redtificador controlado trifasico de media onda y onda completa

7/24/2019 Redtificador Controlado Trifasico de Media Onda y Onda Completa

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

Aode la Promocin de la Industria Resonsa!le " ComromisoClim#tico$

IN%OR&E DEL LA'ORA(ORIO N)*

RED(I%ICADOR CON(ROLADO (RI%ASICO DE &EDIA ONDA + ONDACO&PLE(A

IN(EGRAN(ES,

Chipana Inti, Michael Alexander (2!!2!"#$In%a &alentin, An%el R'l (2!!2)*+$M'nter' In%a, '-eph Marl'n (2!!!2*.E$

PRO%ESOR, In%/ R'0in-'n Are1al'

%EC-A DE EN(REGA, 2*2!"

./0*


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INTRODUCCION

Un rectifcador trisico o convertidor trifsico es un dispositivo electrnicocapaz de convertir una corriente alterna de entrada en una corriente continuade salida, mediante dispositivos semiconductores capaces de manejar grandespotencias como diodos, tiristores, vlvulas de mercurio (usados hace ms de100 aos), entre otros. l recti!cador trifsico cumple con la misma funcin"ue un recti!cador monofsico, con la diferencia "ue estos recti!cadores sonalimentados por fuentes trifsicas, por lo "ue son ms e!cientes # puedenmanejar grandes potencias, #a "ue en su salida presentan menor rizado de laseal. $on utilizados principalmente en la industria para producir voltajes #corrientes continuos "ue generalmente impulsan cargas de gran potencia,como motores %&. ' pesar "ue estos recti!cadores presentan menos rizo "ueun recti!cador convencional, en muchas aplicaciones el factor de potencia # ladistorsin armnica total de la lnea se ven afectados, es por ello "ue sere"uiere el uso de !ltros de armnicos. Una de las aplicaciones en donde se

presenta este fenmeno, es en los enlaces de transmisin de alto voltaje(*%&), en donde las estaciones de conversin cuentan con !ltros dearmnicos "ue reducen la distorsin en la seal "ue producen losconvertidores, para "ue sea transmitida con calidad # no se introduzcanpertur+aciones a la red elctrica.


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1. OBJETIVOS

%isear e implementar un convertidor trifsico controlado demedia onda.

%isear e implementar un convertidor controlado trifsico de ondacompleta.

2. EQUIPOS !"TERI"#ES

-sciloscopio digital ultmetro digital 0/ tiristor 2//3o su e"uivalente 01 45-6-7-'5% 01 foco %& # un motor %& &ondensadores con los valores de su diseo. 5esistencias con los valores de su diseo (8). 01 potencimetro de 1009 para 8 0 interruptores.


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$ PROCEDI!IENTO SI!U#"CION

1. %isear un circuito de disparo de un tiristor para un ngulo de /0# 30:, usando los circuitos integrados utilizados en el la+oratorio.

Si%&'aci() Orcad PSPICE 1*.$

DISP"R"DOR +,-

%;$4'5'%-5 /0


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-5&'%

4$4;&

. 'rmar el circuito de la !gura, con un valor de *s conveniente parao+tener la tensin continua "ue re"uiere la carga elegida.


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Si%&'aci() Orcad 1*.$

2. $eleccionar en el circuito de disparo un ngulo de /0:, colocandoel foco como carga, cerrar $81 # luego $8 # medir la corriente%& # e!caz, as como la tensin %& # e!caz en la carga.

=. &olocar la punta del osciloscopio entre los terminales de la carga #gra!"ue la forma de onda de la tensin.


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>. $eleccionar en el circuito de disparo un angulo de 30: # repita lospasos 2,= # >.


8/43

/. 'rmar el circuito de la !gura, con un valor de *s adecuado parao+tener el valor %& de la carga "ue eligi.


?. Una vez armado el circuito repetir los pasos 2,=,> # /.


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%isparador de /0< @rados (5A2B)

%isparador de 30< @rados (5A/B)


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=

.CUESTION"RIO

1. /acer e' &)da%e)to te(rico de' e0eri%e)to rea'iado.

