Informe IEE RECTIFICADOR MONOFÁSICO DE ONDA COMPLETA CONTROLADO CONTROLADOR DE VOLTAJE AC MONOFÁSICO TOTALMENTE CONTROLADO.

RECTIFICADOR MONOFÁSICO DE ONDA COMPLETA CONTROLADO

CONTROLADOR DE VOLTAJE AC MONOFÁSICO TOTALMENTE CONTROLADO

Práctica 5

Rony

e-mail: @est.ups.edu.ec

RESUMEN: En esta práctica primero se detalla el funcionamiento de un SCR, y como este elemento permite un control del voltaje que mediante una activación de este elemento en ciertos instantes de tiempo. También se estudia a este elemento, como método de control de voltaje Ac monofásico.

PALABRAS CLAVES: SCR, Controlador Monofásico, carga resistiva, ángulos de disparo, Conducción.

1. OBJETIVOS

1. General:

• Comprender las características de un rectificador monofásico de onda completa, y de un controlador de voltaje AC monofásico totalmente controlado, para implementar un correcto circuito de alimentación.          

1. Específicos:

• Observar en el osciloscopio las formas de onda obtenidas en los circuitos para observar los cambios, que existen entre la onda de entrada y la onda de salida.
• Realizar mediciones de voltaje y corriente de los circuitos  del rectificador de onda completa a diferentes ángulos de disparo, para comprobar que existe un  control en la conducción de los SCR.

1. MARCO TEORICO

2.1        SCR

Los rectificadores controlados de silicio SCR se emplea como dispositivo de control.

El rectificador controlado de silicio SCR, es un semiconductor que presenta dos estados estables: en uno conduce, y en otro está en corte (bloqueo directo, bloqueo inverso y conducción directa).

El objetivo del rectificador controlado de silicio SCR es retardar la entrada en conducción del mismo, ya que como se sabe, un rectificador controlado de silicio SCR se hace conductor no sólo cuando la tensión en sus bornes se hace positiva (tensión de ánodo mayor que tensión de cátodo), sino cuando siendo esta tensión positiva, se envía un impulso de cebado a puerta. El parámetro principal de los rectificadores controlados es el ángulo de retardo, α.

Como lo sugiere su nombre, el SCR es un rectificador, por lo que pasa corriente sólo durante los semiciclos positivos de la fuente de CA. El semiciclo positivo es el semiciclo en que el ánodo del SCR es más positivo que el cátodo. Esto significa que el SCR no puede estar encendido más de la mitad del tiempo. Durante la otra mitad del ciclo, la polaridad de la fuente es negativa, y esta polaridad negativa hace que el SCR tenga polarización inversa, evitando el paso de cualquier corriente a la carga

[pic 1]

Fig.1 Símbolo de un Rectificador controlado de silicio y elemento físico (SCR)

2.2 Rectificador monofásico de     onda completa controlado

La construcción del circuito de un rectificador monofásico de onda completa controlado es similar a la de un rectificador de diodo monofásico de onda completa. Para controlar el voltaje de salida promedio, los diodos se reemplazan por tiristores. Variando el ángulo de disparo alfa de los tiristores, el voltaje de salida promedio del rectificador monofásico de onda completa controlado puede variarse.

La Fig2 muestra el circuito y las formas de onda del rectificador monofásico de onda completa controlado con carga puramente resistiva. Durante el medio ciclo positivo de Vi, Q1 y Q2 se disparan para conducir cuando wt=alfa; en el intervalo alfapi, Vi se desconecta a la carga a través de Q3 Y Q4. Variando el ángulo de disparo alfa desde  0 hasta 180, las formas  de onda correspondientes del voltaje y de la corriente se muestran en la Fig2.Además, la corriente de salida lo y el voltaje de salida Vo tienen la misma forma de onda, pero son diferentes en amplitud. Ponga una atención particular a que las señales de disparo de Q3 y Q4 respectivamente se atrasan con relación a las señales de entrada de Q1 y Q2 y están fuera de fase en 180.Las señales de disparo de Q1 y Q2 y están fuera de fase en 180. Las señales de disparo de Q1 y Q2 (Q3 y Q4) deben aislarse eléctricamente una de la otra, para que no ocurra un corto circuito [pic 2]

[pic 3][pic 4]

Fig2.  Rectificador monofásico de onda completa controlado con  resistiva inductiva y con fuente. Señales de entrada y salida o continúa.

