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INVERSORES/CONVERTIDORES DE POTENCIA

Todo el mundo utiliza algún tipo de aparato electrónico mientras está en su motor-home, SUV o su coche. Usted puede escuchar el reproductor de MP3, comprobar si hay instrucciones en el sistema de posicionamiento global (GPS) o jugar un juego de video portátil. Estos tipos de dispositivos electrónicos pueden ser recargados o alimentados  enchufándolos en el encendedor de cigarrillos (o puerto de alimentación) en su vehículo.

Pero qué pasa si lo que usted quiere es usar algo un poco más elaborado mientras está desplazándose por la carretera?. Tal vez usted quiera hacer algunas tostadas, ver un televisor LCD, o tal vez incluso escribir un artículo sobre su computadora portátil. Estos dispositivos se conectan a los tomacorrientes con tensión de línea domiciliaria, no a los encendedores de cigarrillos regulares del automóvil. Asegurarse de que su equipo electrónico obtenga la energía que necesita mientras se está en la carretera, no es una simple cuestión de encontrar el adaptador adecuado. Lo que usted necesita es un inversor de potencia.

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¿Por qué necesito convertir de corriente continua (CC) en corriente alterna (CA)?

En física se aprende que si un imán se mueve cerca de una bobina, una corriente eléctrica se produce en la bobina. Un transformador convierte una corriente alterna a otra. Una pequeña bobina con baja tensión producirá un voltaje más alto en una bobina más grande. Esto se basa en el hecho de que la corriente alterna su dirección. Pero en una batería, esto no ocurre.

La mayoría de los coches y casas rodantes obtienen su energía de una batería de 12 voltios. En algunos casos, podría ser utilizada una batería de 24 voltios de alto amperaje. Es importante conocer el voltaje de su vehículo debido a que el voltaje nominal del inversor que usted seleccione debe coincidir con la tensión de la batería. En cualquiera de los casos, la batería proporciona la corriente directa (corriente continua, CC ó CD). Esto significa que la corriente fluye de forma continua desde el terminal negativo de la batería, a través del circuito completo y retorna al terminal positivo de la batería. El flujo se produce en una sola dirección, de ahí el nombre de corriente continua. La capacidad para proporcionar energía de corriente continua es inherente a la naturaleza de las baterías.

Así que ahora que usted tiene su batería, pero tiene que encontrar una manera de cambiar la dirección de la corriente continua ( la CC siempre fluye en un solo sentido). Por lo tanto, debe incluir un oscilador en el circuito entre la tensión de CC y su bobina primaria. El oscilador efectivamente produce corriente alterna de baja tensión. Si usted desea tener una salida de alta tensión también debe incluir un amplificador antes de llegar a la bobina primaria.

La corriente continua (CC) es muy útil, pero las baterías en general, sólo pueden proporcionar alimentación de CC de relativamente bajo voltaje. Muchos dispositivos necesitan más potencia para funcionar que lo que la corriente directa puede proporcionar adecuadamente. Están diseñados para funcionar con una alimentación de corriente alterna de 120 voltios (ó 220 voltios según el país) suministrada por la distribución de línea a los hogares. La corriente alterna o AC, cambia constantemente la polaridad, enviando  corriente de una forma a través del circuito, y luego en sentido contrario. Esto lo hace muy rápidamente - 60 veces por segundo en la mayoría de los sistemas eléctricos de los Estados Unidos, o 50 veces en países de Latinoamérica. La alimentación de corriente alterna funciona bien a altas tensiones, y el valor de tensión  puede "elevado" por un transformador con más facilidad que usando corriente continua.

Un inversor se alimenta de una tensión de corriente continua y, a continuación, la cambia a corriente alterna antes de enviarla para alimentar un dispositivo. Estos dispositivos fueron inicialmente diseñados para hacer lo contrario - para convertir la corriente alterna en corriente continua. Debido a que estos convertidores se podrían hacer funcionar básicamente en sentido inverso para lograr el efecto contrario, fueron llamados inversores (también conocidos como convertidores).

De la corriente continua (CC) a la corriente alterna (CA) y viceversa

Irónicamente, si utiliza un inversor de CA para alimentar la computadora o la televisión, la fuente de alimentación dentro del dispositivo  (computadora o la televisión, etc.) vuelve a convertir la corriente alterna de 120 voltios en corriente continua de mucho menor voltaje para suministrar valores de alimentación a cada una de sus partes internas (plaquetas, pantalla, etc.). Los sensibles circuitos electrónicos en estos dispositivos necesitan voltajes bajos y regulados para trabajar, por lo que usted en realidad está convirtiendo CC a AC para que se pueda cambiar a CC de nuevo. No se puede utilizar la corriente continua directamente sin la conversión de AC a DC del inversor porque la fuente de alimentación interna del dispositivo necesita la alimentación de CA a fin de reducir y regular adecuadamente el voltaje.

