámetros:

E= voltaje

SN= sección del núcleo

K=constante de cálculos= 37.54

W=watts

SN=ancho X largo

¿Para que sirve el SN?: este es útil para calcular el vatiaje total del transformador y además para utilizar como parte de la formula en los pasos siguientes:

Para determinar el número de vueltas y el calibre del alambre entonces dices lo siguiente:

K * E

Esto es igual al número de vueltas que se dará al transformador

Ahora como saber que calibre de alambre será usado:

W
E

Este numero que obtienes lo buscas en la tabla de conductores desnudos.

Por ejemplo: si SN = ancho * largo (3.2 * 5.6 =17.92) entonces tenemos un voltaje E =110 voltios y una constante K = 37.54 determinar el numero de vueltas.

37.54 * 110 / 17.92 =230.4

Entonces se darán 230 vueltas, para esta bobina que seria la primaria

Para la secundaria el mismo proceso

Si SN = ancho * largo (3.2 * 5.6 =17.92) entonces tenemos un voltaje E =12 voltios y una constante K = 37.54 determinar el numero de vueltas.

37.54*12/17.92=25.13

Entonces se dará 25 vueltas

¿Pero con que alambre?

Para el caso del 110 voltios decimos W/E

W=SN *SN

W= 17.92*17.92 =321.13 watt

Entonces 321.13 / 110=2.91 este numero lo buscamos en la tabla de conductores magnéticos y nos da un calibre # 18 que es el mas Próximo.

Para el caso de 12 voltios decimos W /E

W=321.13

Entonces 321.13 / 12=26.77 este numero lo buscamos en la tabla de conductores magnéticos y nos da un calibre # 9 que es el mas Próximo.

3. Mosfet

MOSFET son las siglas de Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor. Consiste en un transistor de efecto de campo basado en la estructura MOS. Es el transistor más utilizado en la industria microelectrónica. Prácticamente la totalidad de los circuitos integrados de uso comercial están basados en transistores MOSFET.

Funcionamiento

Un transistor MOSFET consiste en un sustrato de material semiconductor dopado en el que, mediante técnicas de difusión de dopantes, se crean dos islas de tipo opuesto separadas por un área sobre la cual se hace crecer una capa de dieléctrico culminada por una capa de conductor. Los transistores MOSFET se dividen en dos tipos fundamentales dependiendo de cómo se haya realizado el dopaje:

Tipo nMOS: Sustrato de tipo p y difusiones de tipo n.

Tipo pMOS: Sustrato de tipo n y difusiones de tipo p.

Las áreas de difusión se denominan fuente(source) y drenador(drain), y el conductor entre ellos es la puerta(gate).

El transistor MOSFET tiene tres estados de funcionamiento:

Estado de corte

Cuando la tensión de la puerta es idéntica a la del sustrato, el MOSFET está en estado de no conducción: ninguna corriente fluye entre fuente y drenador aunque se aplique una diferencia de potencial entre ambos. También se llama mosfet a los aislados por juntura de dos componentes.

Conducción lineal

Al polarizarse la puerta con una tensión negativa (pMOS) o positiva (nMOS), se crea una región de deplexión en la región que separa la fuente y el drenador. Si esta tensión crece lo suficiente, aparecerán portadores minoritarios (electrones en pMOS, huecos en nMOS) en la región de deplexión que darán lugar a un canal de conducción. El transistor pasa entonces a estado de conducción, de modo que una diferencia de potencial entre fuente y drenador dará lugar a una corriente.

Saturación

Cuando la tensión entre drenador y fuente supera cierto límite, el canal de conducción bajo la puerta sufre un estrangulamiento en las cercanías del drenador y desaparece.

4. Mosfet más comunes en inversores

Los mosfet más comunes son lo siguientes:

TO-220-Irf 3205--------- (para 12 voltios)

TO-220-Irf 3710--------- (para 24 voltios)

TO-247-IRFP150N------ (para 12 y 24 voltios)

TO-247-Irf044------------ (para 12 voltios)

TO-247-Irfp054 --------- -(para 12 y 24 voltios)

TO-247-Irf064 ----------- (para 24 voltios)

5. Resistencia eléctrica

Se denomina resistencia eléctrica, simbolizada habitualmente como R, a la dificultad u oposición que presenta un cuerpo al paso de una corriente eléctrica para circular a través de ella. En el Sistema Internacional de Unidades, su valor se expresa en ohmios, que se designa con la letra griega omega mayúscula, Ω. Para su medida existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmiómetro.

Esta definición es válida para la corriente continua y para la corriente alterna cuando se trate de elementos resistivos puros, esto es, sin componente inductiva ni capacitaba. De existir estos componentes reactivos, la oposición presentada a la circulación de corriente recibe el nombre de impedancia.