3 Rectifcador Trisico NO Co)tro'adon aplicaciones industriales, donde se dispone de alimentacin trifsica,

es preferi+le el empleo de circuitos recti!cadores de tres fases en lugar delos monofsicos, de+ido a "ue poseen un menor rizado de salida # capacidadpara el manejo de potencias ms altas. %entro de los recti!cadores trifsicos,se distinguen los siguientes gruposC

3 Rectifcadores trisicos de %edia o)da o rectifcadores de tres&'sos. stn formados por tres diodos "ue conducen un mDimo de10:. &ada 10: entra en conduccin un nuevo dispositivo.

3 Rectifcadores trisicos de o)da co%'eta 4&e)te trisico5 orectifcador de seis &'sos.n este caso, son seis los diodos los "ue con!guran el circuito. &ada

diodo conduce un mDimo de 10:. &ada /0: entra en conduccin unnuevo dispositivo.

$i se desprecia la inductancia de la fuente trifsica de alimentacin, latensin de salida de los recti!cadores trifsicos no controlados (# en general


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de los polifsicos) coincide con la tensin ms alta de las entradas. Eastensiones de fase vienen dadas por las siguientes eDpresionesC

"ue representadas en forma vectorial tendrn la forma "ue muestran la !gura1./.

6i7&ra 1.2*.6ensiones trifsicas.

' continuacin se analizarn los circuitos recti!cadores trifsicos nocontrolados de media onda # de onda completa cuando la inductancia de lafuente de alimentacin se considera desprecia+le # cuando sta s afectan alfuncionamiento del circuito.

Rectifcador trisico )o co)tro'ado de %edia o)da co) i)d&cta)cia de'a &e)te desrecia8'eEa !gura 1.? muestra un recti!cador trifsico no controlado de media ondacuando se considera desprecia+le la inductancia de la fuente trifsica. stacaracterstica hace "ue la conmutacin entre diodos sea inmediata. lrecti!cador alimenta a una carga altamente inductiva. 4or ello, puedemodelarse como una fuente de corriente (!gura 1.?).

6i7&ra 1.29. 5ecti!cador trifsico no controlado de media onda coninductancia en la fuente desprecia+le.


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n la !gura 1.? se o+serva "ue los tres diodos tienen el ctodo conectadoa un mismo punto comFn. n cada intervalo de funcionamiento conduce unFnico diodo, a"ul cu#o nodo est conectado a la tensin de fase "ue enese momento sea ma#or. n el momento en "ue dos diodos tengan lamisma tensin de nodo, esto es, "ue el valor de la tensin de fase a ellos

conectada sea el mismo, se producir la conmutacin entre ellos. 'continuacin se muestra el funcionamiento del circuito.

a5 I)ter:a'o;

6wt

5

6

n este intervalo, la tensin va es ma#or "ue v+ # vc. 4or tanto, %1 seencuentra en conduccin, mientras "ue % # %2 se encuentran cortados.'s, en este intervalo se cumple "ueC

85 I)ter:a'o;5

6wt

3

2

n GtA>HI/, la tensin va se iguala a v+, por lo "ue se produce laconmutacin entre %1 # %. ' partir de entonces va+ # vc+, es decir, %

conducir, mientras "ue %1 # %2 estarn cortados. Eos valores de lasintensidades de cada rama del circuito # de la tensin de salida vienendadas porC


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c5 I)ter:a'o;5

6wt

3

2

n GtA2HI, la tensin v+ es igual a la tensin vc, esto es, % se apaga #%2 pasa conducir. ' partir de entonces v+c # vac, por lo "ue tanto losdiodos %1 como % estarn cortados en el intervalo, Eas intensidades decada rama del circuito valenC

Eas formas de onda de la tensin de salida v0, as como de las intensidades"ue circulan por cada rama del circuito "uedan recogidas en la !gura =.J.&omo puede o+servarse, al circular la intensidad por la carga de formacontinua, cada diodo conduce 10:. &omo en cada intervalo slo est activo undiodo, cada 10: se producir una conmutacin.n el caso a"u analizado se ha supuesto "ue el valor de la +o+ina es muchoma#or "ue el de la resistencia, esto es, EKK5, por lo "ue la corriente "uecircula por la carga es continua # de valor constante ;0. $in em+argo,dependiendo de la relacin entre E, 5 # f.e.m. "ue constitu#en la carga delrecti!cador, puede resultar una corriente discontinua i0, es decir, corriente de

salida nula en determinados intervalos del funcionamiento del circuito.

