Auto-transformador

Los auto-transformadores, a diferencia de un transformador de aislación, tienen las bobinas primarias y secundarias construidas en un núcleo común, y no ofrecen virtualmente nada en términos de regulación de energía eléctrica, a no ser que estén integrados en un regulador de voltaje o acondicionador de energía eléctrica.  Están hechos para ser transformadores de bajo costo.

Batería (Respaldo)

Una batería es un dispositivo para almacenar energía. El corazón de una UPI o UPS son sus baterías. Baterías vienen en tipos seco o sellado de plomo acido, o húmedas o abiertas de plomo acido o níquel-cadmio. Todas las baterías tienen una vida finita, (ciclo de carga y descarga), que son análogas a un trozo de pan; éste puede ser cortado en muchos trozos pequeños, (descarga moderada), o unos pocos trozos más grandes, (descarga profunda). Baterías en dispositivos acondicionadores de energía eléctrica proporcionan un respaldo en el evento de una interrupción, sin embargo, vienen acompañadas de un costo relativamente alto, una capacidad limitada de duración de corrección y una corta vida.

Transformador “Buck-Boost”

Típicamente un transformador pequeño del tipo seco, con un voltaje dual en el primario y un voltaje dual en el secundario.  El voltaje de salida puede ser disminuido, (buck), o aumentado, (Boost), entre un 5% y 20% desenergizando el sistema y manualmente cambiando el alambrado interno de la unidad. Estos dispositivos son buenos para ajustar niveles de voltaje de salida cuando el voltaje de entrada permanece relativamente constante. Al no tener la capacidad de ajustar el voltaje en forma automática, los transformadores “buck-boost” no ofrecen la capacidad de corregir problemas con la calidad de la energía eléctrica, a no ser fluctuaciones estacionales de voltaje.

Transformador de Voltaje Constante (TVC o CTV) – Vea transformador ferro-resonante

Conmutador Electrónico de Tap

Son conmutadores electrónicos que tienen todos los taps de un transformador de aislación o auto transformador conectados a la salida a través de tiristores o SCRs, (Silicon Controlled Rectifiers), los que actúan como conmutadores a efecto de que sólo un tap esté conectado a la vez. Sensores del voltaje de entrada alimentan la información a un microprocesador que controla a los tiristores para así controlar el voltaje de salida.

Estas unidades, también conocidas como reguladores de voltaje electrónicos o acondicionadores de energía eléctrica, ofrecen una corrección muy rápida del voltaje ya que no tienen partes mecánicas móviles y pueden saltar de un tap a otro en forma aleatoria. Debido al uso de tiristores y controles electrónicos, algunas versiones de estas unidades pueden tener limitaciones de capacidad de sobrecarga y factor de potencia.

Transformador Ferro-resonante

Los “ferro” o TVC, (CVT), funcionan al tener una parte de su núcleo saturado. Los transformadores crean un campo o flujo magnético que es una función del voltaje aplicado. En una gran medida, el flujo magnético es más o menos proporcional al voltaje, excepto en los extremos altos y bajos. En estos extremos, un cambio relativamente alto en el voltaje, resulta en un cambio pequeño en el flujo magnético, siendo el extremo alto voltaje descrito la “región” de saturación. Una analogía sería un gran tanque de agua con una cañería pequeña de salida al fondo. Al variar el flujo de entrada de agua hacia el tanque, el flujo de salida por la cañería pequeña se mantiene relativamente constante debido al gran volumen de agua contenido en el tanque.

La mayoría de los ferros son utilizados en aplicaciones bajo 1.5kVA, sin embargo existen algunos modelos de hasta 25kVA.

Los ferros pueden proporcionar una Buena atenuación al ruido eléctrico y son muy confiables. Sin embargo, los ferros pueden agregar una distorsión armónica significativa, tener serios problemas con corrientes de arranque o inrush altas, (>170%), ofrecer una muy baja eficiencia a menos de plena carga y tienden a calentarse bastante y son ruidosos. 

