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Tema 13. Rectificadores Controlados. Transparencia 1 de 30

TEMA 13. RECTIFICADORES CONTROLADOS 13.1.INTRODUCCIN 13.2.RECTIFICADOR MONOFSICO

13.2.1. Rectificador de Media Onda 13.2.1.1. Estudio para diferentes tipos de cargas 13.2.1.2. Diodo de Libre Circulacin

13.2.2. Rectificador Puente Monofsico 13.2.2.1. Conmutacin Ideal 13.2.2.2. Valor Medio de la Tensin Rectificada 13.2.2.3. Efecto de sobre la Componente

Fundamental de IS 13.2.2.4. Conmutacin no Instantnea

13.2.3. Sincronizacin del Circuito de Disparo 13.3.RECTIFICADORES POLIFSICOS SIMPLES

13.3.1. Valor Medio de la Tensin Rectificada 13.3.2. Funcionamiento como Rectificador y como

Ondulador 13.3.3. Influencia de la Naturaleza de la Carga 13.3.4. Conmutacin no Instantnea

13.4.RECTIFICADOR PUENTE POLIFSICO 13.4.1. Valor Medio de la Tensin Rectificada 13.4.2. Conmutacin no Instantnea

13.5.RECTIFICADORES SEMICONTROLADOS 13.5.1. Puente Monofsico 13.5.2. Puente Polifsico


INTRODUCCIN

AC, Mono o Polifsica

Id

DC (+-)

+

Vd

Flujo de Potencia

Flujo de Potencia

Flujo de Potencia

Id

Vd

Smbolos de Rectificadores Controlados Este tipo de convertidores en la actualidad es casi la nica aplicacin de los SCR, ya que son circuitos que requieren control de ngulo de fase y los dispositivos se bloquean naturalmente. Existen rectificadores controlados monofsicos y polifsicos, diseados para potencias muy elevadas.


RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFSICO. Carga Resistiva

R VS i(t) Ud

di/dt muy alta. Armnicos de

alta frecuencia

Carga Resistiva


RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFSICO. Carga Resistiva e Inductiva

VS i(t)

Ud R UR

L

Tensiones negativasaplicadas a la carga

El rea gris es laintegral de VL.Las dos reasdeben ser iguales

Carga Resistiva e Inductiva


RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFSICO. Carga Inductiva y Fuente de Tensin

VS i(t)

Ud

L

E

VL

VL

min= arsen(

SVE2 )

max= -min

Carga Inductiva y Fuente de Tensin


RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFSICO. Carga Resistiva e Inductiva y Diodo de Libre Circulacin

VS i(t)

Ud R UR

L

VL

VL

2 Intervalo

1er Intervalo

1er Int

Carga Resistiva e Inductiva con Diodo de libre circulacin


RECTIFICADOR CONTROLADO MONOFSICO. Carga Inductiva, Fuente de Tensin y Diodo de Libre Circulacin

VS i(t)

Ud

L

E

VL

VL

di/dt constante

In. 1 In. 2

In. 3

In. 1

Carga inductiva y fuente de alimentacin con Diodo de libre circulacin


RECTIFICADOR PUENTE MONOFSICO Conmutacin Ideal

Puente Rectificador

-

+

iS

Car

ga

Vd

id

VS

=0

iS

iS

Puente Monofsico Controlado


RECTIFICADOR PUENTE MONOFSICO. Valor Medio de la Tensin Rectificada

Perodo de integracin

=== +

cos22)()(21 SSd VtdtsinVV

cos9.0 Sd VV =

Val

or M

edio

de

la T

ensi

n

cos9.010

=

= SdT dd VIdtvTIP Puente Monofsico Controlado


RECTIFICADOR PUENTE MONOFSICO. Efecto de sobre la Componente Fundamental de IS

Desarrollando en serie de Fourier se obtiene para la componente fundamental de la corriente por la lnea (IS):

dS II = 9.01 (Valor eficaz) ddMS III == 27.129.01 (Valor de pico)

Primer armnico de la corriente

por la lnea

Para distintos valores de :


RECTIFICADOR PUENTE MONOFSICO. Conmutacin no Instantnea

Puente Rectificador

-

+

Car

ga

Vd

id

VS iS

LS Inductancia

parsita

Puente Monofsico con conmutacin no instantnea


SINCRONIZACIN DEL CIRCUITO DE DISPARO

Sincronizacin del disparo con el paso por cero de VS.

diferenciador RC

VS

Detector de Paso por cero

1 2

3 4 a:1 Retraso

()

t=

VS /a 1

2

3

t

t

t

t

4 t=


RECTIFICADORES POLIFSICOS SIMPLES

um

+

u1

u2

2/m


RECTIFICADORES POLIFSICOS SIMPLES Valor Medio de la Tensin Rectificada

2/m

rea A

UA

m m

U U dM Mm

m

= =

+

2 12 cos cos t - 2m t t = U

U mm m m m

M

=

+

+

=2 sen sen sen sen

U = +

+

U mm m m

M

22sen sen sen

Aplicando ( ) ( )sen sen cos senp q p q p q = + 2 12 12 , resulta: ( )

