Reguladores - Arturo Lara

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1. Reguladores
Como sabemos para que un sistema fotovoltaico autónomo pueda proporcionar
energía eléctrica en cualquier momento a su circuito de utilización, necesita un
sistema de acumulación que almacene la energía eléctrica sobrante, producida
durante el día, para devolverla en las horas de baja o nula radiación solar.
La batería de acumuladores cumple esta misión y se va a cargar y descargar perió-
dicamente, recibiendo energía eléctrica del generador fotovoltaico durante el día
y devolviéndola al circuito de utilización durante la noche o en las horas de baja
radiación solar. El control de este proceso de carga y descarga Lo realiza un dispo-
sitivo denominado regulador de carga o simplemente regulador. Este dispositi-
vo, a pesar de su sencillez y su bajo coste comparado con el coste total del siste-
ma, es fundamental para proteger la vida útil de la batería y mejorar el
funcionamiento del sistema fotovoltaico.
1.1. Funciones del regulador
Las principales funciones de un regulador de carga en un sistema fotovoltaico son:
· Proteger a la batería de acumuladores contra la sobredescarga o descarga pro-
funda.
· Proteger a la batería de acumuladores contra la sobrecarga, limitando la tensión
de fin de carga.
· Evitar la descarga nocturna de la batería de acumuladores sobre el generador fo-
tovoltaico.
La figura 3.1 es un diagrama de bloques que representa un ejemplo de sistema fo-
tovoltaico autónomo básico. La función del regulador está representada de forma
básica por un diodo D que impide la circulación de corriente de la batería hacia
el generador fotovoltaico, evitando la descarga nocturna, y por un interruptor A
que tiene como misión:
· Desconectar la batería de acumuladores del generador fotovoltaico cuando hay
sobrecarga (abriendo el interruptor A).
· Conectar la batería de acumuladores al circuito de utilización por la noche (ce-
rrando el interruptor A).
· Desconectar el circuito de utilización cuando hay sobredescarga de la batería de
acumuladores (abriendo el interruptor A).
Otras funciones, que dependen de cada fabricante, mejoran las prestaciones de los
reguladores de carga. Algunas de ellas son:
· Ajuste del procedimiento de carga según el tipo de batería. Permite seleccio-
nar el tipo de batería, normalmente plomo-ácido (electrólito líquido) o gel
(electrólito gelificado), para adecuar los valores de tensión de carga y los tiem-
pos de aplicación de dichas tensiones al tipo de batería conectado.
· Protección contra la inversión de polaridad, impidiendo el funcionamiento y
emitiendo una alarma sonora. Si la inversión de polaridad se produce en los
bornes de la batería de acumuladores, el regulador no se pone en marcha y man-
tiene abiertos todos los circuitos. Si la inversión de polaridad se produce en la
entrada del generador fotovoltaico, el regulador mantiene abierto el circuito
del generador fotovoltaico.
Reguladores e inversores
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• Protección contra cortocircuitos, tanto en la entrada del generador fotovoltaico como en la salida del circuito de utilización. Si el cortocircuito se produce en la entrada, se abre ese circuito protegiendo el sistema de regulación y todos los elementos conectados al mismo. Si el cortocircuito se produce en la salida se abre el circuito de utilización, protegiendo el sistema de regulación frente a corrientes elevadas.
· Medición de la temperatura de la batería de acumuladores mediante un sensor para corregir el valor de la tensión de fin de carga.
· Protección contra sobretensiones en la entrada del generador fotovoltaico. En caso de una tensión superior a la especificada para el regulador se interrumpe el proceso de carga de la batería de acumuladores. Para las sobretensiones producidas durante las tormentas eléctricas, se utilizan varistores, que absorben dichas sobretensiones y protegen a los elementos conectados al regulador.
· Protección contra sobreintensidades. Si aparece una sobreintensidad por sobrecarga en el circuito que va del generador fotovoltaico a la batería de acumuladores, el regulador interrumpe el proceso de carga. Si la sobrecarga se produce en el circuito que va de la batería a utilización, el regulador interrumpe dicho circuito. En ambos casos para protegerse, a sí mismo y al resto de elementos conectados al regulador.
t Figura 3.2. Regulador de carga con pantalla LCD donde se monitoriza el estado de carga. (Cortesía de Steca). a) Regulador para montaje interior (IP22). b) Regulador para montaje exterior (IP65).
· Protección contra descargas excesivas. En la mayoría de los reguladores se establece un nivel mínimo de carga de entre el 20% y el 30% de la capacidad nominal de la batería de acumuladores. Si se sobrepasa ese valor se desconecta la salida del circuito de utilización. Cuando se recarga la batería de acumuladores y se alcanza una tensión mínima se vuelve a conectar automáticamente la salida del circuito de utilización.
· Monitorización del proceso de carga/descarga con indicación de los valores de tensión e intensidad en cada instante (figura 3.2).
· Indicación de los estados de alarma mediante señales ópticas y acústicas. Entre las alarmas más frecuentes que incorporan los reguladores se pueden citar:
- Baja tensión de la batería de acumuladores. Indica que la batería de acumuladores se encuentra en un estado comprometido del nivel de carga. Si este estado se mantiene durante un tiempo determinado (superior a algunos segundos, para discriminar las sobreintensidades transitorias, por ejemplo por el arranque de un motor) se produce la desconexión de la salida de utilización.
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Unidad 3
v cabulario
Estratificación
En los acumuladores de electrólito
liquido, el ácido se consume du-
rante la descarga y se regenera
durante la carga. El ácido regene-
rado en la carga es más denso y
tiende a situarse en el fondo por
efecto de la gravedad. La diferen-
cia de densidades que este efecto
produce en el electrólito se deno-
mina estratificación.
Sulfatación
En las baterías de plomo-ácido con
electrólito líquido, si el balance
energético no es bueno y la batería
permanece con bajos niveles de
carga mucho tiempo, el depósito
de sulfato de plomo sobre las pla-
cas aumenta de espesor La corrien-
te de carga no consigue despren-
derlo totalmente, reduciéndose la
superficie activa de las placas, lo
que acorta rápidamente la vida útil
del acumulador. Este mecanismo se
conoce como sulfatación de la
batería.
· Desconexión del circuito de utilización por baja tensión de la batería de
acumuladores. Indica una descarga excesiva de la batería de acumuladores.
· Tensión alta en la batería de acumuladores. Se activa si la tensión de La ba-
tería de acumuladores alcanza un valor excesivamente alto. Puede ocurrir
porque la salida del regulador no funciona correctamente o porque se está
cargando la batería por otros medios con una regulación deficiente, por ejem-
plo si se usa un cargador externo con grupo electrógeno.
· Exceso de corriente. Se activa cuando aparece una sobreintensidad tanto en
la entrada como en la salida del regulador. La sobreintensidad debe mante-
nerse durante unos segundos para que se active esta alarma. Se desactiva de
forma automática cuando la sobreintensidad desaparece.
· Cortocircuito. Indica que se ha producido un cortocircuito en la entrada o
en la salida del regulador. Se desactiva de forma automática cuando el corto-
circuito desaparece.