Filtrado de Armónicos

El filtrado de armónicos consiste en la eliminación de armónicos de la energía eléctrica entrante. Filtros pasivos se diseñan, (sintonizan), para remover armónicos de una frecuencia y amplitud específicas, pero proporciona una muy baja protección si las características de los armónicos cambia. .

Inversor

Dispositivo que convierte corriente continúa CC o DC a corriente alterna CA o AC. El inversor es un componente básico de las UPI o UPS y algunos otros acondicionadores de energía eléctrica. En si mismos, los inversores no tienen ninguna capacidad de acondicionamiento de energía eléctrica

Transformador de Aislación

Es un transformador alambrado de tal manera que un embobinado está eléctricamente aislado del otro, es decir, la corriente eléctrica no pasa de un embobinado al otro por conducción. Esta aislación permite reducir transientes y ruido menores en la entrada a ser transferido a la salida. Los transformadores de aislación son usualmente provistos de blindaje entre el primario y secundario para suprimir aún más los ruidos y transientes. Estas unidades son principalmente usadas para proporcionar paso de subida o paso de bajada de voltaje, y ofrecen alguna protección contra ruido, pero muy poco más en cuanto a acondicionamiento de energía eléctrica.

Acondicionador de Línea

El término acondicionador de línea es comúnmente usado para referirse a un regulador de voltaje o acondicionador de energía eléctrica usado en aplicaciones de audio y video, aplicaciones computacionales y gráficas. A pesar de que los acondicionadores de línea sirven el mismo propósito que un acondicionador de energía eléctrica, tienden a ser usados en aplicaciones de relativamente bajos KVA.

Aislación de Línea

Aislación entre el primario y secundario de un transformador de aislación.

Conmutador de Tap Mecánico

Los conmutadores mecánicos de taps utilizan un motor para mover los componentes mecánicos para conmutar taps o alterar de alguna otra manera la razón de vueltas de un transformador. Generalmente, el motor mueve un conjunto de escobillas o contactores de una posición a otra para conectar así físicamente cada tap.

Los conmutadores mecánicos de taps pueden alcanzar una regulación de voltaje muy precisa, (<1%), y son relativamente baratos. Por otro lado, estas unidades son sumamente lentas al corregir el voltaje debido a las limitaciones mecánicas y la necesidad de conmutar taps en forma secuencial. Dispositivos electrónicos modernos tienden a requerir tiempos de corrección que son mucho más cortos que los que pueden proporcionar los conmutadores mecánicos de taps.

Acondicionador de Energía Eléctrica

El término “acondicionador de energía eléctrica” es comúnmente usado para referirse a un regulador de voltaje que tiene capacidades más allá que la simple regulación del voltaje. Frecuentemente, los acondicionadores de energía eléctrica proporcionan también grados variados de aislación de línea, atenuación de ruido, supresión de transientes de voltaje, filtrado de armónicos, balaceo de fases.

Primario/Secundario

Primario se refiere a la entrada de un transformador, y secundario se refiere a la salida.

Rectificador

Dispositivo que convierte corriente alterna CA o AC a corriente continúa CC o DC. El rectificador es un componente básico de las UPI o UPS y algunos otros acondicionadores de energía eléctrica. En si mismos, los rectificadores no tienen ninguna capacidad de acondicionamiento de energía eléctrica.

Eliminador de Sag

Los productos protectores contra Sags son dispositivos diseñados para contrarrestar sags, (bajas súbitas y profundas de voltaje).  Las tecnologías para lograr este objetivo se pueden dividir entre tipo almacenadores de energía y tipos no almacenadores de energía.

Los dispositivos del primer tipo almacenan energía en forma eléctrica o mecánica y la descargan para aumentar o restaurar completamente el voltaje cada vez que ocurre un sag.  Este tipo de unidades almacena energía en capacitores, baterías o masas rotatorias.  Este tipo de dispositivos son de alto costo y tienen limitaciones en cuanto a la duración y frecuencia con que pueden corregir sags.

