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Universidad Politécnica Salesiana Fecha de entrega: 13/01/2020

RECTIFICADORES CONTROLADOS Quilumba Pacha Nelson Giovanny [email protected] Fig1. Estructura de un tiristor Scr.

RESUMEN: En el presente informa se detalla el funcionamiento de un tiristor Scr en circuitos de rectificación controlados de media onda y onda completa a través de simulaciones en el programa Simulink de Matlab.

1.

2.2 Rectificador controlado de media onda

OBJETIVOS



Realizar la simulación de los circuitos controlados de media onda y onda completa.

La principal ventaja de los rectificadores controlados, es que podemos modificar el valor medio de tensión obtenido para alimentar una carga determinada. Esta es una ventaja por ejemplo, en el control de velocidad en máquinas de CC. Analizaremos a continuación la señal de voltaje obtenido en una carga cuando el SCR es disparado en un ánguloα . Dado que las señales obtenidas se modifican, también se calcularán los valores de voltaje medio, efectivo, factor de potencia y espectro armónico para las nuevas condiciones de operación.



Conocer el funcionamiento de un Scr y su respectiva configuración.

2.2.1Rectificador de media onda con carga resistiva

1.1. Objetivo general  Analizar y observar los tipos de onda que genera un Scr en circuitos rectificadores de media onda y onda completa.

1.2. Objetivos específicos.

2.

El circuito de la figura muestra la configuración para rectificador carga resistiva y sus respectivas formas de onda para cada variable de interés.

MARCOTEÓRICO 2.1. Estructura básica del SCR

El SCR es un dispositivo semiconductor similar al diodo, pero con la capacidad de retardar el momento de conmutación según sea necesario para la utilidad que se le otorgue al rectificador. SCR son las siglas de Silicon Controlled Rectifier (Rectificador controlado de silicio). A diferencia del diodo, este dispositivo está constituido por cuatro capas y externamente posee tres terminales denominados: ánodo, cátodo y gate (puerta).

Fig2. Circuito rectificador controlado de media onda con carga R. 2.2.2 Rectificador con carga RL Cuando se alimenta una carga inductiva la corriente no tiene la misma forma de onda que el voltaje, por lo tanto se determina una expresión que describe el comportamiento de

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Universidad Politécnica Salesiana Fecha de entrega: 13/01/2020 la corriente una vez que el SCR ha comenzado a conducir. Al igual que en cualquier circuito RL, la corriente total es la suma entre la respuesta forzada y la natural de circuito.

Ya hemos dicho que los rectificadores trifásicos poseen ventajas claras respecto a los convertidores monofásicos, debido a que en instalaciones industriales se requiere de gran cantidad de energía para abastecer distintos tipos de consumo. Además de la capacidad de entrega energética los convertidores trifásicos trabajan con señales de menor rizado lo que es un beneficio importante a la hora de escoger un rectificador. Capítulo 3 Rectificadores Controlados 125 El circuito mostrado a continuación muestra la configuración del rectificador de media onda alimentando una carga resistiva, que es el primer análisis que realizaremos.

Fig3. Circuito rectificador controlado de media onda con carga Rl.

2.2.3 Rectificador Controlado tipo puente El funcionamiento del rectificador tipo puente ya es conocido, aunque ahora los diodos no conducen mientras no reciban el pulso de disparo. El Voltaje medio obtenido puede oscilar entre 0 y (2Vm)/π, dependiendo del ángulo de disparo con que se controle los diodos. La figura 3.8 muestra el circuito del rectificador tipo puente y las secuencias de conmutación para distintos ángulos de operación.

Fig4. Circuito rectificador controlado de onda completa trifásico con carga RL. El ángulo α, es el ángulo existente entre el momento en que un diodo queda polarizado directo hasta que finalmente conduce por efecto del pulso de corriente aplicado. No debe contarse el ángulo de conmutación desde el origen de la señal. Sabemos que aunque un diodo reciba una tensión directa no conducirá ya que debe recibir una tensión mayor que el resto de los diodos para poder entrar en conducción, además de esto en el caso de diodos controlados necesita también el pulso de disparo en la puerta. La figura muestra el ángulo de conmutación con relación a los voltajes de trifásicos de red.

Fig3. Circuito rectificador controlado de onda completa con carga R.

3.

MATERIALES Y EQUIPO 

2.3 Rectificador controlado trifásico de media onda

4.

2.3.1 Análisis para Carga RL

2

Simulink de Matlab.

