RECTIFICADOR TRIFÁSICO DE ONDA COMPLETA La

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Act No. 4. Lección evaluativa 1
RECTIFICADOR TRIFÁSICO DE ONDA COMPLETA
La figura 38 muestra el circuito de un rectificador trifásico de onda completa,
denominado también puente rectificador trifásico.
Este circuito rectificador tiene las siguientes características:





Se emplean 6 diodos.
Dos diodos conducen al mismo tiempo y aplican a la carga tensiones de
línea, no de fase, por lo tanto, el valor DC de la tensión en la carga será
mayor que el producido por el puente rectificador de media onda.
Cuando se emplea transformador, el secundario se conecta en estrella,
para aumentar las tensiones de línea.
Presenta menor tensión de rizado.
La frecuencia es 6 veces mayor que la de la red, es decir que en Colombia,
la frecuencia de la onda de salida de este tipo de rectificador es de 360 Hz.
Figura 38. Puente rectificador trifásico
El proceso de conducción es el siguiente:
1) Cuando D1 conduce, la corriente sale de la fase R, pasa por D1, atraviesa
la carga y cuando retorna a través del diodo D5, la tensión aplicada a la
carga es la tensión de línea VRS. Cuando retorna a través del diodo D6, la
tensión aplicada a la carga será ahora la tensión de línea V RT.
2) Cuando D2 conduce la corriente sale de la fase S, pasa por D2, atraviesa la
carga y cuando retorna a través del diodo D6, la tensión aplicada a la carga
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es la tensión de línea VST. Cuando retorna a través del diodo D4, la tensión
aplicada a la carga será ahora la tensión de línea V SR.
3) Cuando D3 conduce la corriente sale de la fase T, pasa por D3, atraviesa la
carga y cuando retorna a través del diodo D5, la tensión aplicada a la carga
es la tensión de línea VTS. Cuando retorna a través del diodo D4, la tensión
aplicada a la carga será ahora la tensión de línea V TR.
La figura 39 muestra la tensión de salida rectificada en la carga, mostrando los
intervalos de conducción de los diodos.
Figura 39. Onda de salida del puente rectificador trifásico
La figura 39 se construye de la siguiente manera:
1) Se dibujan primero los voltajes de línea V RS, VST y VTR de acuerdo con las
ecuaciones 17 a 19.
2) Se dibujan los voltajes desfasados 180° de cada uno de los voltajes de
línea dibujados en el paso 1 y que corresponden a: V SR, VTS y VRT,
respectivamente.
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La figura 40, muestra la condición para que los diodos D1 y D5 entren en
conducción y le quede aplicada a la carga la tensión de línea VRS, durante el
intervalo 30° (π/6 radianes) y 90° (π/2 radianes).
Como se puede concluir, los diodos 1 al 3 se polarizan por la tensión de fase más
positiva y los diodos 4 al 6 por la tensión de fase más negativa. En este caso,
durante el intervalo que se está analizando, la fase R es la más positiva y la S la
más negativa, por eso conducen D1 y D5 y por lo tanto la tensión en la carga es el
voltaje de línea VRS.
Figura 40. Condición de condición de los Diodos D1 y D5 en el puente rectificador
trifásico
A partir de 90° (π/2 radianes) y hasta los 150° (5π/6 radianes), la fase R sigue
siendo la más positiva, pero ahora la fase T se convierte en la más negativa, por lo
tanto D5 deja de conducir y lo hace ahora D6 y por lo tanto la tensión en la carga
es el voltaje de línea VRT, como se muestra en la figura 41.
A partir de los 150° (5π/6 radianes) hasta 210° (7π/6 radianes), la fase más
positiva es ahora S y T sigue siendo la más negativa, por lo tanto los diodos que
conducen son D2 y D6 respectivamente y entonces la tensión aplicada a la carga
es el voltaje de línea VST, como se muestra en la figura 42.
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A partir de los 210° (7π/6 radianes) hasta 270° (9π/6 radianes), la fase más
positiva sigue siendo S y R es ahora la más negativa, por lo tanto los diodos que
conducen son D2 y D4 respectivamente y entonces la tensión aplicada a la carga
es el voltaje de línea VSR.
