conversion ac-cc parte2
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8/9/2019 Conversion AC-CC Parte2
1/50
ELECTRONICA DE POTENCIA
CONVERSION CA/CC
SEGUNDA PARTE
Angel Vernav
A-4.32.2- Electrnica IVE-4.30.2- Electrnica II
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Electrnica de Potencia
CONVERSION AC/CC
INDICE
SEGUNDA PARTE
RECTIFICACION POLIFASICA CONTROLADA
Introduccin1
1- Rectificacin trifsica de media onda a tiristores...........................................2
1-1 Funcionamiento....................................................................................................3
1-2 Anlisis de las tensiones.......................................................................................8
1-3 Anlisis de las corrientes....................................................................................12
b-3 Caracterstica de regulacin....15
1-4 Parmetros de eficiencia........201-5 Conexin Zig-Zag...............................................................................................21
2- Rectificacin hexafsica controlada.................................................................222-1 Funcionamiento...................................................................................................22
2-2 Anlisis de las tensiones......................................................................................23
2-3 Anlisis de las corrientes.....................................................................................24
b-3 Caracterstica de regulacin.26
3- Anlisis generalizado.........................................................................................27
3-1 Anlisis de las tensiones......................................................................................27
3-2 Anlisis de las corrientes.....................................................................................28
4- Rectificador doble estrella a tiristores31
5- Rectificacin trifsica de onda completa a tiristores......................................34
5-1 Funcionamiento....................................................................................................34
5-2 Anlisis de las tensiones.......................................................................................42
5-3 Anlisis de las corrientes......................................................................................44
5-4 Caracterstica de regulacin.................................................................................47
Ultima actualizacin y compaginacin: ao 2002.
Electrnica IV
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Electrnica de Potencia 1
CONVERSION AC/CC
SEGUNDA PARTE
RECTIFICACION POLIFASICA CONTROLADA INTRODUCCION
Existen distintos mtodos que permiten variar la energa de corriente continua proveniente de un
rectificador.Un mtodo sencillo es actuando sobre el transformador, disponiendo de topes en el bobinado
primario, secundario, o bien sobre ambos, como es el caso de algunas mquinas de soldar, con
tensin de soldadura en continua directamente en alterna.
Otras aplicaciones, como la soldadura de punto, algunos procesos electrolticos y en general losrectificadores que no necesitan de una variacin dinmica en la tensin de salida, tambin se
implementan con este sistema.Cuando es necesario mantener un control sobre la tensin rectificada, porque as lo exige lacarga, debe implementarse un rectificador controlado, el cual en la mayora de los casos utiliza
tiristores y en algunos casos muy especiales donde el apagado de los elementos no se hace por
conmutacin natural se emplean TGO.La rectificacin controlada permite regular con suficiente precisin la energa que requiere una
determinada carga de corriente continua y admite a su vez implementar los lazos de
realimentacin necesarios para lograr un control dinmico sobre la carga, con una excelente
prestacinEl control de las mquinas de c.c., los procesos electrolticos, soldadoras en c.c. y las fuentes para
los inversores de gran potencia, constituyen las aplicaciones fundamentales de esta rectificacin.
Se utilizan los mismos circuitos que en rectificacin a diodos, donde los tiristores reemplazan alos diodos, disponindose adems del circuito de control respectivo.
El control se hace sobre el ngulo de fase de cada tensin que alimenta a cada tiristor, ste es el
ngulo de encendido de los tiristores, el cual es del mismo valor para todos los tiristores respectode su tensin de nodo.
El estudio se realiza en forma similar al visto con diodos, manteniendo la misma estructura de
anlisis, la cual permite obtener las tensiones que brinda cada tipo de rectificador y luego lascorrientes en funcin de las diferentes cargas.
Salvo que se mencione lo contrario, los elementos que componen los circuitos, se consideran
ideales.
Electrnica IV
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Electrnica de Potencia 2
1- RECTIFICACION TRIFASICA DE MEDIA ONDA A TIRISTORES
1-1 FUNCIONAMIENTO
R
S
T
vp1
vp2
vp3
vs1
vs2
vs3
n
T1
T2
T3
Carga
Icc
- Ucc +
(a)
Fig 1: Rectificador Trifsico de media onda a tiristores con = 601 .a) Circuito. b) Tensiones de alimentacin y tensin (u) en la carga. c) Tensin en
bornes del tirirstor T1. d) Corrientes para distintos tipos de carga.
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Electrnica de Potencia 3
La fig. 1-a es el circuito de un rectificador trifsico de media onda a tiristores, alimentado desde
un transformador que provee las tres tensiones de fase a rectificar.En rgimen permanente, el tiristor T1 no puede activarse antes de los 30, puesto que la tensin
vs1 es menor que vs3 y por lo tanto es el tiristor T3 el que est conduciendo. En consecuenciaT1 se encuentra polarizado inversamente y solo estar habilitado a partir de los 30 (wt = 6/ ).
El valor mximo que puede alcanzar el ngulo de encendido 1 para este circuito es 180 ().
Es decir que la regulacin de potencia en corriente continua puede hacerse desde un mximo con= 301 , hasta el mnimo de cero potencia con = 1801 .
Por tanto el rango de variacin del ngulo de encendido es: 30 < 1 < 180
Cuando el rectificador opera con = 301 , se comporta exactamente igual que si tuviera diodosen lugar de tiristores, los resultados numricos y las formas de ondas son las mismas y por tanto
el estudio realizado en CONVERSION AC/CC - PRIMERA PARTE - RECTIFICACIONTRIFASICA DE
MEDIA ONDA A DIODOS (item 1-1 a 1-5 inclusive) es de aplicacin , sin variante alguna.
Dado que la mxima potencia que puede entregar el rectificador se produce para el min1 se
deduce que sta tiene lugar cuando la rectificacin es a diodos y tal como se ver en los
siguientes anlisis, la variacin de 1 permite variar dicha potencia , pero nunca superar laobtenida con diodos.
Pero, de hecho la operacin con ngulo de encendido mnimo es solo un caso puntual de la
rectificacin controlada. A medida que se retrasa el encendido, las ondas cambian de forma y lasecuaciones presentan sus valores en funcin de dicho ngulo.
Esta situacin puede verse en la fig. 1-b donde, adems de las tres tensiones de fase a rectificar se
muestra la tensin (u) obtenida sobre la carga para un encendido de = 601 .El tiristor T1 conduce hasta 180, que coincide en este caso con el encendido del tiristor T2, porlo cual, el tiempo que permanece en conduccin cada tiristor, en este caso es de 120, con
cualquier tipo de carga (R RL).
En la fig. 1-c se ve la onda de tensin en bornes del tiristor T1, la cual es facilmente deducible
partiendo de la grfica para diodos, que aqu se ha indicado con lnea de trazos.La fig. 1-d muestra las corrientes que tienen lugar en la carga acorde al tipo de sta. Para carga
R pura, la forma de onda de la corriente (iR) es idntica a la de tensin (u).
