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Ing. Navas
Ing. Navas, Ingeniero en Electrónica
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hola andres necesito ayuda para construir un inversor de

Pregunta del cliente

hola andres necesito ayuda para construir un inversor de alta potencia ( 4000 watts) que utilize uno o varios transformadores de ferrita y que a la salida me de en DC pulsada a alta frecuencia..

y maneje 110 voltios y 220 para el devanado secundario si es posible

Enviada: hace 2 año.
Categoría: Electrónica
Experto:  Ing. Navas escribió hace 2 año.

Saludos

Bienvenido al Servicio de Asistencia Técnica de JustAsnwer, mi nombre es Victor, mi compañero no se halla en linea, si estás de acuerdo he de asistirte hoy.

En el siguiente enlace hallarás el diagrama del inversor que solicitas: http://3.bp.blogspot.com/...Power+Inverter.jpg

has click sobre la imagen para ampliarla.

*has click sobre la imagen para ampliarla.

La diferencia es que éste puede proveer hasta 5000Watts, lo que puede regular desde la etapa de potencia (Power Stage).

El cambios que debemos hacer para tener 110VAC y 220VAC en la salida está en el transformador "T2", basta con sacar una linea desde el centro del devanado secundario para obtener los 110V, esto lo debes especificar al que te fabrique el transformador, incluyendo el hecho de que el núcleo sea de Ferrita.

Por otra parte ¿a que te refieres cuando dices: ...que a la salida me de en DC pulsada a alta frecuencia?; hasta donde comprendo, basta que coloques un puente de diodos SIN condensadores para obtener el DC Pulsante, ¿podrías aclarar este punto?

Por otra parte, si esto es un proyecto teórico, basta con los datos que detalla el diagrama, pero si es un proyecto que llevarás a cabo, asegúrate de utilizar un banco de baterías que provea los 330 Amperios necesarios para mantener los 4000Watts que solicitas, por ejemplo, 37 baterías de 12voltios-9AHr, o 30 batería de 12V-11AHr; en mi país, éstas baterías se hallan a un costo de US$25.00 c/u.

¿alguna duda?

Si tienes alguna duda házmela saber, con gusto te ayudaré a aclararla.

Recuerda calificar la calidad de mi atención, tu calificación positiva es muy apreciada, podrás seguir consultando tanto como lo desees o necesites.

Cliente: escribió hace 2 año.

Muchas gracias Victor. Te quiero agradecer primeramente por tu respuesta. fue muy clara y me dio muchas luces en cuanto a mi proyecto.

El proposito, para entiendas lo que estoy haciendo, es que necesito, si no fui claro, un PWM en DC a 110/220 voltios de 4000 watts o mayor que me maneje una muy poderosa celda seca de hidrogeno que construi que va a manejar estos voltages. como la voy a usar en un vehiculo seria mas practico hacer un tipo de inversor de 12 a 110/220 pulsante en DC ( onda cuadrada solo positiva) pero cuando me hablas de un amperaje de 330 y toda esa cantidad de baterias entonces ya deja de ser practico ( dime: donde voy a poner 30 baterias en un carro??). que tal si el inversor se puede hacer de 48 o 96 voltios de entrada a 110/220 a 4000 watts? no seria mas viable.

en cuanto a la salida de DC pulsada de alta frecuencia me refiero es a que en las topologias de inversores que he visto una vez rectifican la salida del secundario le ponen de nuevo una etapa final de transistores para que quede la onda lo mas pura posible y que se ajuste a 50/60 hz de la red publica de nuestros paises.

Si en el esquema que me diste solo me basta con rectificar la ultima etapa despues de el transformador ¨T2¨ entonces perfecto.

y por ultimo perdona mi ignorancia.. en la etapa de potencia del circuito que me enviaste..esos transistores tienen la capacidad de soportar esos 330 amperios? o realmente hay que poner mas transistores? y si es asi van en serie o paralelo?

muchas gracias Victor

Experto:  Ing. Navas escribió hace 2 año.

