¿Cómo calcular la corriente Alterna máxima de entrada?

AN-21

Conocer la corriente de entrada máxima en una Fuente de poder puede ayudar mucho para seleccionar los requerimientos de servicios eléctricos, la selección de interruptores de circuitos, El cable de la corriente alterna de entrada, y la selección del transformador aislador en las aplicaciones flotantes. Calcular la corriente de entrada máxima es muy fácil si sabe unos pocos parámetros básicos y un poco de matemáticas simples.

Clasificación de la potencia de la Fuente de poder de alto voltaje
Todas las fuentes de poder de Spellman anuncian su potencia máxima en watts. Este es el primer parámetro que necesitaremos y lo podemos obtener de la hoja de datos del producto. La mayoría de las fuentes de poder de Spellman muestran su clasificación de potencia en su número de modelo- por ejemplo, un SL30P300/115 es de 30kV, unidad de polaridad positiva que puede proveer 300 watts, máximo; operada desde una línea de entrada de 115V de Corriente Alterna (CA).

Eficiencia de la Fuente de poder
La eficiencia de la Fuente de poder es la relación entre la potencia de entrada y la de salida. Normalmente, La eficiencia es referenciada como un porcentaje, o un decimal menor a 1, por ejemplo 80% o 0.8. Para calcular la potencia de entrada se toma la máxima potencia de salida indicada y se divide en la eficiencia:

300 watts / 0.8 = 375 watts

El factor de Potencia
El factor de potencia es la relación del poder real y la potencia aparentemente utilizada. Normalmente es expresa como un decimal menor a 1. El potencial real se expresa en watts mientras que la potencia aparente se expresa en VA (Voltaje-Amperes). Las unidades de potencial conmutable monofásicas no corregidas normalmente tienen un factor de poder muy pobre, como .65. Las unidades trifásicas de potencial conmutable tienen un factor mayor, como de .85. Las unidades con un circuito activo de corrección de potencial tienen un factor de potencial realmente bueno, como de 0.98. En nuestro ejemplo arriba mostrado, nuestra unidad es una unidad no corregida, alimentada por una línea monofásica por lo que.

375 watts / 0.65 = 577 VA

Voltaje de la Línea de Entrada
Necesitamos saber la el voltaje de la Corriente Alterna (CA) de entrada para la cual se diseñó y que se espera alimente la unidad. En el ejemplo anterior, el voltaje de entrada de la CA e de 115V CA. Este es el voltaje nominal, en realidad el voltaje de entrada se especifica entre ±10%. Necesitamos restar 10% para considerar el peor de los casos, y condición baja de la línea:

115Vac – 10% = 103.5Vac

Corriente máxima de CA de entrada
Si tomamos 577 VA y dividimos entre 103.5Vac obtenemos:

577 VA / 103.5Vac = 5.57 amps

Si su Voltaje de entrada de CA es monofásico, entonces tenemos nuestra respuesta, 5.57 amps.

Voltaje de entrada trifásico
Las unidades con voltaje de entrada trifásico son alimentadas por voltajes de tres fases, por lo tanto, tienen un mejor factor de potencia comparadas con las unidades monofásicas.
Además, las fases de corrientes de alimentando la unidad serán menores debido a las tres fases de alimentación de la unidad. Para obtener la corriente de entrada por fase, dividimos nuestro cálculo de corriente de entrada por √3 (1.73).

Calculemos el siguiente ejemplo: STR10N6/208. De la hoja de datos del STR obtenemos la potencia máxima de 6000 watts, la eficiencia es de 90% y el factor de poder es 0.85. A pesar de que el STR puede operar por debajo de 180Vac por diseño, en este ejemplo, estimaremos que se alimenta vía 208Vac, 3 fases. Así obtenemos la corriente máxima de entrada por fase de la siguiente manera:

Eficiencia de la fuente de poder
6000 watts / .9 = 6666 watts

Factor de potencia
6666 watts / .85 = 7843 VA

Voltaje en la línea de entrada
208Vac – 10% = 187Vac

Máxima Corriente alterna de entrada
7843 VA / 187Vac = 41.94 amps (si es monofásica)

Corrección para una entrada de tres fases
41.94 amps / √3 (1.73) = 24.21 amps por fase


De manera que tendremos dos ecuaciones, una para entradas monofásicas y otra para trifásicas:

Ecuación para corriente de entrada máxima de una fase (monofásica)
Corriente de Entrada = Máximo Potencia/(Eficiencia)( Factor de Potencia)(Voltaje de Entrada Mínimo)

Ecuación para corriente de entrada de 3 fases(trifásica)
Corriente de Entrada = Máximo Potencia/(Eficiencia)( Factor de Potencia)(Voltaje de Entrada Mínimo) (√3)

Estos cálculos de corriente de entrada son para la el peor de los casos: asumiendo que la unidad está corriendo a máxima potencia, operando a bajas condiciones y tomando en cuenta los factores de potencia y de eficiencia.