Rectifcador trisico )o co)tro'ado de o)da co%'eta co) i)d&cta)ciade 'a &e)te desrecia8'eEa !gura 1.2 muestra un circuito recti!cador trifsico no controlado de seispulsos o de onda completa cuando la inductancia en la fuente trifsica de


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alimentacin se considera desprecia+le. n este circuito conduce en cadamomento un diodo de las ramas superiores (%1, %2 o %>) # otro de las ramasinferiores (%, %= o %/). 's, los diodos del grupo superior tienen el ctodoconectado a un mismo punto, denotado en la gr!ca 1.2 como 4, por lo "ueconducir el de ma#or tensin de nodo.

6i7&ra 1.$2. 5ecti!cador trifsico no controlado de onda completa coninductancia en la fuente trifsica desprecia+le.

Eos diodos inferiores poseen el nodo conectado tam+in a un punto comFn,denominado , de forma "ue conducir a"uel "ue tenga el ctodo a menortensin. %e esta forma, la tensin de salida v0, "ue coincide con la tensinentre los puntos 4 # , puede calcularse como la composicin de las siguientestensionesC

donde n es el neutro de la fuente trifsica de alimentacin. ' diferencia de loscircuitos trifsicos de tres pulsos, se tra+aja ahora con las tensionescompuestas, por lo "ue se ha considerado como tensin de referencia (cero

grados) la tensin va+, en lugar de la tensin simple va (!gura 1.22).' continuacin se analiza el circuito de la !gura 1.2 cuando la carga esaltamente inductiva, de forma "ue la intensidad "ue por ella circula seconsidera prcticamente constante # de valor ;0.6i7&ra 1.$$. %iagrama de tensiones simples # compuestas.


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a5 I)ter:a'o;

3wt

2

3 .

n este intervaloC

por lo "ue los diodos %/ # %1 conducen, mientras "ue el restopermanecen cortados. 'plicando la ecuacin 1.//, se o+tiene el valor de latensin de salidaC

Ea intensidad de salida i0 valeC

85 I)ter:a'o;2

3wt

por lo "ue son ahora los diodos %1 # % los "ue conducen, mientras"ue el resto se encuentran en estado de corte. Ea tensin de salidav0 vale vac, # la intensidad en la carga viene dada porC


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n los siguientes intervalos de funcionamiento se procede deforma anloga. Eas formas de onda de la tensin de salida v0 # delas intensidades de fase "uedan reLejadas en la !gura 1.2=.6am+in se indica "u diodos conducen en cada intervalo de

funcionamiento.6i7&ra 1.$. Mormas de onda en un recti!cador trifsico nocontrolado de seis pulsos con EsA0.

&omo puede o+servarse, al circular la corriente de forma continuapor la carga, cada diodo conduce durante 10 grados. &ada /0grados se produce una conmutacin entre un diodo # otro.Ea intensidad de salida de un recti!cador en puente no siempreresulta continua, sino "ue dependiendo de los valores relativosentre la +o+ina, resistencia # f.e.m. "ue conforman la carga delcircuito pueden originarse intensidades "ue en algFn momentovalgan cero, es decir, "ue sean discontinuas.

Rectifcador Co)tro'ado Trisico

ste tipo de convertidor nos proporciona una tensin de salida alta, encomparacin con los recti!cadores controlados monofsicos.Eos recti!cadores controlados emplean el tiristor o $&5 (recti!cador controladode silicio) como dispositivo de control.


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l tiristor es un semiconductor "ue presenta dos estados esta+lesC en unoconduce, # en otro est en corte (+lo"ueo directo, +lo"ueo inverso #conduccin directa).

l o+jetivo del tiristor es retardar la entrada en conduccin del mismo, #a "ue

como se sa+e, un tiristor se hace conductor no slo cuando la tensin en sus+ornes se hace positiva (tensin de nodo ma#or "ue tensin de ctodo), sinocuando siendo esta tensin positiva, se enva un impulso de ce+ado a puerta.

l parmetro principal de los recti!cadores controlados es el ngulo de retardo,N.n los recti!cadores controlados se controla el ce+ado del tiristor # su +lo"ueoes normalmente natural.

n aplicaciones de la electrnica de potencia se re"uiere "ue la tensin desalida pueda ser controlada. 4ara ello, se utilizan las mismas con!guracionesempleadas en los recti!cadores no controlados, donde los diodos son

sustituidos por tiristores. 's, controlando el momento de disparo de lostiristores, se controla la tensin de salida del recti!cador. Un circuitorecti!cador de estas caractersticas reci+e el nom+re de rectifcadorcontrolado.

