UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI CIENCIAS DE LA INGENIERIA Y APLICADA – INGENIERIA ELECTROMECANICA PERÍODO ACADÉMICO: NOVIEMBRE 2020 - MARZO 2021 UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI CIENCIAS DE LA INGENIERIA Y APLICADAS INGENIERIA ELECTROMECANICA Título: CONTROLADORES AC AC TRIFASICOS Carrera: Electromecánica Área Académica: Electrónica de potencia Ciclo Académico y Paralelo: Quinto “A” Módulo y Docente: Ing. Joao Barzaga – Electrónica De Potencia Fecha: 07 de Febrero de 2021 Alumno participante: Palacios Cortez Kevin André 1. 2. PP YY UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI CIENCIAS DE LA INGENIERIA Y APLICADA – INGENIERIA ELECTROMECANICA PERÍODO ACADÉMICO: NOVIEMBRE 2020 - MARZO 2021 1 TÍTULO Controladores AC/AC trifásicos 2 INTRODUCCION La electrónica de potencia ac-ac convertidor de corriente alterna, en forma genérica, acepta de energía eléctrica de un sistema y la convierte para su entrega a otro sistema de corriente alterna con formas de onda de amplitud diferente, frecuencia y fase. Pueden ser de una o tres fases tipos en función de sus clasificaciones de poder. La ac-ac convertidores empleados para variar la tensión eficaz a través de la carga constante frecuencia son conocidos como controladores o reguladores de voltaje de ca de ca. i un tiristor conmutador se conecta entre la alimentación de ca y la carga, es posible controlar el flujo de potencia variando el valor rms del voltaje de ca aplicado a la carga; este tipo de circuito de potencia se conoce como un controlador de voltaje de ca 3 DESARROLLO CONTROLADORES AC / AC Los controladores AC-AC tienen como finalidad suministrar tensión y corriente alterna variable a partir de una fuente alterna. Su operación se basa en la conexión y desconexión a intervalos regulares de la fuente sobre la carga. Este convertidor está conformado por dos semiconductores de potencia colocados en anti paralelo que controlan la conexión de la fuente en cada semi ciclo. Por el tipo de componente de potencia que se utiliza en su construcción se clasifican en dos tipo: Controlado (SCR o TRIAC) y Semi controlado (SCR y Diodo). Figura 1: Controlador AC AC semi controlado UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI CIENCIAS DE LA INGENIERIA Y APLICADA – INGENIERIA ELECTROMECANICA PERÍODO ACADÉMICO: NOVIEMBRE 2020 - MARZO 2021 Figura 2: Puente controlado APLICACIONES - Hornos industriales. - Hornos de inducción. - Control de iluminación. - Arranque y control de velocidad de motores de inducción. - Control de reactivos. - Relés de estado sólido. PUENTE SEMI CONTROLADO MONOFASICO Figura 3: Tensión del Controlador AC AC semi controlado UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI CIENCIAS DE LA INGENIERIA Y APLICADA – INGENIERIA ELECTROMECANICA PERÍODO ACADÉMICO: NOVIEMBRE 2020 - MARZO 2021 Figura 4: Corriente del Controlador AC AC semi controlado EXPRESIÓN DE CORRIENTE Α ≤ ΩT ≤ Β √2V −(ωt−α) i(t) =(1) Z Donde: q Z = R2 +(ωL)2 Ángulo de Apagado (β) (2) Límite de Controlabilidad Como la operación de este convertidor electrónico se basa en la operación no simultánea de las componentes electrónicas, esto se alcanza al cumplir la condición: α +2π ≥ β (3) El límite de controlabilidad del puente se obtiene para el rango de Ángulo de encendidos comprendidos en el intervalo: ϕ ≤ α ≤ π (4) Tensión Efectiva Vrms t (5) Vrms Corriente Efectiva UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI CIENCIAS DE LA INGENIERIA Y APLICADA – INGENIERIA ELECTROMECANICA PERÍODO ACADÉMICO: NOVIEMBRE 2020 - MARZO 2021 √ Irms = Z2Vt (6) El factor de distorsión armónica (THD) para la simulación en tensión