Convertidor tensión a corriente con amplifcador operacional
A veces es deseable poder disponer de una corriente proporcional a una tensión cualquiera dada. Si se utiliza la ley de Ohm se podría lograr un convertidor tensión corriente. Ver la fórmula: ! V"#$ donde la relación entre la corriente y la tensión est% dada por &"#. 'ero en este caso la corriente depender% de la resistencia de carga.
(o ideal sería tener una fuente de corriente con la capacidad de entregar una corriente constante$ sin importar la carga que se le ponga. )característica de impedancia de salida in*nita.+ Convertidor tensión a corriente con carga otante
,l siguiente circuito tiene una impedancia de salida muy alta )se puede suponer in*nita+. (a corriente de salida tiene un valor dado por: ! Vin"#. Si la tensión de entrada Vin cambia$ la corriente tambi-n$ sin importar el valor de #(. onvertidor /ension /ension a corriente con ampli*cador ampl i*cador operacional con tierra 0otante 1 ,lectrónica 2nicrom
,ste convertidor tensión corriente )gr%*co de la derecha+ tiene la desventa3a de que los dos terminales de la carga 40otan5$ ya que ninguno de los terminales de salida est% a tierra.
,n el circuito siguiente$ este problema se ha eliminado. Convertidor tensión a corriente con carga aterrizada
Suponiendo que una tensión desconocida )V+ e6ista entre los puntos & y 7$ la realimentación que tiene el circuito$ mantiene estos puntos al mismo potencial )a la misma tensión+.
Convertidor Tensión a corriente con amplifcador operacional -
on los datos que se tienen se pueden obtener las corrientes en la resistencia #& y #7 del lado izquierdo de los puntos & y 7 y la tensión en el punto 8. )ver el gr%*co+
on -sto se obtienen todas las corrientes que entran en el punto 8. (a corriente en la carga #( ser%: Vin"# donde # ! &9.
Convertidor voltaje - corriente con carga aterrizada -
onsiderando que la retroalimentación negativa es mayor que la positiva$ el sistema es estable y se puede observar un corto circuito virtual en las entradas del O'A'. ,l an%lisis en esta con*guración es muy parecida al de carga 0otante. (a corriente que pasa por #;& ! #;7$ por lo que )V < V(+ " #;& ! )V( < Vo+"#;7 factorizando Vo ! V( 1 )1#;&"#&+)V 1 V(+ ( ! ;7 1 7 $ ( ! )Vo < V(+"#;7 < V("# 7 Si sustituimos Vo en la ecuación de ( tenemos: ( ! 1 )#;&"#& 6 #;7+ 6 Vi = ) #;&"#& 6 #;7 < & "#7+ 6 V( ,n esta >ltima e6presión ( depende de V($ por lo que debemos hacer cero ese t-rmino para así no depender de otros volta3es. 'or lo que si hacemos V(!? )#;&"#& 6 #;7 < &"#7+ 6 V( #;&"#& 6 #;7 ! & "#7 #;&"#& ! #;7"#7 entonces solo quedaría esta ecuación ( ! 1 )#;&"#& 6 #;7+ 6 Vi pero como: #;& ! #;7 6 #&"#7 ( ! )1&"#7+Vi 2n e3emplo seria: ( ! 1)&"@+@v$ ( ! &mA$ Ver ;ig. @ #7 ! #(B #7 ! #C
http:""DDD.ifent.org"temas"ampli*cad oresEoperacionales.asp
Convertidor de voltaje a frecuencia Qué son? son circuitos integrados que convierten un voltaje de entrada análogo en un tren de pulsos cuya frecuencia de salida es proporcional al nivel de entrada. En qué se utilizan? Se utilizan en aplicaciones de conversión análoga a digital donde la velocidad no es un factor crítico, pueden ser utilizados coo convertidores de se!ales digitales a análogas de "aja frecuencia. .#ontrolar la velocidad de un otor trifásico $ya sea un otor de inducción o un %servo&', se "asa en alterar la frecuencia de la corriente trifásica que alienta al otor.
E(isten diversas tecnologías y étodos para poder controlar el voltaje, corriente y frecuencia suinistrados al otor, pero el ás popular es el de la odulación d e la aplitud del pulso $)ulse *idt+ odulation $)*''. -a ayoría de los convertidores coerciales que nos vaos a encontrar utilizan este étodo. ¿Qué hace un convertidor de frecuencia?
-a ayoría de los convertidores de frecuencia, "uscan %transforar& la corriente alterna en una corriente %no alterna& $es decir prácticaente continua' y una vez transforada en continua, esta será troceada seg/n las necesidades del otor. El convertidor de frecuencia +ace lo siguiente0 1. 2ectificar la corriente alterna suinistrada por la red eléctrica0 -1,-3,-4. 3. 56lacenar7 la corriente continua en el 8us de #ontinua $9# 8:S' 4. 9osificar la energía 5alacenada7 en el 8us de continua al otor El siguiente esquea es el circuito de potencia $siplificado' de un variador trifásico de alterna0
El Circuito Rectificador
Este circuito acostu"ra a ser un puente de diodos y se liita a convertir las corriente trifásica en continua. -1,-3, -4 son las "ornas del variador en las que conectaos la alientación de potencia. )2E;:<=60 >)uedo conectar un variador trifásico a una linea onofásica? iendo el esquea anterior desde el punto de vista teórico parece ser que sí Evidenteente la potencia que le llegará al otor será inferior En un equipo real sine"argo nos encontrareos con que en ocasiones no es posi"le, o nos da una alara de pérdida de %fase&, o es paraetriza"le. El Bus de Continua
El 8us de continua es el %depósito& de energía del variador y es noralente accesi"le en las "ornas del convertidor $9# @, 9# A'. El esquea anterior está uy siplificado, sólo aparece un condensador para ininiizar el rizado de corriente, en realidad teneos uc+os ás eleentos El 9# 8:S es una parte fundaental del convertidor. 6l igual que los seres +uanos teneos un á(io y un ínio de presión arterial $ese tea lo %doinan& las a"uelitas', el convertidor, en su 9# 8:S +a de tra"ajar entre un á(io y un ínio de voltaje. •
)or de"ajo del voltaje íio, el convertidor no es capaz de suinistrar la energía necesaria al otor y noralente de"ería aparecernos algun tipo de alara de "ajo voltaje.
