Inversor

Inversor (circuito tanque)
La necesidad de utilizar energía eléctrica en corriente alterna es
indispensable en cualquier lugar y a todo momento. En espacios donde
no llega la red pública, se hace necesario utilizar sistemas de energía
alternativa, que consisten en recoger y almacenar energía, en recipientes
diseñados para este fin, lo que comúnmente conocemos como baterías. El
problema de estas, es que solo entregan corriente directa (DC) y la
mayoría de electrodomésticos trabajan con corriente alterna (AC). Es en
este momento que el inversor toma importancia, para convertir esa
corriente continua en corriente alterna.

Nikola Tesla científico e inventor serbio, nacido el 10 de julio de 1856,
en Smilyan, que hoy en día se conoce como Croacia, fue un gran físico,
ingeniero mecánico, ingeniero eléctrico, haciendo grandes aportes a la
ingeniería eléctrica y la ingeniería de radio.
Tesla dedico su vida al estudio del comportamiento de la energía eléctrica,
sus propiedades, el magnetismo, desarrollando las bases para la
generación de corriente alterna.

Todo indica que el concepto del inversor de voltaje, fue una de las tantas
creaciones de
Tesla. No siempre un descubrimiento o un suceso, cuenta con todas las
fuentes y pruebas para indicar que tal suceso en concreto ocurrió. Incluso,
muchos descubrimientos, se los apropian ciertos personajes, que por
difundirlo en público o patentarlo primero, relegan al verdadero genio.
Tesla quien además de genio, fue una persona que trato de ayudar a la
humanidad, no busco gloria ni dinero. Característica que no cabe en un
mundo ignorante, seducido y manipulado por los monopolios, que vieron la
forma de controlar y vender la energía. Opacando e invisibilizando a Tesla,
quien dio su vida por dar energía gratis a la humanidad, conocido en su
lema “energía gratis para todos”
No hay que ser un genio ni un gran historiador, para entender, por la serie
de inventos de Tesla, sus deducciones y legado, que el fue el verdadero
creador del inversor de
Voltaje.

Conceptos básicos del
inversor
Un inversor es un convertidor estático de energía, que convierten la
corriente continua DC en corriente alterna AC, permitiendo alimentar una
carga en su salida de alterna, regulando la tensión y la frecuencia. Dicho de
otro modo un inversor transfiere potencia desde una fuente de corriente
continua a una carga de corriente alterna.

Los inversores de potencia son utilizados en:
• Automóviles
• Sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS)
• Sistemas de corriente alterna que trabajan con la energía de una batería.
• Energías alternativas (energía solar o eólica).

Conversión de DC a AC

Lo primero es entender la diferencia entre corriente alterna y corriente
directa;

La corriente alterna cambia de manera cíclica su magnitud y dirección, es
decir; se invierte la polaridad periódicamente en ciclos por segundo,
llamados hercios (hertz). Sin embargo, a pesar de este constante cambio
de polaridad, la corriente siempre fluye del polo negativo al positivo.

La corriente continua, tiene como característica principal el
desplazamiento de electrones de manera continua, tanto en su intensidad
como en su dirección. La corriente fluye de mayor voltaje, a menor voltaje,
manteniéndose siempre la misma polaridad.

El transformador
Es un componente eléctrico que tiene la capacidad de cambiar el nivel del
voltaje y de la corriente, mediante dos bobinas enrolladas alrededor de un
núcleo o centro común. Si tenemos un transformador con un devanado
para 120 voltios y otro de 12 voltios, tendremos; que si le conectamos los
120 voltios AC en el devanado correspondiente, obtendremos 12 voltios AC
en el otro devanado. Pero si hacemos lo contrario, le conectamos 12 voltios
AC en el devanado correspondiente, obtendremos 120 voltios en el otro
devanado.

Ahora bien: un transformador sólo puede conducir corriente alterna AC, por
lo que no podemos conectar una batería de corriente directa DC y esperar
que salgan los 120 o lo que queramos al otro lado. Es necesario convertir
primero esos 12V DC en 12V AC.
La manera mas sencilla de demostrar eso es conectando una batería al
transformador por sólo una fracción de segundo, y obtendremos un pulso
de corriente a la salida del transformador, pero no se sostiene si dejamos la
batería conectada. Al contrario. La batería se descarga y lo que se genera
en un corto circuito. Esto quiere decir que debemos conectar y desconectar
la batería a gran velocidad, para lograr obtener corriente alterna a la salida
del transformador.

En el dibujo anterior podemos apreciar la manera como se pueden producir
semiciclos positivos de corriente alterna, con sólo presionar un pulsador
que cierra el circuito, entre el devanado primario de un transformador y la
batería. El problema de este sistema es que no se pueden producir
semiciclos negativos, por esta razón aparece el transformador con TAP
central.

