Inversores (Electricidad) - Inverters
Un inversor se utiliza en algunos sistemas de aeronaves para convertir una parte de la corriente continua del avión en corriente alterna. Esta CA se utiliza principalmente para los instrumentos, la radio, el radar, la iluminación y otros accesorios. Estos inversores suelen estar construidos para suministrar corriente a una frecuencia de 400 cps, pero algunos están diseñados para proporcionar más de un voltaje; por ejemplo, 26 voltios de CA en un devanado y 115 voltios en otro.
Hay dos tipos básicos de inversores: los rotativos y los estáticos. Ambos tipos pueden ser monofásicos o multifásicos. El inversor multifásico es más ligero para la misma potencia que el monofásico, pero hay complicaciones en la distribución de la potencia multifásica y en el mantenimiento de las cargas equilibradas.
Inversores rotativos - Rotary Inverters
Hay muchos tamaños, tipos y configuraciones de inversores rotativos. Estos inversores son esencialmente generadores de CA y motores de CC en una sola carcasa. El campo del generador, o inducido, y el campo del motor, o inducido, están montados en un eje común que gira dentro de la carcasa. Un tipo común de inversor rotativo es el inversor de imanes permanentes.
Inversor rotativo de imanes permanentes - Permanent Magnet Rotary Inverter
Un inversor de imanes permanentes está compuesto por un motor de CC y un conjunto de generador de CA de imanes permanentes. Cada uno tiene un estator separado montado dentro de una carcasa común. El inducido del motor está montado en un rotor y conectado a la alimentación de CC a través de un conmutador y un conjunto de escobillas.
Los devanados del campo del motor están montados en la carcasa y conectados directamente a la alimentación de corriente continua. Un rotor de imán permanente está montado en el extremo opuesto del mismo eje que el inducido del motor, y los devanados del estator están montados en la carcasa, lo que permite tomar la CA del inversor sin utilizar escobillas.
El rotor del generador tiene seis polos, magnetizados para proporcionar polos norte y sur alternativamente en su circunferencia.
Cuando el campo del motor y el inducido se excitan, el rotor comienza a girar. A medida que el rotor gira, el imán permanente gira dentro de las bobinas del estator de CA, y el flujo magnético desarrollado por los imanes permanentes es cortado por los conductores de las bobinas del estator de CA. En los devanados se produce una tensión de CA cuya polaridad cambia a medida que cada polo pasa por los devanados.
Este tipo de inversor puede hacerse polifásico colocando más bobinas del estator de CA en la carcasa para desplazar la fase en la medida adecuada en cada bobina.
Como el nombre del inversor rotativo indica, tiene una armadura giratoria en la sección del generador de CA. El motor de CC de este inversor es un motor de cuatro polos con bobinado compuesto. Las cuatro bobinas de campo están formadas por muchas vueltas de alambre fino, con algunas vueltas de alambre pesado colocadas encima.
El cable fino es el campo en derivación, conectado a la fuente de CC a través de un filtro y a tierra a través de un regulador centrífugo. El cable grueso es el campo en serie, que se conecta en serie con el inducido del motor. El regulador centrífugo controla la velocidad mediante la derivación de una resistencia que está en serie con el campo de derivación cuando el motor alcanza una determinada velocidad.
El alternador es un generador de CA trifásico, tetrapolar y conectado en estrella. La entrada de CC se suministra a las bobinas del campo del generador y se conecta a tierra a través de un regulador de tensión. La salida se extrae del inducido a través de tres anillos rozantes para proporcionar energía trifásica. El inversor sería monofásico si tuviera un solo devanado de inducido y un anillo colector. La frecuencia de este tipo de unidad viene determinada por la velocidad del motor y el número de polos del generador.
Inversor rotativo de tipo inductor - Inductor-Type Rotary Inverter
Los inversores de tipo inductor utilizan un rotor hecho de láminas de hierro blando con ranuras cortadas lateralmente en la superficie para proporcionar polos que corresponden al número de polos del estator. Las bobinas de campo se enrollan en un conjunto de polos fijos y las bobinas de inducido de CA en el otro conjunto de polos fijos.