...que buen proyecto el que deseas hacer realidad!!!

Ahora, una duda a la vez:

1) "...necesito, si no fui claro, un PWM en DC a 110/220 voltios de 4000 watts o mayor...", esa parte ya está cubierta por el diagrama, puedes obtener hasta 5000 Watts.

2) "...onda cuadrada solo positiva...", no hay problema, éste circuito te dará una señal cuadrada, no será perfecta debido al efecto inductivo del transformador, pero será cuadrada con bordes redondeados en las esquinas de las transiciones, la vuelves positiva después de aplicar un puente rectificador:
has click sobre la imagen para ampliarla.
*has click sobre la imagen para ampliarla.

3) "...pero cuando me hablas de un amperaje de 330 y toda esa cantidad de baterías entonces ya deja de ser practico...", desafortunadamente el amperaje es sólo es reflejo de la potencia que estimaste (4KWatts), ten en mente que la potencia es el resultado de multiplicar el voltaje por la corriente:

has click sobre la imagen para ampliarla.

Siendo:
P = Potencia en Watts
V = Voltaje en Voltios
I = Corriente en Amperios

Despejando la formula, la corriente será el dividendo de la potencia entre el voltaje: I = P/V = 4000Watts/12Voltios = 333.3333333333333 Amperios

Por lo anterior, es que hay países, más que todo en Sudamérica y Europa, que usan 220Voltios, ya que los tendidos (cables) pueden ser más delgados (barato$) al no tener que transportar tanta corriente, básicamente la mitad del amperaje necesario para tendidos de 110V.

Con respecto a la corriente no podemos hacer mucho, la alternativa sería bajar la potencia haciendo uso de motores más eficientes y de bajo consumo.

4) "...toda esa cantidad de baterías entonces ya deja de ser practico ( dime: donde voy a poner 30 baterías en un carro??)...", aquí le has dado al clavo, ya que aún cuando 30 batería pueden alimentar tu sistema, serán necesarias más, ya que estamos hablando de 330Amperios por una hora, lo que significa que sólo tendrás autonomía de 1 hora, ¿que tan lejos puedes llegar en una hora? y después ¿cómo regresarás sin carga? a menos que vallas y vengas en una hora, por ello se requerirán más de 30 baterías.
La tecnología de batería ha sido impulsada por el uso de las celdas solares, en busca de almacenar el máximo posible, pero lo mayores avancen han venido del área eléctrica-autotriz, por ejemplo "Tesla":
has click sobre la imagen para ampliarla.
*has click sobre la imagen para ampliarla.

Éste es un banco de batería de Lithium-ion, pesa aproximadamente 450Kg y provee 53 KiloWatts/Hr, usado en el modelo Roadster de Tesla:

has click sobre la imagen para ampliarla.
*has click sobre la imagen para ampliarla.

Es un banco grande, pero si consideras que es para un vehículo que genera 288 caballos de potencia y una velocidad máxima de 201 Km/h a una autonomía de 393Km, se justifica.

Lo que quiero decir es que la batería es el mayor reto de los fabricantes de vehículos eléctricos, por lo que 30 batería es hasta muy poco, el ahorro es a mediano plazo, en lo que te ahorras al no comprar combustible fósil y cambiarlo por una factura eléctrica.

