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8/14/2019 Lab4-potencia final.docx

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PROFESOR Robinson Arvalo Macero

CURSO Electrnica de Potencia

CDIGO ML839

SECCIN A

PERODO ACADMICO 2012-I

INTEGRANTES Mendivil Neyra Johan Mogolln Cisneros Antonio

Muro Alvarado Marcelo

Universidad Nacional de Ingeniera

Facultad de Ingeniera Mecnica


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Electrnica de Potencia Laboratorio 04

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INTRODUCCION

Un rectificador trifsico o convertidor trifsico es un dispositivo electrnico capaz de

convertir una corriente alterna de entrada en una corriente continua de salida, mediante

dispositivos semiconductores capaces de manejar grandes potencias como diodos,

tiristores, vlvulas de mercurio (usados hace ms de 100 aos), entre otros. El rectificador

trifsico cumple con la misma funcin que un rectificador monofsico, con la diferencia que

estos rectificadores son alimentados por fuentes trifsicas, por lo que son ms eficientes y

pueden manejar grandes potencias, ya que en su salida presentan menor rizado de la seal.

Son utilizados principalmente en la industria para producir voltajes y corrientes continuos

que generalmente impulsan cargas de gran potencia, como motores DC. A pesar que estos

rectificadores presentan menos rizo que un rectificador convencional, en muchas

aplicaciones el factor de potencia y la distorsin armnica total de la lnea se ven afectados,

es por ello que se requiere el uso de filtros de armnicos. Una de las aplicaciones en donde

se presenta este fenmeno, es en los enlaces de transmisin de alto voltaje (HVDC), endonde las estaciones de conversin cuentan con filtros de armnicos que reducen la

distorsin en la seal que producen los convertidores, para que sea transmitida con calidad

y no se introduzcan perturbaciones a la red elctrica.


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1. OBJETIVOS

Disear e implementar un convertidor trifsico controlado de media onda.

Disear e implementar un convertidor controlado trifsico de onda completa.

2. EQUIPOS Y MATERIALES

Osciloscopio digital

Multmetro digital

06 tiristor 2N3669o su equivalente

01 PROTOBOARD

01 foco DC y un motor DC

Condensadores con los valores de su diseo.

Resistencias con los valores de su diseo (2W).

01 potencimetro de 100K para 2W

02 interruptores.


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3. PROCEDIMIENTO Y SIMULACION

1. Disear un circuito de disparo de un tiristor para un ngulo de 60 y 90, usando los circuitosintegrados utilizados en el laboratorio 2.

Simulacin Orcad Y PSPICE 16.3

DISPARADOR 90


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5

DISPARADOR 60

ORCAD

PSPICE


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2. Armar el circuito de la figura, con un valor de Vs conveniente para obtener latensin continua que requiere la carga elegida.

Simulacin Orcad 16.3

3. Seleccionar en el circuito de disparo un ngulo de 60, colocando el foco comocarga, cerrar SW1 y luego SW2 y medir la corriente DC y eficaz, as como la

tensin DC y eficaz en la carga.

L2

c T3

T1

T2

n


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4. Colocar la punta del osciloscopio entre los terminales de la carga y grafique laforma de onda de la tensin.

5.

Seleccionar en el circuito de disparo un ngulo de 90 y repita los pasos 3, 4 y 5.


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6. Armar el circuito de la figura, con un valor de Vs adecuado para obtener el valorDC de la carga que eligi.


7. Una vez armado el circuito repetir los pasos 3, 4, 5 y 6.

T6

L2

c

T3 T5

T1

T2T4

n


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Disparador de 60 Grados (R=3k)



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4. CUESTIONARIO

1. Hacer el fundamento terico del experimento realizado.

Rectificador Trifsico NO Controlado

En aplicaciones industriales, donde se dispone de alimentacin trifsica, es preferible

el empleo de circuitos rectificadores de tres fases en lugar de los monofsicos, debido a que

poseen un menor rizado de salida y capacidad para el manejo de potencias ms altas.

Dentro de los rectificadores trifsicos, se distinguen los siguientes grupos:

Rectificadores trifsicos de media onda o rectificadores de tres pulsos. Estn

formados por tres diodos que conducen un mximo de 120. Cada 120 entra en

conduccin un nuevo dispositivo.

