La resolución de problemas es un proceso que con tanta frecuencia parece remitirnos a los problemas más sencillos. Cuando muchas partes de un sistema dejan de funcionar repentinamente, ya sean los sensores o un gabinete de PLC completo, podría indicar una fuente de alimentación defectuosa.

Probar las fuentes de alimentación suele ser un proceso bastante rápido, pero sin la información adecuada, algunos resultados pueden ser engañosos. Los distintos tipos de fuentes de alimentación también ofrecen diferentes posibilidades de reparación. En muchos casos, una vez identificada una fuente defectuosa, es mucho más eficiente simplemente reemplazarla.

 

Paso uno: Prueba con un voltímetro

El primer paso es probar los terminales de la fuente de alimentación con un voltímetro, pero ¿es más lógico probar primero los terminales de entrada o los de salida ? La respuesta puede depender de los síntomas. 

Si observamos que todos los dispositivos que reciben alimentación de la fuente están ‘apagados’, entonces la fuente es la principal sospechosa. Aquí tenemos un síntoma clave que puede ayudar a diagnosticar el problema. La mayoría de las fuentes de alimentación tienen un LED de 'DC OK' o 'Power' que se enciende si la fuente funciona correctamente. Si el LED está encendido, podemos pasar al segundo paso: la prueba en condiciones de carga.

Si el LED está apagado, la fuente de alimentación no está funcionando y sería razonable revisar primero los terminales de entrada. Si la entrada recibe correctamente la alimentación, podemos descartar cualquier problema aguas arriba. La mayoría de las fuentes de alimentación reciben voltajes de CA, ya sean monofásicos o trifásicos, por lo que el medidor debe configurarse en el modo de voltaje de CA. Si no se detecta voltaje, revise los fusibles aguas arriba, los disyuntores o los interruptores de desconexión de las ramas.

 

Figura 1. La mayoría de las fuentes de alimentación industriales utilizan alimentación de entrada monofásica o trifásica, indicada mediante las etiquetas de terminales L/N o L1/L2/L3.

 

Si la entrada mide un voltaje dentro del rango nominal aceptable, la salida se convierte en el factor principal que determina si los dispositivos recibirán la alimentación adecuada. La prueba de los terminales de salida debería producir un valor muy cercano al voltaje nominal de salida. Para esta prueba, utilice el modo de voltaje de CC del medidor.

 

Ajuste de voltaje

Las fuentes de alimentación industriales a veces pueden ajustarse dentro de un rango pequeño para ajustar con precisión la salida, pero esto está diseñado para compensar los efectos de la carga, no las fallas producidas con el tiempo. Debe planear realizar este ajuste al principio de la instalación, cuando el sistema se enciende y todos los dispositivos están funcionando. No debe utilizarse para aumentar el voltaje si este cae repentinamente un día después de años de servicio.

 

Figura 2. La mayoría de las fuentes de alimentación cuentan con terminales de ajuste de voltaje.

 

Prueba con una tarjeta de derivación

Casi todos los gabinetes de control utilizan bloques de terminales para distribuir la alimentación y las señales de control. Los terminales + y - de la fuente de alimentación normalmente tienen cables que llevan el voltaje hasta estos puntos de distribución. Si es difícil acceder a la fuente de alimentación, localice estos bloques de terminales para realizar la prueba del voltaje de salida.

A veces la salida es simplemente demasiado pequeña para probarla, como en el cable USB de un cargador de teléfono. En otras ocasiones, los terminales son extremadamente difíciles de alcanzar porque están ocultos detrás de tendidos de cables. Si la prueba es muy importante, pueden adquirirse tarjetas de derivación. Estas tarjetas convierten el cable pequeño o inaccesible en una tarjeta más grande con terminales a los que se puede acceder fácilmente. Intento tener siempre un par de tarjetas de este tipo en mi taller.

 

Figura 3. Las tarjetas de derivación permiten realizar pruebas cuando no es fácil acceder a los terminales de la fuente de alimentación.

 

Paso dos: Prueba de carga

Si comprobamos que la entrada de la fuente de alimentación es correcta, pero la salida está APAGADA, esto no significa necesariamente que la fuente haya fallado. En el paso anterior, la medición se realizó sin tener en cuenta si la carga estaba activa o no. ¿Debe conectarse la carga cuando se realiza la prueba o no? La respuesta correcta es: ambas cosas.

 

Prueba de salida sin carga

Primero, pruebe los terminales de salida cuando la carga esté desconectada (voltaje en circuito abierto). Si el voltaje de salida es correcto, significa que probablemente el problema se encuentra en una sobrecarga, quizás un cortocircuito, aguas abajo. Si el voltaje en circuito abierto se ha vuelto repentinamente demasiado bajo o se ha apagado por completo, probablemente la fuente de alimentación sea el componente defectuoso. 

