Electronica de Potencia

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variadores de velocidad

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  • Electrnica de potencia.Variadores de velocidadAutor: Gerardo David Garcia Gonzalez[Ver curso online]

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  • Presentacin del curso

    Aprende acerca de la electrnica de potencia; y la contribucin al ahorro energticomediante la optimizacin del consumo tanto en la industria como en servicios y enviviendas. La electrnica se ocupa de los dispositivos y circuitos de estado slidorequeridos en el procesamiento de seales y la conversin de la energa elctrica.Aprenders la importancia que la electrnica de potencia tiene en el ahorro deenerga de los equipos electrnicos mediante un uso ms eficiente de la electricidad.Te ensearemos que la electrnica de potencia es la tecnologa clave para poner enmarcha todos los recursos de energas renovables, como son la elica y lafotovoltaica, as la transformacin de energa en una central termoelctrica queproduce la combustin, que genera la energa calorfica que se emplea para elcalentamiento del agua y para producir vapor.

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  • 1. Electrnica de potencia. Introduccin[http://www.mailxmail.com/curso-electronica-potencia/electronica-potencia-introduccion]Introduccin

    La electrnica de potencia (o electrnica de las corrientes fuertes1) es una tcnicarelativamente nueva que se ha desarrollado gracias al avance tecnolgico que se haalcanzado en la produccin de dispositivos semiconductores, y se define como "latcnica de las modificaciones de la presentacin de la energa elctrica" o bien como"la aplicacin de la electrnica de estado slido para el control", el cual el control seencarga del rgimen permanente y de las caractersticas dinmicas de los sistemasde lazo cerrado. La energa tiene que ver con el equipo de potencia esttica,rotatoria o giratoria, para la generacin, transmisin, distribucin y utilizacin de laenerga elctrica. La electrnica se ocupa de los dispositivos y circuitos de estadoslido requeridos en el procesamiento de seales para cumplir con los objetivos delcontrol deseados y la conversin de la energa elctrica. En la figura 1 se puedeapreciar un esquema bsico de bloques de un sistema electrnico de potencia.

    Figura. 1:

    Diagrama de bloques del convertidor de potencia operando en lazocerrado

    1 corrientes fuertes: se refiere a corrientes grandes como de 15Amp, o mayores.

    El desarrollo tecnolgico experimentado por la electrnica de potencia durante losltimos cuarenta aos la ha consolidado en la actualidad como una herramientaindispensable para el funcionamiento de todos los mbitos de nuestra sociedad tanto industrial como el de servicios y domestico. Esta posicin se ha conseguidocon la continua aportacin, de los tcnicos especializados en electrnica depotencia. En la figura 2 se muestra un esquema de la electrnica de potencia comouna disciplina interdisiplinar.

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  • Figura 2.

    La electrnica de potencia como una disciplina interdisiplinar.

    La demanda del mercado es la que estira de las tecnologas y la electrnica depotencia empujada por el mercado, es una tecnologa posibilitadora, es decir, juegasolamente un papel de soporte al desarrollo de las otras tecnologas. La demandaactual consiste en la integracin de la electrnica de potencia en sistemas deprocesado de energa. Hay que dejar de hacer electrnica de potencia para pasar ahacer procesado de la potencia.

    La introduccin de las mquinas elctricas junto con la distribucin de la energaelctrica inicio la nueva era elctrica que caracterizo la primera mitad del siglo XX.Con la invencin del transistor en el ao de 1948 se inicio la primera revolucinelectrnica, que nos introdujo en la era electrnica durante la cual asistimos a laaparicin de los circuitos integrados, ordenadores, comunicaciones, informtica,Internet y la automatizacin que nos llevaron hacia la sociedad de la informacinque produjo el fenmeno de la llamada "globalizacin".Mientas tanto, con la invencin del tiristor en 1956 se produjo de forma silenciosa ylenta la llamada por algunos "segunda revolucin electrnica", que culmina con lamadurez de la electrnica de potencia a mediados del siglo XXI. Es importantedestacar que la electrnica de potencia esencialmente consiste en una mezcla detecnologas impulsoras de la era mecnica, de la era elctrica y de la era electrnica.Nos encontramos ante una nueva tecnologa realmente interdisciplinar. Laelectrnica de potencia, con su esencia interdisciplinar, est destinada a desempearun importante papel en la consecucin de estos objetivos.La energa ha sido siempre necesaria para asegurar el continuo progreso de lahumanidad.

