CONVERTIDOR DE CORRIENTE CONTINUA-CONTINUA DE MAYOR VOLTAJE.A. Cristancho, R. Gabriela, S. Raimar

RESUMENEl convertidor de corriente continua continua sirven para transformar una tensin de entrada continua, generalmente de valor fijo, en una tensin de salida tambin de corriente continua, con un valor mayor. De forma simplificada se puede pensar que realizan la misma transformacin que los transformadores, pero con corriente continua. Su rango de aplicacin es el mismo que el de los convertidores ca/cc, con la nica diferencia de que la energa primaria de alimentacin no es corriente alterna, sino continua. Desde el punto de vista prctico no resulta difcil encontrar ejemplos de su aplicacin en automviles: motores de cc de los limpia parabrisas, motor de arranque del vehculo, etc. Desde el punto de vista puramente tcnico, este tipo de convertidores presentan algunas ventajas sobre otras formas de regulacin cuando se aplican al control de accionamientos de cc: Pueden proporcionar una variacin continua de salida, lo que se traduce tambin en una aceleracin constante del accionamiento. Presentan una respuesta dinmica muy rpida. Tienen una elevada eficiencia.El circuito del convertidor est compuesto por diversos elementos entre los cuales encontramos 1 transistor de 2N 3055 (estabiliza la corriente), 1 puente rectificador (convierten una seal con partes positivas y negativas en una seal nicamente positiva), 1 resistencia de 1 K ohmios,1 resistencia de 120 ohmios, 1 condensador (almacena energaelctrica), 1 piloto 12volt., 1 placa de circuitos impreso (conecta elctricamente), 1 interruptor (permite desviar o interrumpir el curso de unacorriente elctrica) Al ensamblar todas las partes del circuito, la bobina, los puertos y la caja se obtiene dicho convertidor el cual nos va a permitir el aumento de los voltaje por medio de la inductancia.

INTRODUCCIONConvertir una corriente alterna de un determinado valor en otra alterna mayor o menor no es ningn problema. Podemos emplear un transformador (elevador o reductor) con el que obtendremos un ptimo rendimiento, prximo al 99 por 100. Muy distinto es convertir una corriente continua en otra igualmente continua que sea mayor o menor. Aunque existe gran variedad de dispositivos electrnicos con los que se logra tal cosa, la verdad es que el rendimiento de los diferentes sistemas deja mucho que desear.En ocasiones dispondremos de una fuente de energa elctrica cuyo valor de tensin resulte insuficiente o inadecuado. Muchos sistemas de encendido electrnico para el automvil, por ejemplo, estn conformados para aplicar al circuito primario de la bobina una tensin de 400 o 500 voltios, cuando solo disponemos de una batera de 12 voltios. El convertidor que proponemos en esta leccin tiene una entrada de 6 a 12 voltios y una salida de 600 a 1200 voltios.

PRINCIPIOS FISICOSComo principio fundamental se toma la inductancia ya que esta es el campo magntico que crea una corriente elctrica al pasar a travs de una bobina de hilo conductor enrollado alrededor de la misma que conforma un inductor. Un inductor puede utilizarse para diferenciar seales cambiantes rpidas o lentas. Al utilizar un inductor con un condensador, la tensin del inductor alcanza su valor mximo a una frecuencia dependiente de la capacitancia y de la inductancia.Para conocer el aumento de los voltajes se tiene la ecuacin:

Cuyos voltajes se hallan despejando V.

Principio de la potencia en cc:Cuando se trata decorriente continua(CC) la potencia elctrica desarrollada en un cierto instante por un dispositivo de dos terminales, es el producto de ladiferencia de potencialentre dichos terminales y laintensidad de corrienteque pasa a travs del dispositivo. Por esta razn la potencia es proporcional a la corriente y a la tensin. Esto es,

DondeIes el valor instantneo de la intensidad de corriente yVes el valor instantneo del voltaje. SiIse expresa enamperiosyVenvoltios,Pestar expresada en watts (vatios). Igual definicin se aplica cuando se consideran valores promedio paraI,VyP.Cuando el dispositivo es unaresistenciade valorRo se puede calcular laresistencia equivalentedel dispositivo, la potencia tambin puede calcularse como,

Recordando que a mayor corriente, menor voltaje y viceversa. MATERIALES 1 transistor 2N 3055. 1 puente rectificador. 1 resistencia de 1 K ohmios. 1 resistencia de 120 ohmios. 1 condensador de 49 Kp, 1000 voltios poralizado. 4 hembrillas. 1 interruptor. 1 piloto de 12 voltios. 1 placa de circuitos impreso. 1 caja para el montaje.Espadines, separadores, tornillos, hilo de bobinar, tubo baquelizado o cartn.Hilos y cables: Es el componente ms simple y que tiene una utilizacin ms alta en cualquier equipo electrnico. Con ellos se pueden realizar todo tipo de conexiones que permiten llevar la corriente elctrica al punto que se desee.Los cables estn formados por varios hilos arrollados entre si y recubiertos siempre por un aislante.El circuito impreso: Es el sistema de interconexin de componentes ms utilizado en la actualidad, para la realizacin prctica de circuitos electrnicos. Proporciona una base para el montaje de los componentes, con una robustez mecnica elevada. El montaje es muy rpido, ya que solamente precisa insertar los componentes en los taladros del circuito y realizar la soldadura.Las resistencias: Es uno de los componentes imprescindibles en la construccin de cualquier equipo electrnico, que permite distribuir adecuadamente la tensin y corriente elctrica a todos los puntos necesarios. En la construccin de resistencias, se emplean materiales con resistividades altas para poder conseguir los valores necesarios en pequeos tamaos que permitan una fcil utilizacin.El condensador: Un condensador consiste, bsicamente, en 2 placas metlicas separadas por un material aislante denominado dielctrico, como aire, papel, cermica entre otros. Normalmente, este dielctrico se dispone en forma de una lmina muy fina para conseguir que las placas metlicas se encuentren a muy corta distancia.Transistores: Es el componente fundamental en cualquier circuito electrnico que realice funciones de amplificacin, control, proceso de datos, calculo numrico, estabilizacin de corriente, entre otros. Existen 2 formas bsicas de aplicacin: Como elemento utilizable de forma individual, o incorporado en un circuito integrado del que siempre forme la clula bsica de funcionamiento.

