RECTIFICADOR TRIFÁSICO CONTROLADO DE ONDA COMPLETA EQUIPO 4: HERRERA LUNA STEPHANO ABRAHAM LÁZARO PAMILA EDNNA MÉNDEZ ZARAGOZA LEIDY DANIELA SASTRE JUSTINIANO EDUARDO PRIMAVERA 2019

I.- Introducción Un rectificador es un componente o circuito que convierte corriente alterna en corriente continua. Éste se clasifica dependiendo de las características de la alimentación en corriente alterna que emplean: Rectificador Monofásico Rectificador Trifásico Con respecto al tipo de rectificación, en este caso se estudiará: Onda completa

Rectificador Controlado de Onda Completa Para obtener voltajes de salida controlados, se usan tiristores (SCR) en lugar de diodos. El voltaje de salida de los rectificadores de tiristor se varía controlando el ángulo de retardo o de disparo de los tiristores.

Rectificador Controlado de Onda Completa En la gráfica se observa la manera en la que el ángulo de disparo del SCR afecta la señal de salida. La línea punteada representa esta variación que se da en una magnitud α.

Rectificador Trifásico Controlado de Onda Completa Sistema trifásico Es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por tres corrientes alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud, que presentan una cierta diferencia de fase entre ellas de 120° y están dadas en un orden determinado.

Rectificador trifásico controlado de onda completa Este tipo de rectificador permite variar el voltaje promedio de salida, empleando para su funcionamiento tiristores de potencia con los cuales se puede variar el ángulo de disparo y por ende la potencia entregada a la carga. Los tiristores se disparan a un intervalo de π/3. La frecuencia del rizo de voltaje en la salida es seis veces la frecuencia de la fuente de entrada (6f s ), y el filtrado resulta menos complejo en comparación con el de los convertidores de media onda ya que este presenta menos rizos en el voltaje de salida.

Aplicaciones Cargadores de Batería. Fuentes de Poder. Control de Velocidad y Posición de Máquinas de Corriente Continua. Electro Filtros.

II-Circuito Principal de Apoyo

Formas de onda de sistema trifásico controlado de onda completa

A-A- C-B-B- A+A+ B+C+

Formas de onda del voltaje de entrada y voltaje de salida. Para el circuito de la Figura 12, el funcionamiento es el siguiente: Cuando ωt =(π/6)+α, el tiristor T 6 ya está conduciendo, y el tiristor T 1 se activa. Durante el intervalo ((π/6+)α)≤ ωt ≤((π/2)+α), los tiristores T 1 y T 6 conducen y aparece el voltaje de línea a línea V ab (=V an -V bn ) a través de la carga. Es decir ambos conducen en un intervalo de π/3. Cuando ωt = (π/2)+α se dispara el tiristor T 2 y de inmediato el tiristor T 6 se polariza en sentido inverso. T 6 se desactiva por conmutación natural. Durante el intervalo ((π/2)+α)≤ ωt ≤((5π/6)+α) conducen los tiristores T 1 y T 2 y aparece el voltaje de línea a línea V ac a través de la carga.

III- Desarrollo Analítico Parámetros de Rendimiento Dado que existen varias clases de rectificadores, debe existir alguna manera de medir y comparar el funcionamiento de cada uno de ellos. Para ello, existen los parámetros de rendimiento, los cuales especifican el funcionamiento de un rectificador. Los parámetros de rendimiento de cualquier rectificador son los siguientes:  Voltajes de Línea a Neutro  Voltaje de Línea a Línea

Parámetros de Rendimiento  Valor medio de voltaje de salida  Valor medio de la corriente de salida  Potencia de salida en CD  Valor cuadrático medio (rms) del voltaje de salida  Valor cuadrático medio (rms) de la corriente de salida

Parámetros de Rendimiento  Potencia de salida en CA  Eficiencia  Valor efectivo de la componente CA del voltaje de salida  Factor de forma que ( relación entre el valor eficaz y el valor medio).  Factor de componente Ondulatoria

Parámetros de Rendimiento  Factor de Utilización del transformador (voltaje y corriente rms del transformador)  Factor de Desplazamiento  Factor armónico  Factor de Potencia

Valor Medio En un periodo, el valor medio de una onda senoidal es cero, ya que cada valor de la onda tiene su correspondiente opuesto. Sin embargo, en las funciones senoidales se considera el valor medio en un semiciclo; es decir, en la mitad del periodo de la señal. Geométricamente, el valor medio equivale a la altura de un rectángulo que tenga la misma base y la misma superficie que la media onda correspondiente.

IV.- Ejemplo Numérico El rectificador trifásico de onda completa de la Figura es operado a partir de una alimentación conectada en estrella de 208 V a 60 Hz y con resistencia de carga de R = 10 Ω. Si se requiere obtener un voltaje promedio de salida al 50%, calcular: a)El ángulo de retraso α. b)Las corrientes promedio y rms de salida c)Las corrientes promedio y rms del tiristor. d)La eficiencia de rectificación. e)El factor de utilización del transformador TUF. f)El factor de potencia de entrada PF.