Rectificadores trifsicos de onda completa (puente trifsico) o rectificador de seis

pulsos.En este caso, son seis los diodos los que configuran el circuito. Cada diodo conduceun mximo de 120. Cada 60 entra en conduccin un nuevo dispositivo.

Si se desprecia la inductancia de la fuente trifsica de alimentacin, la tensin de

salida de los rectificadores trifsicos no controlados (y en general de los polifsicos) coincide

con la tensin ms alta de las entradas. Las tensiones de fase vienen dadas por las

siguientes expresiones:

(1.47)


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que representadas en forma vectorial tendrn la forma que muestran la figura 1.26.

Figura 1.26.Tensiones trifsicas.

A continuacin se analizarn los circuitos rectificadores trifsicos no controlados de media

onda y de onda completa cuando la inductancia de la fuente de alimentacin se considera

despreciable y cuando sta s afectan al funcionamiento del circuito.

Rectificador trifsico no controlado de media onda con inductancia de la fuente

despreciable

La figura 1.27 muestra un rectificador trifsico no controlado de media onda cuando

se considera despreciable la inductancia de la fuente trifsica. Esta caracterstica hace que

la conmutacin entre diodos sea inmediata. El rectificador alimenta a una carga altamente

inductiva. Por ello, puede modelarse como una fuente de corriente (figura 1.27).

Figura 1.27.Rectificador trifsico no controlado de media onda con inductancia en la

fuente despreciable.


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En la figura 1.27 se observa que los tres diodos tienen el ctodo conectado a un mismo

punto comn. En cada intervalo de funcionamiento conduce un nico diodo, aqul cuyo

nodo est conectado a la tensin de fase que en ese momento sea mayor. En el momento

en que dos diodos tengan la misma tensin de nodo, esto es, que el valor de la tensin de

fase a ellos conectada sea el mismo, se producir la conmutacin entre ellos. A

continuacin se muestra el funcionamiento del circuito.

.

En este intervalo, la tensin va es mayor que vby vc. Por tanto, D1se encuentra en

conduccin, mientras que D2 y D3se encuentran cortados. As, en este intervalo se cumple

que:

(1.48)

En wt=5/6, la tensin va se iguala a vb, por lo que se produce la conmutacin entre D1y D2.

A partir de entonces vaby vcb, es decir, D2conducir, mientras que D1y D3estarn cortados.

Los valores de las intensidades de cada rama del circuito y de la tensin de salida vienen

dadas por:

(1.49)


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En wt=3/2, la tensin vbes igual a la tensin vc, esto es, D2se apaga y D3pasa

conducir. A partir de entonces vbcy vac, por lo que tanto los diodos D1como D2estarn

cortados en el intervalo, Las intensidades de cada rama del circuito valen:

(1.50)

Las formas de onda de la tensin de salida v0, as como de las intensidades que circulan por

cada rama del circuito quedan recogidas en la figura 4.28. Como puede observarse, al

circular la intensidad por la carga de forma continua, cada diodo conduce 120. Como en

cada intervalo slo est activo un diodo, cada 120 se producir una conmutacin.

En el caso aqu analizado se ha supuesto que el valor de la bobina es mucho mayor que el

de la resistencia, esto es, L>>R, por lo que la corriente que circula por la carga es continua y

de valor constante I0. Sin embargo, dependiendo de la relacin entre L, R y f.e.m. que

constituyen la carga del rectificador, puede resultar una corriente discontinua i0, es decir,

corriente de salida nula en determinados intervalos del funcionamiento del circuito.

Rectificador trifsico no controlado de onda completa con inductancia de la fuente

despreciable

La figura 1.32 muestra un circuito rectificador trifsico no controlado de seis pulsos o

de onda completa cuando la inductancia en la fuente trifsica de alimentacin se considera

despreciable. En este circuito conduce en cada momento un diodo de las ramas superiores

(D1, D3 o D5) y otro de las ramas inferiores (D2, D4o D6). As, los diodos del grupo superior

tienen el ctodo conectado a un mismo punto, denotado en la grfica 1.32 como P, por lo

que conducir el de mayor tensin de nodo.


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Figura 1.32.Rectificador trifsico no controlado de onda completa con inductancia en la

fuente trifsica despreciable.