6. Código de colores

7. Iniciar a ensamblar un inversor

Lo primero es comprar los materiales necesarios en este caso les presento una lista genérica de piezas requeridas para un kilo pero para otras capacidades solo necesita solicitar las aclaraciones al instructor:

cantidad	Descripción de piezas
1	Caja pequeña para inversor tipo italiana
1	Tarjeta perfecta V 1-2
1	Transformador de 1 kilo
1	Base de potencia de 10 mosfets TO-220 o TO 247
1	Toma corriente
1	Abanico pequeño a 12 voltios
1	Parrilla de 80 mm
1	Par de terminales rojo y negro
1	Par de tornillos de 3/8”
1	Terminal regleta de tres salidas
10	Mosfet irfp 150 N o irf 3205 dependiendo de la base comprada
2	Terminales de ojo SC 25
2	Terminales de ojo sc16
1	Switch on off para caja italiana
1	Breacker de 8 amperes
1	Breacker de 10 amperes
5	Porta LED
50	Tornillos de 1/8” X ¾”
2	Disipadores en L de 2”
8	Tornillos de caja
2	Tornillos #10 con tuerca
10	Pies alambre #12
10	Terminales hembra amarillos
Otros	Estaño Soldador 40w – 60w Taladro y barrenas de 1/8, 5/32, ¼ y 3/8 Tester con amperímetro Cable AC Cable jomper calibre # 4 o # 6

Iniciando el proceso de ensamblado ahora que se tienen todos los materiales y utilería:

Primero:

Taladrar los puntos de fijación del transformador
Marcar los puntos de fijación de la base de potencia en la caja
Marcar los puntos del transformador en la caja
Marcar los puntos de fijación de la tarjeta osciladora
Marcar puntos de fijación de la regleta
Marcar los puntos de los agujeros de los disipadores

Segundo:

Taladrar los puntos ya marcados en la caja
Taladrar los puntos ya marcados en los disipadores

Tercero:

Soldar los mosfet en la base de potencia
Fijar abanico entre parrilla y caja
Fijar los terminales Rojo y negro
Fijar los disipadores en cada lado de la base de potencia previamente habido montado los mosfet sin soldar y luego de montar el disipador de cada lado atornillar bien.
Fijar el cable de negativo a la base de potencia
Montar regleta

Cuarto:

Montar los terminales al transformador (un sc25 en el centro y dos sc16 en los extremos)
Soldar el cable IDC de la osciladora cuidadosamente a la base de potencia

Quinto:

Montar transformador en la caja
Montar base de potencia en la caja (después de soldar y apretar bien)
Montar tarjeta osciladora en la caja

Sexto:

Fijar tornillos de 3/8 en los terminales de cada cable, positivo y negativo
Fijar tornillos #10 entre los disipadores apretando los terminales sc16 a cada Terminal
Fijar el toma corriente
Montar switch
Montar los porta LED

Séptimo:

Colocar terminales amarillos a cables del transformador, entrada y salida .
Llevar el Terminal de salida al breacker de salida (out) y el otro lado del breacker a la regleta.
Llevar el Terminal de entrada al breacker de entrada (input) y el otro lado del brecker a la regleta.
Conectar los dos cables calibre 18 o 20 de switch entre la tarjetas y el switch

Octavo:

Realizar las conexiones faltantes en la tarjeta.

8. procedimiento para probar el inversor

Ahora solo nos restan los ajustes del equipo y lo aremos del siguiente modo:

poner el potenciómetro de voltaje en cero (girándolo todo en contra de la manecilla del reloj)
poner potenciómetro de amperaje en cero (girándolo todo en contra de la manecilla del reloj)
verificar que el switch on off este apagado para el lado del cero
poner el tester en pito o diodo y colocar una punta en el negativo y otra en el positivo, este no debe pitar, invertir y tampoco debe pitar.
conectar el cable de corriente AC del tester en el neutro de salida/entrada y el potencial
conectar el cable positivo de las baterías
tomar una hebra de alambre fino de un milímetro aproximadamente y envolverla en el cable negativo de la batería y llevarlo al negativo del inversor.
poner el tester en AC 200 voltios o similar pero mas de 120 y colocar las dos puntas en la salida o toma corriente.
encender el equipo, debe encender solo un led rojo que es el que esta en la posición invertir. (el hilo de alambre no debe romperse)
mover con cuidado y precisión el potenciómetro de voltaje y llevar hasta el voltaje deseado no menos de 95 ni mas de 117 voltios
ahí mismo mover el teste a frecuencia y medir si tiene la frecuencia entre 59.5 Hz y 62.1 Hz este es el rango que se admite para que los equipos funcionen bien.
ahora que todo esta perfecto toca la etapa de carga y transferencia
conecte, con el equipo apagado, el cable AC en los puntos
el equipo transferirá, desconecte nuevamente
ahora coloque en el cable positivo de las baterías la mordaza de su amperímetro
vuelva a conectar el cable AC
en unos 30 segundos debe iniciar el cargador
en 10 segundos iniciara el modulador a enviar señales de carga
al ver que el cargador funciona bien conecte el cable correctamente sin el hilo de alambre que habíamos dicho, el cual probablemente se romperá al iniciar el aumento de amperaje.
al ver la señal de carga en su amperímetro ajuste el amperaje que desea girando el potenciómetro de corriente. en favor a la manecilla del reloj.
espere que las baterías ahora lleguen al nivel de carga que se desea (recomendamos entre 14.0 y 14.20 voltios, no mas)
al ver que este llega al rango de carga deseado gire el potenciómetro de carga hasta que el LED de carga se apague y se escuche el sonido de que el relay se desactivo.
si el cargador no inicia en el momento dicho mas arriba verifique si el potenciómetro esta girado hacia el sentido de la manecilla del reloj si esta cerrado hacia el sentido contrario no activa el cargador.

Ahora que tienes el equipo listo solo resta organizar, poner tie rag (tiras plásticas) y tapar el equipo

Felicidades

Has armado tu primer equipo de miles que armaras.

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