A partir de los 270° (9π/6 radianes) hasta 330° (11π/6 radianes), la fase más
positiva es ahora T y R sigue siendo la más negativa, por lo tanto los diodos que
conducen son D3 y D4 respectivamente y entonces la tensión aplicada a la carga
es el voltaje de línea VTR
Figura 41. Condición de condición de los Diodos D1 y D6 en el puente
rectificador trifásico
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Figura 42. Condición de condición de los Diodos D2 y D6 en el puente
rectificador trifásico
A partir de los 330° (11π/6 radianes) hasta 30° (π/6 radianes), la fase más positiva
sigue siendo T y S es ahora la más negativa, por lo tanto los diodos que
conducen son D3 y D5 respectivamente y entonces la tensión aplicada a la carga
es el voltaje de línea VTS.
La figura 43 muestra finalmente la tensión rectificada en la carga, con la
información de que diodos conducen por cada intervalo y por lo tanto sirve para
calcular el valor DC de la tensión de salida del puente rectificador trifásico con
carga resistiva.
VMF
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Figura 43. Tensión de salida del puente rectificador trifásico
Para calcular el valor promedio (VDC) de una tensión se utiliza la ecuación 7.




Para aplicar esta ecuación es necesario determinar el periodo en radianes,
como se muestra a continuación:
ωT = 3π/6 - π/6 = π/3 radianes
Lo anterior implica que el periodo de la onda rectificada es 1/6 de la onda
seno de cualquiera de las fases y por lo tanto la frecuencia es 6 veces
mayor, es decir, 360 Hz.
Para aplicar la ecuación 7 se utilizara la ecuación de tensión de línea VRS,
integrada entre los límites π/6 y π/2.
Resolviendo la ecuación 20 se obtiene el valor promedio o DC de la tensión de
salida del rectificador trifásico de onda completa con carga resistiva:
Comparando la ecuación 9 con ecuación 21, se puede concluir que la tensión DC
del puente rectificador trifásico es el doble de la del rectificador trifásico de media
onda con lo que se logra un aumento del 100%, lo cual justifica utilizarlo.
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Ahora se puede calcular el valor de la corriente DC que circula por la carga R L de
la siguiente manera:
IDC = VDC / RL ; (Ecuación 22)
También es importante calcular el valor DC de la corriente a través de los diodos
(IDDC) ya que este es un parámetro de selección (I FAV). Como los tres diodos están
conectados al mismo nodo de la carga y como las tensiones de línea tienen la
misma magnitud, la corriente DC por estos es 1/3 de la corriente DC por la carga:
IDDC = VDC /(3 RL ); (Ecuación 23)
La figura 44 muestra la forma de la corriente por los diodos, en este caso para el
diodo D1. Se puede observar como en el periodo entre π/6 y 3π/6 conducen los
diodos D1 y D5 y durante el periodo 3π/6 y 5π/6 conducen los diodos D1 y D6, lo
que implica que cada diodo conduce durante 4π/6 radianes o sea 120°. El periodo
de las corrientes por los diodos es de 2π radianes o 360°. Además, el valor pico
de la corriente por los diodos esta dada por la siguiente ecuación:
IMD = √3 VMF / RL ; (Ecuación 24)
√3 VMF
RL
I D1
RS
RS
RT
RT
RS
RS
0
Figura
de la corriente por el diodo D1.
π/6 44. Forma
3π/6 de onda
5π/6
π/6
5π/6
13π/6
ωt
Se calculará ahora el valor eficaz o RMS de la corriente por línea de cada
devanado secundario del transformador que sirve para determinar el calibre del
conductor de los mismos y también para determinar la potencia del secundario. La
figura 45 muestra la onda de corriente por la fase R.
√3 VMF
RL
IR
IRRS
SR
ST
RT
7π/6
π/6
3π/6
5π/6
-√3 VMF
RL
7
9π/6
TR
TS
11π/6
ωt
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Figura 45. Forma de onda de la corriente por la fase R.