Los diodos inferiores poseen el nodo conectado tambin a un punto comn,denominado N, de forma que conducir aquel que tenga el ctodo a menor tensin. De esta

forma, la tensin de salida v0, que coincide con la tensin entre los puntos P y N, puede

calcularse como la composicin de las siguientes tensiones:

(1.66)

donde n es el neutro de la fuente trifsica de alimentacin. A diferencia de los circuitos

trifsicos de tres pulsos, se trabaja ahora con las tensiones compuestas, por lo que se ha

considerado como tensin de referencia (cero grados) la tensin v ab, en lugar de la tensin

simple va(figura 1.33).

A continuacin se analiza el circuito de la figura 1.32 cuando la carga es altamente

inductiva, de forma que la intensidad que por ella circula se considera prcticamente

constante y de valor I0.

Figura 1.33.Diagrama de tensiones simples y compuestas.


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.

En este intervalo:

(1.67)

por lo que los diodos D6y D1conducen, mientras que el resto permanecen cortados.

Aplicando la ecuacin 1.66, se obtiene el valor de la tensin de salida:

(1.68)

La intensidad de salida i0vale:

(1.69)

.

(1.70)

por lo que son ahora los diodos D1 y D2 los que conducen, mientras que el resto se

encuentran en estado de corte. La tensin de salida v 0 vale vac, y la intensidad en la carga

viene dada por:

(1.71)

En los siguientes intervalos de funcionamiento se procede de forma anloga. Las formas de

onda de la tensin de salida v0y de las intensidades de fase quedan reflejadas en la figura

1.34. Tambin se indica qu diodos conducen en cada intervalo de funcionamiento.


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Rectificador Controlado Trifsico

Este tipo de convertidor nos proporciona una tensin de salida alta, en comparacin

con los rectificadores controlados monofsicos.

Los rectificadores controlados emplean el tiristor o SCR (rectificador controlado de

silicio) como dispositivo de control.

El tiristor es un semiconductor que presenta dos estados estables: en uno conduce, y

en otro est en corte (bloqueo directo, bloqueo inverso y conduccin directa).

El objetivo del tiristor es retardar la entrada en conduccin del mismo, ya que como se

sabe, un tiristor se hace conductor no slo cuando la tensin en sus bornes se hace positiva

(tensin de nodo mayor que tensin de ctodo), sino cuando siendo esta tensin positiva,

se enva un impulso de cebado a puerta.

El parmetro principal de los rectificadores controlados es el ngulo de retardo, .

En los rectificadores controlados se controla el cebado del tiristor y su bloqueo es

normalmente natural.

En aplicaciones de la electrnica de potencia se requiere que la tensin de salida

pueda ser controlada. Para ello, se utilizan las mismas configuraciones empleadas en los

rectificadores no controlados, donde los diodos son sustituidos por tiristores. As,

controlando el momento de disparo de los tiristores, se controla la tensin de salida del

rectificador. Un circuito rectificador de estas caractersticas recibe el nombre de rectificador

controlado.

Adems, los circuitos que resultan de sustituir los diodos por tiristores en las

topologas de rectificadores no controlados permiten controlar no solo el valor medio de la

tensin en la carga, y por tanto la potencia media transferida en la carga, sino tambin el

sentido de la transferencia de dicha potencia.

Si la potencia se transfiere desde el lado de alterna hasta el lado de continua, el

convertidor funciona como rectificador. Si la potencia se transfiere desde el lado de

continua hasta el lado de alterna, el convertidor funciona como inversor. Lgicamente, el


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funcionamiento como inversor requiere la existencia de una fuente de energa en el lado de

continua. El control de la potencia transferida a la carga se hace a travs del control del

ngulo de disparo de los tiristores.

Dado que los circuitos que se analizan en este captulo pueden funcionar como

rectificadores o como inversores, y dado que el control se efecta a travs del ngulo de

disparo de los tiristores, a este tipo de convertidores se les llama convertidorescontrolados

por fase.

La figura 2.1-a representa, en forma de diagrama de bloques, un convertidor

controlado. Puede observarse que para una alimentacin alterna dada, la tensin V0 desalida se puede controlar desde un valor positivo mximo a un valor negativo mximo. En

cambio, la intensidad I0siempre circula en sentido positivo.

Figura 2.1.Convertidor controlado.