Los dispositivos del tipo no almacenador de energía, utilizan corriente extra del sistema, incluso a voltajes extremadamente bajos, y sintetizan el voltaje necesario para contrarrestar el sag. Este tipo de dispositivo son sustancialmente más baratos y algunos pueden corregir sags sin límites de duración o frecuencia.

Supresor de transientes de Voltaje

Los Supresores de Transientes de voltaje son generalmente varistores de metal oxido, (VMO o MOV) que truncan o cortan el voltaje sobre un valor de borde predeterminado. Esencialmente un resistor no-lineal, el supresor de transiente se coloca entre una fase y tierra. A niveles de voltaje normales, la resistencia del limitador de surge es alta, por lo que solo una mínima corriente circula por esta. A niveles de voltaje por arriba del límite, la resistencia del limitador de transientes se hace tan pequeña, que causa en efecto un cortocircuito, desviando a tierra la corriente potencialmente dañina. Los limitadores de surge proporcionan una valiosa protección frente a niveles peligrosos de voltaje.

Conmutación de Tap

Es el proceso de conmutar o cambiar de taps en un transformador para ajustar así el voltaje de salida.

Para cambiar de tap en un transformador típico, la unidad debe ser desenergizada y aislada, para luego abrirla y mover físicamente el alambrado o cables de un conjunto de taps a otro. Estas unidades son conocidas como conmutadores de tap sin-carga o aisladas.

Unidades que pueden conmutar taps manteniendo la carga energizada son conocidas como conmutadores de taps con-carga o en-línea. Típicamente estas unidades son mecánicas o electrónicas.

Taps

La función normal de un transformador, es el cambiar el nivel de voltaje en la entrada a un nivel de voltaje diferente en la salida, por ejemplo, 408v a 208v. La razón de transformación del voltaje está determinada por el número de vueltas en el primario y secundario del transformador, (razón de vueltas).  Debido a que los voltajes exactos de una aplicación pueden variar, los transformadores son provistos de “taps”, que permiten ajustar la razón de vueltas. Un tap es simplemente una conexión eléctrica al embobinado de un transformador. Al tener taps sobre y bajo el número nominal de vueltas para un embobinado dado, la razón de vueltas puede ser alterada cambiando así el voltaje de salida. Con dos taps colocados 2.5% arriba y abajo del número nominal de vueltas respectivamente, el voltaje de salida se puede ajustar hasta un ±5%.

TVSS

Limitador de Transientes de Voltaje.  Vea Supresor de Transientes de Voltaje.

Unidad de Potencia Ininterrumpida - UPI o UPS

Para aplicaciones monofásicas pequeñas, la unidad de potencia ininterrumpida, (UPI o UPS), es el acondicionador de energía eléctrica preferido. La UPI puede proporcionar acondicionamiento como también un respaldo de batería para el evento de una interrupción de la energía eléctrica. Esto proporciona tiempo para sobrellevar la interrupción o para el respaldo o apagado controlado y seguro de los sistemas afectados.  La UPI debe ser dimensionada para la corriente pico o peak requerida por los dispositivos alimentados, y luego para la duración durante la cual se requerirá corriente a plena carga para la operación o proceso de apagado. El tamaño físico y el costo de una UPI crecen rápidamente a medida que el tamaño de la carga y “duración de baterías” aumenta. En aplicaciones trifásicas mayores, las UPI pueden alcanzar el tamaño de una sala completa, requiriendo de sistemas sofisticados de monitoreo y mantención para prolongar la vida útil de las baterías. Las UPI requieren reemplazo de las baterías que pueden ser tan frecuentes como cada dos años, y el costo de éstas puede llegar hasta el 65% del costo inicial de la unidad, y dependiendo del tipo de baterías, puede haber regulaciones especiales para la disposición de las baterías desgastadas.