Cuando se aplica corriente continua a las bobinas de campo, se produce un campo magnético. El rotor gira dentro de las bobinas de campo y, como los polos del rotor se alinean con los polos estacionarios, se establece una trayectoria de baja reluctancia para el flujo desde el polo de campo a través de los polos del rotor hasta el polo de la armadura de CA y a través de la carcasa de vuelta al polo de campo. En esta circunstancia, hay una gran cantidad de flujo magnético que une las bobinas de CA.
Cuando los polos del rotor se encuentran entre los polos estacionarios, hay una trayectoria de alta reluctancia para el flujo, que consiste principalmente en aire; entonces, hay una pequeña cantidad de flujo magnético que une las bobinas de CA.
Este aumento y disminución de la densidad de flujo en el estator induce una corriente alterna en las bobinas de CA. El número de polos y la velocidad del motor determinan la frecuencia de este tipo de inversor. La corriente continua del campo del estator controla el voltaje.
Inversores estáticos - Static Inverters
En muchas aplicaciones en las que la tensión continua de CC debe convertirse en tensión alterna, los inversores estáticos se utilizan en lugar de los inversores rotativos o los grupos motogeneradores. Los rápidos avances de la industria de los semiconductores están ampliando la gama de aplicaciones de estos equipos a rangos de tensión y potencia que habrían sido impracticables hace unos años.
Algunas de estas aplicaciones son las fuentes de alimentación para equipos de CA militares y comerciales sensibles a la frecuencia, los sistemas de CA de emergencia de los aviones y la conversión de energía de amplio rango de frecuencia en energía de frecuencia precisa.
El uso de inversores estáticos en aeronaves pequeñas también ha aumentado rápidamente en los últimos años, y la tecnología ha avanzado hasta el punto de que existen inversores estáticos para cualquier necesidad cubierta por los inversores rotativos.
Por ejemplo, se fabrican suministros de CA de emergencia de 250 VA que funcionan con baterías de aeronaves, así como suministros principales de CA de 2.500 VA que funcionan con un suministro de generador de frecuencia variable. Este tipo de equipos presenta ciertas ventajas para las aplicaciones aeronáuticas, en particular la ausencia de piezas móviles y la adaptabilidad a la refrigeración por conducción.
Los inversores estáticos, denominados inversores de estado sólido, se fabrican en una amplia gama de tipos y modelos que pueden clasificarse por la forma de la onda de salida de CA y las capacidades de salida de potencia. Uno de los inversores estáticos más utilizados produce una salida de onda sinusoidal regulada. Este inversor convierte una tensión continua baja en una tensión alterna más alta.
La tensión de salida de CA se mantiene con una tolerancia de tensión muy pequeña, una variación típica de menos del 1 por ciento con un cambio de carga de entrada completa. Las tomas de salida se proporcionan normalmente para permitir la selección de varios voltajes; por ejemplo, se pueden proporcionar tomas para salidas de CA de 105, 115 y 125 voltios.
La regulación de la frecuencia suele estar dentro de un rango de un ciclo para un cambio de carga de 0 a 100 por ciento. Existen variaciones de este tipo de inversor estático, muchas de las cuales proporcionan una salida de onda cuadrada.
Dado que los inversores estáticos utilizan componentes de estado sólido, son considerablemente más pequeños, más compactos y mucho más ligeros que los inversores rotativos. Dependiendo de la potencia de salida requerida, en los sistemas de las aeronaves se pueden utilizar inversores estáticos que no son más grandes que un típico indicador de velocidad del aire. Algunas de las características de los inversores estáticos son
1. Alto rendimiento
2. Bajo mantenimiento, larga vida útil
3. No requiere periodo de calentamiento
4. Capaz de arrancar bajo carga
5. Funcionamiento extremadamente silencioso
6. Respuesta rápida a los cambios de carga
Los inversores estáticos se utilizan habitualmente para suministrar energía a instrumentos sensibles a la frecuencia como el giroscopio de actitud y el giroscopio direccional. También proporcionan energía para los indicadores y transmisores autosyn y magnesyn, giroscopios de velocidad, radares y otras aplicaciones aéreas.
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