Por tanto, un convertidor controlado por fase slo funciona en dos de los cuatro

cuadrantes (figura 5.1-b). Valores positivos de V0 y de I0implican su funcionamiento como

rectificador, donde la potencia fluye del lado de alterna al de continua. En el modo inversor

la tensin V0 es negativa, pero I0permanece siempre positiva. En este caso, el flujo de

potencia va desde el lado de continua al de alterna. Como ya se ha indicado, este modo de

funcionamiento requiere la existencia de una fuente de energa en el lado de continua.

Algunas aplicaciones pueden requerir el funcionamiento del convertidor en los cuatro

cuadrantes. Para ello, basta conectar en anti paralelo dos de los convertidores descritos.


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En este captulo se estudian diferentes configuraciones de circuitos convertidores

controlados por fase, ya sea funcionando como rectificadores o como inversores. En el

anlisis de estos circuitos, los tiristores se supondrn ideales, salvo en la consideracin del

tiempo de apagado toff, que deber cumplir siempre la siguiente restriccin:

(2.1)

donde tqes el tiempo mnimo de apagado especificado por el fabricante.

Los convertidores controlados por fase ms utilizados son los trifsicos, resultando

fundamentales en aplicaciones de alta potencia. En la mayora de estas aplicaciones es

necesario controlar el flujo de potencia desde el lado de alterna al lado de continua y

viceversa. Como ejemplos de tales aplicaciones caben destacar las siguientes:

Transporte de energa elctrica en corriente continua.

Accionamiento de algunos motores de corriente continua con

posibilidades regenerativas.

Figura 2.22.Formas de onda del inversor monofsico controlado en puente cuando =-u-

wtq.


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Figura 2.23.Formas de onda del inversor monofsico controlado en puente

cuando >-u-wtq.


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Es los convertidores controlados por fase, debe existir de forma previa una fuente dealterna, que de forma general consiste en la propia red. En estos convertidores, el instante

en que los tiristores conducen o dejan de conducir depende tanto de las tensiones de

alterna a frecuencia de lnea como de las propias seales de control. As, el control de la

tensin media en la carga y de la potencia media transferida a la misma se realiza a travs

del control del ngulo de disparo de los tiristores. De esta forma, en funcin del valor que

adquiera a, el convertidor funcionar como rectificador (V0>0) o como inversor (V

0


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La figura 2.25-a muestra un montaje tpico de un convertidor trifsico controlado de

seis pulsos, mientras que la figura 2.25-b representa el diagrama de tensiones simples y

compuestas que intervienen en el funcionamiento del circuito. La tensin compuesta vabse

considera como tensin de referencia de ngulos en el anlisis del sistema.

Por tanto, y segn la figura 2.25-b, las expresiones que definen la forma de onda de

cada una de las tensiones son las siguientes:

(2.47)


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Figura 2.25.Convertidor trifsico controlado de seis pulsos y diagrama de tensiones.

El ngulo de disparo a se mide a partir del ngulo en que comenzara la conduccin si

se tratase de un puente trifsico de diodos (rectificador no controlado), es decir, en wt=60.

Por tanto, un ngulo de disparo de =0 se correspondera con un ngulo elctrico wt=/3.

Cada 60 se produce el disparo de un tiristor, y si la corriente que pasa por la carga

i0es continua, cada tiristor conduce durante 120.

Si se considera despreciable la inductancia Ls de la fuente trifsica, la conmutacin de

corriente entre tiristores es inmediata, por lo que siempre conducir un tiristor de la ramas

superiores (T1, T3o T5) con uno de las inferiores (T2, T4o T6). Sin embargo, cuando la

inductancia de la fuente se tiene en cuenta en el anlisis del convertidor, durante la

conmutacin entre tiristores son tres los que se encuentran conduciendo de forma

simultnea.

Antes de comenzar el estudio del funcionamiento del circuito habr que discernir si el

convertidor trabaja en modo de conduccin discontinua o continua, esto es, si la corriente

que fluye por la carga se anula en algn momento durante el periodo de control o bien

siempre hay circulacin de corriente por la carga. Un modo u otro de funcionamiento

requiere de un anlisis distinto, como se ver en los siguientes epgrafes.

