UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA “ANTONIO JOSE DE SUCRE”
VICE-RECTORADO DE PUERTO ORDAZ DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA LABORATORIO DE ELECTRONICA DE POTENCIAS II
PRACTICA Nº 1. Estudio Formas
de
Onda
de
de las diferentes un Rectificador
Controlado Trifásico de Onda Completa.
ELABORADO POR:
SECCION:
CARLOS ROJAS 18.170.802
N2
MARIA GARCIA 16.395.238
N1
WILMER RIVERO 5.968.602
N1
PUERTO ORDAZ 13/06/2012
INTRODUCCION
La distribución de energía eléctrica se hace, esencialmente, en corriente alterna, debido, principalmente, a la facilidad de adaptación del nivel de tensión por medio de transformadores. Sin embargo, en muchas aplicaciones, la carga alimentada requiere una tensión continua. La conversión CA/CC es realizada por convertidores estáticos de energía, comúnmente denominados rectificadores. Por tanto, un rectificador es un sistema electrónico de potencia cuya función es convertir una tensión alterna en una tensión continua. En una primera clasificación, podemos diferenciar los rectificadores de acuerdo con el número de fases de la tensión alterna de entrada (monofásico, bifásico, trifásico, hexafásico, etc.). Dentro de estos, podemos diferenciar los rectificadores en función del tipo de conexión de los elementos (media onda y de onda completa). Para este caso estudiaremos las diferentes formas de ondas de un Rectificador Trifásico Controlado de Onda Completa en la cual observaremos los distintos fenómenos que suceden en este tipo de rectificadores. Es importante señalar que en la actualidad el conocimiento de las estructuras básicas de los convertidores de potencia resulta imprescindible para aprender como funcionan los sistemas de alimentación electrónica moderna y los accionamientos eléctricos. En esta practica nos apoyaremos con el software PSPICE para realizar comparación de resultados teóricos y prácticos, de igual manera presentaremos una serie de graficas tomadas en la elaboración de la practica.
OBJETIVO GENERAL:
Analizar el funcionamiento de un Convertidor Trifásico Controlado de Onda Completa. OBJETIVOS ESPECIFICOS: 1. Observar Formas de Onda de las tensiones de fase y de línea que
alimentan al Convertidor. 2. Visualizar Formas de Onda de tensión y corriente para carga RL y
Resistiva Pura para Convertidor de Onda Completa. 3. Examinar la Onda de Tensión Ánodo Cátodo en los SCR´s para
Rectificadores Controlados de Onda Completa. 4. Observar Formas de Onda de la Corriente en el Transformador y en los
SCR´s del Convertidor de Onda Completa. 5. Estudiar el comportamiento
del Convertidor Trifásico
Controlado
al
presentarse diversas fallas. MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS:
MODULOS AEG
MODULO 013: Interruptor con fusibles y relé térmico.
MODULO 809: Interruptor para Transformador con contactos de retardo
(A) y Supresión de Pulsos (B)
MODULO 801: Transformador con doble devanado en primario y secundario
208/120 V
MODULO 802: Unidad de Disparo de 6 Pulsos
MODULO 803: Modulo de 6 SCR´s.
MARCO TEORICO Definición y aspectos generales de los rectificadores.
Los rectificadores o convertidores de c.a. a c.c. son dispositivos estáticos compuestos por elementos semiconductores que se alimentan directamente de la tensión alterna sinusoidal de la red y la transforma en tensión de corriente continua. Todas las configuraciones de puentes rectificadores se pueden clasificar según varios criterios: a) Según estén constituidos por diodos, diodos y tiristores o tiristores. a.1) Rectificadores no controlados : están constituidos por diodos únicamente y
suministran una tensión unidireccional. El valor de esta tensión prácticamente es constante, pero queda afectada prácticamente por la naturaleza de la carga (inductiva, capacitiva) y la tensión de alimentación. Si se representa la característica tensión-corriente de salida de este puente rectificador, se obtiene una estrecha franja horizontal situada en el primer cuadrante. b.1) Rectificadores semicontrolados o híbridos: están formados por una
determinada combinación de diodos y tiristores. Solamente pueden trabajar suministrando una tensión variable unidireccional, cubriendo el primer cuadrante del diagrama de tensión-corriente. c.1) Rectificadores completos o totalmente controlados: están formados por
tiristores únicamente. Éstos a su vez, pueden clasificarse en simple y doble puente, los cuales pueden trabajar en el primer y cuarto cuadrantes únicamente, o bien en los cuatro cuadrantes, respectivamente. Es de observar que en los puntos de funcionamiento del primer y tercer cuadrantes la potencia va de la red a la carga, y en los segundos del segundo y cuarto cuadrantes la potencia va de la carga a la red.
b) Según se alimenten de redes monofásica o trifásica : serán puentes
rectificadores monofásicos o trifásicos. En general, una fuente de c.a. es adecuada para rectificadores de 1 ó 2 kW, pero para potencias más elevadas se utiliza normalmente una fuente de c.a. trifásica. c) Según se rectifiquen solamente los semiciclos : positivos o se rectifiquen,
tanto los semiciclos positivos como los negativos, son de media onda o de onda completa. En este caso utilizaremos un Rectificador Trifásico Controlado de Onda Completa que se describe de la siguiente manera: Rectificador Controlador Trifásico de Onda Completa:
Los rectificadores se utilizan ampliamente en aplicaciones industriales hasta el nivel de 220 KW, en las que se requiere una operación en dos cuadrantes. Este circuito se conoce como puente trifásico. Los tiristores se disparan con intervalos de π/3.