Nuevamente, asegúrese de probar el voltaje de entrada antes de este paso. Si no hay entrada, tampoco debería esperarse una salida: la fuente de alimentación no es la causa de la falla.

 

Prueba con carga

Una vez verificado que la salida en circuito abierto es correcta, debe completarse la prueba con carga. Esta es la prueba en condiciones reales, ya que el voltaje en circuito abierto no es realmente lo que intentamos determinar. Lo que necesitamos saber es si la fuente de alimentación todavía puede funcionar cuando los dispositivos están conectados.

Vuelva a conectar el cableado de la carga y compruebe qué sucede. Debería presentarse uno de dos escenarios:

El voltaje de salida debería reducirse ligeramente. Esto es normal. Si la corriente circula a través de la carga, el voltaje de la fuente siempre disminuirá. Sin embargo, la caída no debería ser significativa, aunque es difícil determinar cuánto debería ser. Lo único que puede decirse es: “Si la caída es excesiva, la fuente de alimentación está fallando y no puede mantener el ritmo”. Reduzca la carga o reemplace la fuente.

El voltaje de salida puede caer a cero. Esto suele observarse en fuentes con función de protección contra sobrecargas, como muchas fuentes industriales. Cuando se utilizan demasiados dispositivos de carga, pueden consumir un poco más de potencia de la debida. Un cableado de carga mal conectado o defectuoso puede crear cortocircuitos y consumir MUCHA más potencia. En ambos casos, la corriente de carga supera el máximo nominal y el voltaje de salida caerá a cero. En cuanto se retire la carga, el voltaje se restablecerá. Encuentre el origen de la sobrecarga y elimínelo.

 

Paso tres: Prueba de componentes

Tanto las fuentes de alimentación lineales como las conmutadas proporcionan voltajes de salida, pero el método es bastante diferente.

Cuando se conecta una fuente conmutada, muchos componentes internos quedan conectados al voltaje de línea principal, incluso los que están en el lado de salida del transformador. No se recomienda probar ni reparar el interior de una fuente conmutada a menos que se cuente con las herramientas y la capacitación adecuadas.

Las fuentes lineales proporcionan más potencia y suelen utilizarse para dispositivos de movimiento. Tienden a ser más costosas, lo que significa que la reparación podría ser más rentable. Aun así, las horas de pruebas y reparación pueden costar más que una fuente completamente nueva. Sin embargo, la estructura de una fuente lineal es bastante sencilla, por lo que probarla no es demasiado difícil.

Primero, un transformador (normalmente grande) tendrá un lado de bobina primaria de entrada con el voltaje de CA de alimentación entre sus terminales. El voltaje de la bobina secundaria debería indicarse en algún lugar de la hoja de datos o de la etiqueta de la pieza, y también puede medirse como voltaje de CA. Normalmente hay un fusible en serie o incluso integrado en el transformador. Este podría ser el componente defectuoso.

A continuación, un rectificador de puente consta de dos diodos que siempre están conectados en serie entre sí. Todos los componentes posteriores, como el capacitor de filtrado, mostrarán ahora voltaje de CC. Tenga cuidado al probar capacitores; a menudo pueden almacenar una carga peligrosa, pero la alta impedancia de un voltímetro permite realizar una prueba segura en estas fuentes de voltaje relativamente bajo. La sección entre el rectificador y el regulador solo puede medirse correctamente con un osciloscopio.

 

Figura 4. Esta fuente de alimentación lineal tiene un fusible (1) en serie con el transformador (2), que cuenta con terminales primarios y secundarios, el rectificador de puente (3) y un capacitor (4). Este tipo de fuente sería bastante costoso, y la facilidad para reemplazar sus componentes podría justificar la reparación.

 

Un regulador de voltaje es el componente final antes de los terminales de carga. La salida del regulador debería ser una salida de CC uniforme y constante, y puede probarse nuevamente con un voltímetro de CC. A veces la salida corresponde a una fuente lineal ajustable, como en una fuente de sobremesa común de salida doble o triple. Estos reguladores también pueden probarse, pero debe existir algún método para calcular el voltaje de salida correcto; de lo contrario, la medición no tendrá sentido.

 

Resumen

Un proceso sistemático de varios pasos puede aislar las fallas de una fuente de alimentación. Primero, pruebe el voltaje de entrada. Luego, verifique tanto la salida en circuito abierto como la salida con la carga conectada, y debería ser posible rastrear el origen del problema. Finalmente, la falla puede corregirse o la fuente de alimentación puede reemplazarse según sea necesario. Las pruebas de fuentes de alimentación normalmente no incluyen la comprobación de los componentes internos, pero en una buena fuente lineal puede resultar útil. En las fuentes conmutadas, casi nunca se realizan pruebas a nivel de componentes.

 

Todas las imágenes se utilizan por cortesía del autor. Artículo original publicado en septiembre de 2020.