RECTIFICADORES CONTROLADOS

• Un triac poder mirarse como un "tiristor bidireccional" debido a que conduce en ambas direcciones. Por el triac estándar, la corriente circula en cualquiera de las dos direcciones entre los terminales principales MT1 y MT2. Esto es iniciado por una corriente pequeña de señal aplicada entre el terminal de puerta y MT1.

EncendidoEl triac estándar puede ser disparado por circulación de corriente positiva o negativa entre compuerta y MT1.

ApagadoPara apagar al tiristor, la corriente de carga debe reducirse por debajo de la IH (corriente de mantenimiento), por el tiempo suficiente para permitir a todos los portadores evacuar la juntura. Esto es logrado por "conmutación forzada" en circuitos CC o al final del hemiciclo de conducción en circuitos de CA. (La conmutación forzada es cuando la corriente de carga neta del circuito ocasiona que la misma se haga cero de forma tal, que el tiristor se apague). A este punto, el tiristor habrá vuelto totalmente a su estado bloqueando.

R1

•Para disparar un tiristor (o triac), una corriente de compuerta => IGT debe aplicarse hasta que la corriente de carga sea => IL. Esta condición debe encontrarse también al bajar la temperatura de funcionamiento esperada

R2

•Para apagar (conmutar) un tiristor (o triac), la corriente de carga debe ser < IH por un tiempo suficiente para permitir que este retorne al estado de bloqueo. Esta condición tiene que ser satisfecha para alcanzar la mejor operación con la temperatura.

R3

•Cuando diseñamos un circuito de disparo para triacs, trataremos de no dispararlo al en el 3º cuadrante. (MT2-,G+), cuando esto sea posible.

Métodos alternativos de disparo.

VGT

• Para minimizar el ruido que toma la compuerta, el largo de conexión tiene que ser lo mas corto posible. El retorno al terminal MT1 (o cátodo) tiene que retornar en forma directa al terminal propiamente dicho. Colocar una resistencia de no mas de 1 kW, entre los terminales de compuerta y MT1 o cátodo. Una red snubber es aconsejable para la compuerta. La alternativa de utilizar la serie H de triacs, si lo anterior es insuficiente

• Cuando altas dvD/dt o dvCOM/dt es probable que causen problemas, unasolución es la colocación de una red snubber entre los terminales MT1 y MT2.

• Cuando altas diCOM/dt son probables causas del problema, la colocación de un inductor de algunos mH en serie con la carga mitiga el problema.

• El uso de Hi-com Triacs es una solución alternativa para ambos casos.

VDRM

• Si la tensión VDRM del triac es probablemente superada, por transitorios de línea se pueden adoptar las siguientes medidas:

• · Limitar la di/dt con una inductancia no saturable de algunos mH en serie con la carga.

• · Usar MOV entre la alimentación en combinación con filtros del lado de la alimentación.

Red Snubber

La red Snubber es un arreglo RC que se conecta en paralelo al tiristor en un circuito de conmutación, como una protección para el dv/dt. Es básicamente un circuito de frenado al apagado del tiristor, cuyo objetivo es amortiguar el efecto de una variación voltaje / tiempo que en algún momento pudiera ser destructiva para el tiristor.

Un buen circuito de disparo y evitar los disparos en el 3º cuadrantes mejora notablemente la capacidad de absorción de diT/dt

Si la diT/dt se espera superar un inductor de núcleo de aire de algunos mH o una termistor NTC debe ser colocado en serie con la carga, o en el circuito de control (este último circuito de disparo).Una alternativa puede ser el empleo de circuitos de disparo por cruce por cero para cargas resistivas.

Métodos de Montaje para triacs

Para cargas pequeñas o de corriente de muy corta duración (es decir menos de 1 segundo), podría ser posible operar el triac en el aire libre. En la mayoría de los casos, sin embargo, se fijaría al disipador de calor o al chasis del equipo (siempre que pueda disipar calor).

Los tres métodos principales de sujetar el triac al disipador son:a) broche o clipb) atornillandoc) remachando.Los métodos más comunes son a y b. El sistema remachado no es aconsejado, salvo excepcionalmente.

Resistencia térmicaLa resistencia térmica Rth es la resistencia, al flujo de calor, desde el ambiente hasta la juntura.Es análogo a la resistencia eléctrica; es decir así como:· Resistencia eléctrica R = V / I.· Resistencia térmica Rth = T / P.Donde T es la temperatura que sube en ºK y P es la potencia a disipar en Vatios. Por lotanto Rth se expresa en ºK / W.

