CONVERTIDOR DE CORRIENTE CONTINUA-CONTINUA DE MAYOR VOLTAJE.A.
Cristancho, R. Gabriela, S. Raimar
RESUMENEl convertidor de corriente continua continua sirven para
transformar una tensin de entrada continua, generalmente de valor
fijo, en una tensin de salida tambin de corriente continua, con un
valor mayor. De forma simplificada se puede pensar que realizan la
misma transformacin que los transformadores, pero con corriente
continua. Su rango de aplicacin es el mismo que el de los
convertidores ca/cc, con la nica diferencia de que la energa
primaria de alimentacin no es corriente alterna, sino continua.
Desde el punto de vista prctico no resulta difcil encontrar
ejemplos de su aplicacin en automviles: motores de cc de los limpia
parabrisas, motor de arranque del vehculo, etc. Desde el punto de
vista puramente tcnico, este tipo de convertidores presentan
algunas ventajas sobre otras formas de regulacin cuando se aplican
al control de accionamientos de cc: Pueden proporcionar una
variacin continua de salida, lo que se traduce tambin en una
aceleracin constante del accionamiento. Presentan una respuesta
dinmica muy rpida. Tienen una elevada eficiencia.El circuito del
convertidor est compuesto por diversos elementos entre los cuales
encontramos 1 transistor de 2N 3055 (estabiliza la corriente), 1
puente rectificador (convierten una seal con partes positivas y
negativas en una seal nicamente positiva), 1 resistencia de 1 K
ohmios,1 resistencia de 120 ohmios, 1 condensador (almacena
energaelctrica), 1 piloto 12volt., 1 placa de circuitos impreso
(conecta elctricamente), 1 interruptor (permite desviar o
interrumpir el curso de unacorriente elctrica) Al ensamblar todas
las partes del circuito, la bobina, los puertos y la caja se
obtiene dicho convertidor el cual nos va a permitir el aumento de
los voltaje por medio de la inductancia.
INTRODUCCIONConvertir una corriente alterna de un determinado
valor en otra alterna mayor o menor no es ningn problema. Podemos
emplear un transformador (elevador o reductor) con el que
obtendremos un ptimo rendimiento, prximo al 99 por 100. Muy
distinto es convertir una corriente continua en otra igualmente
continua que sea mayor o menor. Aunque existe gran variedad de
dispositivos electrnicos con los que se logra tal cosa, la verdad
es que el rendimiento de los diferentes sistemas deja mucho que
desear.En ocasiones dispondremos de una fuente de energa elctrica
cuyo valor de tensin resulte insuficiente o inadecuado. Muchos
sistemas de encendido electrnico para el automvil, por ejemplo,
estn conformados para aplicar al circuito primario de la bobina una
tensin de 400 o 500 voltios, cuando solo disponemos de una batera
de 12 voltios. El convertidor que proponemos en esta leccin tiene
una entrada de 6 a 12 voltios y una salida de 600 a 1200
voltios.
PRINCIPIOS FISICOSComo principio fundamental se toma la
inductancia ya que esta es el campo magntico que crea una corriente
elctrica al pasar a travs de una bobina de hilo conductor enrollado
alrededor de la misma que conforma un inductor. Un inductor puede
utilizarse para diferenciar seales cambiantes rpidas o lentas. Al
utilizar un inductor con un condensador, la tensin del inductor
alcanza su valor mximo a una frecuencia dependiente de la
capacitancia y de la inductancia.Para conocer el aumento de los
voltajes se tiene la ecuacin:
Cuyos voltajes se hallan despejando V.
Principio de la potencia en cc:Cuando se trata decorriente
continua(CC) la potencia elctrica desarrollada en un cierto
instante por un dispositivo de dos terminales, es el producto de
ladiferencia de potencialentre dichos terminales y laintensidad de
corrienteque pasa a travs del dispositivo. Por esta razn la
potencia es proporcional a la corriente y a la tensin. Esto es,
DondeIes el valor instantneo de la intensidad de corriente yVes
el valor instantneo del voltaje. SiIse expresa
enamperiosyVenvoltios,Pestar expresada en watts (vatios). Igual
definicin se aplica cuando se consideran valores promedio
paraI,VyP.Cuando el dispositivo es unaresistenciade valorRo se
puede calcular laresistencia equivalentedel dispositivo, la
potencia tambin puede calcularse como,
Recordando que a mayor corriente, menor voltaje y viceversa.
MATERIALES 1 transistor 2N 3055. 1 puente rectificador. 1
resistencia de 1 K ohmios. 1 resistencia de 120 ohmios. 1
condensador de 49 Kp, 1000 voltios poralizado. 4 hembrillas. 1
interruptor. 1 piloto de 12 voltios. 1 placa de circuitos impreso.
1 caja para el montaje.Espadines, separadores, tornillos, hilo de
bobinar, tubo baquelizado o cartn.Hilos y cables: Es el componente
ms simple y que tiene una utilizacin ms alta en cualquier equipo
electrnico. Con ellos se pueden realizar todo tipo de conexiones
que permiten llevar la corriente elctrica al punto que se desee.Los
cables estn formados por varios hilos arrollados entre si y
recubiertos siempre por un aislante.El circuito impreso: Es el
sistema de interconexin de componentes ms utilizado en la
actualidad, para la realizacin prctica de circuitos electrnicos.