'dems, los circuitos "ue resultan de sustituir los diodos por tiristores en lastopologas de recti!cadores no controlados permiten controlar no solo el valormedio de la tensin en la carga, # por tanto la potencia media transferida en lacarga, sino tam+in el sentido de la transferencia de dicha potencia.$i la potencia se trans!ere desde el lado de alterna hasta el lado de continua,el convertidor funciona como recti!cador. $i la potencia se trans!ere desde ellado de continua hasta el lado de alterna, el convertidor funciona como

inversor. Egicamente, el funcionamiento como inversor re"uiere la eDistenciade una fuente de energa en el lado de continua. l control de la potenciatransferida a la carga se hace a travs del control del ngulo de disparo de lostiristores.

%ado "ue los circuitos "ue se analizan en este captulo pueden funcionar comorecti!cadores o como inversores, # dado "ue el control se efectFa a travs delngulo de disparo de los tiristores, a este tipo de convertidores se les llamaconvertidores controlados por fase.

Ea !gura .1Oa representa, en forma de diagrama de +lo"ues, un convertidor

controlado. 4uede o+servarse "ue para una alimentacin alterna dada, latensin *0 de salida se puede controlar desde un valor positivo mDimo a unvalor negativo mDimo. n cam+io, la intensidad ;0 siempre circula en sentidopositivo.


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6i7&ra 2.1. &onvertidor controlado.

4or tanto, un convertidor controlado por fase slo funciona en dos de los cuatrocuadrantes (!gura >.1O+). *alores positivos de *0 # de ;0 implican sufuncionamiento como recti!cador, donde la potencia Lu#e del lado de alternaal de continua. n el modo inversor la tensin *0 es negativa, pero;0permanece siempre positiva. n este caso, el Lujo de potencia va desde ellado de continua al de alterna. &omo #a se ha indicado, este modo defuncionamiento re"uiere la eDistencia de una fuente de energa en el lado decontinua.

'lgunas aplicaciones pueden re"uerir el funcionamiento del convertidor en loscuatro cuadrantes. 4ara ello, +asta conectar en anti paralelo dos de losconvertidores descritos.

n este captulo se estudian diferentes con!guraciones de circuitosconvertidores controlados por fase, #a sea funcionando como recti!cadores ocomo inversores. n el anlisis de estos circuitos, los tiristores se supondrnideales, salvo en la consideracin del tiempo de apagado toP, "ue de+ercumplir siempre la siguiente restriccinC

donde t" es el tiempo mnimo de apagado especi!cado por el fa+ricante.Eos convertidores controlados por fase ms utilizados son los trifsicos,resultando fundamentales en aplicaciones de alta potencia. n la ma#ora deestas aplicaciones es necesario controlar el Lujo de potencia desde el lado dealterna al lado de continua # viceversa. &omo ejemplos de tales aplicacionesca+en destacar las siguientesC


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6ransporte de energa elctrica en corriente continua. 'ccionamiento de algunos motores de corriente continFa con

posi+ilidades regenerativas.

6i7&ra 2.22. Mormas de onda del inversor monofsico controlado en puentecuando NAHOuOGt".


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6i7&ra 2.2$. Mormas deonda del inversormonofsico controlado enpuente cuando NKHOuOGt".


21/43

s los convertidores controlados por fase, de+e eDistir de forma previa unafuente de alterna, "ue de forma general consiste en la propia red. n estosconvertidores, el instante en "ue los tiristores conducen o dejan de conducirdepende tanto de las tensiones de alterna a frecuencia de lnea como de laspropias seales de control. 's, el control de la tensin media en la carga # dela potencia media transferida a la misma se realiza a travs del control delngulo de disparo de los tiristores. %e esta forma, en funcin del valor "ue

ad"uiera a, el convertidor funcionar como recti!cador (*0K0) o como inversor(*0Q0). 4ara este Fltimo caso se re"uiere una fuente de energa en el lado decontinua conectada con la polaridad adecuada. Disten circuitos integradoscomerciales "ue generan seales de disparo en las puertas de los tiristores(!gura .=). Ea transferencia de la corriente desde una pareja de tiristores aotra ocurre de forma natural gracias a la presencia de tensiones en el lado dealterna.