Convirtiendo la corriente continua en alterna  

A principios de los 1900s, cuando la electricidad estaba en sus inicios, los inversores de energía eran un dispositivo mecánico o motor para cambiar a la energía de CC a CA. Los primeros inversores de corriente alterna eran dispositivos electromecánicos. La corriente continua  fluía por un extremo de un circuito con un electroimán. Tan pronto como la corriente excitaba el imán, el imán se activaba. Esto tiraba de un cable conectado a un brazo de resorte, forzando al cable a ponerse en contacto con el circuito. Esto hacía cambiar el flujo de la corriente hacia el otro lado del circuito, cortando la alimentación del electroimán. Tan pronto como el imán era liberado, el resorte separaba el alambre de nuevo, permitiendo que la corriente fluya hacia el otro lado del circuito, una vez más, activando el imán. Estos viejos inversores fueron conocidos por producir gran zumbido. En la década de 1930, los tubos de vacío se utilizaron como dispositivos de conmutación; en la década de 1960, se utilizó el transistor. Hoy en día el oscilador es un dispositivo electrónico mucho más eficiente.

Con el auge de la energía solar en los últimos 30 años, el inversor se ha vuelto cada vez más importante. Un sistema de energía solar carga una batería. Sin embargo, si usted desea utilizar esta energía con aparatos domésticos debe tener un inversor con la salida correcta.

Los inversores modernos utilizan circuitos osciladores para llevar a cabo el mismo proceso. Están hechos con transistores o circuitos integrados de  semiconductores, por lo que ya no hay la necesidad de un brazo de resorte vibrando hacia atrás y adelante para alternar la corriente.

Sin embargo, no es tan simple como parece. La corriente alterna producida por un generador de tensión domiciliaria tiene la forma de una onda sinusoidal. La salida de un inversor es una onda muy cuadrada, no es como la onda suave, redonda de una sinusoidal perfecta. Algunos dispositivos son inherentemente sensibles a la señal producida por una onda de corriente alterna. Por lo general, se trata de dispositivos que reciben o emiten algún tipo de señal, tales como equipos de audio o de vídeo, dispositivos de navegación o  equipo científico sensible. Usted puede ver u oír la forma de onda cuadrada en un televisor como líneas en la pantalla o un zumbido o chillido constante.

Fig: Sistema básico de suministro eléctrico domiciliario por energía solar.

La limpieza de la onda senoidal requiere una serie de filtros, inductores y condensadores. Los inversores de bajo costo tienen poco o ningún filtrado. La corriente alterna que producen tiene una onda muy cuadrada, lo cual está bien si lo que usted desea es hacer café o hacer funcionar algo con un motor eléctrico simple. Si usted necesita una onda sinusoidal suave, necesitará un inversor con un mejor filtrado. Por supuesto, un mejor filtrado también cuesta un poco más. Los Inversores pueden llegar a ser extremadamente caros, incluso llegar a costar miles de dólares, es decir, si usted está buscando un inversor con una onda senoidal (o sinusoidal) suave. La buena noticia es que si se dispone de un presupuesto lo suficientemente grande, usted puede adquirir un inversor de alimentación de CA que produzca una onda senoidal de corriente alterna prácticamente perfecta. De hecho, algunos inversores de alta gama pueden hacer que las ondas senoidales sean incluso más suaves que la alimentación de CA suministrado a su hogar.

Vatios, picos y sobretensiones

El primer paso en la selección de un inversor es hacer coincidir el inversor con la tensión de la batería que va a utilizar para el suministro de energía al mismo. En la mayoría de los casos, usted va a utilizar una batería de 12 voltios, por lo que usted necesitará seleccionar un inversor de 12 voltios.

El siguiente paso es determinar qué dispositivos piensa usted alimentar con el inversor. Busque una etiqueta en alguna parte de cada dispositivo que indique la potencia que se requiere para hacerlo funcionar. La potencia nominal del inversor debe ser superior a la potencia total de todos los dispositivos que desee energizar de forma simultánea. Por ejemplo, si desea alimentar una licuadora de 600 vatios y una cafetera de 600 vatios al mismo tiempo, lo que se necesita es un inversor capaz de proporcionar una salida de 1.200 vatios. Sin embargo, si usted  no piensa que alguna vez vaya a hacer café y batidos de frutas al mismo tiempo,  usted sólo necesita un inversor de 600 vatios.