Para deducir en qu modo de conduccin trabaja el circuito supngase en el circuito

de la figura 2.25-a que la pareja de tiristores T1y T6se encuentra en conduccin

(intervalo/3+wt).


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La tensin a la salida v0seguir a la tensin compuesta vab:

(2.48)

Ntese que la expresin 2.48 se corresponde con la de un rectificador controlado por

fase de media onda con carga RL y f.e.m. ya estudiado en el apartado 2.1 As, resolviendo la

ecuacin diferencial se obtiene la expresin de la intensidad que circula por la carga

i0 (ecuacin 2.18). Imponiendo la condiccin de que al final de la conduccin (wt=) la

intensidad que circula por la carga vale cero: se obtiene el valor de . Si se cumple que:

(2.49)

esto es, si la corriente por la carga (y por tanto por los tiristores que se encuentran en

conduccin) se anula antes de que se dispare la siguiente pareja de tiristores (/3 grados

elctricos despus de la pareja anterior) el circuito funciona en el modo de conduccin

discontinua.

Si por el contrario se cumple que:

(2.50)

esto es, el ngulo de conduccin de la pareja de tiristores es mayor que 60 grados

elctricos, el convertidor estar trabajando en el modo de conduccin continua. Como se

ver en los siguientes apartados, el disparo de la nueva pareja de tiristores que entra en

conduccin provoca el apagado de la que estaba conduciendo.

A continuacin se analizan convertidores trifsicos controlados de seis pulsos con

corriente discontinua y continua en la carga cuando se considera despreciable la

inductancia de la fuente trifsica de alimentacin y cuando sta interviene en el circuito. Se

deducirn, adems, qu valores del ngulo de disparo origina que el convertidor funcione

como rectificador o como inversor. De igual forma, se estudian las formas de onda de

intensidad y de corriente en el lado de alterna.


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Convertidor trifsico controlado de onda completa con corriente

discontinua en la carga

Considrese el circuito de la figura 2.25-a donde se supone despreciable la inductancia

de la fuente de alimentacin y la carga se considera formada por una resistencia en serie

con una pequea bobina y una fuente continua de valor Vd. La carga es poco inductiva y la

corriente que circula por ella es discontinua. sto hace que cada 60 haya que disparar una

pareja de tiristores.

Como se indic con anterioridad, un ngulo de disparo de a=0 se corresponde con un

ngulo elctrico de wt=/3.

En la figura 2.25-a se observa que los tiristores del grupo superior tienen el ctodo

conectado a un mismo punto, denotado como P, por lo que conducir aqul que en ese

momento tenga su tensin de nodo ms positiva. Los tiristores inferiores poseen el nodo

conectado tambin a un punto comn denominado N, de forma que conducir aqul que

tenga el ctodo a la tensin ms negativa. De esta forma, la tensin de salida v0, que es

precisamente la tensin entre los terminales P y N, se calcula como indica la siguiente

expresin:

(2.51)

donde n es el neutro de la fuente trifsica de alimentacin.

A continuacin se analiza el funcionamiento del circuito de las caractersticas

sealadas cuando =/4.

En wt=7/12 se produce el disparo de los tiristores T1 y T6. En este periodo se cumple que:

(2.52)


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es decir, conducen la pareja de tiristores T1y T6, mientras que el resto se encuentran

en estado de corte. Aplicando la ecuacin 2.51 con los datos indicados en 2.52, se obtiene

que la tensin de salida vale:

(2.53)

La cada de tensin vAK1en el tiristor T1vale cero, ya que se encuentra conduciendo. En

lo que se refiere a las intensidades, se cumple que:

(2.54)

donde:

(2.55)

Debido a la inductancia presente en la carga, la pareja de tiristores T1y T6sigue

conduciendo cuando vabdhasta el momento en que la tensin media en la bobina se hace

cero, lo cual ocurre en:

(2.56)

Es decir, la tensin media en la bobina se ha anulado antes de que se produzca el

disparo de un nuevo tiristor (corriente discontinua en la carga). Por tanto, en wt = (7/12)+Y

todos los tiristores estn apagados, y la tensin de salida v0pasa a valer Vd.

Al encontrarse cortados todos los tiristores en este intervalo se cumple que:


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(2.57)

La cada de tensin en el tiristor T1es indeterminada. En wt = 11/12 se produce el

disparo de la pareja de tiristores T1 y T2, dando lugar a un nuevo intervalo de

funcionamiento.

