UNIDAD IIUNIDAD IICONVERTIDORES AC - ACCONVERTIDORES AC - AC

CONTROLADOR CA - CA

UN CONTROLADOR DE CORRIENTE ALTERNA, ES UN DISPOSITIVO QUE CONTROLA LA CORRIENTE, LA TENSION Y LA POTENCIA MEDIA QUE ENTREGA UNA FUENTE DE TENSION ALTERNA A UNA CARGA ALTERNA

EXISTEN DOS TIPOS DE CONTROL: CONTROL DEL CICLO INTEGRAL(ABRIR O CERRAR). CONTROL POR ANGULO DE FASE

CONTROLADORES DE VOLTAJE SE CLASIFICAN

CONTROLADORES MONOFASICOS

CONTROLADORES TRIFASICOS

UNIDIRECCIONAL O CONTROL DE MEDIA ONDA

BIDIRECCIONAL O CONTROL DE ONDA COMPLETA

CONTROL DE CICLO INTEGRAL

EL SCR1 Y EL SCR2 SE ACTIVAN DURANTE VARIOS CICLOS

SE UTILIZAN EN CONTROL DE CALEFACCION INDUSTRIALES.

CONTROL DEL CICLO INTEGRAL

CALCULO DEL VOLTAJE R.M.S EN LA CARGA:SE TIENE UN VOLTAJE VS = Vm.senwt, VOLTAJE DE LA FUENTE.

EL VALOR R.M.S ES IGUAL A:

EL VOLTAJE r.m.s EN LA CARGA ES IGUAL A:

DONDE:m = CICLOS DONDE SE DESCONECTA LA CARGAn = CICLOS DONDE SE ENCUENTRA CONECTADA LA CARGA.k = CICLO DE TRABAJO.Vs = VOLTAJE r.m.s DE LA FASE = Vm/√2

CONTROL DEL CICLO INTEGRAL

EJEMPLO: SE TIENE UN CONTROLADOR DE VOLTAJE DE ONDA COMPLETA, TIENE UNA CARGA RESISTIVA DE 10Ω, Y UN VOLTAJE DE ENTRADA ES Vs=110sen(120πt)V, 60Hz. EL INTERRUPTOR CONDUCE DURANTE 25 CICLOS Y ESTA DESCONECTADO DURANTE 75 CICLOS. DETERMINE (a) EL VOLTAJE r.m.s DE SALIDA Vo. (b) EL FACTOR DE POTENCIA DE ENTRADA FP. (c) LA CORRIENTE PROMEDIO Y r.m.s DE LOS SCR.

CONTROL MONOFASICO POR FASE UNIDIRECCIONAL

SI EL VOLTAJE DE LA FUENTE ES:

CONTROL MONOFASICO POR FASE UNIDIRECCIONAL

PARA CALCULAR EL VOLTAJE r.ms Y EL VOLTAJE PROMEDIO EN LA CARGA, SEA EL VOLTAJE DE LA FUENTE:

ENTONCES:

EJERCICIO: EL REGULADOR MONOFASICO DE VOLTAJE CA, DE LA FIGURA, TIENE UNA CARGA RESISTIVA DE 15Ω Y EL VOLTAJE DE ENTRADAN ES Vs= 170sen(wt) (V), 60Hz, EL ANGULO DE RETRASO DEL SCR ES α=π/2. DETERMINE: (a) EL VALOR r.m.s DEL VOLTAJE DE SALIDA Vo. (b) EL FACTOR DE POTENCIA DE EN6TRADA FP. (c) LA CORRIENTE PROMEDIO EN LA ENTRADA.

CONTROL MOFASICO BIDIRECCIONAL ANGULO DE FASE

Vs

Io

Vo

VAK

LOS SCR’s SON DISPARADOS EN DETERMINADOS ANGULOS CONTROLANDO EL TIEMPO EN QUE ESTAN ACTIVADOS

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL CONTROL POR FASE LOS SCR’s NO PUEDEN CONDUCIR AL MISMO

TIEMPO. LA TENSION EN LA CARGA ES LA MISMA QUE LA TENSION DE LA FUENTE CUANDO ESTAN ACTIVADOS CUALQUIERA DE LOS SCR. LA CORRIENTE PROMEDIO EN LA FUENTE Y EN LA CARGA ES NULA CUANDO LOS SCR TIENEN LOS MISMOS ANGULOS DE DISPARO. LA CORRIENTE PROMEDIO EN CADA SCR NO ES NULA DEBIDO AL PRINCIPO DE SU FUNCIONAMIENTO. LA CORRIENTE EFICAZ EN CADA SCR ES IGUAL 1/√2 MULTIPLICADO POR LA CORRIENTE EFICAZ DE LA CARGA SI LOS SCR SE ACTIVAN EN INTERVALOS IGUALES DE TIEMPO

CONTROL POR FASE MONOFASICO CON CARGA RESISTIVA

PARA UNA TENSION DE FUENTE:

LA TENSION DE SALIDA SERA:

CALCULO DE LA TENSION EFICAZ Y LA CORRIENTE EFICAZ EN LA CARGALA TENSION EFICAZ EN LA CARGA ES:

LA CORRIENTE EFICAZ EN LA CARGA Y EN LA FUENTE ES:

TENSION NORMALIZADA DE LA CARGA

CALCULO DE LA POTENCIA EN LA CARGA Y EL FACTOR DE POTENCIA

FACTOR DE POTENCIA EN LA CARGA:

POTENCIA EN LA CARGA ES: P = Ior.m.s² X R.