Desafortunadamente, las cosas no son tan simples. Los dispositivos que tienen motores eléctricos, así como algunos televisores, consumen una potencia superior a su clasificación de potencia nominal de funcionamiento, cuando arrancan. Esto se conoce como picos o transitorios, y esta información también debería aparecer en la etiqueta del dispositivo. La mayoría de los inversores también tienen una calificación alta, así que asegúrese que la calificación de pico del inversor sea mayor que la potencia pico del dispositivo que usted intenta alimentar. Los hornos a microondas son un caso especial. Como ejemplo, usted puede saber que su horno de microondas consume 500 vatios. Esto es en realidad la potencia de cocción. La potencia de consumo de la fuente de alimentación del mismo podría ser el doble de esa cantidad. Una vez más, consulte la etiqueta del dispositivo para tomar los recaudos.

Si va a hacer funcionar el inversor a través del encendedor de cigarrillos de su coche, es preferible por cuestiones de seguridad que usted no vaya a conectar a la salida del inversor  dispositivos de alto consumo eléctrico. De hecho, si se intenta sobrepasar los 400 vatios a través de una conexión a encendedor de cigarrillos, este fallará,  y podría incluso provocar un incendio en el vehículo.

La especificación final que necesitar saber es la forma de la onda de salida del inversor. Si necesita energizar cualquier equipo que sea sensible a las ondas cuadradas, busque un inversor con una salida de onda "sinusoidal perfecta". Pero esté preparado para el susto por valor de la factura de compra,  un inversor sinusoidal perfecto puede costar casi 10 veces más que el mismo inversor de potencia con una salida sinusoidal modificada. Sinusoidal modificada significa que la corriente se pasa a través de algún tipo de filtrado, por lo que no es una onda cuadrada, pero no es tampoco totalmente lisa.

Instalación del inversor / convertidor

Los inversores son muy fáciles de instalar. La mayoría de ellos son dispositivos tipo " plug and play " , o sea de conexión rápida , especialmente los inversores más pequeños  de baja potencia . Estos inversores tienen un cable con un enchufe adaptado al encendedor de cigarrillos de su coche o camión. Están diseñados para ser portátiles, por lo que no hay otro montaje que hacer .

Si usted compra un inversor con capacidad para potencias superiores, la instalación correcta se vuelve un poco más crítica. Por debajo de los 400 vatios, la conexión al encendedor de cigarrillos es todavía una posibilidad, pero para potencias superiores se  requiere una conexión directa a la batería. Los cables de entrada del inversor tienen fichas cocodrilo que se pueden conectar a los bornes de la batería, de forma similar a un juego de cables de arranque. Si la instalación está destinada a ser permanente, los cables se pueden asegurar a los terminales o bornes mediante abrazaderas. El dispositivo inversor se puede montar en cualquier lugar, preferiblemente en un lugar con buena circulación de aire. Los Inversores generan una buena cantidad de calor, y utilizan ventiladores de refrigeración y aletas de disipación de calor para evitar un sobrecalentamiento. Los inversores más grandes y más pesaos disponen de agujeros de montaje en su chasis, de manera que se pueden asegurar a cualquier superficie. Obviamente, en  una instalación permanente, es probable que usted desee atornillar su convertidor en el lugar, pero esto no es absolutamente necesario. Es posible simplemente colocar el inversor en una posición segura, estable, conectar los cables a la batería y enchufarlo.

Fig.: Inversor con ficha para conectar al encendedor de cigarrillos del automóvil

Y cómo es el aspecto de un inversor? Pues bien, los inversores más pequeños pueden caber en su bolsillo, mientras que los modelos de más potencia son aproximadamente del tamaño y peso de un gran diccionario. Como regla general: Cuanto mayor sea la potencia, más grande y más pesado será el inversor. En la parte superior de la escala de potencias del inversor , algunos inversores pueden ser más de 70 cm de largo y pesar más de 40 kilos .

Los inversores modernos han incorporado algunas características de seguridad que los hacen aún más fáciles de usar. Algunos modelos hacen sonar una alarma cuando el voltaje de la batería es demasiado bajo.  Esto es sólo una ventaja, pero dependiendo de qué tipo de equipo usted esté por alimentar, también podría ser una característica de seguridad importante. Los inversores suelen tener también capacidades de desconexión automática. Si la unidad detecta una sobrecarga de corriente o una situación de sobrecalentamiento, se apagará para disminuir o prevenir la posibilidad de un incendio. Los inversores también se apagan en caso de un corto circuito, como un pedazo de metal que cae en el chasis o en caso de que el inversor se mojase. La desconexión por cortocircuito es una forma efectiva de evitar una electrocución.

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