Convertidor controlado de CA-CA mediante triac INDICE DEL TEMA
1. Introducción. 2. Factor de potencia en conversores 3.Convertidor controlado de CA-CA mediante triac
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1.Introducción El uso de convertidores hará que el Angulo entre el voltaje y corriente se vea desfasado dando lugar a las tres formas de potencia. Relación entre potencias activa, aparente y reactiva
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Mejoras al factor de potencia La corrección de potencia puede ser clasificado en: PASIVO inductores y capacitores. ACTIVO convertidores conmutadores forzados El factor de potencia de los convertidores controlados por fase dependen del ángulo de disparo α y es por lo general bajo, especialmente en rangos bajos del voltaje de salida. Estos convertidores generan armónicos. Todos los equipos electrónicos con bajo factor de potencia ocasionan un considerable desperdicio de energía eléctrica. 3
Ejemplo de compensación de la Potencia Reactiva por medio de los FACTS , permite manipular la potencia activa entre las líneas controladas. Esto permite estabilizar potencia activa, reactiva y el fdp entre las líneas, reducir la carga de líneas sobrecargadas mediante la transferencia de potencia activa permitiendo hacer un manejo adecuado de la congestión.
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CONTROLADOR DE TENSIÓN ALTERNA: Convertidores CA/CA introducción
En la actualidad existe una gran variedad de aplicaciones industriales que demandan la utilización de frecuencia variable o la obtención de potencia fija a partir de un suministro variable; por ejemplo, arrancadores suaves para reducir la intensidad demandada durante el arranque de los motores de inducción, Los convertidores CA-CA han comenzado a surgir como una solución novedosa ante el problema de la compensación de voltaje. Para esto se requieren convertidores CA-CA, los cuales se encargan de acondicionar la energía suministrada a las necesidades de tensión, frecuencia y fase que demanda la carga. 5
convertidores CA/CA
reguladores de tensión alterna (o reguladores de potencia alterna) 1. Controladores monofásicos.
ciclo convertidores Permiten obtener una salida Frecuencia distinta
2 Controladores trifásicos. se subdividen en: a) Unidireccionales o control de media onda. b) Bidireccionales o control de onda completa. Existen varias configuraciones de controladores trifásicos, dependiendo de las conexiones de los tiristores. 6
reguladores de tensión alterna (convertidores estáticos de energía)
permiten variar la potencia entregada a una determinada carga. En general, se controla la potencia mediante el control del valor eficaz de la tensión suministrada
a
la
carga.
De
ahí
el
nombre
de
reguladores
o controladores de tensión alterna Las aplicaciones más comunes de éste tipo de reguladores son: •
Calentamiento industrial (control de temperatura);
•
Control de intensidad luminosa en lámparas incandescentes;
•
Accionamiento de motores de CA;
•
Arranque suave de motores de inducción;
•
Compensación de energía reactiva
•
Control de transformadores.
Los dispositivos semiconductores de potencia empleados en tales convertidores son, típicamente, tiristores, trabajando en conmutación natural.En aplicaciones de baja potencia se puede hacer uso de TRIACs, en cuanto que para potencias más elevadas se utilizan 2 SCRs en antiparalelo como se muestra en la figura.
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Para la transferencia de potencia, normalmente se utilizan dos tipos de control:
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Ejemplos de control de Angulo de fase
Dos SCRs sentido contrario bidireccional
Bidireccional con TRIAC
4 diodos y un SCR
Unidireccional con un SCR y un diodo en contra sentido.
Dos SCRs y 2 diodos en sentido contrario bidireccional
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En la fig. los interruptores electrónicos son SCR conectados en antiparalelo que permiten que fluya corriente en cualquier sentido por la carga. Observaciones: • Los SCR no pueden conducir simultáneamente . • La tensión de carga es nula
•
•
cuando los dos están SCR desactivados la tensión del interruptor es nula cuando está activado cualquiera de los SCR y es igual a Vs cuando es tan desactivados los dos SCR. La corriente eficaz en cada SCR es
por la corriente
eficaz de carga si se activan durante intervalos iguales de tiempo.
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En la figura se muestra las forma de onda de tensión . Estas formas de onda se obtienen, en los circuitos de atenuación de la intensidad luminosa El factor de potencia:
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Ejemplo: El controlador de tensión alterna monofásico presenta una fuente con una tensión eficaz de 120 V a 60 Hz. La resistencia de carga es de 15 Ω. a) El ángulo de disparo necesario para entregar 500W a la carga. b) La corriente eficaz de la fuente. c) La corriente eficaz y la corriente media en los SCR. La corriente eficaz d) El factor de potencia Solución: La tensión eficaz necesaria
El ángulo de disparo
de la fuente
El factor de potencia
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Ejemplo: El controlador de tensión alterna monofásico presenta una fuente con una tensión eficaz de 120 V a 60 Hz. La carga es una combinación serie R-L siendo R=20Ω. L=50mH, el ángulo de disparo α = 90º determinar:
a) b) c) d)
La expresión de la corriente de carga para la primera mitad del periodo La corriente eficaz de la carga. La corriente eficaz y la corriente media en los SCR. Solución: La potencia entregada a la carga y el factor de potencia Los parámetros
La expresión de la corriente
El ángulo de extinción β
El ángulo de conducción γ
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La corriente eficaz de carga
La corriente eficaz en el SCR La corriente media en el SCR
El factor de potencia
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Controlador trifásico de media onda unidireccional
T1, T2, T3 controla el flujo de corriente, los diodos proporcionan la trayectoria de corriente de regreso
Controlador trifásico de onda completa direccional
La trayectoria de la corriente de regreso está dada por los tiristores T2, T4, T6
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Los SCRs conducen corrientes de línea y la
SCRs conducen las corrientes de fase y la carga VL. Las son libres
carga voltajes de fase
de el fdp es ligeramente másarmónicos, alto
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