6i7&ra 2.2. &ircuito generador de seales de disparo.


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Ea !gura .>Oa muestra un montaje tpico de un convertidor trifsicocontrolado de seis pulsos, mientras "ue la !gura .>O+ representa el diagramade tensiones simples # compuestas "ue intervienen en el funcionamiento delcircuito. Ea tensin compuesta va+ se considera como tensin de referencia dengulos en el anlisis del sistema.

4or tanto, # segFn la !gura .>O+, las eDpresiones "ue de!nen la forma deonda de cada una de las tensiones son las siguientesC


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6i7&ra 2.2


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$i se considera desprecia+le la inductancia Es de la fuente trifsica, laconmutacin de corriente entre tiristores es inmediata, por lo "ue siempreconducir un tiristor de la ramas superiores (61, 62 o 6>) con uno de lasinferiores (6, 6= o 6/). $in em+argo, cuando la inductancia de la fuente setiene en cuenta en el anlisis del convertidor, durante la conmutacin entre

tiristores son tres los "ue se encuentran conduciendo de forma simultnea.

'ntes de comenzar el estudio del funcionamiento del circuito ha+r "uediscernir si el convertidor tra+aja en modo de conduccin discontinua ocontinua, esto es, si la corriente "ue Lu#e por la carga se anula en algFnmomento durante el periodo de control o +ien siempre ha# circulacin decorriente por la carga. Un modo u otro de funcionamiento re"uiere de unanlisis distinto, como se ver en los siguientes epgrafes.

4ara deducir en "u modo de conduccin tra+aja el circuito supngase en elcircuito de la !gura .>Oa "ue la pareja de tiristores 61 # 6/ se encuentra en

conduccin (intervalo HI2RNSGtST ).

Ea tensin a la salida v0 seguir a la tensin compuesta va+C

tese "ue la eDpresin .=J se corresponde con la de un recti!cadorcontrolado por fase de media onda con carga 5E # f.e.m. #a estudiado en el

apartado .1 's, resolviendo la ecuacin diferencial se o+tiene la eDpresin de

la intensidad "ue circula por la carga i0 (ecuacin .1J). ;mponiendo lacondiccin de "ue al final de la conduccin (GtAT) la intensidad "ue circula porla carga vale ceroC se o+tiene el valor de T. $i se cumple "ueC

esto es, si la corriente por la carga (# por tanto por los tiristores "ue seencuentran en conduccin) se anula antes de "ue se dispare la siguientepareja de tiristores (HI2 grados elctricos despus de la pareja anterior) el

circuito funciona en el modo de conduccin discontinua. $i por el contrario secumple "ueC

esto es, el ngulo de conduccin de la pareja de tiristores es ma#or "ue /0grados elctricos, el convertidor estar tra+ajando en el modo de conduccin


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continua. &omo se ver en los siguientes apartados, el disparo de la nuevapareja de tiristores "ue entra en conduccin provoca el apagado de la "ueesta+a conduciendo.' continuacin se analizan convertidores trifsicos controlados de seis pulsoscon corriente discontinua # continua en la carga cuando se consideradesprecia+le la inductancia de la fuente trifsica de alimentacin # cuando stainterviene en el circuito. $e deducirn, adems, "u valores del ngulo dedisparo N origina "ue el convertidor funcione como rectificador o comoinversor. %e igual forma, se estudian las formas de onda de intensidad # decorriente en el lado de alterna.

Co):ertidor trisico co)tro'ado de o)da co%'eta co)

corrie)te disco)ti)&a e) 'a car7a

&onsidrese el circuito de la !gura .>Oa donde se supone desprecia+le lainductancia de la fuente de alimentacin # la carga se considera formada por

una resistencia en serie con una pe"uea +o+ina # una fuente continua devalor *d. Ea carga es poco inductiva # la corriente "ue circula por ella esdiscontinua. sto hace "ue cada /0: ha#a "ue disparar una pareja de tiristores.