Las UPI vienen en cuatro versiones básicas: Standby o fuera de línea, línea interactiva, ferro resonante y doble conversión.

Las UPI standby solamente ofrecen protección frente a un sag de alta duración o una

 Interrupción.  En su modo normal, la batería e inversor de la UPI están fuera de línea y los dispositivos de la carga están alimentados directamente por una línea no acondicionada. Cuando un sag o interrupción ocurre, la UPI es encendida mediante un interruptor mecánico para proveer así de alimentación al los dispositivos de la carga. Una vez que el evento es superado, la UPI vuelve a su estado de carga de baterías standby. Muchas UPI standby incorporan también supresión de transientes. Este tipo de unidades son más frecuentemente usadas para proteger dispositivos individuales tales como estaciones de trabajo.

Las UPI de línea interactiva operan de la misma manera que las standby, pero agregan la capacidad de proporcionar algún grado de regulación de voltaje, (buck-boost o aumento-reducción), a la línea de alimentación de los dispositivos de la carga.

Las UPI ferro-resonante reemplazan la porción buck-boost de las UPI de línea interactiva, con un transformador ferro resonante para proporcionar un grado más alto de acondicionamiento de la línea de alimentación a los dispositivos de la carga.

Las UPI de doble conversión proporcionan el más alto grado de acondicionamiento de energía eléctrica que cualquier otro tipo de UPI. Mientras los tres tipos anteriores solamente utilizan un conjunto de baterías y un inversor en el evento de un sag o interrupción, las UPI de doble conversión utilizan dos inversores en un arreglo rectificador/inversor. Estas UPI convierten la energía de corriente alterna, CA, de la entrada a corriente continua o CC, para convertirla de vuelta a corriente alterna en el segundo inversor. En el caso de un sag o interrupción, el inversor de salida convierte la energía CC de las baterías a corriente alterna para alimentar la carga. La doble conversión, junto con el respaldo proporcionado por el banco de baterías, puede eliminar muchos de los problemas con la energía eléctrica, sin embargo esta capacidad viene acompañada de un alto costo inicial, así como también de alto costos de operación y mantención.

Regulación de Voltaje

Una de las funciones primarias de los reguladores de voltaje y acondicionadores de energía eléctrica es el mantener el nivel de voltaje proporcionado a los dispositivos de la carga dentro de ciertos límites. Típicamente, estas unidades especifican la “regulación de entrada” o “rango de la entrada” y la “regulación de salida”. Por ejemplo, una unidad puede tener un rango de entrada de +10%/-25% y una regulación de salida de ±5%. Esto significa que si el voltaje de entrada se mantiene dentro del valor nominal más 10% y el voltaje nominal menos un 25%, la unidad va a regular el voltaje de salida para que se mantenga dentro del nominal más o menos el 5%. Si el voltaje nominal es de 480 volts, luego en la medida de que el voltaje de entrada no sea mas alto que 528 volts o más bajo que 360 volts, el voltaje de salida se mantendrá entre 504 y 456 volts. Tanto el rango de entrada como de salida varían de acuerdo al fabricante, la tecnología empleada y el rango de precio. Rangos amplios de entrada y bajos en la regulación tienden tener un costo más alto y viceversa. La mayoría de las aplicaciones pueden ser satisfechas con regulaciones de ±3 al 5%. Reguladores con conmutadores mecánicos de taps frecuentemente ofrecen rangos de regulación de ±1/2 a 1%, sin embargo este tipo de unidades tienen un tiempo de respuesta significativamente mas lento que otras tecnologías.

Regulador de Voltaje

Un regulador de voltaje, como su nombre lo implica, regula el voltaje. El voltaje de entrada al regulador es ajustado de tal manera de que el voltaje de salida se mantenga dentro de cierto rango.

Estabilizador de Voltaje

Es el equivalente Británico al Regulador de Voltaje