Fuentes de alimentación estabilizada

Sistemas de regulación y control automático. Tensión de alimentación. Estabilización. Filtro. Componentes. Presupuesto

  • Enviado por: Gascon
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 13 páginas
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INDICE

  • DESCRIPCION DEL PROYECTO.

  • DIAGRAMA DE BLOQUES.

  • DESCRIPCION DE LA FUENTE.

  • 3.1.FUENTE ESTABILIZADA DE TENSIÓN.

    3.2. LA ESTABILIZACIÓN.

    3.3. CALCULO DEL FILTRO.

  • LISTADO DE COMPONENTES.

  • PRESUPUESTO.

  • DESCRIPCION DEL PROYECTO.

  • El objetivo del presente proyecto es el diseño y montaje de una fuente de alimentación estabilizada, que nos proporcione una tensión de alimentación a la carga de 24 Voltios en continua y una intensidad máxima de salida de 10 Amperios, para poder dar alimentación a la célula flexible que supuestamente veremos cómo funciona y trabajaremos con ella en este curso.

    La fuente de alimentación se puede dividir en cuatro bloques fundamentales, en los que se distribuyen las diferentes fases en las que se trata la señal de entrada para proporcionar la tensión y corriente de alimentación que deseamos en la salida.

    El primer bloque sería el que realizaría la transformación de la señal que nos proporciona la red a una señal en alterna pero de tensión similar a la que nosotros queremos utilizar para alimentar nuestra carga. Esta fase estará compuesta básicamente por un transformador de 220 V en el primario y con una salida de secundario de 24 V.

    El segundo bloque se encargaría de la rectificación de esa señal obtenida en el secundario del transformador, que tratará de proporcionar una señal pulsante de la señal alterna proporcionada por la etapa anterior.

    El tercer bloque es el encargado de convertir la señal pulsante obtenida de la rectificación en una señal más próxima a una señal continua, esta etapa la realizamos con un filtro.

    El cuarto bloque será el encargado de estabilizar la señal, es decir, se encargará de mantener constante la tensión de alimentación de salida frente a posibles variaciones de la tensión de entrada o de la carga.

  • DIAGRAMA DE BLOQUES.

  • DESCRIPCION DE LA FUENTE.

  • FUENTE ESTABILIZADA DE TENSIÓN.

  • La conexión de la fuente a la red se realizará con una base de enchufe estándar, después y en serie con la fase, se dispondrá de un fusible F1 de 12 A, que tendrá como función la de proteger la fuente de un exceso de corriente provocado por un cortocircuito. Se dispondrá de un interruptor de un polo conectado a la fase de entrada del primario del transformador S1. El transformador T1, es un transformador toroidal con un primario de 220 V y dos secundarios de 30 V 5,5 A, al cual se le han quitado espiras en el secundario, para obtener una tensión de secundario de 26 V, que es la que nosotros necesitamos para alimentar la célula (24"2 V).

    Una vez obtenida la señal deseada, se rectificará con el puente rectificador P1 KBPC 15/800V, el cual proporcionará una señal pulsante que será filtrada por el condensador electrolítico C1 de 6800 F. Filtrada la señal, se puede considerar que es una tensión continua, pero para obtener una señal lo más exacta posible, y que sea independiente de la red y la carga a la que se conecte, se procede a su estabilización, esta parte se explicará más detalladamente en el siguiente apartado.

    La parte encargada de la estabilización de la señal tiene como principal objetivo el proporcionar una corriente suficiente para alimentar a todos los componentes de la célula, esta parte, debe de suministrar una corriente de salida de 10 A, por lo que el montaje del sistema estabilizador de tensión se realizará con dos reguladores LM338, un amplificador operacional LM308 y un transistor Q1 2N2905.

    La tensión rectificada y filtrada, llegará a las entradas de los reguladores de tensión LM338, y la tensión de salida de ellos vendrá determinada por el transistor Q1, el cual estará controlado por la base por el Amplificador Operacional LM308, que al recibir una corriente de sobrecarga, hará que el transistor se corte y no deje proporcionar tensión a la salida.

    3.2. LA ESTABILIZACIÓN.

    El regulador de tensión es un circuito que a partir de una tensión rectificada, produce tensión de salida estable frente a posibles variaciones de la tensión de entrada y del valor de la carga.

    Los reguladores de tensión fija proporcionan en la salida una tensión estabilizada de un valor constante, para proporcionar esa tensión de salida constante es necesario disponer de una tensión de referencia constante.

    La patilla de Entrada (E), recibe la tensión positiva a estabilizar.

    La patilla de Regulación (R), se utiliza para cambiar la tensión de salida al valor deseado.

    La patilla de Salida (S), es de la que se obtiene la tensión estabilizada.

    3.3. CALCULO DEL FILTRO.

    Para el funcionamiento de la célula es necesaria una tensión continua de alimentación de 24V y capaz de suministrar una corriente de 10 A, proporcionada a partir de la señal de red, una señal continua y estabilizada de 12 V.