PROCEDIMIENTO

El carrete de la bobina consta de un tubo de cartn y dos arandelas del mismo material. Por el hueco hay que poner un trozo de ferrita e hilo esmaltado de bobinar.Sobre el carrete que hemos confeccionado damos 800 vueltas con hilo esmaltado de 0.3 mm. Luego colocamos una capa de papel y sobre esta una segunda capa de 100 vueltas de hilo de 1 mm. Ponemos otro papel y otra capa ms de 15 vueltas de hilo de 1mm.En la cara frontal de la caja con un taladro de 10 mm taladramos al centro, otro de 6 mm para el interruptor, y dos ms de 8 mm para las hembrillas de entrada, que tambin taladraremos para las hembrillas de salida en la parte trasera, donde ira el transistor.El emisor de transistor lo soldamos con el conductor negro, la base con un conductor azul y el colector lo unimos al terminal de masa que tiene uno de los tornillos de fijacin, mediante un conductor naranja.Fijamos espadines en los puntos T-18 y K-18 para la alineacin; T-15, R-14, L-15, K-14, R-11 y Q-11 para conectar las bobinas; en R-14, O-14 y L-15 para el transitor, y en T-2 y O-2 para la salida.Fijamos la resistencia de 1 K ohmios entre T-17 y O-17; la de 120 ohmios, entre O-16 y L-16. Un puente debajo de la placa une R-8 con R-9 y R-10, y otro conecta Q-9con Q-10.Colocamos un puente rectificador.La patilla negativa del condensador polarizado de 48 Kp. La soldamos al punto O-5, y la positiva al punto T-5; tambin realizamos por debajo de la pista T un corte a la altura del punto 11.El conductor naranja del transistor lo soldamos al espadn R-14, el azul al O-14 y el negro al L-15. Soldamos tambin dos conductores negros al espadn K-18 y dos rojos al T-18.Los extremos de 100 vueltas de la bobina los conectamos con conductores violeta y gris a los espadines R-14 y T-15; los de 15 vueltas, mediante conductores blanco y amarillo, a los espadines L-15 y K-14; los extremos de 800 vueltas, con conductores azules, a los espadines R-11 y Q-11.Conectamos el interruptor con un conductor rojo que viene del espadn T-18, y lo soldamos al terminal central del interruptor. Otro trozo de conductor rojo lo soldamos a uno de los terminales extremos del interruptor.Un conductor rojo que hemos soldado en el espadn T-18 lo llevamos a uno de los terminales del piloto. Un conductor negro soldado al espadn K-18 habr de soldarse en el otro terminal del piloto.El conductor rojo que hemos soldado al terminal extremo del interruptor lo soldamos por su otro extremo a la hembrilla roja de la parte anterior, y uno de los conductores negros que salen del espadn K-18 lo soldaremos igualmente a la hembrilla negra.Con un conductor rojo unimos el espadn T-12 a la hembrilla roja de la parte posterior de la caja, y con uno negro hacemos lo mismo, desde el espadn O-2, a la hembrilla negra de la misma parte.

Procederemos a realizar una prueba. Cuando a la entrada conectamos una tensin de 6 o 12 voltios y oprimamos el interruptor, el piloto se encender y sonara un leve zumbido que indicara el funcionamiento correcto. Si el pitido no se produce, hay que invertir el sentido de la conexin de la bobina de 15 vueltas.

RESULTADOS

CONCLUSIONES

El empleo de la bobina nos permiti el aumento de los voltajes por medio del incremento de las espiras, fundamentado en los principios de la inductancia que afirma que si se enrolla un conductor, la inductancia aumenta. Con muchas espiras (vueltas) se tendr ms inductancia que con pocas. Si a esto aadimos un ncleo de ferrita, aumentaremos la misma considerablemente.

AGRADECIMIENTOSAgradecemos al sr. Cesar Cristancho quien dedico parte de su tiempo para la elaboracin de este proyecto.Agradecemos de igual forma a nuestros padres por su comprensin y ayuda econmica.Agradecemos al profesor Jos Gregorio Gonzales quien nos explic lo que ocurre internamente en una bobina para que aumenten los voltajes.Agradecemos a la profesora de fsica 21 Dayana Caldera por su orientacin a la hora de realizar la parte terica del proyecto.

REFERENCIASJ. Gonzales (1981) Enciclopedia practica de los oficios.M. J. Goi (1984) Gran enciclopedia de la electrnica