Proporciona una base para el montaje de los componentes, con una
robustez mecnica elevada. El montaje es muy rpido, ya que solamente
precisa insertar los componentes en los taladros del circuito y
realizar la soldadura.Las resistencias: Es uno de los componentes
imprescindibles en la construccin de cualquier equipo electrnico,
que permite distribuir adecuadamente la tensin y corriente elctrica
a todos los puntos necesarios. En la construccin de resistencias,
se emplean materiales con resistividades altas para poder conseguir
los valores necesarios en pequeos tamaos que permitan una fcil
utilizacin.El condensador: Un condensador consiste, bsicamente, en
2 placas metlicas separadas por un material aislante denominado
dielctrico, como aire, papel, cermica entre otros. Normalmente,
este dielctrico se dispone en forma de una lmina muy fina para
conseguir que las placas metlicas se encuentren a muy corta
distancia.Transistores: Es el componente fundamental en cualquier
circuito electrnico que realice funciones de amplificacin, control,
proceso de datos, calculo numrico, estabilizacin de corriente,
entre otros. Existen 2 formas bsicas de aplicacin: Como elemento
utilizable de forma individual, o incorporado en un circuito
integrado del que siempre forme la clula bsica de
funcionamiento.
PROCEDIMIENTO
El carrete de la bobina consta de un tubo de cartn y dos
arandelas del mismo material. Por el hueco hay que poner un trozo
de ferrita e hilo esmaltado de bobinar.Sobre el carrete que hemos
confeccionado damos 800 vueltas con hilo esmaltado de 0.3 mm. Luego
colocamos una capa de papel y sobre esta una segunda capa de 100
vueltas de hilo de 1 mm. Ponemos otro papel y otra capa ms de 15
vueltas de hilo de 1mm.En la cara frontal de la caja con un taladro
de 10 mm taladramos al centro, otro de 6 mm para el interruptor, y
dos ms de 8 mm para las hembrillas de entrada, que tambin
taladraremos para las hembrillas de salida en la parte trasera,
donde ira el transistor.El emisor de transistor lo soldamos con el
conductor negro, la base con un conductor azul y el colector lo
unimos al terminal de masa que tiene uno de los tornillos de
fijacin, mediante un conductor naranja.Fijamos espadines en los
puntos T-18 y K-18 para la alineacin; T-15, R-14, L-15, K-14, R-11
y Q-11 para conectar las bobinas; en R-14, O-14 y L-15 para el
transitor, y en T-2 y O-2 para la salida.Fijamos la resistencia de
1 K ohmios entre T-17 y O-17; la de 120 ohmios, entre O-16 y L-16.
Un puente debajo de la placa une R-8 con R-9 y R-10, y otro conecta
Q-9con Q-10.Colocamos un puente rectificador.La patilla negativa
del condensador polarizado de 48 Kp. La soldamos al punto O-5, y la
positiva al punto T-5; tambin realizamos por debajo de la pista T
un corte a la altura del punto 11.El conductor naranja del
transistor lo soldamos al espadn R-14, el azul al O-14 y el negro
al L-15. Soldamos tambin dos conductores negros al espadn K-18 y
dos rojos al T-18.Los extremos de 100 vueltas de la bobina los
conectamos con conductores violeta y gris a los espadines R-14 y
T-15; los de 15 vueltas, mediante conductores blanco y amarillo, a
los espadines L-15 y K-14; los extremos de 800 vueltas, con
conductores azules, a los espadines R-11 y Q-11.Conectamos el
interruptor con un conductor rojo que viene del espadn T-18, y lo
soldamos al terminal central del interruptor. Otro trozo de
conductor rojo lo soldamos a uno de los terminales extremos del
interruptor.Un conductor rojo que hemos soldado en el espadn T-18
lo llevamos a uno de los terminales del piloto. Un conductor negro
soldado al espadn K-18 habr de soldarse en el otro terminal del
piloto.El conductor rojo que hemos soldado al terminal extremo del
interruptor lo soldamos por su otro extremo a la hembrilla roja de
la parte anterior, y uno de los conductores negros que salen del
espadn K-18 lo soldaremos igualmente a la hembrilla negra.Con un
conductor rojo unimos el espadn T-12 a la hembrilla roja de la
parte posterior de la caja, y con uno negro hacemos lo mismo, desde
el espadn O-2, a la hembrilla negra de la misma parte.
Procederemos a realizar una prueba. Cuando a la entrada
conectamos una tensin de 6 o 12 voltios y oprimamos el interruptor,
el piloto se encender y sonara un leve zumbido que indicara el
funcionamiento correcto. Si el pitido no se produce, hay que
invertir el sentido de la conexin de la bobina de 15 vueltas.
RESULTADOS
CONCLUSIONES
El empleo de la bobina nos permiti el aumento de los voltajes
por medio del incremento de las espiras, fundamentado en los
principios de la inductancia que afirma que si se enrolla un
conductor, la inductancia aumenta. Con muchas espiras (vueltas) se
tendr ms inductancia que con pocas. Si a esto aadimos un ncleo de
ferrita, aumentaremos la misma considerablemente.
AGRADECIMIENTOSAgradecemos al sr. Cesar Cristancho quien dedico
parte de su tiempo para la elaboracin de este proyecto.Agradecemos
de igual forma a nuestros padres por su comprensin y ayuda
econmica.Agradecemos al profesor Jos Gregorio Gonzales quien nos
explic lo que ocurre internamente en una bobina para que aumenten
los voltajes.Agradecemos a la profesora de fsica 21 Dayana Caldera
por su orientacin a la hora de realizar la parte terica del
proyecto.
REFERENCIASJ. Gonzales (1981) Enciclopedia practica de los
oficios.M. J. Goi (1984) Gran enciclopedia de la electrnica