En la figura 2 se aprecia un transformador con tap central, al que le llega
la corriente positiva por el TAP y el negativo es conmutado alternadamente,
hacia los extremos del transformador. Este sistema logra entregar a la
salida una onda senoidal cuadrada completa con su semiciclo positivo y su
semiciclo negativo.

Ahora necesitamos cambiar los interruptores por algún sistema que haga la
conmutación o el swicheo de manera uniforme, precisa y automática. Es ahí
que colocamos dos transistores, cada uno entro el negativo de la batería y
cada extremo del transformador respectivamente. Los transistores con
activados mediante un pulso de corriente que se le aplica en la base de
manera alterna, tal como se hizo en el ejercicio anterior.

En la figura 4 se puede apreciar como excitar los transistores mediante un
par de devanados de 6 voltios del mismo transformador. La batería
alimenta los dos devanados y estos envían pulsos de corriente alterna a los
transistores. En ese momento los transistores conmutan el negativo de la
batería, generando un campo magnético en el devanado de 12 x12V del
transformador. Ese campo magnético induce una corriente en el devanado
de salida de 115 o 220V, o según sea la necesidad. Es en ese momento que
abtenemos el voltaje deseado. A su vez, el campo magnético generado por
el devanado de salida, induce una corriente en los devanados de 6 voltios,
para que estos alimenten las bases
de los transistores. Por esta razón a
este circuito se le llama circuito
tanque.

La batería o acumulador eléctrico es
un dispositivo que convierte
la energía química en energía
eléctrica, que posteriormente es

usada como fuente de energía, hasta descargarse casi en su totalidad. La
batería puede ser cargada y descargada un número determinado de veces.
Para este inversor aconsejamos una batería de 12 voltios con un mínimo de
24 amperios. En este caso usamos una batería de automóvil de 40
amperios. El tiempo de trabajo del inversor, depende, tanto del consumo
de energía del aparato se piense alimentar con el inversor, como de la
cantidad de corriente que entregue la batería. Por esta razón entre más
amperios tenga la batería, mayor será el tiempo de duración de la carga.

El inversor de voltaje convierte la
tensión de corriente continua (en
este caso los 12 voltios de una
batería), en un voltaje de corriente
alterna, que puede ser de 220V o
120V, dependiendo del país o del
uso que se le piense dar a este
circuito. La frecuencia de este inversor es de entre 50 Hz y 60Hz. No es
necesario calibrarla, ya que esto lo hace el transformador
automáticamente.

La construcción del transformador
para este inversor, se puede
realizar usando un núcleo de 3.8
centímetros, por 5 cm. Como la
función de este transformador es la
de elevar y no la de reducir el
voltaje, se hace al contrario que los
transformadores convencionales.
Primero de hace el devanado
secundario, que ahora será el
primario. Debe ser de 12x12
voltios, que equivale a 24 voltios con TAP central. Debemos dar 54 vueltas

de alambre calibre 11 o 12, deteniéndonos en la vuelta 27, para sacar el
TAP central y luego dar las otras 27 vueltas. También se puede enrollar en
doble y sólo dar 27 vueltas, tal como se muestra en nuestro video de cómo
construir un transformador.
Luego de hacer el devanado primario, debemos hacer un par de devanados
de 6 voltios. Estos se hacen dando 13 vueltas de alambre calibre 24
El devanado secundario o de salida, depende del voltaje que queramos que
entregue el inversor. Para un voltaje de salida de 120 voltios AC, se deben
dar 265 vueltas de alambre calibre 18. Para un voltaje de salida de
220VAC, se deben dar 486 vueltas de alambre calibre 20, según la tabla
AWG. Si desea mas potencia deberá calcular el transformador, usando las
fórmulas dadas en nuestro articulo de cálculo de transformadores.

Este inversor entrega una potencia
de 300W. Cada par de transistores
2N3055 entregan 100W. Hemos
colocado de a tres transistores en
paralelo, es decir; unimos
colectores entre si, al igual que las
bases y los emisores, convirtiendo
los tres transistores en un solo transistor que maneja el triple de corriente.
Es importante usar cables gruesos, para evitar el recalentamiento, al igual
que un buen disipador.

En la foto se aprecian los tres transistores por su parte posterior y sus
patas; base y emisor atravezando el disipador. Los transistores están
aislados del disipador con aislantes de mica y pasamuros. Van bien
asegurados con tornillos pasantes y tuercas.
Observe como van unidas las bases entre si con un cable encauchetado, al
igual que los emisores.

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