    Fórmulas:

    Vmaxt= 24"2 = 33,44V

    VmaxA= 24"2 - 1,4 = 33,44 - 1,4 = 32,54 V

    Vin min ref = Vout + 3 = 24 + 3 = 27 V

    Vr = 2 ( 32,54 - 27,73 ) = 9,62 V

    Como el condensador electrolítico que no sale es muy grande, calcularemos un 15% de rizado:

    Vin min ref = Vout + 3 = 24 + 3 = 27 V

    Vr = 2 ( 32,54 - 25,82 ) = 13,44 V

    Lo que normalizado nos da un valor de C1 = 6.800 F.

    Vr = Tensión de rizado, pico a pico.

    I = Corriente continua en la carga.

    f = frecuencia de la tensión de rizado.

    C = Capacidad, valor de condensador para evitar rizado.

    Después del rectificador con el condensador para eliminar la tensión de rizado, está el regulador de tensión, cuya función es la de proporcionar una tensión de salida estable sobre la carga, frente a variaciones de la tensión de entrada y del valor de la carga.

    Las principales características del regulador son:

    • Limitación interna de la corriente.

    • Protección contra sobrecargas térmicas.

    • Etapa de salida protegida frente a sobrecargas.

    4. PLACA PCB

  • LISTADO DE COMPONENTES.

  • Clavija toma de corriente monofásica de dos polos 16 A.

    Fusible de cristal de 12 A.

    Porta Fusible para fusible de 12 A.

    Interruptor de 10 A.

    Cable de 1,5mm2 de sección, 2,5 metros.

    T1= Transformador toroidal de 12 A y 220V a 30-0-30V.

    P1= Puente rectificador KBPC 15/800V.

    C1= Condensador electrolítico 6800 F.

    C2= 200 pF.

    R01= 0,1 

    R02= 0,1 

    R03= 5 k

    R04= 5 k

    R05= 150 

    R06= Potenciómetro de 1,5 k

    R07= 100 

    U01= LM338

    U02= LM338

    U03= LM308

    Q1= 2N2905

    Radiador modelo 18230-100.

    Placas de mica 2 para LM338.

    Separadores de plástico (arandelas aislantes) 4.

    Tornillos y tuercas de 2,5 mm. 4

  • PRESUPUESTO.

  • En el siguiente presupuesto sólo se contempla el precio de los materiales empleados y se estima el tiempo de realización de las placas, del mecanizado y del montaje en unas 16 horas, de un oficial de primera electrónico, los precios incluyen el 16% de IVA.

    CANT.

    DESCRIPCION

    PRECIO UNIT.

    ( pesetas)

    PRECIO TOTAL

    (pesetas)

    1

    Caja de plástico con frontal metálico

    3200

    3200

    1

    Toma de corriente monofásica 16A

    150

    150

    1

    Interruptor monofásico 220V 6 A

    220

    220

    1

    Portafusibles para fusible 12 A

    150

    150

    1

    Fusible 12 A de cristal

    15

    15

    1

    Cable con clavija de red 220V 16 A

    200

    200

    1

    Goma para pasar cable de red

    5

    5

    4

    Tacos de goma para caja

    18

    72

    2,5

    Cable de 1,5mm2 de sección

    120

    120

    1

    Transformador toroidal de 12 A y 220V a 30-0-30V

    5500

    5500

    2

    Diodos BY255

    80

    160

    1

    Condensador electrolítico 6800 F

    170

    170

    1

    Condensador 200 pF

    20

    20

    2

    Resistencia de 0,1  4 W

    25

    50

    2

    Resistencia 5 k 1/4 W

    3

    6

    1

    Resistencia 150  1/4 W

    3

    6

    1

    Potenciómetro de 1,5 k

    140

    140

    1

    Resistencia 100  1/4 W

    3

    3

    2

    Regulador tensión LM338

    150

    300

    1

    Amplificador Operacional LM308

    170

    170

    1

    Transistor 2N2905

    225

    225

    1

    Radiador modelo 18230-100

    3500

    3500

    2

    Placas de mica 2 para LM338

    160

    320

    4

    Separadores de plástico

    30

    120

    4

    Tornillos y tuercas de 2,5 mm

    30

    120

    4

    Horas de montaje y verificación

    2.000

    8.000

    TOTAL

    22.942

    El precio total de la realización de la fuente de alimentación estabilizada con una corriente de 10 A, asciende a un total de VEINTIDOS MIL NOVECIENTAS CUARENTA Y DOS PESETAS.

    7- ESQUEMA

    FUENTE DE ALIMENTACIÓN

    1-13

    TRANSFORMADOR

    TOROIDAL

    220V 50Hz

    26V 50Hz

    CARGA

    ALIMENTACIÓN 24V DC

    CORRIENTE 6 A

    Fuentes de alimentación estabilizada

    ESTABILIZADOR

    LM 338/LM 308

    2N2905

    FILTRO

    CONDENSADOR

    6.800 F

    RECTIFICADOR

    KBPC 15/08

    15 A / 800 V

    Fuentes de alimentación estabilizada

    Fuentes de alimentación estabilizada

    Fuentes de alimentación estabilizada

    Fuentes de alimentación estabilizada

    SEÑAL DE RED

    220 V 50 Hz