Notas sobre márgenes de tensión de entrada en convertidores cc-cc
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   Para conseguir una optima relación volumen / potencia, AMV especifica unos márgenes de tensión de entrada de –15 +20% estándar. Estos márgenes se han escogido teniendo en cuenta que en uso normal los convertidores se alimentan de tensiones procedentes de baterías. Noten que el margen inferior nominal -15% corresponde con la mínimas tensiones recomendadas por los fabricantes de baterías de plomo-ácido herméticas.

V nominal
Nº células
Tensión mínima (a 1,8v por célula)
Margen AMV -15%
12
6
10,8
10,2
24
12
21,6
20,4
48
24
43,2
40,8
72
36
64,8
61,2
110
54
97,2
93,5

   La cifra de 1,8 V por célula es la recomendada por el fabricante para asumir que la batería esta descargada. Noten que el margen de AMV esta por debajo de esta cifra y se basa en el deseo de la mayoría de usuarios de prolongar la autonomía del sistema de baterías en caso de fallo del cargador o red. Permitir la descarga por debajo de estos márgenes corre el peligro de dañar las baterías de forma permanente.

   El margen superior (Nominal +20%) se ha calculado para la máxima tensión de carga recomendada por el fabricante de baterías, esta puede variar entre 2,25 V y 2,37 V por célula. Esta cifra varía con la temperatura, siendo inversamente proporcional a ésta, por ejemplo a 20º C recomiendan 2,27 V y a 0º C 2,33 V.

   Los márgenes superiores AMV cubren las tensiones de carga o flotación más altas.

V nominal
V flotación MIN/MAX
V margen superior AMV (+20%)
12
13,5-14,2
14,4
24
27-28,4
28,8
48
54-56,9
57,6
72
81-85,3
86,4
110
121,5-128
132

   Se aprecia que el margen de entrada superior de AMV cubre adecuadamente hasta las cifras más altas citadas por los fabricantes de baterías.

   Si su sistema de baterías tiene una tensión superior a causa de un cargador no regulado correctamente, recomendamos corregirlo para alargar la vida de sus baterías. No obstante nuestros convertidores pueden operar correctamente con un 10-15% más tensión sin problema alguno. Transitorios rápidos en ráfagas procedentes de conmutación de cargas inductivas, como relés, electroválvulas, etc son absorbidos por los condensadores de desacoplo del convertidor, los cuales presentan una impedancia muy baja , así como el varistor de protección incorporado, el cual absorbe transitorios de choque de mas duración.


   No tenemos inconveniente en incrementar los márgenes expuestos al +25% ó bien –30 + 25%, que es el margen estipulado por normas ferroviarias para material rodante, como la norma EN50155, pero hay que tener en cuenta que se sacrifica alrededor de un 10-15% de la potencia nominal del convertidor, ejemplo:
un convertidor de la Serie 11 de 120W queda reducida a 108 W con un margen de +25% ó 100W con el margen de –30 + 25%.

   Los márgenes de entrada para material ferroviario utilizado en unidades rodantes pueden ser resumidas en la siguiente tabla.

NORMA FERROVIARIA EN 50155 (IEC 571)
NORMA RIA 12
V entrada nominal Vn
Rango de entrada requerido 0,7Vn-1,25Vn
Transitorios
Transitorios
BAJOS (0,1seg) 0,6Vn
ALTOS (1seg) 1,4 Vn
3,5 Vn POR 20mS
24
17-30
14
34
84
36
25-45
22
61
126
48
34-60
29
67
168
72
50-90
43
101
252
96
67-120
58
135
336
110
77-137
66
154
385

   Se aprecian 2 normas citadas en la tabla: la EN50155 es la general aplicable en Europa y la RIA 12 es una norma antigua aplicada en el Reino Unido. Aparte de los márgenes expuestos según EN50155, hay unos requisitos de transitorios rápidos de alta tensión y tensiones de choque mas estrictos que para convertidores de uso general.