Para una carga RL, la corriente (iRL) presenta una forma ms alisada, con menor contenidoarmnico que la anterior y a medida que la relacin L/R aumenta, tiende a un valor constante,
como se muestra para el caso terico de una carga L pura (iL).La corriente en la carga, no siempre es ininterrumpida ( continua) como en este caso, a
diferencia del estudio con diodos, ahora depende no solo del tipo de carga, sino adems del
ngulo de encendido.
En los casos de corriente ininterrumpida, el ngulo de apagado ( 2 ) de cada tiristor, coincide
con el ngulo de encendido del tiristor siguiente y la transferencia de corriente de un tiristor al
otro se produce por conmutacin natural, al igual que con diodos.Cuando el apagado ( 2 ) se produce antes de que encienda el tiristor siguiente, la corriente
resulta interrumpida (pulsante).
Nota 1:El ngulo de encendido ( 1 ) , no solo identifica al Tiristor T1 con su tensin vs1, sino atodos los tiristores del circuito con su respectiva tensin. As, ( 1 ) es un valor comn para todos
los tiristores y se computa desde el cruce por cero del semiciclo de la onda respectiva a rectificarPrecisamente, el circuito de control que provee los pulsos de disparo, trabaja de esa manera,
tomando como inicio de tiempo, el cruce por cero del semiciclo a rectificar, para cada tiristor.
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Electrnica de Potencia 4
La rectificacin debe resultar equilibrada, para lo cual las tensiones a rectificar deben ser
idnticas y simtricas y el 1 tener un nico valor. Caso contrario, el transformador presentar
una saturacin adicional a la normal impuesta por el circuito de media onda y adems seincrementar el contenido armnico de la tensin rectificada.
En este circuito, se rectifican las semiondas positivas de las tres tensiones de fase en un periodo
completo (2) y en consecuencia la pulsacin esp = 3 , es decir que la tensin en la carga tendr
una componente fundamental de frecuencia f1 = 3 f siendo fla frecuencia de red.
Previo al estudio de las tensiones y corrientes del circuito, es conveniente profundizar elcomportamiento del rectificador con distintos ngulos de encendido para diferentes tipos de
carga.
Con carga R pura, la corriente siempre tendr la forma de onda idntica a la de tensin,Si el encendido se produce entre 30 y 60 , la corriente rectificada ser continua, como se vi en
fig.1-d , siendo precisamente este ejemplo el caso lmite, ya que dicha corriente alcanza a tocar el
cero en .
Si el encendido se produce entre 60 y 180, la corriente ser pulsante, finalizando siempre en .
Las figs.2 y 3, muestran las ondas de tensiones y corrientes que se obtienen para encendido a 90y120 respectivamente.
Fig. 2: Ondas de tensiones y corrientes para el rectificador trifsico de media onda con carga
resistiva pura y encendido a 90.
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Electrnica de Potencia 5
Fig. 3: Las mismas ondas de fig. anterior, con encendido a 120.
Si la carga es RL, la corriente puede resultar tanto continua como discontinua, siendo la cargala que define esta situacin para cada ngulo de encendido.
La fig. 4 muestra la corriente discontinua, para una carga RL y = 1201 .La conduccin se prolonga ms all de , debido a la inductancia de la carga, cuya tensin
autoinducida (e = -L di/dt) es capaz de vencer a la tensin negativa de alimentacin y mantener
en conduccin al tiristor T1 hasta 2 .
La energa reactiva acumulada por la inductancia entre 1 y es devuelta a la red entre y 2 ,
sin embargo el tiempo que permanece cada tiristor en conduccin es menor que en conduccin
ininterrumpida:
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Electrnica de Potencia 6
Fig. 4: Grficas para carga RL con encendido a 120 y corriente discontinua.
Fig. 5: Grficas para carga RL con encendido a 90 y corriente ininterrumpida
Electrnica IV
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Electrnica de Potencia 7
Fig. 6: Simulaciones obtenidas con un programa realizado por los alumnos Luciano Capogroso y
Adrin Martn como trabajo de promocin durante el cursado del ao 1996.
Electrnica IV
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Electrnica de Potencia 8
1-2 ANALISIS DE LAS TENSIONES
Dado que el sistema de alimentacin es simtrico y la rectificacin es equilibrada, es suficienterealizar el estudio sobre una sola de las tensiones de fases, al igual que el realizado con diodos.
vs = Vm Senwt (1)
Debido a que el rectificador es de pulsacin p = 3 siempre existirn tres reas idnticas deconduccin durante un periodo 2 , de modo que el valor medio Ucc de la tensin en la carga se
calcula:
Ucc = 2
1).(.
2
3
dwtwtSenVm (2)
Ucc = )21(2
.3
CosCos
Vm (3)
La ecuac.3 es aplicable en ambos casos de funcionamiento, a corriente ininterrumpida discontinua.Dicha ecuacin puede simplificarse para corriente ininterrumpida, haciendo un cambio de
variable, llamando al ngulo de encendido cuyo origen se ubica en el = 301mim .
luego: += 301 (4)
y +=+= 15012012 (5)
Reemplazando 1 y 2 en ecuac.(3) resulta:
Ucc =
CosVm.2
33= 0,827 Vm Cos (6)
Para = 0 ( )301 = se obtiene el valor mximo posible de Ucc y es coincidente con el
obtenido con diodos (Uco = 0,827 Vm), luego se puede escribir:
Ucc = Uco Cos (7)
La ecuac.(7) es vlida solo si la conduccin es ininterrumpida, mientras que la ecuac(3) puedeaplicarse en todos los casos.
Estando en rgimen ininterrumpido, se deduce que para = 90 ( )1201( = es Ucc = 0,esto significa que no existe potencia activa de corriente continua en la carga; es decir que
R = 0. En consecuencia este rgimen solo es factible para una carga L pura como se ve en la
fig.(7). La nica energa presente es reactiva, que entre y1 es positiva y se dirige hacia la
carga y entre y 2 es devuelta a la fuente, a travs del mismo tiristor T1 y sobre la misma
tensin de fase vs1.Debido a que toda la energa que se recibe es devuelta, la corriente toca el cero en cada
conmutacin.
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Electrnica de Potencia 9
Fig. 7: Lmite de la conduccin continua con carga L pura. = 90 .
De hecho, para un encendido con > 90 , la corriente ser discontinua an con carga L pura. Para encendidos con < 90 y carga RL, no se presentan problemas, pero si la carga es
tericamente L pura, la corriente crecer indefinidamente ya que el tiempo durante el cual lainductancia recibe energa es mayor que el disponible para devolverla. Esto origina una
acumulacin de energa reactiva en cada pulsacin, que se traduce en un aumento de la
corriente inicial de la inductancia en cada conmutacin. En los rectificadores reales, esta corriente queda limitada por la resistencia interna del
transformador y los restantes elementos resistivos del circuito, no obstante puede alcanzar unvalor de varias veces el nominal, dependiendo del diseo adoptado.