En wt= 11/12 se disparan T1y T2que al estar polarizados directamente entran en

conduccin, por lo que:

(2.58)

As, la tensin de salida v0 vale:

(2.59)

Como T1sigue en conduccin, la cada de tensin entre sus terminales de nodo y

ctodo es nula. En lo referente a las intensidades se cumple que:

(2.60)

donde A, Z y vienen dadas por las expresiones definidas en 2.55.

Cuando la tensin vacse iguala a Vd, sigue circulando corriente por la carga hasta que

la tensin media en la bobina se anula, lo cual ocurre en:

(2.61)


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Como an no se ha producido el disparo de T3, todos los tiristores se apagan.

En este intervalo se cumplen las expresiones dadas en 2.57. Adems, al estar todos los

tiristores cortados, la cada de tensin en el tiristor T1 est indeterminada.

En wt=5/4 se disparan T2y T3, que al estar polarizados directamente entran en

conduccin.

Para los intervalos siguientes se procede de forma anloga. Las formas de onda

resultantes quedan reflejadas en la figura 2.26.

El valor medio de la tensin de salida V0, as como el ngulo de conduccin

dependen de las caractersticas de la carga, segn indica la siguiente expresin:

(5.62)

Convertidor trifsico controlado de onda completa con corriente continua en la

carga

Considrese ahora que en el circuito de la figura 2.25-a la carga es altamente

inductiva, de forma que la intensidad que circula por la misma se considera constante y de

valor I0. Al igual que en el caso anterior, la inductancia de la fuente trifsica de alimentacin

se supone despreciable. El ngulo de disparo adoptado es de =/12 (medido a partir de

wt=/3). La fuente continua en la carga vale Vd.

Dado que, en este caso, la corriente en la carga es continua, cada 60 se dispara un

tiristor, conduciendo siempre una pareja de tiristores. El encendido de un tiristor impar

provoca el apagado de otro tiristor impar, y el encendido de un tiristor par provoca el

apagado de otro tiristor par. Ntese (figura 2.25-a) que los tiristores impares tienen su


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ctodo conectado a un mismo punto, y que los tiristores pares tienen su nodo conectado

al mismo punto comn.

Figura 2.26. Formas de onda para un convertidor trifsico controlado de seis pulsos con corriente

discontinua en la carga.

Por supuesto, en el momento inicial hay que disparar una pareja de tiristores, por

ejemplo T1y T6en wt=/3+. A continuacin se muestra en anlisis del circuito bajo las

condiciones indicadas.


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En wt=5/12 se produce el disparo de T1. Previamente (salvo en el caso de que se

trate del primer ciclo) se encuentran conduciendo T5 y T6 . Al encenderse el tiristor T1, el

tiristor T5 queda sometido a una tensin nodo-ctodo igual a vca, que es negativa. Por

ello, el encendido de T1 provoca el apagado de T5.

Por tanto, en este intervalo de funcionamiento conducen T1y T6, por lo que:

(2.63)

La tensin de salida en este intervalo vale:

(2.64)

Al estar los tiristores T6y T1en conduccin, las intensidades que circulan por cada

fuente de alimentacin y por la carga se corresponden con:

(2.65)

Adems, las cadas de tensin en estos tiristores son nulas (o aproximadamente nulas).

En wt=3/4se produce el disparo de T2. Como la inductancia de la fuente trifsica de

alimentacin se ha considerado despreciable, la conmutacin entre los tiristores T6y T2se

produce de forma instantnea.

Al encender T2, el tiristor T6se apaga, ya que queda sometido a una tensin negativa

entre sus terminales de nodo y ctodo. Por tanto, la pareja de tiristores T1y T2es la que se

conduce en este intervalo, mientras que el resto de los semiconductores estn cortados.

As, en este periodo se cumple que:


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(2.66)

por lo que la tensin de salida en la carga vale:

(2.67)

Al conducir el tiristor T1, su tensin ndo-ctodo sigue siendo nula. En lo referente a

las intensidades se tiene que:

(2.68)

En el ngulo elctrico wt=13/12se dispara el tiristor T3, originando el apagado de T1.

