La elección de los componentes que van a formar parte de la instalación es muy importante. En el tema fuentes, que es el que trataremos en este artículo, se deben tener en cuenta algunas consideraciones para evitar futuros fallos en los dispositivos. De esta forma, completamos un poco más el artículo que escribimos hace tiempo de “Consideraciones sobre fuentes de alimentación conmutadas” y el articulo sobre «Condensadores electrolíticos: Importancia en el mundo del LED»
- MTBF: Tiempo medio entre fallos
- Corriente de arranque (Inrush)
- Protección sobre temperatura (Curva derating)
- Protección sobre corriente
- Corrientes de fuga
MTBF: Tiempo medio entre fallos
El MTBF define el tiempo (expresado en horas) en que permanecerá el dispositivo sin averías cuando trabaje a una temperatura ambiente de 25ºC según el modelo MIL-HDBK-217. Este documento contiene la frecuencia de fallo de varios componentes electrónicos (condensadores, resistencias, transistores, etc).
Las diferencias de este valor entre dispositivos se deben a la calidad de los componentes utilizados y al nivel de complejidad del equipo. Pero, en general es simple: cuanto mayor sea el MTBF mejor será el dispositivo.
La fórmula que lo define es la siguiente:
Por ejemplo, nuestra fuente de alimentación MYNOX-10P24 de FULLWAT tiene un MTBF de >1260K. Este dato lo podemos encontrar en su ficha técnica.
1 año son 8760 horas. Por lo tanto, 1260K hrs son casi 144 años. Esto no quiere decir que la fuente de alimentación va a funcionar perfectamente durante ese periodo de tiempo. El valor MTBF indica el tiempo después del cual la fiabilidad del dispositivo se reduce al 36,8%.
Para nuestra fuente, al cabo de 144 años, de 100 equipos, aproximadamente 37 funcionarán correctamente y 63 equipos fallarán:
¿Y en tres años? 3 años x 24h x 364 días = 26280 horas
Este resultado indica que, en 3 años, de 100 equipos casi 98 funcionarán sin ningún problema y 2 equipos fallarán.
Gracias a una serie de mejoras en calidad en los componentes de nuestras fuentes de alimentación de gama MYNOX, conseguimos mejorar la fiabilidad de nuestras fuentes lo que nos permite dar una garantía de 5 años en esta gama.
Inrush: Corriente de arranque
Se denomina corriente de arranque (inrush) a la corriente que la fuente de alimentación toma de la red durante los primeros ciclos desde el momento en que se enciende. Este pico de corriente puede alcanzar altos valores durante 20ms (1 periodo a 50Hz) y es causado por la carga de los condensadores de entrada.
¿Cómo podemos prevenir que estos picos estropeen los dispositivos?
1. Utilizar limitador de corriente
Estos dispositivos limitan la corriente de encendido cuando se alimentan. De esta forma, evitan que se activen las protecciones de los magnetotérmicos causadas por el pico de corriente de encendido de las fuentes. Deben colocarse siempre detrás del interruptor.
2. No encender todas las fuentes a la vez, sino ir poco a poco.
Conectar un relé con delay conectando parte de las cargas a conexión directa, y otra parte de las cargas a través del relé con delay.
3. Utilizar relés de estado sólido a su paso por cero.
Un relé de estado sólido utiliza semiconductores de potencia (tiristores, transistores, etc) para conmutar corrientes elevadas. Existen relés con función “paso por cero” el cual funciona cuando la tensión alterna pase por el punto cero.
Esto hace que el primer “pico” de tensión esté bloqueado y la carga no lo reciba. También se debe tener en cuenta cuál es el pico de corriente admisible del relé (no sólo la corriente nominal), ya que, si seleccionamos uno de menor corriente, poco a poco los contactos se irán estropeando y llegarán a quemarse. Podrás encontrar más información sobre relés en nuestro artículo del blog “Los relés”
4. Utilizar un contactor para la fase (y otro para el neutro si necesario)
Un contactor no es más que un relé para grandes potencias. A la salida, se coloca un programador que conmute sus interrupciones alimentando la carga.
5. Existen fuentes de alimentación que poseen un termistor NTC conectado a los circuitos de entrada para limitar la corriente de arranque.
Una NTC es un sensor de temperatura cuya resistencia varía inversamente proporcional a la temperatura. A temperatura ambiente, la NTC presenta una alta resistencia. Cuando la fuente está encendida, la resistencia limita la corriente que fluye en el circuito. A medida que pasa la corriente, la NTC se calienta, por lo que la resistencia disminuye, dejando pasar mayor cantidad de corriente.