&omo se indic con anterioridad, un ngulo de disparo de aA0: se correspondecon un ngulo elctrico de GtAHI2.

n la !gura .>Oa se o+serva "ue los tiristores del grupo superior tienen elctodo conectado a un mismo punto, denotado como 4, por lo "ue conducira"ul "ue en ese momento tenga su tensin de nodo ms positiva. Eostiristores inferiores poseen el nodo conectado tam+in a un punto comFn

denominado , de forma "ue conducir a"ul "ue tenga el ctodo a la tensinms negativa. %e esta forma, la tensin de salida v0, "ue es precisamente latensin entre los terminales 4 # , se calcula como indica la siguienteeDpresinC

%onde n es el neutro de la fuente trifsica de alimentacin.

' continuacin se analiza el funcionamiento del circuito de las caractersticas

sealadas cuando NAHI=.

a5 I)ter:a'o;

3+=

7

12wt

7

12+

n GtA?HI1 se produce el disparo de los tiristores 61 # 6/. n esteperiodo se cumple "ueC


26/43

es decir, conducen la pareja de tiristores 61 # 6/, mientras "ue el restose encuentran en estado de corte. 'plicando la ecuacin .>1 con losdatos indicados en .>, se o+tiene "ue la tensin de salida valeC

Ea cada de tensin v'91 en el tiristor 61 vale cero, #a "ue se encuentraconduciendo. n lo "ue se re!ere a las intensidades, se cumple "ueC

%ondeC

%e+ido a la inductancia presente en la carga, la pareja de tiristores 61 #6/ sigue conduciendo cuando va+d hasta el momento en "ue la tensin

media en la +o+ina se hace cero, lo cual ocurre enC

s decir, la tensin media en la +o+ina se ha anulado antes de "ue seproduzca el disparo de un nuevo tiristor (corriente discontinua en lacarga). 4or tanto, en Gt A (?HI1)RV todos los tiristores estn apagados,# la tensin de salida v0 pasa a valer *d.

85 I)ter:a'o;7

12+wt

11

12

'l encontrarse cortados todos los tiristores en este intervalo se cumple"ueC


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Ea cada de tensin en el tiristor 61 es indeterminada. n Gt A 11HI1 seproduce el disparo de la pareja de tiristores 61 # 6, dando lugar a unnuevo intervalo de funcionamiento.

c5 I)ter:a'o;11

12wt

11

12+

n GtA 11HI1 se disparan 61 # 6 "ue al estar polarizadosdirectamente entran en conduccin, por lo "ueC

's, la tensin de salida v0 valeC

&omo 61 sigue en conduccin, la

cada de tensin entre sus terminalesde nodo # ctodo es nula. n lo referente a las intensidades se cumple"ueC

%onde ', W # X vienen dadas por las eDpresiones definidas en .>>.

&uando la tensin vac se iguala a *d, sigue circulando corriente por lacarga hasta "ue la tensin media en la +o+ina se anula, lo cual ocurreenC

&omo aFn no se ha producido el disparo de 62, todos los tiristores seapagan.

d5 I)ter:a'o;

11

12+

wt

5

2

n este intervalo se cumplen las eDpresiones dadas en .>?. 'dems, alestar todos los tiristores cortados, la cada de tensin en el tiristor 61 estindeterminada.

n GtA>HI= se disparan 6 # 62, "ue al estar polarizados directamenteentran en conduccin.


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4ara los intervalos siguientes se procede de forma anloga. Eas formas deonda resultantes "uedan reLejadas en la !gura ./.

l valor medio de la tensin de salida *0, as como el ngulo de conduccin

Y dependen de las caractersticas de la carga, segFn indica la siguienteeDpresinC

Co):ertidor trisico co)tro'ado de o)da co%'eta co) corrie)teco)ti)&a e) 'a car7a

&onsidrese ahora "ue en el circuito de la !gura .>Oa la carga es altamenteinductiva, de forma "ue la intensidad "ue circula por la misma se consideraconstante # de valor ;0. 'l igual "ue en el caso anterior, la inductancia de lafuente trifsica de alimentacin se supone desprecia+le. l ngulo de disparoadoptado es de NAHI1 (medido a partir de GtAHI2). Ea fuente continua en lacarga vale *d.

%ado "ue, en este caso, la corriente en la carga es continua, cada /0: sedispara un tiristor, conduciendo siempre una pareja de tiristores. l encendidode un tiristor impar provoca el apagado de otro tiristor impar, # el encendido deun tiristor par provoca el apagado de otro tiristor par. tese (!gura .>Oa)"ue los tiristores impares tienen su ctodo conectado a un mismo punto, # "ue

los tiristores pares tienen su nodo conectado al mismo punto comFn.

