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4 – RECTIFICADOR DOBLE ESTRELLA A TIRISTORES • El circuito para este rectificador es el mismo que el de la fig.12 – 1tem3 de la primera parte, cambiando los diodos por tiristores. El modo de funcionamiento no se altera. Los dos rectificadores trifásicos continúan operando en paralelo, la pulsación de la tensión en la carga sigue siendo p = 6 y el transformador de interfase actúa de la misma manera que con diodos. El retraso del ángulo de encendido, hace disminuir los valores de tensiones y corrientes y de hecho cambian sus formas de ondas, pero el circuito conserva su funcionamiento mientras trabaje con una corriente de carga superior al valor de intensidad crítica.

Fig. 17: Ondas de tensiones y corrientes en el rectificador doble estrella a tiristores Para un ángulo de encendido α = 90° . a) Las seis tensiones secundarias. Las dos tensiones de salida de cada rectificador, ucc1 y ucc2 . La tensión promedio ucc. El valor medio Ucc=VR. La conducción de cada tiristor. b) El valor medio de la corriente en la carga Icc=IR. Tensión vt y corriente it, de alternas en el transformador de interfase.

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En la fig.17 se muestran las formas de ondas para un ángulo de encendido α = 60°..(θ = 90°) . La corriente Icc en la carga no se interrumpe y permanece sensiblemente constante y por tanto, la tensión Ucc = VR en la carga también es constante, a pesar que las ondas de las tensiones rectificadas ucc1, ucc2, y ucc han cambiado notablemente. Por este motivo, la tensión vt en bornes del transformador de interfase, cambia bruscamente en cada conmutación. Sin embargo, sigue siendo senoidal por tramos, al igual que la corriente it. Estas dos ondas presentan valor medio nulo y la it se encuentra atrasada en 90° de vt. • El valor medio de la tensión que entrega cada rectificador se deduce como en el rectificador trifásico controlado (item 1-2 segunda parte), luego:

Ucc1 = 0,827 Vm Cos α = Uco1 Cos α Ucc2 = Uco2 Cos α

(80)

El valor medio Ucc resultante, es el promedio de estas dos tensiones y es el que queda aplicado sobre la carga R. Ucc1 + Ucc2 = Ucc1 = Ucc2 = VR (81) 2 Los valores instantáneos de las tensiones tienen la misma expresión dada por ecuac.85:

Ucc =

ucc =

ucc1 + ucc 2 vT = vR + 2 2

(82)

• El análisis de las corrientes, siendo Icc constante, no varía respecto al estudiado en el circuito a diodos (item 3-1-b) y cada rectificador aporta Icc/2. Aplicando la definición de Factor de Servicio Secundario resulta: Ucc.Icc (83) FSsα = = FSs..Cosα = 0,675 Cos α Icc 6.V . 2 3 De hecho, la misma variación afecta al Factor de Servicio Primario y al factor de potencia de la línea de alimentación: FSp α = FSp Cos α = 0,955 Cos α FPL α = FPL Cos α = 0,955 Cos α • Respecto al transformador de interfase, es de esperar que a medida que el ángulo de encendido se retrasa, el contenido armónico de la tensión rectificada aumenta y por tanto la corriente de alterna it que circula por dicho transformador también es afectada, incrementando su valor como se demuestra a continuación, siguiendo el procedimiento aplicado en el item 3-1-c: A los efectos de ver como se modifican las ondas de salida, tomamos el mismo intervalo que se tomó con diodos: entre 90° y 150° y un ángulo de encendido α = 60°..(θ 1 = 90°) tal como se ve en la fig.17. Ahora debe observarse que las dos tensiones que están aplicadas en la carga durante dicho intervalo son vs1 y vs6, luego: Electrónica IV

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vt = L

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dit = vs1 – vs6 dt

5π ) válida en 90° + α < wt < 150° + α 3 π 5π Teniendo en cuenta que Sen( wt − ) = Sen( wt + ) y desarrollando esta expresión 3 3 y simplificando queda: vt = Vm.Senωt − Vm.Sen( wt −

π

vt = Vm.Sen( wt − ) 3 Cuya solución es:

it = −

(puede apreciarse que vt en este intervalo es vs2) Vm π .Cos (ωt − ) + Ito ω .L 3

(84) (85)

El valor inicial Ito se puede calcular considerando que la corriente it al comienzo de un semiciclo tendrá un cierto valor ( I1) y al final del mismo tendrá dicho valor con signo opuesto ( -I1), ya que es una corriente puramente alterna con valor medio nulo (salvo que ambos valores sean nulos como en diodos), luego podemos hacer: Vm .Cos (30° + α − 60°) + Ito wL Vm -It1 = − .Cos (90° + α − 60°) + Ito En wt = 150° = 90°+ α wL Sumando las dos expresiones obtenemos: En wt = 90° = 30°+ α

It1 = −

Vm [Cos (30° + α ) + Cos (−30° + α )] wL Desarrollando los cosenos, la expresión se simplifica: Vm 3 .Cosα Ito = wL 2 Reemplazando en it: Vm 3 π It = [−Cos ( wt − ) + Cosα ] 3 wL 2 2 Ito =

(86)

(87)

π

Su valor máximo Im se produce para Cos ( wt − ) = 1 y vale: 3 Vm 3 .( .Cosα − 1) (88) Im = wL 2 Para α = 0 se obtiene la ecuac.94 correspondiente a diodos. El equipo dejará de funcionar como rectificador doble estrella y trabajará como hexafásico cuando la corriente continua Icc/2 que pasa por cada bobinado interfase, iguale a Im, En consecuencia la intensidad crítica vale: Icc-crítica = 2 Im (89) Se deduce que con el aumento de α crece Im y por tanto es mayor Icc-crítica, lo cual significa que el rango de variación de α no será muy amplio para operar como rectificador doble estrella, a menos que el transformador de interfase sea bastante grande. En la práctica este transformador generalmente es de un 10% de la potencia nominal del trafo principal. ------------------Electrónica IV