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  • 2. Electrnica de potencia. Antecedentes[http://www.mailxmail.com/curso-electronica-potencia/electronica-potencia-antecedentes]Antecedentes

    La electrnica de potencia puede contribuir al ahorro energtico mediante laoptimizacin del consumo tanto en la industria como en servicios y en viviendas. Laregulacin de la velocidad de los motores elctricos es una de las aplicaciones msutilizadas de la electrnica de potencia, habiendo superado el estricto marcoindustrial y habiendo llegado actualmente a los equipos de aire acondicionado,lavadoras y ascensores.

    La electrnica de potencia es tambin la tecnologa clave para poder poner enmarcha todos los recursos de energas renovables, como son la elica y lafotovoltaica, junto con los nuevos sistemas de almacenamiento de energa, comopueden ser las pilas de combustible, bateras, sper condensadores, volantes deinercia y bobinas superconductoras. En el campo de la movilidad, la electrnica depotencia es la tecnologa base del coche elctrico y est aportando grandesinnovaciones a los transportes ferroviarios, que deben experimentar un grandesarrollo futuro. Procesar inteligentemente la energa en los sistemas de potenciaconstituye una de las aplicaciones que ofrecen mayor posibilidades.

    Donde se hace mas patente la gran importancia actual de la electrnica de potenciaes en el ahorro de energa de los equipos elctricos mediante un uso ms eficientede la electricidad. Se estima que aproximadamente se puede ahorrar entre un 15% yun 20% del consumo elctrico mediante una aplicacin extensiva de la electrnica depotencia. Aproximadamente del 60% al 65% de la electricidad generada esconsumida por motores elctricos y la mayora de estos accionan bombas yventiladores. De nuevo la eficiencia energtica de la mayora de estas bombas yventiladores puede beneficiarse del control a velocidad variable. Tradicionalmente,la variacin de flujo de los flujos impulsados por estos equipos se consiguemediante vlvulas obturadoras, mientras que los motores de induccin siguengirando a su velocidad fija nominal. Se puede demostrar que el funcionamiento delos motores y vlvulas totalmente abiertas con velocidad variable puede ahorrarhasta el 30% de energa en condiciones de carga ligera. El funcionamiento de losmotores de induccin con poca carga, se puede optimizar hacindole trabajar a flujode excitacin magntica reducido, con lo que se consiguen ahorros del 20%. Comoel precio de la electrnica de potencia sigue disminuyendo, es posible instalararrancadores de frecuencia variable en la alimentacin de motores aunque sea enaplicaciones de velocidad constante, permitiendo programar el control del flujo deexcitacin del motor, con el consecuente ahorro de energa.

    Se estima que el 20% de energa generada se consume en la iluminacin. Laslmparas fluorescentes tienen un rendimiento energtico tres veces ms elevadoque las de incandescencia. La utilizacin de las reactancias de electrnica depotencia de elevadas frecuencias puede mejorar este rendimiento todava en un 20%adicional. La comercializacin a gran escala de las nuevas fuentes de luz de altsimorendimiento como son los LED de luz blanca necesitar la incorporacin de laelectrnica de potencia.

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  • El actual progreso de la electrnica de potencia ha sido posible principalmentegracias a los avances en los dispositivos semiconductores de potencia junto con lasnuevas propuestas de topologas de convertidores de modulacin PWM, modelosanalticos, mtodos de simulacin, algoritmos de control y estimulacin,microcontroladores