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Inversores de Corriente: Calidad y Dimensión

por: Eliseo Sebastian
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Calcular tamaño de energía

1. Presentación

Para funcionar casi la totalidad de los aparatos, herramientas, equipos, artefactos de casa, utensilios y dispositivos se requiere disponer energía eléctrica de 110 V, 120 V, 220 V o 240 V de corriente alterna (CA). No se pueden operar con la energía acumulada solo en las baterías ni con lo generado de los paneles solares por ser de baja tensión de corriente continua (CC) como 6 V, 12 V, 24 V o 48 V.

Inversores de CC a CA

Se necesita un componente estático de energía que convierta la corriente continua en corriente alterna en su salida, regulando la tensión y la frecuencia, incluso corriente alterna que se pueda inyectar a la red pública en calidad de venta de energía eléctrica. Ese componente es el llamado Inversor.

2. Componentes por tipo de corriente 

  • El aparato que hace variar la Corriente Continua CC a Corriente Alterna AC es el Inversor.
  • Rectificador el equipo que mantiene una Corriente Continua CC a la misma Corriente Continua CC.
  • Convertidor el equipo que hace variar la Corriente Alterna AC a Corriente Continua CC.

Nos estamos ocupando del Convertidor.

3. Dimensionamiento de Inversor

3.1 Premisas

• La suma de las potencias de los equipos a operar simultáneamente deberán ser cuando mucho el 80 % de la potencia nominal del inversor.

• Que el Inversor trabaje a una eficiencia mínima de 90 % durante las 24 horas del día. (El propio instrumento tiene su control de eficiencia).

• El voltaje del Inversor se especifique tanto por el voltaje de entrada en DC (12 V, 24 V, 48 V) como por el voltaje de salida en AC (110-120 V o 220-230 V). • Para una buena “Calidad de Energía” debe haber una buena definición del tipo de onda producida por el inversor: cuadrada, senoidal o cuasi-senoidal.

Un Buen Inversor debe proteger al alto y bajo voltaje y además a las inversiones de polaridad a las descargas atmosféricas a los microprocesadores, entre otros.

3.2 Pasos claves para el cálculo 

Primero. Tensión de la batería o banco de baterías en uso. Los inversores dependen de la entrada de voltaje en el Sistema.

Por ejemplo, si el sistema trabaja en un ambiente de 12 V en baterías y la potencia no pasa de 3 kW bastará con inversores pequeños.

Segundo. La potencia (kW o W) del Sistema que requiere paneles fotovoltaicos. Es decir, la suma de las potencias de los dispositivos, artefactos o equipos que van a usarse en la casa o edificio total. (para esto nos ayudan los catálogos o placas en cada equipo). En el caso de nuestro ejemplo (cabaña) la sumatoria de potencia instalada es total 1,386 W.(tabla siguiente)

Cuadro de consumo de energía. Cabaña particular

Tercero. La calidad de la señal de corriente alterna (CA). Aunque el costo de inversión sea mayor los profesionales recomiendan los inversores de «onda sinusoidal pura» más que la de «onda sinusoidal modificada».

3.3 Cálculo de Inversor

Por regla general, la potencia máxima que consume el inversor en un sistema de energía fotovoltaica es el total de potencia, es decir, la sumatoria de Potencias (Watts) de cada uno de los dispositivos instalados.

En nuestro caso ejemplo (cuadro arriba) observamos que la Potencia instalada arroja un total de 1,386 Watts .

P(instalada)=1,386 W

Sobre este dato, se considera un Coeficiente de Pérdida para asegurar más el Rendimiento del Inversor. Según documentos, la mayoría usa un Rendimiento de Inversor de 80 % a 9 0%.

Aplicaremos un rendimiento de 90 % por lo que nuestro Inversor será de la siguiente dimensión:

Fórmula simple para hallar el tamaño de nuestro Inversor será:

Pinversor = Pinstalada / % Rend.