En radianes el periodo de la corriente de la figura 45 es 2π radianes, por lo tanto la
corriente eficaz correspondiente a la fase R es:
IFRMS =
[
4 π/2
____
(IMD sen (ωt+30))2
2π ∫ π/6
1/2
] dωt;
(ECUACION 25)
Resolviendo la ecuación 25 se obtiene:
IFRMS = 0.7804 IMD;
(Ecuación 26)
La especificación en potencia aparente S en VA del transformador suponiendo que
es ideal (cero perdidas de potencia) será:
S = 3 VFRMS IFRMS = 5.73 VFRMS2 / RL ; (Ecuación 27).
Es importante analizar ahora las tensiones de polarización inversa que soportan
los diodos del rectificador cuando se encuentras apagados (OFF) para asegurarse
de que no entrarán en avalancha al exceder el límite de (V RRM).
La figura 46 muestra la condición del circuito cuando el diodo D1 se encuentra
abierto debido a que D2 conduce, durante el intervalo 5π/6 y 9π/6.
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Figura 46. Tensión de polarización inversa del diodo D1 cuando D2 conduce.
En este caso la tensión del ánodo con respecto a tierra es la tensión de fase R y la
del cátodo es la de la fase S, por lo tanto, la diferencia de tensión entre ánodo y
cátodo es VRS , que corresponde a una tensión de línea en un sistema trifásico,
que es √3 veces mayor que una tensión de fase, como ya se explicó
anteriormente.
La figura 47 muestra la condición del circuito cuando el diodo D1 se encuentra
abierto debido a que D3 conduce, durante el intervalo 3π/2 y π/6. En este caso la
tensión del ánodo con respecto a tierra es la tensión de fase R y la del cátodo es
la de la fase T, por lo tanto, la diferencia de tensión entre ánodo y cátodo es V RT,
que corresponde a una tensión de línea en un sistema trifásico, que es √3 veces
mayor que una tensión de fase.
Figura 47. Tensión de polarización inversa del diodo D1 cuando D3 conduce.
En vista de lo anterior, la máxima tensión de pico inverso es:
VRRM = √3 VMF ; (Ecuación 28)
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La figura 48 muestra los valores del factor de forma (FF) y el rizado de la onda de
voltaje de salida del puente rectificador trifásico.
VMF
VORMS
VODC
VMF
Figura 48. Factor de Forma y Factor de Rizado
FUNCIONAMIENTO DE LOS TIRISTORES
Introducción
Un tiristor es uno de los tipos más importantes de los dispositivos semiconductores
de potencia. Los tiristores se utilizan en forma extensa en los circuitos electrónicos
de potencia. Se operan como conmutadores biestables, pasando de un estado no
conductor a un estado conductor. Para muchas aplicaciones se puede suponer
que los tiristores son interruptores o conmutadores ideales, aunque los tiristores
prácticos exhiben ciertas características y limitaciones. Se estudia en este capitulo
al tiristor mas empleado en la industria, el SCR (Rectificador Controlado de Silicio)
ESTRUCTURA DEL TIRISTOR
El tiristor (SCR) es un dispositivo semiconductor biestable de cuatro capas, PNPN
de tres terminales: ánodo (A), cátodo (K) y puerta (G). Puede conmutar de
bloqueo a conducción, o viceversa, en un solo cuadrante. La figura 49, muestra la
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estructura interna en función de las uniones PN, su equivalente en transistores
BJT y su símbolo.
Figura 49. Estructura interna y símbolo del tiristor.
CARACTERÍSTICA TENSIÓN – CORRIENTE
La curva característica del tiristor se muestra en la figura 50 y en ella se pueden
identificar las siguientes zonas de funcionamiento:
 Zona de bloqueo inverso (VAK < 0):
El SCR se encuentra bloqueado (circuito abierto) y solo lo recorre una débil
corriente de fuga inversa (IRRM). No se debe sobrepasar la tensión inversa
máxima (VRRM), ya que entra en avalancha y se destruye térmicamente.
 Zona de bloqueo directo (VAK > 0; sin excitar la puerta):
El SCR se encuentra bloqueado. Solo lo recorre una débil corriente de fuga directa
(IDRM). No se debe sobrepasar la tensión directa máxima (VDRM), pues entra en
conducción sin acción de control en la puerta.