       Con el rectificador monofásico de onda completa controlado proporciona dos impulsos a la carga en un ciclo completo de fuente de potencia, también se le llama rectificador controlado de “dos impulsos “Este rectificador mejora la desventaja del rectificador controlado de media onda cuya corriente de entrada incluye un componente dc. Como se muestra en la figura

Fig2, la corriente de entrada I tiene una forma de onda simétrica y no tiene componente dc.

       Como se muestra en la Fig2, el voltaje de salida promedio puede cambiarse variando el ángulo de disparo alfa desde 0 hasta 180.Cuando alfa=0, este circuito, realiza; su voltaje de salida promedio está indicado por V0. Cuando alfa es diferente 0, el voltaje de salida promedio está indicado por Vd0 ;por ejemplo Vd90 representa el voltaje de salida promedio en alfa =90.

2.3        Controlador de voltaje AC monofásico totalmente controlado.

Si un tiristor conmutador se conecta entre la alimentación de ca y la carga, es posible controlar el flujo de potencia variando el valor rms del voltaje de ca aplicado a la carga; este tipo de circuito de potencia se conoce como un controlador de voltaje de ca.

      Para la transferencia de potencia, normalmente se utilizan dos tipos de control:

• Control de abrir y cerrar
• Control de ángulo de fase

     En el control de abrir y cerrar, los tiristores conectan la carga a la fuente de ca durante unos cuantos ciclos de voltaje de entrada y a continuación la desconectan por  unos cuantos ciclos más.  En el control de ángulo de fase, los tiristores conectan la carga a la fuente de ca durante una porción de cada uno de los ciclos de voltaje de entrada.

    Los controladores de voltaje de ca se pueden clasificar en dos tipos: (1) controladores monofásicos y (2) controladores trifásicos.  Cada uno de estos tipos se puede subdividir en (a) unidireccional o control de media onda y (b) bidireccional o control de onda completa. Dado que el voltaje de entrada es de ca, los tiristores son conmutados por línea, no hay necesidad de circuitería adicional de conmutación.

   El problema de la cd de entrada se puede evitar utilizando control bidireccional (o de onda completa), en la Fig3 aparece un controlador monofásico de onda completa con carga completa. Durante el semiciclo de voltaje de entrada, se controla el flujo de potencia variando el ángulo de retraso del tiristor T1; el tiristor T2 controla el flujo de potencia durante el semiciclo de voltaje de entrada.  Los pulsos de disparo de T1 y T2 se conservan a 180º uno del otro.

Fig3.  Circuito y formas de onda de un controlador de voltaje ac monofásico totalmente controlado con carga puramente resistiva

1. Controlador de voltaje AC (Ecuaciones).

Voltaje eficaz:

[pic 5]EC1

Corriente eficaz:

[pic 6]

[pic 7]

[pic 8]EC2

1. MATERIALES Y EQUIPO

• Osciloscopio
• Cables para osciloscopio
• Cables de conexión
• Adaptador de tres a dos.
• PE-5340-3A Transformador  de aislamiento
• PE-5310-5B Juego de fusibles
• PE-5310-1A Suministro de potencia DC
• PE-5310- 2A Generador variable de referencia
• PE-5310-2D Controlador de ángulo de fase 3Ø
• PE-5310-5C Juego de tiristor
• PE-5310-2B Amplificador diferencial
• PE-5310-3C Unidad de carga resistiva
• PE-5310-3E Unidad de carga inductiva
• PE-5310-2C Transductor de corriente

1. DESARROLLO Y PROCEDIMIENTO

Para la presente práctica es necesario para cada ítem: Realizar al armado de cada circuito, simular en SIMULINK.

4.1 Rectificador monofásico de onda completa controlado

Ponga los módulos PE-5310-1A , PE-5310-2A, PE-5310-2D, y PE-5310-5C en Marco Experimental ,Coloque los módulos DSO,PE-5310-3C Y PE-5340-3 en la mesa de trabajo. Complete  las conexiones de la Fig siguiente  usando los enchufes de puenteo (líneas curvas) y los cables de conexión. Este rectificador funciona desde un monofásico de 220v y el circuito de carga es de una resistencia de 200 ohms.

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