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)or encia del voltaje á(io, el convertidor estaría suinistrando deasiada energía al otor, aunque esta no acostu"ra a ser la causa de este fenóeno ya que el variador, tiene sus propios sisteas de protección en el circuito rectificador y, la propia
instalación . En la inensa ayoría de ocasiones, un elevado voltaje en el 9# 8us nos estará indiando que el otor esta regenerando energía +acia el variador, es decir, el otor no tra"aja coo otor, sino coo generador elétrico $transfora la energía ecánica del eje en energía eléctricaB' )or suerte e(isten étodos y sisteas para %des+acernos& del e(ceso de voltaje del 9# 8:S. El Circuito Inversor
Casta a+ora, lo que +eos visto podría ser perfectaente aplica"le a una fuente de alientación 6#D9#, coo la que tienen nuestros ordenadores, "ueno conectada a una corriente trifásica, pero la esencia es la isa. El circuito nversor, es la pieza clave del convertidor de frecuencia, pues es el encargado de dosificar la energía alacenada en el 9# 8:S, de +ec+o en la literatura anglosajona se acostu"ra a designar al convertidor de frecuencia coo %inverter&. ¿Cómo dosifica la energía el circuito inversor?
El circuito se copone de ódulos transistores $con diodos en antiparalelo para peritir la regeneración'. Estos transistores tra"ajan coo conutadores de alta frecuencia y potencia, los transistores tipo ;8=%s encajan perfectaente en esta función. El o"jetivo de este circuito inversor es crear una onda de voltaje )*. 9e un odo tosco, podríaos decir que el inversor se dedica a trocear el voltaje del 9# 8:S , de odo que durante un tiepo dejará que el 8:S aliente una de las fases de salida y, un tiepo después conutará a otra fase de salida y así sucesivaente. )odeos +acer el síil un deposito de agua con tres grifos y repartieraos el agua a"riendo y cerrando totalente cada uno de los grifos en un orden y tiepo esta"lecidos, de este odo puedo odular la salida del deposito +aciendo un control %todoDnada& de cada uno de los grifos. Si en lugar de un deposito de agua +a"laos del 9# 8:S, y los tiepos de conutación vienen dados por un icroprocesador con un patrón ordenado , tra"ajando a frecuencias de conutación de de FCz entonces ya teneos la %"ase& de un convertidor de frecuencia. El convertidor da siepre el iso voltaje $el del 9# 8:S', con lo que %juega& es con el tiepo, dentro de un periodo de la frecuencia deseada de alientación del otor , en que se alienta cada fase. -a odulación )* puede tener ás o enos finura, +a"itualente se utilizan odulaciones fijadas por un patron triangular o preferenteente sinusoidal para el conseguir un resultado final ás suave. ¿Qué implicaciones tiene el uso de tecnlogía !"?
El uso de variadores de frecuencia, es en realidad una peque!a trapa que +aceos para alientar a un otor que en realidad $a no ser que esté dise!ado para )*' espera una se!al sinusoidal de entre GH y IH Cz >Es )* una se!al sinusoidal? A
-a onda de corriente, en ca"io, de"ido al "o"inado del otor sí que se uestra en una fora "astante parecida a una senoide. Ruido
-os convertidores de frecuencia son una fuente de ruido electroagnético. Se trata de de ondas conducidas de gran potencia y, por su frecuencia $en la salida del variador' son una fuente de ondas radiadas, lo que nos o"ligará a tener un cuidado especial a la +ora de ca"lear y apantallar el ca"leado de salida de potencia de un variador. Quizás en este post +e querido e(plicar deasiadas cosas , tal vez no deasiado "ien, sin profundizar deasiado y con uy pocas pala"ras. En la práctica $vida real' , no nos iporta deasiado cóo funciona internaente un variador ni que tipo de odulación tiene, $aunque siepre es "ueno sa"erlo' , pero"asta con que nos queden claras algunas. C#$C%&'I#$E'( •
El variador de frecuencia convierte la alientación de la red a otra frecuencia "asándose en la rectificación y posterior conutación a alta frecuencia.
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El variador de frecuencia $a no ser que sea un 6=2J' tiene una etapa interedia donde alacena energía llaada 9# 8:S, el voltaje del 9# 8:S es un paráetro uy iportante para el funcionaiento del variador, coo vereos en otros posts ás adelante
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El voltaje de salida de un variador no es senoidal sinó )* $no así la corriente'.
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:n variador de frecuencia es una potencial fuente de ruido electroagnético por lo que de"eros ser uy cuidadosos en lo referente a filtros, reactancias, apantallaientos,
En futuros posts, profundizareos en algunos aspectos particulares del variador y los odos de regulación de un otor eléctrico.