es: ,4582 y en corriente: 0,3265. La tensión efectiva para este Ángulo de disparo es de: 108,1223V y la corriente efectiva es: 1,0014A. Este puente no se puede utilizar para el control de máquinas eléctricas debido a la componente de continua en tensión ocasionara la saturación del circuito magnético del convertidor electromagnético. PUENTE CONTROLADO MONOFÁSICO Este puente se construye con dos tiristores en anti paralelo o un triac. La ventaja al utilizar un triac es que debido a que ambos tiristores se fabrican sobre la misma pastilla de silicio sus características son idénticas lo cual original que el control de los semi ciclos positivos y negativos sean idénticos eliminando cualquier componente de continua sobre la carga y fuente. Al utilizar dos tiristores en anti paralelo como sus características no son idénticas sobre la carga pueden aparecer pequeñas diferencias en los hemiciclos originando la aparición de una componente DC. Figura 6: Tensin del Controlador AC AC UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI CIENCIAS DE LA INGENIERIA Y APLICADA – INGENIERIA ELECTROMECANICA PERÍODO ACADÉMICO: NOVIEMBRE 2020 - MARZO 2021 Figura 7: Corriente del Controlador AC AC CONTENIDO ARMÓNICO DEL CONTROLADOR AC AC Fuente sinusoidal de 120V ecases, a 60Hz, una carga de 60Ω y 223mH y un Ángulo α de 3π/2. Entre las características de este puente se puede destacar: los tiristores no conducen simultáneamente, la tensión sobre la carga es la misma de la fuente cuando alguna de las dos componentes se encuentra en conducción y nula cuando están apagadas. La corriente y tensión media sobre la carga y fuente son nulas si la operación del puente es simétrica para ambos semi ciclos. La corriente media sobre cada semiconductor no es nula debido a que su operación√ es unidireccional y su corriente echas por la simetría, corresponde a 1/ 2 de la de la carga. El factor de distorsión armónica (THD) para la simulación en tensión es: 0,7726 y en corriente: 0,2589. La tensión efectiva para este Ángulo de disparo es de: 93,859V y la corriente efectiva es: 0,7496A. Este puente para la misma carga y Ángulo de disparo presenta mayor distorsión armónica que el semi controlado. 4 CONCLUSIONES - Los esquemas tradicionales de puentes controladores AC - AC construidos con tiristores y triacs, permiten regular el valor efectivo de tensión suministrado en la carga cortocircuitos en intervalos regulares en función del Ángulo de disparo (α). - Esta estrategia introduce un alto contenido armónico a la red de alimentación como observamos en la secciones pasadas, para las simulaciones realizadas a nivel de puentes monofásicos el factor de distorsión armónica (THD) esta alrededor del 77% para un UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI CIENCIAS DE LA INGENIERIA Y APLICADA – INGENIERIA ELECTROMECANICA PERÍODO ACADÉMICO: NOVIEMBRE 2020 - MARZO 2021 - 5 puente controlado. Adicionalmente las armónicas introducidas en la red, de mayor valor, son inferiores a la décimo tercera armónica (13va), estas frecuencias poseen una alta probabilidad de resonancia con compensadores de reactivos pasivos instalados en el sistema o con conjuraciones "LC" de los cables o líneas de transmisión. Un esquema capaz de reducir el valor de las armónicas con mayor probabilidad de resonancia es distribuir el cortocircuito de la carga en el tiempo a través de técnicas de modulación. La técnica de modulación mÆs utilizada para este n, es la de control por ancho de pulso ( PWM ). BIBLIOGRAFIA L. Mort, Fabricacion de los materiales Semiconductores, Mexico: Reverte , 2009. F. Roberto, Procesos de los semiconductores, Argentina : Reverte , 2011.