CORRIENT E DE
ENGANCHE
VOLTAJE DE
RUPT URA
CORRIENTE DE
DIRECTO MAN TENIMIENTO
CAIDA DE
TENSIÓN
DIRECTA
(CONDUCCION)
DISPARO DE
PUERTA
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CORRIENT E DE
VOLTAJE DE
RUPT URA
DIRECTO
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Figura 50. Curva tensión-corriente del tiristor.
 Zona de conducción (VAK > 0; puerta excitada):
El SCR conduce (cortocircuito). Entre la puerta (G) y el cátodo (K) circula un
impulso positivo de corriente. La duración del impulso de cebado será lo suficiente
para que la corriente ánodo-cátodo (IT) sea igual a la corriente de enganche, IL.
Mientras el SCR conduce, se comporta como un diodo rectificador.
Es importante tener en cuenta que el SCR se bloquea cuando la corriente directa
(IT) es menor que la corriente de mantenimiento (IH), en cuyo caso la puerta
pierde todo poder sobre el SCR.
El tiristor, tiene las siguientes características generales:





Interruptor casi ideal.
Soporta tensiones altas cuando se encuentra polarizado inversamente.
Es capaz de controlar grandes potencias.
Fácil controlabilidad, por intermedio de la puerta.
Relativa rapidez de conmutación.
CAUSAS DE DISPARO DEL TIRISTOR
Para producir el disparo del SCR, la corriente ánodo-cátodo, IT, debe ser mayor
que la de enganche, IL. Para mantenerse en la zona de conducción, por el SCR
debe circular una corriente mayor a la de mantenimiento, IH, por debajo de la cual
el SCR se bloquea. Hay dos tipos de disparo: los no deseados y los deseados, es
decir, los producidos por pulsos de puerta.
DISPAROS NO DESEADOS
Se presentan por exceso en la tensión aplicada entre ánodo y cátodo y por
variación brusca de la misma (dv/dt).
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

Por exceso de tensión: Si la tensión soportada por la unión de control se
acerca al valor de ruptura directa, la corriente de portadores minoritarios
aumenta considerablemente presentándose la corriente de avalancha. Si la
corriente de fugas se eleva por encima del valor de la corriente de
mantenimiento el SCR es capaz de mantener el estado de conducción tal
como se ilustra en la figura 51.
Por dVAK/dt: Si se produce un cambio brusco de polarización inversa a
directa, no hay tiempo para la organización de cargas. La tensión soportada
por la unión de control será elevada, acelerando de esta manera los
portadores minoritarios. Si esta corriente aumenta por encima de la
corriente de mantenimiento, el SCR se mantiene en conducción tal como lo
muestra la figura 52.
Figura 51. Disparo no deseado por exceso de tensión
Figura 52. Disparo no deseado por dv/dt
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DISPAROS DESEADOS O POR PULSOS DE PUERTA
Los huecos inyectados por el terminal de puerta, generan la inyección de una
nube de electrones libres desde el cátodo. Algunos electrones son captados y
acelerados hacia la unión de bloqueo, generando pares electrón-hueco. Estos
huecos generados se dirigen hacia el cátodo introduciendo así más electrones. Si
la corriente generada se aumenta por encima de la de enganche, el SCR es capaz
de mantener el estado de conducción aunque desaparezca el pulso de puerta, tal
como se muestra en la figura 53. La corriente de puerta deberá tener un mínimo
valor de amplitud y una mínima duración para que logre poner en conducción al
tiristor, cuando este se encuentra polarizado directamente. En la figuras 54 y 55 se
ilustra este principio para cargas resistivas e inductivas respectivamente.
Figura 53. Disparo por corriente de puerta
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Figura 54. Comportamiento del tiempo de disparo con carga resistiva
El tiempo de retardo a la excitación, tr, se mide a partir del momento en que la
corriente de puerta, IG, alcanza su mínimo valor hasta que la corriente por el
tiristor, IT, alcanza el 10% de su valor final. El tiempo de subida, ts, se mide a
partir del momento en que termina tr hasta que IT alcanza el 90% de su valor final.