CORRIENTE EN LOS SCR’s

LA CORRIENTE PROMEDIO EN LA CARGA ES CERO

LA CORRIENTE PROMEDIO EN LOS SCR´s ES:

LA CORRIENTE EFICAZ ES:

EJERCICIO: EL REGULADOR DE TENSION ALTERNA MONOFASICO DE LA FIGURA, PRESENTA UNA FUENTE CON UNA TENSION EFICAZ DE 120V A 60Hz. LA RESISTENCIA DE CARGA ES DE 15Ω. DETERMINE (a) EL ANGULO DE DISPARO NECESARIO PARA ENTREGAR 500W A LA CARGA. (b) LA CORRIENTE EFICAZ DE LA FUENTE, ( c) LA CORRIENTE EFICAZ Y LA CORRIENTE MEDIA EN LOS SCR, (d) EL FACTOR DE POTENCIA.

CONTROLADOR MONOFASICO CON CARGA RL

α= ANGULO DE ENCENDIDO DE LOS SCR. β= ANGULO DE APAGADO DE LOS SCR.

ANALISIS DEL CONTROLADOR MONOFASICO CON CARGA RL

CUANDO AL CONTROLADOR SE APLICA UNA SEÑAL EN LA COMPUERTA DE S1, CUYO VALOR ES wt = α, ENTONCES AL APLICAR LA LKV, QUEDA LO SIGUIENTE:

LA SOLUCION DE ESTA ECUACION PARA LA CORRIENTE Io ES:

ANALISIS DEL CONTROLADOR MONOFASICO CON CARGA RL

EL ANGULO DE EXTINCION β SE CALCULA PARA LA CONDICION DE Io = 0, CON wt = β ENTONCES:

ANALISIS DEL CONTROLADOR MONOFASICO CON CARGA RL

EL ANGULO DE DISPARO MINIMO :

LO QUE IMPLICA QUE:

EL ANGULO DE CONDUCCION ES IGUAL A:

ANALISIS DEL CONTROLADOR MONOFASICO CON CARGA RL

EL VOLTAJE EFICAZ EN LA CARGA SE CALCULA:

ANALISIS DEL CONTROLADOR MONOFASICO CON CARGA RL

LA CORRIENTE EFICAZ EN LA CARGA SE OBTIENE A PARTIR DE LA GRAFICA, DONDE SE OBSERVA QUE LA ONDA SE REPITE CADA π RADIANES:

LA POTENCIA ABSORBIDA POR LA CARGA:

ANALISIS DEL CONTROLADOR MONOFASICO CON CARGA RL

LA CORRIENTE EFICAZ EN CADA SCR:

ANALISIS DEL CONTROLADOR MONOFASICO CON CARGA RL

LA CORRIENTE PROMEDIO EN LOS SCR:

EJERCICIO: SE TIENE UN CONTROLADOR MONOFASICO DE TENSION, COMO SE MUESTRA EN LA FIGURA, SE UTILIZA UNA FUENTE CON 120 V EFICACES A 60Hz, Y LA CARGA ES UNA COMBINACION SERIE R – L, SIENDO R=20Ω Y L=50mH. EL ANGULO DE DISPARO α ES DE 90°. DETERMINE : (a) LA EXPRESION DE LA CORRIENTE DE CARGA PARA LA PRIMERA MITAD DEL PERIODO, (b) LA CORRIENTE EFICAZ DE CARGA, (c) LA CORRIENTE EFICAZ EN LOS SCR, (d) LA CORRIENTE MEDIA EN LOS SCR, (e) LA POTENCIA ENTREGADA A LA CARGA Y (f) EL FACTOR DE POTENCIA.

TAREA: UN CONTROLADOR MONOFASICO DE ONDA COMPLETA ALIMENTA UNA CARGA RL,. EL VOLTAJE DE ENTRADA Vs=120V r.m.s, 60Hz. LA CARGA ES TAL QUE R=5Ω Y L=5mH, LOS ANGULOS DE DISPAROS DE T1=T2=π/3. DETERMINE (a) EL ANGULO DE CONDUCCION DEL SCR T1. (b) EL VOLTAJE r.m.s DE SALIDA Vo. (c) LA CORRIENTE r.m.s DEL SCR. (d) LA CORRIENTE r.m.s DE SALIDA. (e) LA CORRIENTE PROMEDIO DEL SCR Y (f) EL FACTOR DE POTENCIA DE ENTRADA.