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¿Qué es el inversor? Una guía para principiantes para estudiantes de ingeniería eléctrica y electrónica

Introducción:

En este artículo explicaremos qué es un inversor, cuál es su función y cuál es su principio de funcionamiento. Encontrará inversores en matrices fotovoltaicas para proporcionar energía de CA para uso en hogares y oficinas. También los encontrará en "controladores de frecuencia variable" para controlar la velocidad, el par y la dirección de rotación de los motores de inducción de CA en ventiladores, bombas y compresores.

¿Qué es un inversor?

Vamos a lo básico primero. Probablemente haya conocido los dos tipos diferentes de energía eléctrica, es decir, corriente continua (CC) y corriente alterna (CA). La corriente continua es la que probablemente usaría para una linterna básica, paneles solares o baterías y pequeños productos eléctricos con placas de circuito. Pero cuando hablamos de electrodomésticos más grandes, la electricidad funciona de manera muy diferente. La fuente de alimentación de su toma de pared se basa en corriente alterna (CA) y se utiliza para encender su casa. Ambos tipos tienen sus propias limitaciones y, por lo tanto, a menudo tenemos que convertir una forma en otra para maximizar su uso.

Un inversor es un dispositivo que puede hacer eso por usted:convertir CC en CA. Puede usar un osciloscopio para observar la señal de ambos tipos de potencias. DC le proporcionará una corriente que fluye esencialmente en una dirección con el voltaje máximo; verá una sola línea recta continua. Por otro lado, para CA, verá un patrón similar a una onda sinusoidal con el voltaje alternando entre los puntos pico positivo y pico negativo en un ciclo. La corriente esencialmente viaja "hacia adelante y hacia atrás".

Funcionamiento de un inversor

Para comprender el funcionamiento de un inversor, considere un circuito en el que se utiliza una fuente de CC para alimentar un dispositivo de CA. Para convertir CC a CA hay cuatro interruptores. Los interruptores están emparejados de tal manera que cuando los interruptores 1 y 4 se cierran, los interruptores 2 y 3 se abren y viceversa. Por lo tanto, la carga experimentará una corriente alterna aunque esté conectada a una fuente de CC.

Cuando un par de interruptores está abierto, la corriente fluye a través del lado derecho del dispositivo de CA. De manera similar, cuando el segundo par de interruptores correspondiente está abierto, la corriente fluye a través del lado izquierdo del dispositivo de CA. Y así, el dispositivo experimentará una corriente alterna.

El dispositivo no experimentará una onda sinusoidal; en cambio, el cambio repentino dará como resultado una onda cuadrada. Esta onda en realidad puede dañar el dispositivo eléctrico y, por lo tanto, debe suavizarse. Para ello, los ingenieros utilizan determinados componentes eléctricos, como diodos, IGBT y MOSFET, etc. 

Uso de IGBT en inversores: 

Un IGBT (transistor bipolar de puerta aislada) es un dispositivo semiconductor de tres terminales. Ahora considere el circuito que se muestra a continuación para un motor.

Hay una fuente de CC y una carga de CA, y un montón de IGBT conectados a un controlador. Cada IGBT recibirá una señal del controlador diciéndole cuándo abrir y cerrar. Los IGBT están emparejados.

Cuando enciende el circuito, el controlador encenderá un par de IGBT para permitir que la corriente pase a través de ellos durante un período de tiempo limitado y así el motor experimentará una corriente alterna.

Uso de convertidores para controlar la velocidad del motor:

Los IGBT se abren y cierran de manera pulsante varias veces por ciclo, lo que también se conoce como modulación de ancho de pulso. El ciclo en sí se divide en segmentos más pequeños y el controlador le dice a los IGBT cuánto tiempo deben permanecer cerrados para cada segmento más pequeño. De esta manera, los IGBT permiten que fluyan cantidades variables de corriente a través del motor.

Como resultado, la potencia promedio por segmento da como resultado un patrón de onda sinusoidal. Cuanto más dividamos el ciclo en segmentos más pequeños, más suave será la onda sinusoidal. Y así, el motor experimentará una corriente alterna de onda sinusoidal.

El controlador se puede usar para controlar la cantidad de tiempo que un determinado IGBT está abierto para controlar la frecuencia y la longitud de onda correspondientes de la señal que controlará la velocidad, el par y la dirección del motor.

Usos de los inversores: 

Los inversores tienen muchas aplicaciones y usos:


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