Fuentes de alimentación industriales: carril DIN, DC/DC y SAI

¿Cómo funciona una fuente de alimentación conmutada?

Hoy casi todas las fuentes de alimentación de un armario eléctrico son conmutadas. La tensión de red se rectifica y después se trocea a alta frecuencia, lo que permite usar un transformador pequeño. Luego la tensión se vuelve a rectificar y filtrar, y un regulador mantiene estable la salida.

El transformador aísla galvánicamente la salida de la red, de modo que el lado de 24 V puede tratarse como muy baja tensión (SELV o PELV). Los equipos conectados a la red pública tienen que cumplir los límites de armónicos de la EN 61000-3-2, que se aplican a partir de 75 W. Por eso las unidades más grandes llevan corrección del factor de potencia (PFC).

¿De qué tamaño tiene que ser la fuente de alimentación?

Suma la corriente de todas las cargas de 24 V: PLC, E/S, sensores, válvulas, relés y paneles. Añade un 20–30 % de margen para ampliaciones y para que la fuente trabaje más fría.

Corrientes de conexión y reserva de potencia

Las cargas con grandes condensadores de entrada, como los ordenadores industriales, absorben un fuerte pico de corriente al conectarse. Los motores de CC, las electroválvulas y los frenos consumen varias veces su corriente nominal en el arranque.

Busca dos cosas en la hoja de datos. La reserva de potencia (boost) significa que la unidad puede entregar, por ejemplo, el 150 % de su potencia nominal durante unos segundos. El comportamiento ante sobrecarga decide el resto: la limitación a corriente constante entrega la corriente máxima hasta que la carga ha arrancado, mientras que una unidad que se desconecta y vuelve a intentarlo (modo hiccup) puede no llegar nunca a arrancar una carga capacitiva grande.

¿Monofásica o trifásica, y con qué rango de entrada?

Por debajo de unos cientos de vatios suele bastar una fuente monofásica. Un rango de entrada amplio como 85–264 V AC funciona en todo el mundo, y muchas unidades admiten también CC.

Con potencias más altas es habitual la trifásica. Reparte la carga por igual entre las fases, y una entrada de 340–550 V AC cubre tanto las redes de 400 V como las de 480 V.

24 V DC es el estándar en automatización, mientras que 48 V se usa en telecomunicaciones y para PoE. En envolventes pequeñas, el ancho se cuenta en módulos de 17,5 mm, y las unidades ultraestrechas, desde un módulo de ancho, caben en cuadros de distribución y en automatización de edificios.

Rendimiento, calor y montaje

Con 480 W de salida y un rendimiento del 94 %, las pérdidas son de unos 31 W. Con un 88 % son 65 W: el doble de calor en el armario.

Por encima de cierta temperatura ambiente, a menudo 50–60 °C, hay que reducir la potencia de salida según la curva de derating. Como regla práctica, la vida útil de los condensadores electrolíticos se reduce a la mitad por cada 10 °C de aumento.

Las fuentes para carril DIN suelen refrigerarse por convección. Móntalas en la posición que indica la hoja de datos, con espacio libre por encima y por debajo. Montarlas de lado o junto a un variador de frecuencia puede obligar a reducir mucho la potencia.

Redundancia y selectividad: cuando la alimentación no puede fallar

En plantas de proceso, depuradoras y túneles, el fallo de una unidad no puede cortar la alimentación. La solución es la redundancia N+1: dos unidades capaces de soportar cada una toda la carga, conectadas a través de un módulo de redundancia. El módulo desacopla las salidas con diodos o MOSFET (OR-ing), de modo que una unidad averiada no puede arrastrar a la que funciona. Cablea los dos contactos DC OK, porque de lo contrario nadie se dará cuenta cuando falle una.

La conexión en paralelo con reparto de corriente da más potencia, pero ninguna reserva si la carga necesita todas las unidades.

Selectividad significa que solo dispara el fusible del circuito averiado. Un magnetotérmico de curva B necesita 3–5 veces su corriente nominal para disparar de forma instantánea, y uno de curva C, 5–10 veces. Por eso una fuente de 10 A nunca hará disparar rápido un B6, y mientras tanto la tensión cae para todas las cargas. Usa una unidad que entregue un pulso de corriente breve de varias veces su valor nominal, o interruptores electrónicos por salida.