Para un dispositivo montado verticalmente en el aire libre, la resistencia térmica es determinada por la resistencia térmica juntura – ambiente (Rthj-a). Esta es típicamente 100 ºK/W para el encapsulado SOT82, 60 ºK / W para el SOT78 y 55 ºK / W para los encapsulados aislados Fpack y X-pack.Para un dispositivo NO aislado montado en un disipador, la resistencia juntura–ambiente es la suma de la resistencia térmica juntura - carcaza (Rthjc) mas la resistencia térmica carcaza - disipador (Rthcd) mas la resistencia térmica disipador – ambiente (Rthda).

Rthja = Rthjc + Rthjc + Rthjc (para montaje sin aislación)Rth j-a = Rth j-h + Rth h-a (paquete aislado).Rth j-c [= Rthj-mb ] o Rth j-d [= Rthj-h ], se fijan y puede encontrarse en la hoja de datos para cada dispositivo.Rth h-a es regido por el tamaño del disipador y del aire que pasa sin restricción por el disipador.

El cálculo del disipador

Tres tiristores Tensión de salida variable. Depende de a (ángulo de disparo) Tensión positiva y negativa Potencia variable Funcionamiento en dos cuadrantes

U R

U S

U T

T1

T2

T3

U O

U R

U S

U T

R L

L

Tensión positiva entre ánodo – cátodo Impulso de corriente en puerta

Entrada en conducción

Carga Inductiva

Rectificador trifásico de media onda controlado

0

6 a

65 a

U R U S U TU O

IG1

t

t

t

t

IG2

IG3

23

U R

U S

U T

T1

T2

T3 U 0

U R

U S

U T

R L

L

IG1

IG2

IG3

Referencia de disparos

a ángulo de disparo


6

a

65

U R U S U TU 0

IT1

IT2

IT3

t

t

t

t

23

Angulo de disparo de T1:

3

URT1

T2

T3 R

US

UT

UR

US

UT U0


6

a

65

U R U S U TU 0

IT1

IT2

IT3

t

t

t

t

23

a


URT1

T2

T3

US

UT

UR

US

UT U0


3

6

a

65

U R U S U TU 0

IT1

IT2

IT3

t

t

t

t

23

a

a

Rectificador trifásico de media onda controladoUR

T1

T2

T3 RL

L

US

UT

UR

US

UT U0


3

0

6

65

U RU S

U TU O

ta a

+-

+++

Valor medio y eficaz

a

a

a cossen MMCC UtdtUU

233

23 6

5

60


a

a

a 2cos8

3613

23 6

5

6

220 MMeff UtdtsenUU

--

Variación del ángulo de retraso a

0

6 a

65

U R US U T0

IT1

IT2

IT3

t

t

t

t

U

T1 T2T3

U RT

+++

+

---

U RS

U RT

T1

T2

T3

R L

L

UR

US

UT UO

UT

Valor medio nulo


Caso en que a=90º Caída de tensión en T1

0

6

a

65

UR US UT0

IT1

IT2

IT3

t

t

t

t

U

T1T3

U RT U RSU RS

T2


Rectificador trifásico de media onda controladoCaso en que a=150º

T1

T2

T3

R L

L

UR

US

UT UO

UT

Caída de tensión en T1

Tensión de salida siempre negativa.

Energía devuelta a la entrada.

Rectificador trifásico de media onda controladoCaso en que a=180º

T1

T2

T3

R L

L

UR

US

UT UO

UT

Caída de tensión en T1

Tensión de salida mínima (más

negativa).

0

6

a

65

U R US UT0

IT1

IT2

I T3

t

t

t

t

U

T1 T2T3

U RTU RS U RS

Energía devuelta a la entrada máxima.


Tensión de salida siempre positiva

a

U O

6 3

3

2

65

a a

23

34

U R U S U T

T1 T2 T3 0 < a < 6

Valor medioa

a

a cos2

3323 6

5

60 MMCC UtdtsenUU

Rectificador trifásico de media onda controladoComportamiento con carga resistiva

a

a 6

123

23

60 cossen MMCC UtdtUU

Rectificador trifásico de media onda controladoComportamiento con carga resistiva

a

U O

amax

67

6

U R U SU T

T1 T2 T3

t

< a < 65

6

La tensión de salida se anula pero no se hace negativaValor medio

a

MU233

MU

233

65

Carga resistiva o con diodo delibre circulación

Carga inductiva

2

6

U O

0a MUU

2

330

o180a MUU

2

330

Zona como inversor(se devuelve energía a la entrada)

Zona de rectificador(se entrega energía a la carga)

Rectificador trifásico de media onda controladoVariación de la tensión de salida

UR

U S

UT

T1

T2

T3

U0

UR

US

UT

R L

L

D L

Rectificador trifásico de media onda controladoComportamiento con carga inductiva y diodo de libre circulación

a

U0

amax

67

6

UR U S UT

T1 T2 T3

IT1

IT2

IT3

IDLDiodo de libre

circulación

Cuando la tensión de salida se tiende a ser negativa, el diodo de libre circulación se polariza directamente y entra en conducción.