El tiempo de disparo, td, es la suma de los dos tiempos anteriores. La duración del
pulso de puerta debe ser mayor a td.
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Figura 55. Comportamiento del tiempo de disparo con carga inductiva
El tiempo mínimo del pulso de puerta en este caso debe ser mayor al tiempo que
la corriente del tiristor se tarda en alcanzar el valor de la corriente de
enclavamiento o enganche. Obsérvese que en este caso, este tiempo dependerá
de la constante de tiempo RL.
CIRCUITOS DE DISPARO
Los circuitos de disparo, son los encargados de generar los pulsos de puerta
positivos, cuando el SCR se encuentra polarizado directamente, para lograr el
enganche del tiristor. Pueden ser circuitos de electrónica cableada o
microcontrolada. De acuerdo a la manera como se acopla el circuito de disparo
con la puerta se clasifican en:



Acoplamiento directo
Acoplamiento magnético
Acoplamiento óptico
ACOPLAMIENTO DIRECTO
La figura 56, muestra un circuito de disparo acoplado directamente a la puerta del
SCR. Cuando el circuito de control no esta generando un pulso, el transistor BJT
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NPN se encuentra en corte y lo mismo el PNP. En este caso, no hay tensión en el
divisor de tensión conectado a la puerta y por lo tanto no hay disparo. Cuando se
genera el pulso, el transistor NPN entra en saturación, colocando la base del
transistor PNP a tierra y entrando también en saturación, quedando el divisor de
tensión conectado a la fuente de alimentación Vcc y por lo tanto la puerta recibe
un pulso de voltaje que generará la corriente de puerta.
Figura 56. Acoplamiento directo entre el circuito de disparo y la puerta
ACOPLAMIENTO MAGNÉTICO
La figura 57, muestra el acoplamiento magnético entre el circuito de disparo y la
puerta. En este caso la tierra del SCR y la del circuito de control son
independientes. Esto es importante para aislar eléctricamente el circuito de
disparo del SCR y evitar que pueda llegar a dañarse por fallas internas del tiristor.
El diodo en antiparalelo con el primario del transformador se emplea para
desmagnetizar el núcleo, cuando no hay pulso a la salida del circuito de control y
el transistor NPN pasara de saturación a corte.
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Figura 57. Acoplamiento magnético entre el circuito de disparo y la puerta
ACOPLAMIENTO ÓPTICO
La figura 58, muestra el acoplamiento óptico entre el circuito de disparo y la
puerta. Su finalidad es la misma que la del acoplamiento magnético.
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Figura 58. Acoplamiento óptico entre el circuito de disparo y la puerta
CIRCUITOS DE APAGADO
El SCR en circuitos DC, una vez que entra en conducción queda enganchado
indefinidamente, hasta que por medios externos se abra el circuito de potencia
para que la corriente del tiristor se haga cero (IT), o se le aplique una tensión
inversa al ánodo-cátodo para obligarlo forzosamente a apagarse.
APAGADO POR CONTACTO MECÁNICO
Extinción del SCR interrumpiendo el circuito mediante un cortocircuito, tal como se
observa en la figura 59 (a, b), o introduciendo una corriente inversa usando una
fuente auxiliar, como lo muestra la figura59 (c) o un condensador cargado, como lo
presenta la figura 59 (d, e).
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Figura 59. Apagado por contacto mecánico
APAGADO POR CONMUTACION FORZADA
Se obliga a la corriente a pasar a través del tiristor en sentido inverso,
consiguiendo un tiempo de apagado menor.
Existen dos tipos de conmutación forzada:
 Por autoconmutación
 Por medios exteriores
APAGADO POR CONMUTACIÓN FORZADA POR AUTOCONMUTACIÓN
Circuitos que apagan al SCR automáticamente tras un tiempo predeterminado
desde la aplicación del impulso de disparo. Los más usados son:

Circuito oscilante LC en paralelo: Con el condensador cargado se produce el
disparo del SCR. Cuando el condensador se descarga sobre el SCR en
sentido directo, por oscilación del circuito LC, el condensador se carga en
sentido opuesto hasta que IR (de carga) es menor que IT, entonces se
produce el apagado, tal como lo muestra la figura 60.
