Fuentes de alimentacion caseras DC vs AC, ¿Como alimentar electricamente a partir de una fuente de alimentacion dada?

Generalmente a la hora de hacer un bricolaje relacionado con la electricidad nos solemos encontrar con la necesidad de alimentar motores o equipos eléctricos con fuentes de electricidad que no disponemos, como por ejemplo alimentar luces LED, motores de 12V, circuitos electrónicos, teléfonos móviles, etc etc. Es decir, disponemos de una fuente de electricidad en casa en el enchufe 230V (50-60Hz) pero no podemos alimentar nuestros equipos eléctricos (12VDC, 5VDC, 30VDC).

En esta web pretendo dar soluciones caseras a bajo coste o coste cero y explicar conceptos teóricos sencillos de los equipos eléctricos necesarios para ello.


La principal dificultad es obtener corriente continua DC a partir de la corriente alterna de la red 230V-50Hz. Para este problema no existe solución única, esta depende de la potencia necesaria para la aplicación y de la calidad de la tensión ya que la corriente continua puede ser pulsante o plana. Generalmente para equipos de potencia considerable (100W o mas como motores, calefactores, etc)  la calidad de la tensión no es significativa y puede ser pulsante. Para equipos electrónicos, la tensión debe ser plana.

PUENTE RECTIFICADOR
La DC pulsante es la que obtenemos directamente de la rectificación de la corriente alterna, AC mediante un puente rectificador. Pues bien si rectificamos la electricidad del enchufe 230V 50Hz obtendremos una corriente continua de 230VDC, con la única limitación de la potencia del puente rectificador que es un componente como este:


aunque existen de diferentes formas.

En un  primer vistazo podemos observar que este componente tiene 4 patas las cuales tienen unas marcas en el encapsulado (el plástico que las une) las marcas son + AC -, estas marcas nos definen a que deben estar conectadas las patas, AC significa que estas dos patas, las del centro serán las q se conecten a la corriente alterna, y las otras dos patas + y - son las que nos darán la corriente DC. la pata + también esta marcada en el encapsulado con un chaflán en la arista superior.

Estos componentes tienen unas caracteristicas y no se pueden aplicar a todas las tensiones AC ni pueden alimentar a todas las potencias en DC, en concreto si buscamos en google las letras KBL406 (en la imagen RS407) que aparecen en el elemento leemos en un pdf en la pagina www.datasheetcatalog.org lo siguiente:

V_RRM: 600V
V_RMS: 420V
I_F: 4A
I_FSM (8.3ms): 200A

Lo que significa que el elemento soporta 600V de corriente alterna como máximo. Es capaz de trabajar de forma normal con corriente alterna a 420V y es capaz de transmitir una intensidad de 4A, es decir que puede alimentar cargas de 1680W en DC.

Como podemos ver este elemento transforma AC de 420V a DC de 420V, con un limite de potencia de 4A, 1680W.


También tenemos la opción de usar un rectificador de media onda con dos diodos. Con este rectificador de media onda conseguimos una corriente continua pulsante con la mitad de la tensión que la tensión alterna rectificada:


TRANSFORMADORES
Sin embargo si queremos alimentar a 12V antes del rectificador deberemos aplicar un transformador que modifique la tension 230V AC a 12V AC y después rectificarla.

Esto solo lo podemos conseguir de forma sencilla con un transformador 230-12V. Si queremos otra tensión solo lo podemos conseguir con un transformador a otra tensión desde la red.

Los transformadores tienen las siguientes características:
Transforman la electricidad de una tensión a otra con un limite de tensión superior, es decir podemos usar un transformador que transforme 230-12V en un enchufe a 125V pero conseguiremos una tensión de 6.5V

Los transformadores tienen un limite de potencia, es decir un transformador pequeño solo lo podemos usar para poca potencia uno grande para mayor potencia. La potencia de un transformador es dificil de conocer a priori. Si no es que compras uno con determinada potencia.

Es posible hacer una fuente de alimentacion desde una tension a otra sin la necesidad de usar un transformador pero es tecnicamente mas complejo y se hace mediante un circuito chopper y requiere de un elemento oscilador...

ESTABILIZACIÓN DE LA TENSIÓN, EL CONDENSADOR

Después del transformador y del rectificador la tensión no es estable (digamos horizontal) tiene ciertas irregularidades y si usamos esta fuente en algún elemento electrónico sensible, posiblemente tenga un mal funcionamiento, sin embargo para cargas potentes como motores, no dan problemas, a la tensión continua no regulada (esta de la que hablamos) se la llama PULSANTE.

Para reducir las irregularidades se puede usar un condensador, el condensador tiene dos caracteristicas que debemos conocer para poder  seleccionar el apropiado:

Condensador capacitivo


la polaridad:
Los condensadores suelen tener un borne destinado a la tensión negativa y otro destinado a la positiva, si no se respeta la polaridad el condensador puede estallar. En la imagen el terminal negativo es el mas corto y ademas en el dibujo del envoltorio del condensador vemos en azul mas oscuro el signo (-) que señala este terminal.

la tensión de trabajo:
Para evitar que se cortocircuite internamente, tendremos que respetar la tensión máxima capaz de soportar el condensador, que sera la tensión que obtenemos para nuestra aplicación. En la imagen el condensador es de 16 voltios.

la capacidad:
La capacidad nos marca "la potencia" del condensador. Si la aplicación a la que estará destinada la fuente consume mucha potencia, el condensador deberá tener mas capacidad, para calcular la capacidad se usa la siguiente formula:

C(uF)=1.000.000·1/2·/(f(Hz)·2·(Vmax^2-Vmin^2))



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