Resulta interesante presentar aqu, la posibilidad que tienen los rectificadores controlados, detrabajar como inversores acoplados a la red de alimentacin, es decir como InversoresNo-Autnomos. En efecto, reemplazando la carga por un generador de corriente continua de
valor E, con sus valores propios de resistencia e inductancia internas, con su borne positivo
conectado al centro de estrella del transformador, se logra inyectar energa activa desde elgenerador a la red.
De esta manera, con ecuac.(6) y an para un ngulo2
> ( > 1201 ), la corriente podr
ser ininterrumpida, de acuerdo al valor de E, y el tiempo comprendido entre y ser
menor que entre y 2 , siendo en consecuencia el valor medio Ucc negativo.
Entre y , la red entrega energa activa y reactiva al generador (si se desprecian las
resistencias, entregar solamente energa reactiva) y a partir de , el generador devuelve la
energa reactiva y entrega energa activa.
Inclusive, los tiristores pueden activarse en despus de este ngulo, para trabajar
exclusivamente como inversor.
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Electrnica de Potencia 10
Las formas de ondas senoidales de la red y su frecuencia permanecen inalterables, el inversor
solo puede activar sus tiristores en funcin de dichas ondas y el apagado se produce por
conmutacin natural, motivo por el cual se los denomina No-Autnomos, a diferencia de losInversores Autnomos que poseen formas de ondas y frecuencia propias. ( Estos temas, se
estudian en profundidad en la Asignatura Electrnica de Potencia).
En los casos de corriente discontinua, no es vlida la ecuac.(6) deber aplicarse la ecuac.(3)para obtener Ucc lo cual requiere calcular 2 , a travs del anlisis de la corriente de carga
como se ver en el punto1-3, salvo para el caso de carga R pura en que =2 .
En todos los casos, la Ucc es la que produce trabajo ( energa activa) en C.C. y no tieneefecto alguno sobre la inductancia L de la carga, ya que sta responde solo a las variaciones
de la corriente y por tanto solo a las armnicas de sta.
En consecuencia, la potencia Pcc de corriente continua en una carga R RL es:
Pcc =R
Ucc2
(8)
Y la corriente media en la carga es:
Icc =R
Ucc(9)
El valor eficaz de la tensin en la carga es:
U = dwtwtSenVm ).(.2
3 22
1
2
(10)
Notas: En las lneas de transmisin de C.C. de alta tensin, en un extremo se dispone del
rectificador respectivo y en el otro el Inversor No-Autnomo, para la conversin CC-CA
a tensiones senoidales y frecuencia propias de la red de alterna.
Una mquina de C.C. alimentada por un rectificador a tiristores, mientras trabaja comomotor, si se invierten las conexiones de sus campos, queda funcionando como generadorhasta agotar su energa cintica, siendo esta aplicacin la de frenado dinmico del motor.
En las aplicaciones de electrlisis, la tensin E del bao, (al igual que en el caso del motor deC.C.) no puede funcionar como generador, ya que el borne positivo se encuentra conectado alpunto comn de los ctodos.
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Electrnica de Potencia 11
Siendo2
2cos12 wtwtSen
= (11)
Resulta U = Vm )4
1222
2
12(
2
3
SenSen
(12)
La ecuac.(12) es vlida para los dos tipos de corriente de carga; ininterrumpida y discontinua.
Si = 301 , el funcionamiento es similar que con diodos y 11502 == , luego U presentael valor mximo posible para este circuito:
U = Vm =+ )4
3
3(
2
3
0,8407 Vm (13)
A medida que se incrementa el valor de 1 , tanto Ucc como U disminuyen, pero la diferencis
entre ellos se hace ms notable, debido a que aumenta el contenido armnico de la tensin (u) en
la carga.Siempre que la corriente no sea discontinua, puede introducirse el cambio de variable
+= 301 , resultando += 1502 , obtenindose:
U = Vm
2cos.8
33
2
1+ (14)
Considerando nuevamente el caso lmite de carga inductiva pura para conduccin ininterrumpida,
con = 90 )1201( = , fig.(7), que da Ucc=0, resulta:
U = 0,54 Vm (15)
Este resultado tambin se obtiene, calculando el valor eficaz de vs1 entre 120 y 240 y
multiplicndolo por 3 .
Si el funcionamiento es a corriente discontinua, U debe calcularse con ecuac.(12), debindose
conocer previamente 2 como se explic anteriormente.
La tensin inversa mxima (TIC) que deben soportar los tiristores es la misma que con diodos:
TIC = 3 Vm (16)
Pero tambin estn sometidos a una tensin directa, debido al retraso del encendido, el valor
mximo de esta tensin (TDM) se produce en 2 /3 cuando es mayor de 90 y vale tambin:
TDM = 3 Vm (17)
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Electrnica de Potencia 12
1 3 ANALISIS DE LAS CORRIENTES
La tensin (u) en la carga, conserva la forma de onda senoidal invariable de las tensiones de faserectificadas, con cualquier tipo de carga y ngulo de encendido, mientras que la corriente
adoptar una forma de onda dependiente del tipo de carga y ngulo de encendido.
a) CARGA R
La corriente y la tensin en la carga tienen la misma forma de onda y estn en fase, como se ve
en las figs.(1, 2 y 3).
El valor medio Icc de la corriente en la carga es: Icc =R
Ucc(18)
y en cada tiristor el valor medio es: Ict =3
Icc(19)
El valor eficaz I de la corriente en la carga es: I =R
U(20)
Y en cada tiristor el valor eficaz es: It =3
I(21)
b) CARGA RL
Con carga RL, la ecuacin del circuito es:
L )(.. wtSenVmiRdt
di=+ con
+
-
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Electrnica de Potencia 13
Dado que la corriente no se interrumpe, se cumple que i = I1 en el instante wt = +
6, tal como
puede apreciarse en las figs.(1, 5, 6 y 7). (siendo I1 el valor inicial de la corriente en cada
conmutacin)
Luego: A = [ I1 - )6(.
+
SenZ
Vm
]
wL
R
e
)6
( +
(24)Reemplazando A en ecuac.(23):
i =)
6(
1 )]6
(.[)(.wt
wL
R
eSenZ
VmIwtSen
Z
Vm +++
(25)
El valor de i = I1 se repite en wt = +
6
5, luego:
I1 =
3
2
3
2.
1
).6(.)6
5
(.
wL
R
wL
R
e
eSenZ
Vm
SenZ
Vm
++ (26)
Finalmente reemplazando I1 en ecuac.(25) se obtiene la expresin de i:
i =
+++
3
2
3
2.
1
).6
()6
5(
()([
wL
R
wL
R
e
eSenSen
wtSenZ
Vm])).