Pinversor = 1,386 /0.90    ===>>   1,540 W

4. Elección en el Mercado de Inversores

Con los datos calculados nos es fácil buscar y adquirir el inversor que necesitamos. Encontramos una oferta. Sugerimos echar una mirada al reporte Inversores y sus Ondas

Inversor BELTTT 1500W 12V DC a 230V AC

Elegimos un inversor de onda senoidal STECA COMPACT modelo 1600-12, con control de descarga de batería de una potencia de 1300 W, con la posibilidad de sobrepasar su potencia hasta los 1600 W por un intervalo de 30 minutos. La mayoría de los inversores están disponibles con 120 solo VAC salida, los cuales tienen la capacidad de ser apilados (conectados entre sí) para el suministro de 120/240 VCA a los centros de carga y algunos se pueden apilar para proporcionar 120/208 VCA para aplicación comercial.

Inversor de energía solar de 1500W

5. Recomendaciones finales

En su mayoría usan Inversores de Onda Cuadrada por el buen rendimiento al tener pérdidas pequeñas gracias a la no existencia de filtros.

Tomar muy en cuenta su compensación para un mejor rendimiento.

Es decir, si contamos con un Inversor de 1800 W cuyo rendimiento es 90 % debemos considerar una fuente (paneles) o almacén (batería) de donde tomar 2000 W de energía aproximadamente. Ahora si este mismo Inversor se utilice para 700 W (ejemplo) debemos considerar una fuente o almacén de 778 W como mínimo.

Otros autores prefieren considerar como asegurando el trabajo del Inversor un rendimiento de apenas 70 %.

Para los arranques de muchos aparatos o equipos se requieren Inversores de mayor rendimiento, hasta 5 veces más de corriente. Por ejemplo para encender un televisor de 80 W  a colores es mejor utilizar un Inversor de 400 W.

El montaje debe ser estable con independencia de la potencia en cada instante. Admiten una variación del 5 % en convertidores senoidales y del 10 % en convertidores de onda cuadrada. Pero si existen baterías, la tensión real de entrada no será mayor del 125 % ni menor del 85 % de la tensión nominal de entrada del inversor.

Hemos encontrado otras recomendaciones como el uso de Inversores de onda senoidal con una potencia nominal inferior a 1.0 kVA porque no producen daño a las cargas por lo contrario aseguran su trabajo normal de las cargas. (artefactos, equipos, herramientas, etc.).

6. Otras consideraciones para el pedido de Inversor

Arranque automático.  Conectarse y desconectarse cuando exista una mayor o menor energía eléctrica una red.

  • Su voltaje de salida debe ser estable.
  • Potencia máxima, la más ajustada a la consumida por la instalación
  • Tener una mínima distorsión de armónicos.
  • Tener conocimiento de la tensión de entrada.
  • Conocer su potencia nominal y también la «potencia pico» en los arranques. Los de onda cuadrada no aguantan muy bien las subidas.
  • Resistir potencias pico como arrancar un motor sin que colapse el inversor.
  • Buena eficiencia en la relación Potencia de Salida vs. Potencia de Entrada.
  • Forma de la onda conocida y precisa.
  • Protector electrónico contra los cortocircuitos.
  • Buen rango de temperatura de operación del inversor. Aguantar entre -5°C y 40°C buen comportamiento térmico.
  • Señales luminosas necesarias para indicamos un posible cortocircuito.
  • Sea posible a conectarse en paralelo con otros equipos por si se incremente la instalación.
  • Carga conectada al inversor debe ser conocida.
  • Todas las señalizaciones adecuadas y operativas.
  • De alta Seguridad.  Tener todo lo necesario para evitar cortocircuito, sobrecarga, inversión en la polaridad, etc.

7. Conclusiones

La calidad y capacidad de los inversores están dadas por su capacidad de convertir cualquier voltaje de corriente continua a corriente alterna. Así se hace útil y comprensible la instalación de paneles solares fotovoltaicos sea con conexión a cualquier red eléctrica convencional o en forma aislada hasta en alguna zona rural soleada.

El tener en cuenta el tipo de onda electrónica del inversor es importante y además los porcentajes de seguridad para no tener problemas durante los arranques de motores o equipos de alta tensión. Así los inversores tendrán mejor durabilidad y confianza.

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