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a
r dio práctica
proteción
de los equipos
· polaridad
· sobretensiones
· esquemas
Por Fernando Marías
A
quí es cuando hay posibilidades de que cometamos
un error en la instalación.
Lo mismo que sucede cuando se
hace un montaje, se conecta un
nuevo equipo a la alimentación...
Los despistes se pueden cometer
en cualquier momento, así que lo
mejor es poner las condiciones
para que las consecuencias sean
evitables.
Uno de los accidentes más comunes es invertir la polaridad, ya
sea porque sin darnos cuenta llevamos el positivo a la toma negativa,
y al revés, o porque se desconoce si
el + debe ir al centro del conector, o
es ahí donde se tiene que enchufar
el cable negro. La cuestión es que
un error tan absurdo, que le ocurre
a cualquiera, incluso a los más
veteranos y manitas, provoca en
muchos casos serios problemas en
determinados componentes.
Inversión de
polaridad
La verdad es que cada vez es
más normal que los equipos y
accesorios tengan su propia protección, aun así, que levante la
mano el que alguna vez no conectó
directamente algún aparato con
algún cable sin fusible o, una vez
fundido éste, sustituyéndolo por
Normalmente todos pensamos que los cables y equipos de la
estación, cuanto menos se muevan mejor. Pero, por pocas veces que
se haga, siempre llega el momento de hacer una limpieza general,
colocar los aparatos de otra manera que resulte más cómoda
o comprobar que todo el cableado se encuentra en perfectas
condiciones.
un pequeño puente.
Veamos cuáles son los métodos
existentes para proteger los elementos de nuestra estación ante
una inversión de polaridad. La
forma más simple es mediante un
único diodo (Figura 1), de modo
que si llevamos el cable rojo a la
conexión negativa y la negra a la
positiva no llega la corriente. De
todas formas, el diodo deberá
tener capacidad para soportar la
corriente directa que se necesita,
aportando una caída de la tensión
directa de unos 0,7 voltios en el
caso de los diodos de silicio. Es
una solución válida cuando se trata
de aparatos que tienen un consumo bajo como medidores de ROE,
vatímetros, portátiles en recepción
y en general cualquier dispositivo
que no supere 1 amperio y cuyos
márgenes de tensión estén entre
los 9 y los 12 voltios.
Una mayor protección se logra
si se emplea un puente de diodos
(Figura 2), aunque la caída de
tensión que provoca puede alcanzar los 1,4 voltios para los diodos
de silicio. Es posible utilizar
cuatro 1N4001 (diodo que sería
adecuado para el caso expuesto
anteriormente) o un integrado
de 1A. En todo caso, la masa de
la protección no debe ir a la masa
de la alimentación, lo que lo hace
no utilizable en móvil.
Fuente
Equipo
D
+
FIGURA 1
Protección con un diodo, es el modo más simple, apto
para dispositivos con un consumo reducido.
Una tercera posibilidad es la de
emplear un fusible y un diodo en
paralelo (Figura 3). Si se produce
la inversión de polaridad el diodo
conduce y cortocircuita la alimentación, provocando la fusión
del fusible. En este caso no habrá
caídas de tensión. Es el sistema
más utilizado en los aparatos que
encontramos en el comercio (sobre
todo en emisoras) en los que ya se
alcanzan varios amperios de con-
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Fuente
Equipo
+
FIGURA 2
Protección con un puente de diodos. Puede producirse
una importante caída de tensión.
Fuente
Equipo
Fuente
Equipo
Fusible
+
Fusible
FIGURA 3
Si se produce la inversión de polaridad el diodo conduce
y cortocircuita la alimentación, provocando la fusión del
fusible.
sumo bajo una tensión próxima
a los 12 voltios y cuya salida de
potencia depende de la tensión de
entrada, tal como podéis ver en las
pruebas de potencia según tensión
que hacemos en nuestros ensayos.
El fusible debe ser del tipo
de dos o tres veces la corriente
nominal, mientras que el diodo
debe poder soportar la corriente
de cortocircuito durante el tiempo
que tarde en saltar el fusible. La
corriente máxima, también llamada de punta, llega a alcanzar diez a
+
D
veinte veces la nominal durante un
tiempo inferior a un milisegundo.
Para que el diodo cumpla su
cometido debe ser de silicio y su
corriente nominal muy superior a
la del fusible.