6(
)6
( wtwL
R
eSen+
+
(27)
Esta expresin es la corriente instantanea en la carga y satisface a la ecuac.(22), en
funcionamiento a corriente ininterrumpida, donde se cumple3
212
+= .
b-2) Si el circuito funciona a corriente pulsante, ser3
212
+< , es decir que el intervalo de
validez de la ecuac.(22) ser:
26
1
-
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Electrnica de Potencia 14
i =)
6(
)6
(.)(.wt
wL
R
eSenZ
VmwtSen
Z
Vm ++
(29)
Esta ecuacin que es solucin de la ecuac.(22), tambin puede obtenerse en forma directa,
haciendo I1 = 0 en ecuac.(25).
Para calcular 2 , con ecuac.(29), tenemos que i = 0 para wt = 2 , obtenindose:
)26
(
).6
()2(
+
+= wLR
eSenSen (30)
Esta es una ecuacin trascendente y puede resolverse por mtodo iterativo para calcular 2 .
Con esta ecuacin ,puede tambin conocerse el lmite de la conduccin continua, donde la
corriente toca el cero en poniendo
+=6
52 .
Conocida la expresin de la corriente i, ecuac.(27) (29) segn sea el caso, para calcular elvalor eficaz, deber resolverse:
I = +
+
6
5
6
2 ..2
3dwti para conduccin continua (31)
I = dwti ..2
3 2
6
2
+
para conduccin discontinua (32)
mientras que el valor medio de i, siempre ser Icc =R
Ucc(33)
Nota: Salvo en los estudios tericos, las ecuac.(31) y (32) no tienen aplicacin prctica.En la mayora de los casos, se hace una primera aproximacin, tomando la corriente
I = Icc y luego si se requiere mayor precisin, se calcula con alguno de los mtodosaproximados vistos.
Inclusive, en el prediseo del rectificador, para la tensin Ucc, con una carga grupo de
cargas dado, se puede conocer su variacin en funcin del ngulo de encendido,recurriendo a la caracterstica de regulacin que se estudia en el punto siguiente.
Electrnica IV
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Electrnica de Potencia 15
b-3) CARACTERISTICA DE REGULACION
Fig.8: Caracterstica de regulacin del rectificador trifsico controlado, de media onda.
La caracterstica de regulacin, indica la variacin que sufre la tensin Ucc referida al valor
mximo Uco en funcin del ngulo de encendido )( , para una carga RL determinada.
Los distintos tipos de carga se reconocen por la relacin entre su componente rectiva (wL) a la
frecuencia de red (f) y su componente activa (R) .
La curva de trazo continuo ( es el cos), corresponde a corriente ininterrumpida en la carga y las
de trazos discontinuos a corrientes discontinuas.
El mnimo es 0 ( = 301 ) para cualquier valor de R y L. Para carga R pura, a partir de = 30 ( = 601 ) comienza la conduccin discontinua. Para cualquier valor de R y L (salvo para L pura), el valor mximo de , para el cual resulta
Ucc = 0 , es 150 ( = 1801 ). Para carga L pura, la conduccin ininterrumpida se obtiene con
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Electrnica de Potencia 16
c) CARGA RLE
A medida que el encendido se retrasa, el valor medio de la tensin (Ucc) y de la corriente (Icc)
siempre disminuyen, siendo ms significativa esta disminucin al existir una tensin (E) que se
opone a la circulacin de corriente y por tanto la conduccin discontinua se produce ms rpidoque en el caso anterior, si se trabaja con los mismos valores de R y L.
Debido a que la conduccin discontinua significa un alto contenido armnico en la corrienterectificada, se recurre a incrementar el valor de L y bajar en todo lo posible el de R para lograr
una onda de corriente menos ondulada, lo cual a su vez prolonga la continuidad de la corriente yreduce las prdidas de energa en R.
En las aplicaciones de carga RLE, como electrlisis; mquinas de c.c.; etc. la potencia til sedesarrolla con la tensin (E), mientras que las resistencias hmicas del circuito (R) solamente
producen prdidas de energa y por tanto, su valor debe reducirse al mximo posible, as en las
aplicaciones de muy baja tensin y elevada corriente, la suma de las resistencias en serie delcircuito, es solo una fraccin de ohm.
Para valores de R y L dados, el modo de conduccin continuo discontinuo depende de las dos
variables y E.
Para conduccin discontinua, siendo la relacin wL/R elevada, el valor medio de la corriente
(Icc) ser muy bajo, en general de un 1% al 5% de la nominal.Pero si la carga, por su modo operativo, requiere trabajar con una regulacin total de la tensin,
desde el valor mximo hasta cero, es fcil deducir que este rectificador no es el adecuado, sino
que deber decidirse por uno de mayor pulsacin, como el hexafsico superior.Por este motivo el estudio de las corrientes para carga RLE, es suficiente limitarlo a la
conduccin continua y el caso lmite de esta.
c 1) En conduccin continua, el intervalo de validez de la corriente sigue siendo el mismo que
con carga RL y por tanto el valor medio Ucc y el eficaz U de la tensin rectificada son los dadospor ecuac. (7) y (14) respectivamente.
la ecuacin de equilibrio del circuito es:
L ESenwtVmiRdt
di=+ .. con =1
+=
-
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Electrnica de Potencia 17
La potencia til en c.c. entregada a la carga es:
Pcc = Icc E (37)
Las resistencias que intervienen en el circuito, solo producen prdidas de energa y para este caso
que se cita una nica resistencia R en serie con la fuente, la potencia de prdida es:
Pd = R I (38)2
Donde I es el valor eficaz de la corriente rectificada y dado que es conduccin continua su valor sepuede calcular con alguno de los mtodos simplificados vistos en el punto 1-4 de la 1 Parte.
c - 2) Lmite de la conduccin continua (*)Manteniendo constantes R y L, el lmite puede darse por variacin simultanea de las dos
variables (E) y (), bien variando una sola de ellas.
La fig.(9) muestra la desventaja de una carga RE, sin inductancia alguna. La corriente resulta
discontinua para todo valor de E que supere a Vm/2.La fig.(10) muestra el efecto de la inductancia sobre la corriente, logrndose conduccin
continua.Estas dos figuras, a su vez demuestran la necesidad de disponer pulsos de encendido de larga
duracin. En efecto, los pulsos se han ubicado en =0 ( = 30 ) y si fueran de muy cortaduracin, en el caso de carga RE los tiristores no encienden ya que E es mayor que la tensin de
fase en ese instante ( E > vs1 en 30 , etc.) . Aqu el pulso debe durar ms all de 1 , donde vs1supera a E. Igualmente para carga RLE a corriente discontinua.
En el caso de carga RLE y conduccin continua, un pulso breve en 0= produce el encendido
del tiristor T1, an siendo E > vs1 debido a la tensin autoinducida Ldt
di que se suma a vs1
superando al valor E.Para evitar los fallos de encendido, en todos los casos se disponen de pulsos, cuya duracin essuperior a 30, normalmente para la frecuencia de 50 ciclos, una duracin de unos 2 mseg.