5) "...que tal si el inversor se puede hacer de 48 o 96 voltios de entrada a 110/220 a 4000 watts? no seria mas viable...", la lógica es buena, pero de igual manera, cambias el voltaje pero no bajas la potencia, por lo que de igual forma necesitamos el mismo equivalente en batería del voltaje que necesitamos para la potencia que has estipulado, pueden ser baterías en serie para aumentar el voltaje, bajará la corriente pero la potencia sería la misma, por lo que el área/espacio ocupado por las baterías sería igualmente equivalente a las baterías más pequeñas, recuerdo haber visto las baterías que Toyota está desarrollando para su propuesta eléctrica y cubre más del 50% del área inferior del carro, cubre el área del tanque de combustible, corre por el área que normalmente utilizaría el cardan y parte del área frontal, es parte del chasis del vehículo, entre más batería más autonomía, entre menos consumo de potencia del motor, más autonomía, ect...; como te dije, las baterías es el reto más grande que hoy en día tiene la industria automotriz eléctrica, por ahora no se puede evitar, el banco de baterías cubre gran parte del vehículo, en área y en peso.

6) "...en cuanto a la salida de DC pulsada de alta frecuencia me refiero es a que en las topologías de inversores que he visto una vez rectifican la salida del secundario le ponen de nuevo una etapa final de transistores para que quede la onda lo mas pura posible y que se ajuste a 50/60 hz de la red publica de nuestros paises...", creo que éste punto ya lo he respondido en le punto número 2, pero si tienes más dudas sólo házmelo saber, la onda positiva se obtendrá después del puente rectificador, pero la onda que obtendrás directamente del circuito será semejante a ésta:
has click sobre la imagen para ampliarla.

Aún así, debido a que usarás ferrita en lugar de hiero dulce, entre mejor construido esté el transformador, más se parecerá a ésta:
has click sobre la imagen para ampliarla.

7) "...en la etapa de potencia del circuito que me enviaste..esos transistores tienen la capacidad de soportar esos 330 amperios?...", cada transistor (2N6277) maneja hasta 100amperios continuos por pico (ver: http://html.alldatasheet.com/.../2N6277.html) con tres de estos por etapa en paralelo será suficiente, con su respectiva disipación activa (ventilación).

¿alguna duda?

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Cliente: escribió hace 2 año.

Muchas gracias Victor. Dios lo bendiga por su respuesta tan amplia..me quedo todo perfectamente claro.

solo tengo la ultima pregunta: donde ( en que lugar de la web los venden) puedo conseguir estos transformadores de ferrita ya hechos para que eleven de 12 a 110/220 ?

Experto:  Ing. Navas escribió hace 2 año.

...no lo vas a hallar de venta en la Web, y aunque los hallarás el consto del envío sería muy caro, ya que un transformador de ese tamaño es muy pesado.

Lo mejor es mandarlo a construir, en mi país (siempre latinoamérica) he tenido que hacer este tipo de pedidos a talleres de embobinado, donde reparan transformadores y motores eléctricos, también será caro, debido a la cantidad de cobre debido al calibre del alambre de la etapa primaria, pero te ahorrará el costo del envío e impuestos, que pueden rondar los US$500.

Otra alternativa es sacar el transformador de un UPS, por ejemplo, un Tripp-Lite de 5KW, ya que los UPS Tripp-Lites son UPS electrónicos, más no de los UPSs Sola, ya que estos son Ferro-resonantes, por lo que la generación de voltaje radica en el transformador para obtener una onda más parecida a la onda seno; aún así, todos éstos transformadores están hechos de Hierro dulce y has especificado que lo deseas de ferrita, lo que comercialmente no es económicamente viable para los fabricantes de éstos componentes, pocos pagarían el costo de un transformador así, por eso sólo se usa en bobinas pequeñas, como las que pudiste haber visto en los radios de transistores y etapas de filtro en fuentes de poder.

Muchas gracias por tu valoración positiva, ten en cuenta que esta consulta seguirá abierta los próximos 7 días, durante éste tiempo podrás regresar a ella y seguir consultando sobre éste tema las veces que necesites sin costo adicional, cualquier duda adicional que tengas solo házmela saber!

Bendiciones y buenas noches!!!

Cliente: escribió hace 2 año.

Muchas gracias!!!

Experto:  Ing. Navas escribió hace 2 año.
Gracias a ti, es un placer trabajar contigo.

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