6i7&ra 2.2*. Mormas de onda para un convertidor trifsico controlado deseis pulsos con corriente discontinua en la carga.


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4or supuesto, en el momento inicial ha# "ue disparar una pareja de tiristores,por ejemplo 61 # 6/ en GtAHI2RN. ' continuacin se muestra en anlisis delcircuito +ajo las condiciones indicadas.

a) ;ntervaloC 3 R =5

12wt

3++

3=3

4

n GtA>HI1 se produce el disparo de 61. 4reviamente (salvo en el caso

de "ue se trate del primer ciclo) se encuentran conduciendo 6> # 6/ . 'lencenderse el tiristor 61, el tiristor 6> "ueda sometido a una tensin nodoOctodo igual a vca, "ue es negativa. 4or ello, el encendido de 61 provoca elapagado de 6>.

4or tanto, en este intervalo de funcionamiento conducen 61 # 6/, por lo"ueC

Ea tensin de salida en este intervalo valeC


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'l estar los tiristores 6/ # 61 en conduccin, las intensidades "uecirculan por cada fuente de alimentacin # por la carga se correspondenconC

'dems, las cadas de tensin en estos tiristores son nulas (oaproDimadamente nulas). n GtA2HI= se produce el disparo de 6. &omola inductancia de la fuente trifsica de alimentacin se ha consideradodesprecia+le, la conmutacin entre los tiristores 6/ # 6 se produce deforma instantnea.

+) ;ntervaloC3

4wt

3

4+

3=

13

12

'l encender 6, el tiristor 6/ se apaga, #a "ue "uedasometido a una tensin negativa entre sus terminales denodo # ctodo. 4or tanto, la pareja de tiristores 61 # 6 es la"ue se conduce en este intervalo, mientras "ue el resto delos semiconductores estn cortados. 's, en este periodo secumple "ueC

por lo "ue la tensin de salida en la carga valeC

'l conducir el tiristor 61, su tensin ndoOctodo sigue siendo nula. n loreferente a las intensidades se tiene "ueC

n el ngulo elctrico GtA12HI1 se dispara el tiristor 62, originando elapagado de 61.


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n los sucesivos intervalos se procede de forma anloga. Ea !gura .?muestra las formas de onda resultantes. Ea tensin media en la carga *0 parauna N genrica se calcula comoC

%e esta forma, si la corriente en la carga es continua, la tensin media desalida *0 puede controlarse en mdulo # signo a travs del ngulo de disparo Nde los tiristores. 's, si toma un valor comprendido entre 0: # 30:, el valormedio de la tensin de salida tendr signo positivo. *ariando en este intervalode valores se vara el mdulo de *0 . $in em+argo, si N toma cual"uier valorentre 30: # 1J0:, la tensin media de salida es negativa, # si se vara en esterango de valores *0 tam+in vara.

Ea !gura .J muestra la forma de onda de la tensin de salida para un ngulode disparo NS30: (# por tanto *o Z0 funcionamiento como rectificador) # paraun ngulo de disparo 30:SNS1J0: (# por tanto, *oQ0 funcionamiento comoinversor).

n la prctica, el ngulo de disparo N se encuentra limitado por el ngulo de

conmutacin u (presente cuando no se considera desprecia+le la inductanciade la fuente trifsica de alimentacin), # por el tiempo t" "ue se re"uiereaplicar una tensin negativa entre los terminales de cada tiristor una vezanulada la corriente "ue circula por ellos.

's, si el tiempo en "ue se aplica esta tensin negativa entre los terminales deltiristor es menor "ue el t" especi!cado por el fa+ricante, el semiconductorpodra encenderse originando un fallo en la conmutacin # la prdida delcontrol. 4or tanto, para el correcto funcionamiento del inversor de+e cumplirse

"ueC

donde Gt" suele oscilar entre los 1>: # los 20:.

Co):ertidor co)tro'ado trisico de &e)te co%'eto; eecto de

'a i)d&cta)cia de 'a &e)te


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&onsidrese ahora el circuito de la !gura .3, donde se tiene en cuenta lainductancia Es de la fuente trifsica de alimentacin. Ea carga se suponealtamente inductiva, por lo "ue la intensidad "ue por ella circula se consideracontinua, constante # de valor ;0.