Protección sobre temperatura
La temperatura ambiente es un factor determinante en el funcionamiento de una fuente de alimentación, afectando directamente a su comportamiento en el caso de sobrecarga o cortocircuito y a la vida útil del dispositivo. Dependiendo de la temperatura, la potencia que la fuente puede suministrar de forma continuada queda limitada.
En las instalaciones, suele haber más de una fuente de alimentación. La temperatura dentro de los armarios de control puede aumentar considerablemente debido al calor residual de los dispositivos, el lugar de la instalación, etc, lo que ocasiona un sobrecalentamiento del sistema.
La potencia de salida máxima disminuye en función de la temperatura. Este valor límite oscila varía en función del diseño de la fuente y depende de la calidad de los componentes internos.
En la siguiente gráfica (Curva de derating) se muestra cómo varía la potencia nominal de la fuente en función de la temperatura de forma continua. Tomamos como ejemplo la fuente LUXOR-55P24 de 550W de FULLWAT.
Cruz verde: La fuente, trabajando a 30ºC y con una carga al 80% de su potencia nominal, funcionará perfectamente.
Cruz azul: La fuente, trabajando también a 30ºC y con una carga del 100% de su potencia nominal, seguirá funcionando correctamente, pero al estar al límite, podría producirse algún problema.
Pero ahora imaginemos que, con una carga del 80% de su valor nominal, la temperatura ambiente aumenta hasta 60ºC, la fuente está fuera de su “zona de funcionamiento” y no se podría refrigerar por sí misma (cruz roja). En ese momento, la fuente se sobrecarga y se activa la protección contra sobre temperatura. Cuando haya recuperado algo la temperatura, se reinicia e intenta funcionar de nuevo. Esto será un bucle constante y la fuente parpadeará de forma continua o de vez en cuando.
Protección sobre corriente
El rendimiento de la mayoría de los modelos de fuentes existentes en el mercado no sobrepasa el 85%. Este dato debe tenerse en cuenta a la hora de conectarle una carga, para no sobrepasar la potencia máxima admisible.
En todo dispositivo de conversión de energía, hay una parte de la energía que se pierde. Se llama rendimiento a la relación entre la potencia de salida en corriente continua y la potencia de entrada en corriente alterna, expresada en porcentaje. A mayor rendimiento, menor energía se pierde, por tanto, menor calor generará.
Desde Fullwat aconsejamos sobredimensionar la instalación con una fuente alrededor del 30% para que sus componentes electrónicos trabajen de forma relajada, pudiendo soportar así posibles incidencias en la instalación como cambios de temperatura o pequeños cambios de tensión.
Por ejemplo, queremos conectar 8m de tira de led a una fuente de alimentación. La tira de led consume 12w/m y funciona a 24V.
En esos 8 metros, obtenemos una carga de 8m * 12w/m = 96W.
Sobredimensionamos con un 30% la fuente = 96W * 1.3 = 124.8W.
Deberemos elegir una fuente de al menos 124.8W de potencia a la salida.
Es muy importante saber cómo dimensionar nuestra instalación. Suscríbete a nuestro blog y elige nuestro regalo “Como calcular correctamente una instalación LED”.
Corriente de fugas
En las instalaciones eléctricas, circula cierta cantidad de corriente a tierra en el conductor de protección, que se denomina corriente de fuga. Las corrientes de fuga se originan generalmente en el asilamiento que protege a los conductores,
En toda instalación eléctrica, por el diferencial circula una corriente a tierra llamada comúnmente “corriente de fuga”.
Estas corrientes se pueden producir por varios motivos:
- Aislamiento: Los aislamientos tienen un nivel de resistencia elevado, por lo que la corriente de fuga debería ser pequeña. Pero, si el aislamiento se daña o ha envejecido, el valor de su resistencia se reduce y, por tanto, aumentar la corriente.
- Protección contra sobre corriente: Habitualmente se suelen utilizar condensadores a la entrada para proteger contra sobretensiones. Éstos añaden más capacidad al sistema de distribución, aumentando las corrientes de fuga.
Por ejemplo, si existen muchas fuentes de alimentación conectadas con una corriente de fuga elevada, la suma de todas ellas debe ser siempre menor a la del diferencial. En caso contrario, la protección del diferencial se disparará.