En estas condiciones, mientras el ngulo de encendido se encuentre ubicado antes que 1 y
siendo conduccin continua, incluido el caso lmite que muestra la fig.10, los tiristores
comienzan a conducir en . Si es conduccin discontinua lo harn en 1 y en los dos casos el
mnimo de la corriente se produce en 1 , dado por Sen 1 = E/Vm.
Si el ngulo se ubica despus de 1 como muestra la fig.11, el mnimo tiene lugar en .
Este valor de , como el de 1 del caso anterior deben satisfacer la ecuac.(35), mientras se est
en conduccin continua haciendo para el caso lmite i = 0.
En el lmite de la conduccin continua el valor de Ucc = Uco cos apenas supera a E, con
cualquier valor de y por tanto Icc es muy bajo comparado con el valor nominal del rectificador
y menor an cuando se entra en conduccin discontinua.
(*) Ctedra Electrnica de Potencia
Electrnica IV
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Electrnica de Potencia 18
Fig 9: Conduccin discontinua con carga RE, pulso en 1 y conduccin en 1 .
Fig.10: Lmite de la conduccin continua con carga RLE, pulso y conduccin en 1 .
La corriente toca el cero en 1 .
Electrnica IV
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Electrnica de Potencia 19
Fig.11: Lmite de la conduccin continua con encendido posterior a 1 .
Un ejemplo para conocer la relacin entre la corriente lmite y la nominal correspondientes a la
fig.11 es el siguiente:
R = 0.2 Ohms L = 40mH E = 24V vs1 = 60 Sen wt = 60
Luego, resulta: Ucc = 0,8207 * 60 * 0,5 = 24,62V
Icc lim = (24,62 24) / 0,2 = 3,1 A
Para encendido en =0 es: Ucc = 0,8207 * 60 = 49,24V
Icc nom = (49,24 24) / 0,2 = 126,2 A
Icc lim = 2,45% de Icc nom.
------------------
Electrnica IV
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Electrnica de Potencia 20
1 4 PARAMETROS DE EFICIENCIA
Los Parmetros de Eficiencia estudiados en Rectificacin a diodos, son los que identifican a cadarectificador, ya que se definen para la potencia nominal del mismo, es decir para la mxima
potencia que puede entregar, sea a diodos a tiristores.
El clculo de estos Parmetros para un encendido retrasado, solo presenta inters para conocer su
variacin en funcin de, siempre que el funcionamiento permanezca en conduccin continua(corriente ininterrumpida).
An as, para obtener expresiones simples que reflejen dichas variaciones, se realiza el anlisis
considerando que la corriente de carga sigue siendo constante: i = Icc = constante, es decir queen la carga existe un reactor una componente inductiva propia de dicha carga, capaz de alisar
convenientemente a la corriente para cualquier ngulo de encendido.
As, aplicando la definicin de Factor de Servicio Secundario, se obtiene:
CosFSsIcc
V
IccCosUco
IccV
IccUcc
Ss
PccFSs .
3
..3
..
3
.3
.==== (39)
De la misma manera resulta: FSp = FSp Cos
Asimismo el Factor de Potencia de la lnea de alimentacin es:
FPL = FPL Cos (40)
Lo interesante de estas conclusiones es que la ley de variacin resulta ser la misma que la dela tensin Ucc.
Pero adems, como puede demostrarse para los restantes rectificadores, con solo aplicar ladefinicin como se ha hecho aqu, la ley de variacin resulta ser en todos los casos, Cos .,siempre que la corriente se considere constante. (tngase presente que no es el mismopara cada tipo de rectificador)En la prctica, a medida que el encendido se retrasa, la corriente deja de ser constante ypresenta mayor ondulacin, sus armnicos se incrementan y por tanto los valores reales delos parmetros son menores.
----------------------
Electrnica IV
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Electrnica de Potencia 21
1 5 CONEXIN ZIG-ZAG
Carga
vS vR
vT
vST vRS
vRT
v1
v1"
v1'
N2
N2
v2 v2"
v2'
v3'
v3"
v3
T1
T3
T2
n
( a )
v1v1"
vRS
vR
v2
v2"
vST
vS
v2'
v3
v3"
vTR
v3'
vTv1'
(b)
Fig.12: Rectificador trifsico Zig-Zag a tiristores
Este rectificador sigue siendo trifsico de media onda, con la diferencia de que el transformador
no presenta saturacin.Hacemos referencia al estudio hecho con diodos en la 1 Parte- item 1-6, reemplazando los
diodos de fig.(7) por tiristores
Para el ngulo de encendido mnimo = 0 ( )301 = las ecuaciones all deducidas y la fig.(8)
siguen vigentes.
A medida que se incrementa, las tensiones y corrientes sufren la misma variacin que en el
Rectificador Trifsico de media onda visto precedentemente, debindose tener en cuenta que latensin (vs) que alimenta a los tiristores es la resultante de dos tensiones (vs y vs) desfasadas
120 entre s.
Siendo vs1 la tensin de referencia:
vs1 = Vm Senwt con Vm = 3 Vm. y su valor eficaz V1 =2
Vm = 3 V1
El anlisis de las tensiones y corrientes para todos los tipos de cargas realizado en los items
anteriores se aplica en su totalidad, incluyendo las grficas obtenidas, ya que son los resultadosvistos desde la carga. Solo debe tenerse en cuenta la composicin de Vm V.
-------------------
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Electrnica de Potencia 22
2- RECTIFICACION HEXAFASICA CONTROLADA
2-1 FUNCIONAMIENTO
Carga
vR
vS vT
vRS
vST
vTR
v1
v2
v3v4
v5
v6 T1
T2
T3
T4
T5
T6
n
Fig.13: Circuito del rectificador hexafsico a tiristores
Fig.14: Formas de ondas para encendido =1 90 ( )30=
Electrnica IV
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Electrnica de Potencia 23
La disposicin circuital es idntica que la estudiada con diodos solo que los tiristores
ocupan el lugar de stos.
El ngulo mnimo de encendido es = 601 , en cuyo caso los resultados son coincidentescon el de diodos y resultar =1202 .La pulsacin es p = 6 y en consecuencia las armnicas de corriente son fciles de filtrar
con inductancias ms pequeas que en rectificacin trifsica.El tiempo que dura conduciendo cada tiristor es 2 /6 para conduccin continua y ser
menor si la corriente es discontinua.
El encendido puede retrasarse hasta .
Para carga R, el lmite de la conduccin continua es con = 1201 y resultar =2 .Para cargas RL y >1201 la corriente podr ser continua o no, dependiendo de larelacin wL/R.