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Figura 60. Apagado forzado por circuito LC paralelo

Circuito oscilante LC en serie: La corriente que circula al disparar el SCR excita
al circuito LC. Una vez terminado el primer semiciclo de la oscilación, la
corriente se invierte y se apaga el SCR, tal como lo ilustra la figura 61.
Figura 61. Apagado forzado por circuito LC serie
APAGADO POR CONMUTACIÓN FORZADA POR MEDIOS EXTERIORES
Circuitos que apagan al SCR sin depender del tiempo en que se produjo el
disparo. Los más usados son:

Conmutación por medio de Corriente Alterna: el SCR se apaga cada vez que
cambia el sentido de la tensión al semiciclo negativo, tal como se puede
apreciar en la figura 62.
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Figura 62. Apagado por medio de AC

Conmutación por tiristor auxiliar: si el tiristor uno (T1) conduce y el dos está en
corte (T2), entonces el condensador se carga por T1; cuando T2 conmuta a
conducción, el tiristor T1 se bloquea y el condensador se carga por RL en
sentido inverso. Pasado un tiempo tq (>0.7 RL C), que depende de C y debe
ser mayor que el toff del SCR, la tensión en T1 (VT1) tiende a hacerse
positiva, como se presenta en la figura 63.
Figura 63. Apagado por tiristor auxiliar
Lección 5: CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS TIRISTORES
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Los fabricantes de tiristores presentan en las hojas técnicas de estos los
siguientes tipos de características:




Estáticas
De control
Dinámicas
De conmutación
CARACTERISTICAS ESTÁTICAS
Corresponden a la región ánodo-cátodo. Son aquellos valores que determinan las
posibilidades máximas de un determinado SCR. Estos datos son:
− Tensión inversa de pico de trabajo............................................. VRWM
− Tensión directa de pico repetitiva............................................... VDRM
− Tensión directa............................................................................ VT
− Corriente directa media............................................................... ITAV
− Corriente directa eficaz............................................................... ITRMS
− Corriente directa de fugas........................................................... IDRM
− Corriente inversa de fugas.......................................................... IRRM
− Corriente de mantenimiento........................................................ IH
Las características térmicas a tener en cuenta al trabajar con tiristores son:
− Temperatura de la unión............................................................. Tj
− Temperatura de almacenamiento................................................ Tstg
− Resistencia térmica contenedor-disipador.................................. Rc-d
− Resistencia térmica unión-contenedor........................................ Rj-c
− Resistencia térmica unión-ambiente............................................ Rj-a
− Impedancia térmica unión-contenedor......................................... Rj-c
CARACTERÍSTICAS DE CONTROL
Corresponden a la región puerta-cátodo y determinan las propiedades del circuito
de control que responde mejor a las condiciones de disparo. Los fabricantes
definen las siguientes características:
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− Tensión directa máx. ................................................................... VGFM
− Tensión inversa máx. ................................................................... VGRM
− Corriente máxima.......................................................................... IGM
− Potencia máxima......................................................................... PGM
− Potencia media............................................................................ PGAV
− Tensión puerta-cátodo para el encendido................................... VGT
− Tensión residual máxima que no enciende ningún elemento..... VGNT
− Corriente de puerta para el encendido........................................ IGT
− Corriente residual máxima que no enciende ningún elemento ... IGNT
CARACTERISTICAS DINÁMICAS
TENSIONES TRANSITORIAS
− Valores de la tensión superpuestos a la señal de la fuente de alimentación.
− Son breves y de gran amplitud.
− La tensión inversa de pico no repetitiva (VRSM) debe estar dentro de esos
valores.
IMPULSOS DE CORRIENTE
− Para cada tiristor se publican curvas que dan la cantidad de ciclos durante los
cuales puede tolerarse una corriente de pico dada.
− A mayor valor del impuso de corriente, menor es la cantidad de ciclos.
− El tiempo máximo de cada impulso está limitado por la temperatura media de la
unión.
La figura 64, muestra lo explicado anteriormente.
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Figura 64. Curva de limitación de impulsos de corriente
ÁNGULOS DE CONDUCCIÓN
− La corriente y tensión media de un SCR dependen del ángulo de conducción.