   Para la protección de convertidores ferroviarios se utiliza uno ó todos los siguientes elementos, según modelo:

  • Inductancias en serie con la entrada
  • Varistores
  • Diodos tipo “TRANSZORB” de supresión

   Estos elementos se encargan de eliminar los disturbios eléctricos comunes en material móvil alimentado desde catenaria.

   La norma RIA 12 con sus altas tensiones de choque exige circuitería de protección activa, ya que dada la impedancia que se exige en la prueba ( 0,2Ohm.) los supresores mencionados anteriormente no son efectivos.


OTRAS NORMAS DE MÁRGENES DE TENSIÓN DE ENTRADA

NORMA PARA RELES DE PROTECCIÓN EN SUB-ESTACIONES ANSI/IEEE C37.90/6.3
NOMINAL Vcc
MÍNIMO Vcc
MÁXIMO Vcc
24
19,2
28
48
38,4
56
110/125
88
140
220/225
176
280

   Nuestros convertidores con margen normal de –15 +20% cubren adecuadamente los 24 y 48vcc nominales. Los modelos de 220vcc cubren un rango de 125 a 370Vcc y por tanto más que suficientes para la nominal 220/225. La situación con la nominal 110 / 125 es confusa, ya que se piden ofertas como:

  • Entrada 115 Vcc
  • Entrada 110 Vcc
  • Entrada 125 Vcc
  • Nuestra nominal es de 115 ± 23%
  • o lo que es igual a 110 -20 +27%
  • o bien 125 -30 +12%

   En los tres casos se cubre el rango exigido por la norma EN50155 ES, 110 nominal con un -30 +25%.


 

ENTRADAS DE BAJA TENSIÓN ( 12VCC)

   Como pueden comprobar en los catálogos las entradas de 12 voltios exigen una reducción en la potencia de casi todos los modelos. Esto es normal en toda la industria y no es competencia de AMV únicamente. La razón radica en la máxima capacidad de corriente que pueden manejar las pistas de los circuitos impresos, los componentes bobinados y conectores. Por ejemplo, nuestra Serie 81 construida de forma que sus pistas tengan la máxima área posible en las dos caras, con cobre de 75 micras de espesor, y provisión para reforzarlas con pletina adicional, solo puede manejar unos 50 Amp sin calentamiento excesivo. Aunque su potencia nominal es de 800W, para entrada 12V se reduce a solo 480W. El calculo es fácil:

POTENCIA DE ENTRADA = POTENCIA DE SALIDA X 0,8

   Donde el 0,8 significa el rendimiento del 80% con un tensión de entrada de 12V. ( con entradas de 48, 110Vcc el rendimiento aumenta al 86-88%). Ésto es debido a las perdidas ocasionadas por la alta corriente que el circuito de entrada maneja a 12V. El resultado serian 480 / 0,8 =600W. El convertidor consume 600W de la entrada y por tanto la corriente que circularía sería de:


   Para algunas aplicaciones se puede tarar el limitador de corriente para dar más potencia por periodos limitados (1,2 minutos), pero la potencia para uso continuo sería de 480W. AMV solo oferta entradas de 12V para aplicaciones profesionales, donde las limitaciones de bajas tensiones de entrada son apreciadas y la elección de baterías, sección de cables etc es correctamente especificada.



EJEMPLO EXTREMO

   Ofertar 12V a usuarios particulares, no profesionales, nos abre a situaciones donde se nos pide que ofertemos un inversor, entrada 12V de 2000W para alimentar una bomba de una fosa séptica construida en 1956, usando una batería vieja de un Renault 4 que encontraron en un pajar de Villabotijo del Cantorrodao.

   Explicar que el consumo a 12V con una carga de 2000W y asumiendo un rendimiento del 75% significaría pedirle a la batería 222Amp, no tiene mucho efecto en este tipo de usuario, ya que éste tiende a añadir que la batería está siendo cargada por una placa solar que le instaló el herrero del pueblo y que a pleno sol produce 5W.