Artículo técnico escrito por Gary Bocock, Director Técnico de la compañía especializada XP Power y experto en diseño desde hace más de 30 años, en el que nos hablará de la forma de seleccionar una fuente de alimentación para aplicaciones con picos de potencia.
Especificar una fuente de alimentación AC/DC para sistemas con picos de potencia por períodos cortos de tiempo que son más altos que las condiciones nominales de trabajo, puede resultar en la elección de una fuente con más potencia y más coste del necesitado realmente.
En estas aplicaciones, la potencia media requerida es típicamente más pequeña que la de pico, y se podría elegir otra fuente ahorrando costes y espacio de la misma, sin comprometer la fiabilidad del sistema o la vida del mismo. Usando una fuente capaz de soportar picos de carga, pero al mismo tiempo con una potencia media de uso más pequeña, tendrá como resultado la elección de una fuente ocupando menos coste, peso, y espacio en el equipo.
Por ejemplo, en un sistema que requiera 300 W por un período muy corto, utilizando una fuente que dé unos 200 W de potencia nominal, pero que al mismo tiempo sea capaz de dar los 300 W por ese período de tiempo, tendremos un ahorro de costes, volumen y peso de la fuente mayor que si eligiéramos una que diera 300 W de potencia nominal, sabiendo que la potencia nominal media era sólo de 200 W. La fuente de alimentación debe ser eléctricamente segura para ofrecer ese pico de carga, y al mismo tiempo soportar térmicamente el nivel de potencia nominal.
Las aplicaciones que requieren altos picos de carga normalmente incluyen algunos elementos electro mecánicos, como cabezales de impresoras, bombas, motores y accionamientos. Estos equipos tienen demandas de potencia media muy por debajo de los requisitos de picos potencia en un momento dado, y los encontramos en automatización industrial, dispositivos médicos, manejo de fluidos y materiales, robótica, máquina herramienta, de embalaje, equipos de test, dispensadores e impresoras.
Seleccionar una fuente de alimentación para aplicaciones con picos de potencia
Algunas fuentes especifican una capacidad de pico de potencia, que puede mostrarse de diferentes formas.
La fuente de alimentación tiene una capacidad de hasta 30 segundos con un ciclo de trabajo del 10 al 15% y un pico de carga que está justo por debajo de la Protección de sobre Corriente (OCP).
La OCP se establece normalmente alrededor de un 20 a un 30% por encima de la capacidad de corriente nominal. Se trata esencialmente de un diseño estándar, que se caracteriza por dar una duración corta de potencia por encima de la potencia nominal. Estas son aplicaciones donde se requiere un 20 o 30% adicional de potencia por un tiempo corto. Son aplicaciones típicamente electromecánicas que requieren solo temporalmente un pico de corriente. Aprovechando esas características de la fuente para soportar esos picos, tendremos una fuente con menos coste y más pequeña, pero la demanda de potencia media debe mantenerse por debajo del régimen continuo de trabajo máximo.
Un pico de hasta el 200% de la nominal en un período muy corto donde el OCP no reacciona ante la condición de sobrecarga.
Típicamente esto permite manejar picos de corriente entre 200 y 500 microsegundos. Este tipo de capacidad cubre un rango limitado de aplicaciones.
Una elevada capacidad de potencia con una entrada de tensión alta, normalmente por encima de 180 Vac
Por ejemplo, una fuente de 1200 W puede ser capaz de ofrecer 1500 W de potencia continua nominal cuando operamos por encima de los 180 Vac de entrada. Esta es una fuente que claramente nos ahorra coste y tamaño si la entrada AC es alta, y seleccionar una fuente de alimentación de esta forma es ideal para equipos de potencia elevada conectados de fase a fase, cuando la alimentación nominal monofásica es baja.
Una fuente con una topología y característica térmicas, diseñada para soportar altos picos de cargas electromecánicas.
Estas fuentes pueden ofrecer hasta el doble de su potencia nominal durante 10 segundos o más, con ciclos de trabajo de hasta el 35% para, por ejemplo, las exigentes aplicaciones electromecánicas en control de procesos industriales.
Las fuentes modulares FlexPower de este fabricante son un ejemplo. Permiten varias salidas estándar con una capacidad de una alta corriente de pico.
Sin embargo, al seleccionar una fuente de alimentación, a menudo pasamos por alto, cuando consideramos cargas de pico, si las fuentes son con ventilación por convención natural o no y, si añadiendo ventilación forzada obtenemos aún más potencia. No es raro obtener hasta un 50% más de potencia si aplicamos ventilación forzada a algunas fuentes que también trabajen con ventilación por convección. Estas fuentes de alimentación son normalmente en formato abierto “open frame” o en formato de “U”, y cubren potencias de hasta 500 o 600 W. Están diseñadas para trabajar tanto eléctricamente, para ofrecer el máximo de potencia con ventilación forzada, como térmicamente, pudiendo ofrecer la potencia en régimen de ventilación por convección.
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