Tres diodos y tres tiristores Funcionamiento en un cuadrante Aplicaciones de alta potencia

Tensión de salida viene expresada como diferencia de:

Rectificador trifásico media onda controlado (UAN)

-Rectificador trifásico no controlado (UBN)

BNAN UUU 0 a

cos1

233

OU

U R

U S

U T

I OT 1

T 2

T 3

D 4

D 5

D 6

UO

R L

L

A

BCarga Inductiva

Rectificador trifásico de doble onda semicontrolado

a

a

a cos1

233

23 6

5

2

2

60 MRTRSCC UtdUtdUU

U TS U STU TR

U O

a

U R U S U T

67

6

U RTU RS U SR

65

2 a


0 < a < 3

a

a

a26

5

2

22

6

20 3

32

433

23 cosMRTRSeff UtdUtdUU

UAN

UBN

UO

La tensión de salida es siempre positiva y continua.

Éste es el ángulo de disparo límite para que no existan tramos de tensión cero.

U RSU ST U TR

U R U S U T

T3 T1 T2 T3

a

U AN

t

U RS U ST U TR

U R U S U T

D1 D2 D3D3

U BN

t


a = 3

U R

U S

U T

I OT 1

T 2

T 3

D 4

D 5

D 6

UO

R L

L

A

B

UAN

a

a cos1

233

23 6

7

60 MRTCC UtdUU

U TS U ST U TRU O

a

UR S U T

67

6

U RTU RS U SRU UU O

UR S U T

676

7

6

U U

U

t


a = 3

aa

a 2

21

433

23 6

7

6

20 senMRSeff UtdUU

UBN

UANUO

U RS U ST U TR

U R U S U T

D1 D2 D3D3

U BN

t


a >3

U RS U ST U TR

U R U S U T

U AN

t

a=120º

T3 T1 T3T2

U R

U S

U T

I OT 1

T 2

T 3

D 4

D 5

D 6

UO

R L

L

A

B

UAN

UBN

Ahora aparecerán tramos con tensión cero, porque UAN y UBN coinciden en ellos.

a

a cos1

233

23 6

7

60 MRTCC UtdUU

U TS U ST U TRU O

a

UR S U T

67

6

U RTU RS U SRU UU O

UR S U T

676

7

6

U U

U

t


aa

a 221

433

23 6

7

6

20 senUtdUU MRTeff

UAN

UBN

UO

a >3

La tensión de salida depende del ángulo de disparo a

0 < a < 3

Tensión de salida siempre positiva o continua

Tensión de salida discontinua. Tramos de tensión cero

a

MU33

Carga inductiva

2

U O

Margen de variación del ángulo de disparo a


a >3

U R

U S

U T

I OT 1

T 2 T 3

U 0

T 4 T 5 T 6

R L

L

B

A

Seis tiristores. Funcionamiento en dos cuadrantes. Tensión de salida positiva y negativa. Combinación de dos rectificadores de media onda controlados. Potencias elevadas.

BNAN UUU 0

Rectificador trifásico de doble onda controlado

U RS U ST U TR

U R U S U T

T4 T5 T6 T4a

U BN

URS

UR

T3 T1 T2 T3

a

UAN UST UTR

US UT


U R

U S

U T

I OT 1

T 2 T 3

U 0

T 4 T 5 T 6

R L

L

B

AUAN

UBN

0 < a <2

a

a

a

cosMRSCC UtdUU 333 2

6

0


U RS U ST U TR

U R U S U T

U 0

t

a

6 2

a

a

a

a 2

433

2133 2

6

20 cosMRSeff UtdUU

UAN

UBN

UO=UAN-UBN 0 < a <

2

U RS

t

6

2

U ST U TR

U RS U S U T

U O

a = /2 VALOR MEDIO NULO


UAN

UBN

UO=UAN-UBN


U R

U S

U T

I OT 1

T 2 T 3

U 0

T 4 T 5 T 6

R L

L

B

A

UAN

UBN

a >2

UBN

UAN

a

UR US UT

URS URT UST USR UTR UTS URS

URS URT UST USR UTR UTS URS

a

T1 T2T3

UR US UT

T6 T4T5T4

a

a

a

cosMRSCC UtdUU 333 2

6

0


a

a

a 2

433

2133 2

6

20 cosMRSeff UtdUU

UAN

UBN

UO=UAN-UBN

a >2

U 0

t

U R U S U T

U RS U ST U TR

a

6π

a

2π

VALOR MEDIO NEGATIVO

Variación de la tensión de salida

º0a MUU

33

0

o180a MUU

33

0

a

MU33

MU 33

Cargainductiva

2

U O

Inversor

Rectificador


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