( )

cos1

cos1senm

-sen cos2sen22

===

+=

ov

MM

UUm

mUm

mUU

La tensin media a la salida del rectificador controlado ser:

La Tensin Eficaz: U Um

mrms M= + 1

2 42

sen cos

Los Armnicos: U U k mk mok o= +

21

12 22 2 2tg

U U U Uo ov ov= = cos


RECTIFICADORES POLIFSICOS SIMPLES Valor Medio de la Tensin Rectificada

m

Vo /VM

Tensin media rectificada en funcin del ngulo de disparo y del

nmero de fases m

m

VRMS/VM

Tensin eficaz rectificada en funcin del ngulo de disparo y del

nmero de fases m


RECTIFICADORES POLIFSICOS SIMPLES Armnicos de la Tensin Rectificada

13

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

25

27

29

030

60

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

Nm. armnico

Alfa

Armnicos de la tensin rectificada en un rectificador trifsico en funcin del ngulo de disparo


RECTIFICADORES POLIFSICOS SIMPLES Funcionamiento como Rectificador y como Ondulador

t

Segn el valor de :

002

0022

02

0022

002

0


RECTIFICADORES POLIFSICOS SIMPLES Influencia de la Naturaleza de la Carga

Tensin noaplicada

La frmula antes calculada:

U U U Uo ov ov= = cos

No es vlida en el caso de cargas Resistivas o con diodos de libre circulacin, ya que no se podrn aplicar tensiones negativas a la carga,

en este caso, solo ser aplicable si como vimos antes est en el intervalo:

02

0 >


RECTIFICADORES POLIFSICOS SIMPLES Conmutacin no Instantnea

ic=C(cos-cost)

i

Id t

0

i2 i1

C

Ccos

Representacin grfica de la ecuacin que rige la conmutacin no instantnea de un rectificador polifsico:

( ) tcoscosI= td tsenL 2

2c

t

s

= cc Ui Vlida para: + t


RECTIFICADORES POLIFSICOS SIMPLES Conmutacin no Instantnea

+u1

u2

um

id =i1 +i2 Uc =u1 -u2

LS ic

LS

LS

i1

i2

Ud =(u1 +u2 )/2

Circuito equivalente durante la conmutacin no instantnea.

A

u1+u2 2

u1

B

C u2 u3

de la figura, se deduce que las reas A y B son iguales y que:

xUUCBA 2+=++ donde: ( ) cos1= ovUU rea C( )[ ]U U Ux ov + = +2 1 cos reas A+B+C

( )[ ]

( )( ) =

+===+=

coscos21)cos1(1

coscos2

ovo

xovo

ovx

UU

UUUUUU

( )[ ] ++= coscos21

ovo UU


RECTIFICADOR PUENTE POLIFSICO

R S T

Car

ga

Ud

+

-

Puente Trifsico

t=2

Tensiones en un Puente Rectificador Trifsico con ngulo de Disparo


RECTIFICADOR PUENTE POLIFSICO Valor Medio de la Tensin Rectificada

Ud

++

=

=m

c

m

cd tdUmtdU

m

U

)()(

221

)2

cos()sen(2m

tm

UU Mc =

+

=m

Md tdmt

mUmU

)()2cos()sen(2

)cos()2

sen()sen(4 mmUmU Md =

Si m=3, )cos(65.1)cos(33 MMd UUU ==


RECTIFICADOR PUENTE POLIFSICO Funcionamiento como Rectificador y como Ondulador

Uo

=45; Uo=363V

Uo

=90; Uo=0V

Uo

=112; Uo=-192V


RECTIFICADOR PUENTE POLIFSICO Conmutacin no Instantnea

Car

ga

Ud

+

-

R S T

LS

A B C

Igual que en el caso del rectificador simple ser:

( )[ ] ++= coscos21

ovo UU

Para el puente trifsico ser:

)cos(65.1)cos(33 MMov UUU ==


COMPARACIN ENTRE RECTIFICADORES Conmutacin no Instantnea

Vo /VM

Rectificador Trifsico Simple

Vo/VM

Rectificador Trifsico Puente

Tensin media rectificada en un rectificador trifsico en funcin del ngulo

de disparo y de la duracin de la conmutacin no instantnea


RECTIFICADORES SEMICONTROLADOS Puente Monofsico

Puente Rectificador

-

+

iS

Car

ga

Vd

Id

VS

T2

D2

T1

D1

Puente Rectificador

-

+

iS

Car

ga

Vd

Id

VS

T2 D2

T1 D1

Puente Monofsico Semi-controlado


RECTIFICADORES SEMICONTROLADOS Puente Monofsico

VS/2

iS

VS/2

T1

D2

Id

-

+

Ud D1

T2

M

N

0

Car

ga

D2T2

D2T2

D1T1

D2T1

D1T2

D2T1

-VS/2

VS/2

Puente Monofsico Semi-controlado


RECTIFICADORES SEMICONTROLADOS Puente Polifsico

R S T

Car

ga

Ud

+

-

T

Lim, Si se supera, se anula en algn instante Ud t=2

>Lim

Tensiones en un Puente Rectificador Trifsico semicontrolado con ngulo de Disparo

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