En los sucesivos intervalos se procede de forma anloga. La figura 2.27 muestra las

formas de onda resultantes. La tensin media en la carga V0para un genrico se calcula

como:

(2.69)

De esta forma, si la corriente en la carga es continua, la tensin media de salida

V0puede controlarse en mdulo y signo a travs del ngulo de disparo de los tiristores.

As, si toma un valor comprendido entre 0 y 90, el valor medio de la tensin de salida

tendr signo positivo. Variando en este intervalo de valores se vara el mdulo de V0. Sin

embargo, si toma cualquier valor entre 90 y 180, la tensin media de salida es negativa,

y si se vara en este rango de valores V0tambin vara.


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La figura 2.28 muestra la forma de onda de la tensin de salida para un ngulo de

disparo 90 (y por tanto Vo 0funcionamiento como rectificador) y para un ngulo de

disparo 90180 (y por tanto, Vo


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Figura 2.27. Formas de onda en un rectificador trifsico controlado de seis pulosos con

corriente continua en la carga.


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Figura 2.28.Tensin de salida segn distintos valores del ngulo de disparo.

A continuacin se analiza una de las conmutaciones que tienen lugar a lo largo del

periodo, en concreto la producida entre los tiristores T5 y T1y que comienza en wt=+/3.

Antes de la conmutacin, la pareja de tiristores T5y T6se encontraba en conduccin,

por lo que se cumple que:


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(2.71)

Figura 2.29.Convertidor controlado trifsico de onda completa con inductancia Lsen la

fuente trifsica de alimentacin.

Una vez finalizada la conmutacin, son los tiristores T6y T1los que conducen mientras

que el resto permanecen cortados, por lo que se tiene que:

(2.72)

Durante la conmutacin, que se produce en el periodo definido por el ngulo elctrico

u, son tres los tiristores los que conducen de forma simultnea (T5, T6 y T1). El circuito

resultante en la conmutacin es el indicado en la figura 2.30.


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Figura 2.30.Circuito

resultante en la conmutacin.

Durante la conmutacin, la corriente ibpermanece constante a su valor -I0, en tanto

que la corriente iaaumenta de forma gradual desde cero hasta I0, y la intensidad

icdisminuye desde su valor mximo I0hasta hacerse nula, segn la expresin:

(2.73)

Derivando la ecuacin anterior se obtiene que:

(2.74)

al ser I0de valor constante. Asimismo, de la figura 2.30 se obtiene que:

(2.75)

Adems, en las bobinas se cumple que:

(2.76)

(2.77)

al aplicar 2.74 y 2.77. Por tanto:

(2.78)


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37

Introduciendo 2.78 en 2.75 queda que:

(2.79)

es decir:

(2.80)

De esta forma, derivando la ecuacin anterior se obtiene la relacin entre I0y el

ngulo de conmutacin u.

(2.81)

As, conocido el ngulo de disparo de los tiristores a y la tensin en la carga I0 se puede

obtener u de la forma:

(2.82)

Para el clculo de la tensin de salida v0se emplean las siguientes ecuaciones (que se

deducen de la figura 5.30)

(2.83)

(2.84)

Sumando 2.83 y 2.84:


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38

(2.85)

y teniendo en cuenta 2.74, resulta:

(2.86)

Del mismo modo:

(2.87)

Por tanto, la tensin de salida v0vendr dada por:

(2.88)

As, la tensin en la carga durante la conmutacin es la media de las tensiones de salida

antes y despus de la misma.


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2. El informe debe contener todos los resultados obtenidos en el experimento y conellos obtener todos los parmetros de cada circuito.

Circuito del disparador

Ac se observa una simulacin del circuito de disparo en Orcad 16.3


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Primera Parte: rectificador trifsico de media onda



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Segunda Parte: rectificador de onda completa


T6

L2

c

T3 T5

T1

T2T4

n


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3. Qu pasa con el foco y con el motor cuando se cambia el ngulo de disparo?Al aumentar el ngulo de disparo, como se muestra en los clculos anteriores,

aumenta el risado de la salida en la carga y por tanto disminuye su valor medio o valor DC,

este provoca una variacin en la velocidad del Motor DC, disminuyendo su velocidad.

La potencia en la carga tambin disminuye, y as, es posible regular la potencia en

sistemas de corriente continua.


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lab4-potencia final.docx

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