− A mayor ángulo de conducción, se obtiene a la salida mayor potencia.
− Un mayor ángulo de bloqueo o disparo significa un menor ángulo de conducción:
Ángulo de conducción = 180º - Angulo de disparo
− Conociendo la variación de la potencia disipada en función de los diferentes
ángulos de conducción se pueden calcular las protecciones necesarias.
La figura 65 muestra los conceptos de ángulo de disparo o bloqueo y ángulo de
conducción.
Figura 65. Ángulos de bloqueo y conducción
CARACTERÍSTICAS DE CONMUTACIÓN
Los tiristores no son interruptores perfectos, ya que necesitan un tiempo para
pasar de corte a conducción y viceversa.
3.6.4.1 TIEMPO DE ENCENDIDO (TON)
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Tiempo que tarda el tiristor en pasar de corte a conducción (Figura 66).
• Tiempo de retardo (td): tiempo que transcurre desde que la corriente de puerta
alcanza el 50 % de su valor final hasta que la corriente de ánodo alcanza el 10 %
de su valor máximo.
• Tiempo de subida (tr): tiempo necesario para que la corriente de ánodo pase
del 10 % al 90 % de su valor máximo, o, el paso de la caída de tensión en el
tiristor del 90 % al 10 % de su valor inicial.
TON = td + tr
Figura 66. Tiempo de encendido (TON)
TIEMPO DE APAGADO (TOFF)
Tiempo que tarda el tiristor en pasar de conducción a corte (Figura 67).
• Tiempo de recuperación inversa (trr): tiempo en el que las cargas acumuladas
en la conducción del SCR, por polarización inversa de este, se eliminan
parcialmente.
• Tiempo de recuperación de puerta (tgr): tiempo en el que, en un número
suficiente bajo, las restantes cargas acumuladas se recombinan por difusión,
permitiendo que la puerta recupere su capacidad de control.
TOFF = trr + tgr
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299019- Electrónica Industrial
Act No. 4. Lección evaluativa 1
Figura 67. Tiempo de apagado (TOFF)
LIMITACIONES DEL TIRISTOR
LIMITACIONES DE LA FRECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO
• La frecuencia de trabajo en los SCR no puede superar ciertos valores.
• El límite es atribuible a la duración del proceso de apertura y cierre del
dispositivo.
• La frecuencia rara vez supera los 10 Khz.
LIMITACIONES DE LA PENDIENTE DE TENSIÓN dv/dt
dv/dt es el valor mínimo de la pendiente de tensión por debajo del cual no se
producen picos transitorios de tensión de corta duración, gran amplitud y elevada
velocidad de crecimiento.
A) CAUSAS
• La alimentación principal produce transitorios difíciles de prever en aparición,
duración (inversamente proporcional a su amplitud) y amplitud.
• Los contactores entre la alimentación de tensión y el equipo: cuya apertura y
cierre pueden producir transitorios de elevada relación dv/dt (hasta 1.000 V/µs)
produciendo el basculamiento del dispositivo.
• La conmutación de otros tiristores cercanos que introducen en la red picos de
tensión.
B) EFECTOS
• Puede provocar el encendido del tiristor, perdiendo el control del dispositivo.
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Act No. 4. Lección evaluativa 1
• La dv/dt admisible varía con la temperatura.
LIMITACIONES DE LA PENDIENTE DE INTENSIDAD di/dt
di/dt es el valor mínimo de la pendiente de la intensidad por debajo de la cual no
se producen puntos calientes.
A) CAUSAS
• Durante el cebado, la zona de conducción se reduce a una parte del cátodo
cerca de la puerta, si el circuito exterior impone un crecimiento rápido de la
intensidad, en esta zona la densidad de corriente puede alcanzar un gran valor.
• Como el cristal no es homogéneo, existen zonas donde la densidad de
Intensidad es mayor (puntos calientes).
B) EFECTOS
• En la conmutación de bloqueo a conducción la potencia instantánea puede
alcanzar valores muy altos.
• La energía disipada producirá un calentamiento que, de alcanzar el límite térmico
crítico, podría destruir el dispositivo.
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