Th
FIGURA 4
La protección crow-bar contra sobre-tensiones es
muy habitual en las fuentes de alimentación que se
encuentran en el comercio
Fuente
Equipo
Fusible
+
Sobretensiones
Al menos tan frecuente como el
caso anterior. Sucede cuando, bien
por desconocimiento o por mero
despiste, se aplica un excesivo
Z
R
Th
Z
R
D
FIGURA 5
Similar a la Figura 4, pero en este caso se conjuga
la protección contra inversiones de polaridad y la
protección contra sobre-tensiones.
voltaje a un dispositivo, algo que es
fácil que ocurra con los portátiles,
receptores, CD, repetidores tipo
loro, PMR446 y en general con
cualquier aparato cuya tensión de
funcionamiento sea inferior a los
12 voltios cuando se los alimenta
a través de una fuente. También
puede existir un problema de
sobretensión cuando se alimenta
un equipo con un adaptador de corriente. Hay que prestar atención
a la salida real de voltaje de estos
adaptadores porque en el mercado
nos podemos encontrar de todo,
los hay del tipo «todo a un euro»
que dan prácticamente siempre la
misma tensión aunque se modifique en el selector, los hay que la
variación es muy pequeña y los hay
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Tiristores
que funcionan bastante bien. En
todo caso es muy conveniente antes de alimentar cualquier aparato
con un adaptador comprobar el
voltaje real que dan ya que suelen
ser fuente de numerosas averías.
En radio hay muchos aparatos
y accesorios que funcionan a una
tensión próxima de la máxima
admisible, por ejemplo los transistores usados en transmisión a
12 voltios y cuya tensión máxima
colector-emisor tiene su límite
entre 16 y 20 voltios. Desde el
momento en que por un fallo en
el alimentador, por ejemplo debido
a un cortocircuito (lo que duplica
el voltaje de salida) la tensión
sobrepasa esa barrera, tendremos
ya otro problema. Para evitar
estas consecuencias se utiliza un
circuito llamado crow-bar (Figura
4),muy frecuente en las fuentes de
alimentación que todos empleáis
en vuestras estaciones.
El fusible y el tiristor están
dimensionados igual que si se
tratase de una protección contra la
inversión de polaridad en la que se
utiliza diodo y fusible (que vimos
anteriormente). La tensión Zener
del diodo Z es el que establece el
umbral de apertura del sistema.
Cuando el nivel se alcanza, Z
conduce a través de la resistencia
R. La tensión en los bornes de
R aplicada al gatillo del tiristor
dispara éste, comportándose como
un cortocircuito durante la fusión
de F.
Más protección
Para un nivel de protección de 15
voltios, Vz=15 voltios/0,4 W y R=1
KΩ. R es una resistencia de fuga
que sirve para mantener el potencial
del gatillo del tiristor en 0 voltios
en ausencia de sobretensión. En
las fuentes que emplean el circuito
crow-bar, el fusible es sustituido por
un disyuntor electrónico colocado
delante de la regulación.
El tiristor es un semiconductor unidireccional (la corriente circula en un único sentido)
de cuatro capas que se utiliza normalmente
para controlar la potencia eléctrica. Utiliza
realimentación interna para conmutar. Sus
semiconductores pueden actuar, en base a su
propia naturaleza, como aislantes o como conductores, en función
de la temperatura que alcancen, por lo que adquieren el carácter
de interruptores o conmutadores.
Tienen tres terminales, puerta, ánodo y cátodo, con uniones
PNPN, por lo que pueden tener el formato PNP y NPN como si se
tratasen de dos transistores normales, de ahí que se diga que trabajan con tensión realimentada. La puerta controla la conducción
entre ánodo y cátodo.
Cuando se activa el tiristor pasa a comportarse como un diodo
de conducción y deja de haber control sobre el dispositivo. Por el
contrario, si se reduce la corriente directa del ánodo por debajo de
cierto nivel (llamado corriente de mantenimiento), pasa a estado
de bloqueo.
Cuando el sistema de protección que acabamos de ver se
utiliza entre la alimentación y el
equipo a proteger puede completarse con el diodo D (Figura
5), se obtiene así una protección
doble ya que lo es contra las sobretensiones y también contra las
inversiones de polaridad.
Hay que tener en cuenta que
no hay posibilidad de sustituir
el fusible o el tiristor por un relé
electromecánico ya que la eficacia
de la protección es inversamente
proporcional al tiempo de res-
puesta.
Aquí tenéis algunas ideas para
proteger vuestros aparatos en
función del consumo de los mismos y del objetivo que se quiera
alcanzar, inversiones de polaridad,
sobretensiones o ambas cosas a
la vez. De cualquier forma no
olvidéis nunca que cualquier dispositivo, sea cual sea su consumo
y el nivel de protección que le
hayamos proporcionado, debe
llevar un fusible en serie con la
alimentación y el suficiente amperaje.
positivo o
negativo
La conexión de un equipo a una fuente de alimentación es algo que
se hace mecánicamente. Todos sabemos que hay dos cables, uno va al
positivo y otro al negativo, pero lo que generalmente no hacemos es respetar el orden en que ambos deben enchufarse. En primer lugar hay que
colocar el negativo, ya sea cuando se hace la instalación en el coche o en
cualquier otra fuente de electricidad, porque nuestro cuerpo es un buen
conductor, de manera que si conectamos primero el positivo y tocamos
accidentalmente la masa (con la mano o con un objeto metálico) o una
superficie húmeda corremos el riesgo de electrocución.
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