Ea presencia de la inductancia Es en la fuente trifsica (!gura .3) origina "ue

las corrientes de fase no puedan variar +ruscamente, por lo "ue el paso decorte a conduccin # viceversa de cada uno de los tiristores del circuito no esinmediato. %urante el ngulo elctrico u en el "ue tiene lugar la conmutacin,los tiristores implicados en la conmutacin se encuentran conduciendo deforma simultnea. 's, sern tres los "ue en cada intervalo de conmutacinestn en conduccin.

6i7&ra 2.29. Mormas de onda en un recti!cador trifsico controlado de seispulosos con corriente continua en la carga.


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6i7&ra 2.2=.6ensin de salida segFn distintos valores del ngulo de disparo.


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' continuacin se analiza una de las conmutaciones "ue tienen lugar a lo largodel periodo, en concreto la producida entre los tiristores 6> # 61 # "uecomienza en GtANRHI2.

'ntes de la conmutacin, la pareja de tiristores 6> # 6/ se encontra+a enconduccin, por lo "ue se cumple "ueC


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6i7&ra 2.2+. &onvertidor controlado trifsico de onda completa coninductancia Es en la fuente trifsica de alimentacin.

Una vez !nalizada la conmutacin, son los tiristores 6/ # 61 los "ue conducenmientras "ue el resto permanecen cortados, por lo "ue se tiene "ueC

%urante la conmutacin, "ue se produce en el periodo de!nido por el nguloelctrico u, son tres los tiristores los "ue conducen de forma simultnea (6>, 6/# 61). l circuito resultante en la conmutacin es el indicado en la !gura .20.


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6i7&ra 2.$,. &ircuito resultante en la conmutacin.

%urante la conmutacin, la corriente i+ permanece constante a su valor O;0,en tanto "ue la corriente ia aumenta de forma gradual desde cero hasta ;0, # la

intensidad ic disminu#e desde su valor mDimo ;0 hasta hacerse nula, segFn laeDpresinC

%erivando la ecuacin anterior se o+tiene "ueC

al ser ;0 de valor constante. 'simismo, de la !gura .20 se o+tiene "ueC

'dems, en las +o+inas se cumple "ueC

al aplicar .?= # .??. 4or tantoC


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;ntroduciendo .?J en .?> "ueda "ueC

s decir

%e esta forma, derivando la ecuacin anterior se o+tiene la relacin entre ;0 #el ngulo de conmutacin u.

's, conocido el ngulo de disparo de los tiristores a # la tensin en la carga ;0se puede o+tener u de la formaC

4ara el clculo de la tensin de salida v0 se emplean las siguientes ecuaciones("ue se deducen de la !gura >.20)


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$umando

# teniendo en cuenta .?=, resultaC

%el mismo modoC

4or tanto, la tensin de salida v0 vendr dada porC

's, la tensin en la carga durante la conmutacin es la media de las tensionesde salida antes # despus de la misma.


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2. E' i)or%e de8e co)te)er todos 'os res&'tados o8te)idose) e' e0eri%e)to > co) e''os o8te)er todos 'os ar%etrosde cada circ&ito.

Circ&ito de' disarador

'c se o+serva una simulacin del circuito de disparo en Orcad1*.$


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Pri%era Parte; rectifcador trisico de %edia o)da



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Se7&)da Parte; rectifcador de o)da co%'eta


42/43

%isparador de /0< @rados (5A2B)


43/43

%isparador de 30< @rados (5A/B)

>. -7$5*'&;-$ V &-[U&;-$

\ $imulamos circuitos de recti!cacin trifsica de media onda #completa] lemos la teora # aplicamos las formulasadecuadamente.

\ -+servamos la variacin de la potencia en la carga, # la forma dela onda recti!cada mediante el softGare 4spice.

\ &omprendimos las ventajas # desventajas de emplear un circuitode recti!cacin controlado.

\ -+servamos "ue al usar diferentes tipos de carga, como porejemplo una carga inductiva, se pueden o+tener varia+les en larecti!cacin, haciendo "ue el anlisis del circuito sea distinto enfuncin del modo de conduccin en "ue se encuentre funcionando(continua # discontinua).

redtificador controlado trifasico de media onda y onda completa

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