Ejemplo Numérico a) El ángulo de retraso α. Dado que se requiere un voltaje al 50%, entonces se conoce el voltaje de salida normalizado y por lo tanto, se calcula α como sigue: b) Para el voltaje medio, se parte de la ecuación de voltaje normalizado, se calcula el máximo voltaje medio V dm con ayuda del voltaje de señal máximo V m y el voltaje de fase V s. Finalmente se utiliza la ley de Ohm para calcular la corriente promedio con R = 10 Ω. Para el voltaje rms se utiliza la ecuación correspondiente del rectificador trifásico

Ejemplo Numérico c) Ahora, para calcular las corrientes promedio y rms en el tiristor, se calculan directamente. Para la corriente promedio en algún tiristor, se utiliza la ecuación de valor promedio para un periodo de π/6 a 5π/6. (Icd = A) Para la corriente rms, se utiliza ahora la ecuación de valor rms para el mismo periodo mencionado anteriormente. (Irms = 15.93A)

Ejemplo Numérico d) Eficiencia de la rectificación De esta manera, se ve que la eficiencia es bastante alta: cerca del 78%. e) Para el Factor de Utilización del Transformador (TUF) se utiliza la ecuación correspondiente. Nótese que se conoce V s, pero la corriente de línea de entrada I s aún no.

Ejemplo Numérico Así, el factor TUF se calcula como se muestra a continuación: f) Finalmente, el factor de potencia PF se calcula de manera alternativa utilizando la potencia de salida en ca.

V.- Diseño de Práctica Título: Rectificador trifásico controlado de onda completa. Objetivo: Estudiar y verificar el funcionamiento de un rectificador trifásico controlado de onda completa. Material y/o Equipo 6 Generadores de pulsos Red de alimentación trifásica 1 SCR S6012R o 2N6399 Osciloscopio Circuito Propuesto Se deberá armar el circuito de la Figura tal como se muestra. Una vez armado el circuito, conectarlo a una red de alimentación trifásica y observar el comportamiento del circuito en el osciloscopio.

Circuito Propuesto

Simulación

VIII.- Mapa Conceptual

1.¿Cuál es la principal característica de un circuito rectificador? 2.¿En qué se diferencian un rectificador de media onda de uno de onda completo? 3.¿Cuál es la principal característica de los rectificadores controlados? 4.¿De qué manera permiten los SCR controlar la señal de salida? 5.¿Cuáles son los dos tipos de circuitos rectificadores de onda completa controlados que existen? 6.¿En qué se diferencian el rectificador monofásico y el trifásico? 7.¿Cuál es la característica principal de una red trifásica? 8.¿Cuál es la característica principal de un rectificador controlado trifásico? 9.Menciona dos parámetros de rendimiento para un rectificador controlado. 10.Menciona dos aplicaciones para los circuitos rectificadores de onda completa controlados VI.-CUESTIONARIO I

VI.-Cuestionario II 1)¿Cuál es la principal característica de un circuito rectificador? Convierte la C.A. en C.C. 2) ¿En qué se diferencian un rectificador de media onda de uno de onda completo? R= En el de onda completa la parte negativa de la señal de entrada se convierte a positiva mientras que en el de media onda se elimina 3) ¿Cuál es la principal característica de los rectificadores controlados? R= Controlan el voltaje de la onda de salida rectificada 4) ¿De qué manera permiten los SCR controlar la señal de salida? R= Por medio del ángulo de disparo 5) ¿Cuáles son los dos tipos de circuitos rectificadores de onda completa controlados que existen? R= Puente rectificador, rectificador con transformador

6) ¿En qué se diferencian el rectificador monofásico y el trifásico? R= El monofásico consta de una sola fase, y el trifásico de tres. 7) ¿Cuál es la característica principal de una red trifásica? R= Proporciona tres fases 8) ¿Cuál es la característica principal de un rectificador controlado trifásico? R= Proporciona seis rizos por periodo 9) Menciona dos parámetros de rendimiento para un rectificador controlado. R= Voltaje promedio, voltaje RMS, Factor de Potencia, etc. 10) Menciona una aplicaciones para los circuitos rectificadores de onda completa controlados R= Control de velocidad de motores VI.-Cuestionario II

VII.-Bibliografía y Referencias Ned Mohan, Tore M. Undeland, William P. Robbins (2009). Electrónica de Potencia convertidores, aplicaciones y diseño. McGraw-Hill. 3° edición. Impreso en México. 30 capítulos. 701 páginas. bMuhammad H. Rashid (2004) Electrónica de Potencia: Circuitos, dispositivos y aplicaciones. Prentice Hall. 3° edición. Impreso en México. 16 Capítulos. 904 páginas.