La fig.(14) muestra las ondas de tensiones y corrientes para un encendido = 901 , siendo
la corriente iR para carga resistiva pura de la misma forma que la tensin rectificada (u),
mientras que iRL, a pesar del ngulo de encendido, permanece casi constante como en elcaso de diodos (fig.10 1 Parte), habindose usado la misma relacin wL/R.
2-2 ANALISIS DE LAS TENSIONES
El valor medio de la tensin en la carga se calcula con una de las tensiones de fase
secundarias (vs), considerando su intervalo de validez y los 6 perodos de conduccin
idnticos por ciclo, luego:
vs1 = Vm Sen(wt) (41)
Ucc =
2
1 ).(.2
6
dwtwtSenVm
(42)
Ucc = )2cos1(cos.3
Vm
(43)
La ecuac.(41) es de aplicacin en todos los casos de conduccin, continua discontinua.Para conduccin continua, se puede introducir el cambio de variable, computando el ngulo
de encendido )( desde el 1 mnimo = 60.
+= 601 y ser +=+= 1201602
con lo cual se obtiene:
Ucc =
cos3Vm
(44)
Considerando que en el funcionamiento a diodos se obtuvo Uco =
Vm3se puede escribir:
Ucc = Uco cos (45)
Electrnica IV
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Electrnica de Potencia 24
El valor eficaz se calcula como:
U = 2
1
22 ).(.2
6
dwtwtSenV
m(46)
U = Vm )4
1222
2
12(
4
3 SenSen (47)
Y para conduccin continua, resulta:
U = Vm
2.4
33
2
1Cos+ (48)
Para = 0 )601( = se obtienen los valores mximos, calculados con diodos:
Uco = 0,9549 Vm y Uo = 0,9558 Vm que son prcticamente iguales, no as a medida
que se incrementa.
El ngulo mximo posible en conduccin continua es, de hecho con carga inductiva pura
y vale = 90 ( = 1501 ), resultando:
Ucc = 0
U = Vm 0,294
La tensin inversa mxima es: TIC = 2Vm y tiene lugar en2
3 cuando conduce T4.
La tensim directa mxima es: TDC = Vm y tiene lugar en6
5 cuando el ngulo de
encendido )1( es este mismo valor )90( = y la carga es inductiva pura.(sobre el tiristorT1 es la combinacin de vs1 con vs6 en 150)
2-3 ANALISIS DE LAS CORRIENTES
a) CARGA R.Los valores de las corrientes son:
Icc =R
Ucc(valor medio en la carga) (49)
Ict =6
Icc(valor medio en cada tiristor) (50)
I =R
U(valor eficaz en la carga) (51)
It =6
I(valor eficaz en cada tiristor) (52)
Electrnica IV
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Electrnica de Potencia 25
b) CARGA RL
b-1)Para conduccin continua, realizando un anlisis similar al de rectificacin trifsicacontrolada, y considerando que en este caso la periodicidad de la corriente es 2 /3, con lo
cual un valor I1 que se d en
+=3
1 se repite en
+=3
22 , tenemos:
Ldt
di+ R i = Vm Sen(wt) con
+
-
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Electrnica de Potencia 26
b-3) CARACTERISTICA DE REGULACION
Fig.15: Caracterstica de regulacin del rectificador hexafsico controlado.
Resulta interesante comparar esta caracterstica con la de fig.(8) del rectificador trifsico.
La curva de trazo continuo corresponde a conduccin continua y las de trazos discontinuos
a conduccin discontinua.
El mnimo es 0 y corresponde a 1 =60 para cualquier valor de R y L. Para carga R pura, a partir de = 60 )1201( = comienza la conduccin discontinua
El valor mximo que puede alcanzar es 120 )1801( = .
Para carga L pura con
-
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Electrnica de Potencia 27
3 ANALISIS GENERALIZADO
Se pueden obtener ecuaciones generalizadas para su aplicacin en todos los
rectificadores polifsicos de media onda a tiristores, tal como se hizo en rectificacin a
diodos.
Los anlisis vistos precedentemente en rectificacin trifsica y hexafsica, nos servirnde gua para interpretar estas ecuaciones y luego aplicarlas a los otros casos de 9; 12; 18
y 24 fases.
3 1 ANALISIS DE LAS TENSIONES
Llamamos m al nmero de fases secundarias que alimentan a m tiristores, luego el
desfasaje entre estas tensiones secundarias esm
2 y el tiempo que permanece en
conduccin cada tiristor ( en conduccin continua) es tambinm
2 y el recttificador
ser de pulsacin p = m.
vs1 = Vm Sen( ) (61)wt
vs2 = Vm Sen( )2
mwt
-----------------------------
vsn = Vm Sen )2).1(
(m
mwt
La expresin de Ucc es:
Ucc = 2
1).(.
2
dwtwtSenVm
m(62)
Esta ecuacin es de aplicacin en los dos modos de funcionamiento; a conduccincontinua y discontinua.
Para conduccin continua, podemos introducir el nuevo ngulo de encendido y asu vez para obtener ecuaciones ms sencillas tomaremos como referencia para
expresar estos ngulos2
y no el 0 de inicio de wt, luego:
+=m2
1 y
++=m2
2
es decir:
-
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Electrnica de Potencia 28
Nuevamente puede observarse que cualquiera que sea el rectificador adoptado, si es
mayor a 90 y estando en conduccin continua, la tensin media resulta negativa, lo
cual corresponde a una carga con un generador de corriente continua, inyectando
energa activa a la red.
El valor eficaz de la tensin en la carga se obtiene de:
U = ++
+
m
m
dwtwtSenVmm
2
2
22 ).(..2
U = Vm
2..
2.
42
1Cos
mSen
m+ (67)
(comparar con ecuac.(115) diodos)
Las expresiones (66) y (67) nos dicen que la evolucin de Uco y de U no son idnticas
en funcin de . As para2
= es Ucc = 0 mientras que U 0.
Para conduccin discontinua, no pueden aplicarse estas ecuaciones (66) y (67) ydeber trabajarse con 1 y 2 .
3-2- ANALISIS DE LAS CORRIENTES
a) CARGA R
Sea conduccin continua discontinua, una vez calculadas las tensiones, resultan:
Icc =R
Ucc(valor medio en la carga) (68)
Ict =m
Icc(valor medio en cada tiristor) (69)
I =R
U(valor eficaz en la carga) (70)
It =m
I(valor eficaz en cada tiristor) (71)
b) CARGA RL
La ecuacin del circuito es:
L )(.. wtSenVmiRdt
di=+ (72)
su intervalo de validez depende del modo de funcionamiento.
b-1) Para conduccin continua.
Dado que la corriente no se interrumpe, el intervalo vlido para la ecuac.(72) no ha
variado.
++
-
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Electrnica de Potencia 29
I ={
}
+
++++
+
)
2
(
2.
2.
)2(
1
).2
()2
(
)(
wtmwL
R
mwL
R
mwL
R
em
Sen
e
em
Senm
Sen
wtSen
Z
Vm
(73)
En ecuac(73), haciendo m = 3 se obtiene la ecuac.(27) y con m = 6, la ecuac.(54).