DESARROLLO Y PROCEDIMIENTO

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Realizar los Rectificadores Monofasicos de Media onda controlados ,RL y Rl con fuente dc.

CARGA R

Fig8. Simulación Circuito rectificador controlado de media onda con carga RL.

Fig5. Simulación Circuito rectificador controlado de media onda con carga R.

Fig9. Formas de Onda Circuito rectificador controlado de media onda con carga RL. Fig6. Formas de Onda Circuito rectificador controlado de media onda con carga R.

Fig10. Electrónica de Potencia (D. W. Hart, cap. 7) Circuito rectificador controlado de media onda con carga RL. Fig7. Electrónica de Potencia (D. W. Hart, cap. 7) Circuito rectificador controlado de media onda con carga R.

CARGA RL

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Fig11. Configuración tiristor Scr carga RL CARGA RL CON FUENTE DC

Fig14. Configuración tiristor Scr con fuente DC serie y configuración de amplitud de la fuente AC 

Fig12. Simulación Circuito rectificador controlado de media onda con carga RL con fuente DC en serie.

Realizar los Rectificadores Monofasicos de Onda Completa controlados R,RL y Rl con fuente dc.

CARGA R

Fig13. Forma de onda Circuito rectificador controlado de media onda con carga RL con fuente DC en serie.

Fig15. Simulación Circuito rectificador controlado de onda completa con carga R.

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Fig16. Forma de onda Circuito rectificador controlado de onda completa con carga R.

Fig19. Formas de onda Circuito rectificador controlado de onda completa con carga RL.

Fig17. Electrónica de Potencia (D. W. Hart, cap. 7) Circuito rectificador controlado de onda completa con carga R. CARGA RL

Fig20. Configuración tiristor Scr carga RL

Fig18. Simulación Circuito rectificador controlado de onda completa con carga RL. Fig21. Electrónica de Potencia (D. W. Hart, cap. 7) Circuito rectificador controlado de onda completa con carga RL.

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CARGA RL CON FUENTE DC

Realizar los Rectificadores Trifasicos Tipo Puente controlados R ,RL y Rl con fuente dc.

CARGA R

Fig22. Simulación Circuito rectificador controlado con carga RL y fuente DC.

Fig25. Simulación Circuito rectificador controlado trifásico con carga R.

Fig23. Formas de onda Circuito rectificador controlado con carga RL y fuente DC.

Fig26. Forma de onda Circuito rectificador controlado trifásico con carga R.

Fig24. Electrónica de Potencia (D. W. Hart, cap. 7) Circuito rectificador controlado con carga RL y fuente DC.

Fig27. Electrónica de Potencia (D. W. Hart, cap. 7) Circuito rectificador controlado con carga R.

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Fig28. Electrónica de Potencia (pág. 157) Circuito rectificador controlado trifásico carga R.

Fig31. Electrónica de Potencia (D. W. Hart, cap. 7) Circuito rectificador controlado con carga RL.

CARGA RL

Fig32. Electrónica de Potencia (pág. 159) Circuito rectificador controlado trifásico carga RL.

Fig29. Simulación Circuito rectificador controlado trifásico con carga RL.

CARGA RL CON FUENTE DC

Fig33. Simulación Circuito rectificador controlado trifásico con carga RL y fuente DC.

Fig30. Simulación Circuito rectificador controlado trifásico con carga RL.

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5.

CONCLUSIONES 

Fig34. Formas de onda Circuito rectificador controlado trifásico con carga RL y fuente DC. 



6.

Cuando se aplica un pulso al tiristor Scr este se abre y no conduce corriente hasta que este cumpla el ángulo alfa de disparo, luego de este conduce corriente como un diodo rectificador normal. Por cada ciclo o periodo de voltaje este deberá ser sumado el ángulo alfa, por el cual por cada ciclo será α+π En el caso de circuitos rectificadores controlados RL, el inductor al momento que pasa la corriente este queda cargado generando así un ángulo β, l cual deberá ser sumado con el ángulo α cada ves que el Scr cumpla su pulso de disparo.

REFERENCIAS:

[1] Electrónica de Potencia, D. W. Hart, Prentice Hall, 2001, 84.205. [2] RASHID Muhammad, Electrónica de Potencia, Circuitos Dispositivos y Aplicaciones, Segunda Edición, Pretince-Hall, México 1995.

Fig35. Electrónica de Potencia (D. W. Hart, cap. 7) Circuito rectificador controlado con carga RL y fuente DC en serie.

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