La frecuencia de la tensión de la componente ondulatoria de salida es 6fs siendo la necesidad de filtraje menor que la de los convertidores trifásicos semicontrolados y de media onda.
Fig. #1. Rectificador Trifásico de Onda Completa totalmente Controlado.
Experiencia #1: Formas de Onda de Fase que alimentan al convertidor.
Figura #2. Diagrama Circuital empleado en la Práctica.
Figura #3. Diagrama del Convertidor Trifásico Completo. Simulación en PSPICE.
FASE R
FASE RS
FASE RST
Figuras #4. Formas de Onda de acuerdo a cada FASE.
Aquí podemos notar las curvas de onda de entrada en las diferentes fases para el convertidor. Experiencia #2: Formas de Onda de Linea que alimentan al convertidor.
LINEA RS
LINEA RS, ST, RT, SR, TS, TR
LINEA RS, ST, RT
LINEA RS, ST, RT, SR
LINEA RS, ST, RT, SR, TS, TR R, S, T
De igual manera podemos notar las curvas de onda de entrada en las diferentes líneas para el convertidor. Experiencia #3: Forma de Onda de Corriente en la carga resistiva pura.
A 0°
A 60°
A 120°
Figuras #6. Formas de Onda de acuerdo a la carga RESISTIVA.
Se observa en la grafica los rizos de la onda ya rectificado para una carga resistiva pura. También podemos notar que a diferentes ángulos de disparos en los tiristores mientras más grande es el ángulo de este se hace más negativa o decrece hacia la parte negativa. Experiencia #4: Forma de onda de corriente en la carga RL
A 0°
A 60°
A 120°
Para esta grafica los rizos de la onda ya rectificado para una carga resistivainductiva podemos notar que a diferentes ángulos de disparos en los tiristores mientras más grande es el ángulo de este, se hace más negativa o decrece hacia la parte negativa. Hay que resaltar que la inductancia suaviza la onda o la hace más lineal. En otras palabras al llegar a 120° se alcanza tensiones negativas por que la fase que activa dicho par de tiristores se encuentra en su semiciclo negativo. Experiencia #5: Forma de onda de ánodo y cátodo en un tiristor.
Figuras #8. Formas de Onda en el TIRISTOR.
En esta curva podemos notar la forma de onda del tiristor conduciendo anodocatodo donde podemos concluir que la unión de todos los tiristores hacen la rectificación completa de la onda. Experiencia #6: Forma de onda cuando se presenta una falla.
Falla un tiristor
Falla una fase
Falla de sincronismo
En esta grafica podemos notar que cuando falla un tiristor falta la onda de rectificación por lo hay un corte. Cuando falla una fase los tiristores no rectifican la fase que falta. Y por ultimo cuando hay una falla de un sincronismo. Graficas en PSPICE: Grafica #1.
200V
0V
-200V V(Va,R18:1)
V(Vb,V5:-)
V(Vc,V4:-)
10 V
0V
-10V V(g6,k6)
V(g5,k5)
V(g4,k4)
V(g3,k3)
V(g2,k2)
V(g1,k1)
200V
100V
SEL>> 0V 0s
10ms
20ms
30ms
40ms
V(R1:1,R1:2) Time
Tensión de entrada para las tres fases del convertidor. En la segunda simulación la onda rectificada para un ángulo mayor a 60°.
Grafica #2. 200V
0V
-200V V(Va,R18:1)
V(Vb,V5:-)
V(Vc,V4:-)
400V
200V
0V
SEL>> -200V 0s V(g6,k6)
10ms V(g5,k5)
20ms V(g4,k4)
V(g3,k3)
30ms V(g2,k2)
40ms V(g1,k1)
V(
Time
Simulación en PSPICE para las tensiones de línea en la entrada del convertidor. En la segunda curva podemos notar la onda rectificada para un ángulo menor a 60°.
Grafica #3.
s m 0 7
s m 0 6
s m 0 5
) 1 k , 1 g ( V
s m 0 4
e m i T
) 2 k , 2 g ( V
) 3 k , 3 g ( V
) 1 : 8 1 R , a V ( V
) 5 k , 5 g ( V
) : 4 V , c V ( V
V 0
V V 0 0 0 1 2 -
s m 0 2
) 4 k , 4 g ( V
) : 5 V , b V ( V
V 0 0 2
s m 0 3
s m 0 1 ) 2 : 1 L , 1 : 1 R ( V
) 6 k , 6 g ( V
V 0
V 0 1 -
V 0 0 2
V 0 0 1
s 0 > V > 0 L E S