Considerando adems que la corriente de carga se mantiene constante para cualquier
ngulo de encendido, se pueden obtener las ecuaciones generalizadas de los factores de
eficiencia, as para el FSs resulta:
CosFss
m
Icc
vm
IccCosm
SenVm
Ss
IccUccFSs ..
..
.....2.
=== (74)
b-2) Para conduccin discontinua.
El intervalo de validez termina en
++0).
La tensin u en la carga resulta ser una pequea fraccin de la senoide compuesta
entre las dos tensiones simples rectificadas y su forma de onda es la indicada en dicha
figura, que a su vez representa a la corriente para una resistencia de carga unitaria.Cabe observar que la pulsacin es invariable p= 6.
Electrnica IV
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Electrnica de Potencia 38
Fig.21: R.P.T.C. con carga resistiva y ngulo de encendido mayor a 90 ( = 1201. )
La corriente resulta discontinua.
En la fig.22 la carga es RL con el mismo ngulo de encendido de 120, pero la
conduccin ahora se prolonga ms all del cruce de las tensiones en 150 debido a la
energa reactiva de la carga.
Fig.22: R.P.T. con carga RL y = 1201. . La corriente es discontinua.
Entre
6
5..1. y la fuente entrega energa activa y reactiva a la carga, mientras que
entre6
5 y 2. la carga devuelve la energa reactiva a la fuente a travs de los dos
Electrnica IV
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Electrnica de Potencia 39
mismos tiristores T1 y T6 que estaban conduciendo, repitindose esta operacin en
cada pulsacin.
Este funcionamiento puede explicarse con la ayuda de la fig.23 que es idntica a la
anterior, habindose agregado la tensin vL de la inductancia de carga.
Fig. 23: R.P.T.C. transferencia de energa entre fuente y carga RL.
Al inicio de la conduccin y hasta 1. la corriente tiene pendiente positiva y por tanto
la tensin en sus bornes vL es positiva. Esta tensin se opone a la tensin de fuente
(vs1 vs2) y vale vL = L di/dt = -e siendo e la f.e.m. autoinducida.
En 1 la corriente alcanza su valor mximo; su derivada es nula y por tanto la tensin
en sus bornes es cero. vL cruza el cero en ese instante.
Entre 2...1. y la pendiente es negativa. Ahora la tensin en sus bornes se ha
invertido, es negativa y tiene la misma expresin anterior, pero se suma con la tensin
de fuente haciendo que la corriente decrezca ms lentamente.
En6
5 es vs1-vs2=0 y la tensin u cruza el cero.
Entre6
5 y 2. es vs1-vs2= 1201. , con carga RL, la corriente ser siempre
discontinua, es decir que 2. nunca alcanzar a coincidir con 1* , por ms que se
incremente el valor de L. Esto puede deducirse facilmente observando que si se
produjera dicha coincidencia, las dos reas a cada lado del cruce de las tensiones en
Electrnica IV
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Electrnica de Potencia 40
65 seran iguales, lo cual indicara que la energa recibida es totalmente devuelta,
cosa que no es posible debido a la potencia activa que consume R.
Aunque en la prctica no existe una carga inductiva pura, conviene analizar el
comportamiento terico del rectificador con esta carga, ya que frente a ciertos
cortocircuitos que pueden darse en el lado de continua, el funcionamiento seaproxima a esta condicin.
Fig.24: R.P.T.C. con carga L pura y encendido en 120. Lmite de funcionamiento a
corriente ininterrumpida.
Para un ngulo de encendido de 120 mayor, el funcionamiento resulta totalmente
simtrico ya que toda la energa reactiva que recibe la inductancia es devuelta a la
fuente en cada pulsacin, como muestra la fig.24.
La onda de corriente es una cspide de senoide y toca el cero en cada conmutacin.
Para ngulos mayores resulta exactamente igual, slo que la corriente ser
discontinua. De hecho el mximo ngulo de encendido sigue siendo 150.
La onda de tensin en la carga es la del inductor y tiene valor medio nulo.
( * ) La pregunta ahora es: Cmo funcionar el rectificador con carga L, si el
encendido se hace con ngulos menores a 120 ?.
En estos casos, la inductancia ir acumulando energa reactiva durante un transitorio debastante duracin hasta alcanzar un estado estable, con corrientes muy elevadas,
similares a las de cortocircuito. El funcionamiento del rectificador cambia totalmente,
prolongndose el tiempo de conduccin , llegando en este rectificador a no extinguirse
ningn tiristor.
En todos los rectificadores, sean a diodos tiristores, una carga inductiva pura, altera el
funcionamiento del mismo, y gracias a la reactancia de dispersin del trafo y su
resistencia interna, las corrientes de cortocircuito de cargas eventuales inductivas, son
limitadas, pero igualmente a valores inadmisibles por los semiconductores.
La fig. 25 muestra como crece la corriente durante el comienzo del transitorio para una
carga inductiva pura, con un ngulo de encendido de 60.
( * ): Ctedra Electrnica de Potencia.
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Electrnica de Potencia 41
Fig.25: R.P.T. crecimiento de la corriente durante el inicio del periodo transitorio para
una carga L pura y encendido en 60.
Todos los rectificadores controlados pueden invertir su funcionamiento si se dan las
condiciones para operar como inversores, como se mencion en rectificacin
trifsica de media onda.
Si en la carga se dispone de un generador una fuente de corriente continua,
conectada para favorecer el sentido de circulacin de la corriente, la conduccin
puede establecerse a partir de6
5 con la tensin compuesta negativa (vs1-vs2< 0),
entre los tiristores T1 y T6.
El generador inyecta energa activa a la red de alterna, sin modificar su forma de
onda ni su frecuencia. Slo puede funcionar como Inversor No Autnomo y por
tanto el encendido de los tiristores se hace en funcin de dichas ondas y el apagado
tiene lugar en forma natural (Tema que se estudia en la asignatura Electiva III
Electrnica de Potencia)
Nota: Los estudios correspondientes a:
Corrientes de Cortocircuitos.
Cadas de Tensiones por conmutacin y en los elementos reales que
integran un equipo rectificador.
Armnicos.
Protecciones.
Circuitos de Control.
Otros tipos de Rectificadores.
Se tratan en forma especfica para su aplicacin en Trabajos de Promocin y
en Proyectos Finales que abordan estos temas y no forman parte del
programa de las Asignaturas.
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Electrnica de Potencia 42
5 2 ANALISIS DE LAS TENSIONES
Las tres tensiones de fase que entran al rectificador son:
vs1 = Vm Sen(wt)
vs2 = Vm Sen(wt 120)vs3 = Vm Sen(wt 240) (90)
Dado que la tensin rectificada que se aplica a la carga, es compuesta por dos fases en
cada conduccin, se obtienen seis pulsaciones idnticas por perodo con cualquier
ngulo de encendido.