SAI y módulos de respaldo para 24 V DC

Una fuente de alimentación normal mantiene la salida durante unos 20 ms después de un corte. Para cortes más largos hace falta algo más:

• Módulo de respaldo con condensadores: sin mantenimiento, para cortes de hasta unos pocos segundos.
• SAI de CC con batería: un controlador carga la batería y la conecta cuando hay un corte. Aguanta minutos u horas, para que un PLC o un ordenador puedan apagarse de forma controlada.
• SAI de CA (sistema de alimentación ininterrumpida): para ordenadores y equipos que necesitan 230 o 115 V AC.

Convertidores DC/DC para vehículos, ferrocarril y defensa

Un convertidor DC/DC transforma una tensión de batería variable en una tensión estable, por ejemplo de 24 V a 12 V para una radio.

• Vehículos y maquinaria móvil: la tensión cae durante el arranque del motor y sube bruscamente con el load dump, tal como describe la ISO 16750-2. Elige un rango de entrada amplio, por ejemplo 9–36 V.
• Aislado o no aislado: un convertidor aislado rompe los bucles de tierra. Uno no aislado es más pequeño, pero comparte el negativo con la batería.
• Ferrocarril: la EN 50155 fija requisitos de temperatura, variaciones de tensión, interrupciones, vibraciones y CEM a 24, 72 o 110 V DC.
• Defensa y aeronáutica: convertidores MIL para 28 V, diseñados para los transitorios de la MIL-STD-1275 (vehículos terrestres) y la MIL-STD-704 (aeronaves), a menudo refrigerados por placa base.

¿Qué homologaciones necesitas?

Ejemplos de aplicación y errores habituales

• Fábrica: 24 V para PLC, E/S, sensores y válvulas.
• Vehículos y maquinaria móvil: convertidores DC/DC para 12 y 24 V en máquinas forestales, carretillas elevadoras, autobuses y vehículos de emergencia.
• Energía e infraestructuras: unidades con entrada de CC en subestaciones, SAI de CC en estaciones de bombeo y túneles.
• Tecnología médica: fuentes de alimentación según IEC 60601-1.
• Defensa: convertidores MIL y SAI para vehículos y buques.

1. Dimensionar solo para la carga continua. Las corrientes de conexión pueden provocar una sobrecarga en cada encendido.
2. Olvidar el derating. Una fuente en un armario a 60 °C solo puede entregar una parte de su potencia nominal.
3. Confundir paralelo con redundante. Sin módulo de redundancia y sin reserva, un solo fallo lo tumba todo.
4. El fusible no dispara. Comprueba que la unidad puede entregar corriente suficiente para hacer disparar el fusible.

Fuentes de alimentación de SCN

Suministramos fuentes de alimentación monofásicas y trifásicas para carril DIN de Mean Well y Mibbo, y controladores de SAI de CC de Mean Well. Para defensa, aeronáutica y naval ofrecemos convertidores DC/DC, módulos de mantenimiento (hold-up), fuentes AC/DC y SAI de Enercon.

Ejemplos de nuestra gama

Preguntas frecuentes

¿Qué tamaño de fuente de alimentación necesito?

Suma la corriente de todas las cargas, ten en cuenta las corrientes de conexión y añade un 20–30 % de margen. Comprueba que el valor nominal vale a la temperatura del armario.

¿Qué diferencia hay entre una fuente lineal y una conmutada?

Una fuente lineal convierte en calor la tensión sobrante. Genera muy poco ruido eléctrico, pero tiene un rendimiento bajo. Una fuente conmutada es más pequeña y mucho más eficiente.

¿Se pueden conectar dos fuentes de alimentación en paralelo?

Sí, si están diseñadas para ello y tienen reparto de corriente. Para tener redundancia también necesitas un módulo de redundancia, y cada unidad tiene que poder soportar sola toda la carga.

¿Qué diferencia hay entre un SAI de CC y un módulo de respaldo?

Un módulo de respaldo almacena energía en condensadores y cubre cortes de hasta unos pocos segundos sin mantenimiento. Un SAI de CC usa una batería y aguanta minutos u horas, pero hay que revisar y cambiar la batería.