Tomando como referencia la fig.18-b se visualizan las seis reas respectivas de
conduccin, al igual que en el caso de diodos, por tanto los clculos pueden hacerse en
base a una de estas reas. Para ello el extremo final de integracin ser
correspondiente a una pulsacin y no
'2.
2. , luego para el valor medio de la tensin en la
carga tenemos:
Ucc = dwtwtSenVmwtSenVm )]120(.)(.[2
6 '2
1
(91)
Ucc =
3Vm
'2
1)120()(
+ wtCoswtCos (92)
y por supuesto, el valor medio de la corriente para cargas R RL ser:
Icc = R
Ucc
(93)
La ecuac.(92) puede aplicarse para los dos modos de funcionamiento, es decir para
cualquier 1. que admita el circuito con carga R. RL. ya sea a corriente
ininterrumpida pulsante.
En funcionamiento a corriente ininterrumpida, cada tiristor conduce durante 120, con
lo cual:
(94)+= 12012
(95)+= 6012 '
En este caso, por ser corriente ininterrumpida podemos introducir el concepto del nuevongulo de encendido cuyo cero se ubica en = 301mn imo luego:
+= 301 (96)
(97) += 902 '
Reemplazando en ecuac.(92) resulta:'21 y
Ucc =
CosVm.33
(98)
Para )301...(0 == ; caso similar a diodos queda:
Electrnica IV
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Electrnica de Potencia 43
Uco = Vm.33
= 1,654 Vm (99)
Luego: Ucc = Uco Cos (100)
La ecuac.(98) da un valor de Ucc que es el doble del obtenido con el circuito trifsico de
media onda, lo cual es deducible facilmente observando que en el rectificador de onda
completa, los devanados secundarios trabajan en los dos semiciclos de su tensin,
conduciendo 120 en cada uno de stos.
Esta forma de operar, hace a su vez que el ncleo no sature.
El valor eficaz de la tensin en la carga es:
U = dwtwtSenVmwtSenVm '2
1
2)]120(.)(.[2
6
(101)
Para facilitar los clculos de esta ecuacin, es conveniente utilizar la tensin compuesta:
vs1-2 = vs1-vs2 = Vm Sen(wt) Vm Sen(wt-3
2) =
vs1-2 = 3 Vm Sen(wt +6
) (102)
con lo cual:
U = dwtwtSenVm ).6(..)3(2
6 222
1
2'
+ (103)
Poniendo los extremos de integracin en funcin de resulta:
U =
24
33
2
1.3 CosVm + (104)
Para == 301....(0 ) el resultado es el mismo que con diodos:
U = Vm4
39
2
3+ = 1,655 Vm (105)
Para ngulos de encendido mayores, la diferencia entre Ucc y U se agranda.
Nota: La ecuac.(98) nos confirma que si > 90 )1201( > , la tensin resulta
negativa y como esta ecuacin vale solo si el funcionamiento es a corriente
ininterrumpida, se deduce que en la carga existe un generador de corriente continua,
como se explic precedentemente. Para que el equipo funcione nicamente como
inversor inyectando energa activa, (sin recibir energa de la red) el encendido debe
hacerse a partir de 150.
Electrnica IV
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Electrnica de Potencia 45
Siendo la tensin compuesta:
v )6
(..321
+= wtSenVm (114)
cuyo intervalo de validez es bien'21
-
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48/50
Electrnica de Potencia 46
i =R
Ee
e
SenSen
Z
VmwtSen
Z
Vm wtLw
R
Lw
R
++++
+ )6
(
3
.
1
)3
()3
2(
3)
6(
3
(119)
Puede observarse que para = 0 , la ecuacin es aplicable al rectificador puentetrifsico a diodos.
Si la carga es RL, solo debe hacerse E = 0.
b 2 ) Conduccin discontinua
Si el funcionamiento es a corriente discontinua, las condiciones iniciales para calcular la
constante A son i = 0 al comienzo y final de cada conduccin, luego para el iniciotenemos:
i = 0 en wt = 1 =
+6
bien en wt +
+=36
El ngulo 1 se puede expresar en funcin de para obtener ecuaciones
comparables con las anteriores, pero el ngulo de apagado 2 (ver figs.21 y 22) no
puede relacionarse con ya que la conduccin es discontinua.
Resulta:
A =)
6.(
.)3
.(..3
+
++ Lw
R
eR
ESen
Z
Vm(120)
Esta ecuacin puede obtenerse tambin directamente de ecuac.(117) haciendo I1=0.
Reemplazando A en ecuac.(116) se obtiene:
i =R
Ee
R
ESen
Z
VmwtSen
Z
Vm wtLw
R
++++ )
6(
].)3
(..3
[)6
.(..3
(121)
1 ( ) es conocido ya que es el ngulo de encendido prefijado, pero 2 no esconocido y para calcularlo solo podemos recurrir a la condicin de que i = 0 en 2 ,
luego de ecuac.(121) resulta:
R
Ee
R
ESen
Z
VmSen
Z
VmLw
R
+
++=+
+ )26
(
.)3
(.3
)6
2(.3
(122)
Esta ecuacin trascendente puede resolverse por mtodo iterativo para calcular 2 , el
cual no puede expresarse en funcin de .
Una vez obtenida la expresin de i, ecuac.(119) (121) segn corresponda, el valor
eficaz se calcula con:
Electrnica IV
-
8/9/2019 Conversion AC-CC Parte2
49/50
Electrnica de Potencia 47
I= +
+
2
6
2 .2
6dwti para conduccin continua, pudindose recurrir (123)
a los mtodos de clculos aproximados.
I = dwti .2
6 '2
6
2
+
para conduccin discontinua (124)
El valor medio de la corriente en la carga es:
Icc =R
EUcc (125)
y la potencia til que se transforma en trabajo en corriente continua es:
Pcc = Icc.E (126)
Como se sabe, la resistencia R para este tipo de carga, representa a la potencia de
prdida que se transforma en calor, a diferencia con las cargas R RL donde representa
a la potencia til.
5 4 - CARACTERISTICA DE REGULACION
Fig. 26: R.P.T. Caracterstica de regulacin.
Electrnica IV
-
8/9/2019 Conversion AC-CC Parte2
50/50
Electrnica de Potencia 48
La regulacin de la tensin Ucc para cargas RL en un rectificador de pulsacin p = 6
es la misma ,sea ste hexafsico puente trifsico, por tanto tomando como referencia
el ngulo la fig.26 es idntica a la fig.15, mientras que si se trabaja con 1 habr
una diferencia de 30.
El mnimo es 0 y corresponde a = 301 para cualquier valor de R y L.
Para carga R pura, la conduccin continua termina en )901...(60 == . El valor mximo que puede alcanzar es 120 )1501( = .
Para carga L pura la conduccin es continua si