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R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico La conversión de C.A. a C.C. de grandes bloques de potencia se debe realizar con la mayor eficiencia posible. Un Rect. 1φ de puente de Graetz produce dos pulsos por ciclo, en cambio un circuito Rect. trifásico de media onda producirá tres, un rectificador trifásico en puente producirá seis. Consecuencias del aumento de pulsos: El rizado del voltaje reduce . Las armónicas en corriente se ubican a mayor frecuencia facilitando el filtrado. Tres pulsos por ciclo Dos pulsos por ciclo Rect 3φ Rect. 1φ R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico La conversión de C.A. a C.C. de grandes bloques de potencia se debe realizar con la mayor eficiencia posible. un Rect. 1φ de puente de Graetz produce dos pulsos por ciclo, un circuito Rect. trifásico de media onda producirá tres, un rectificador trifásico en puente producirá seis. Seis pulsos por ciclo Consecuencias del aumento de pulsos: El rizado del voltaje reduce . Las armónicas en corriente se ubican a mayor frecuencia facilitando el filtrado. Rect. 3φ puente R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico de Media Onda Para este esquema de Rectificación, un transformador en conexión D-Y alimenta al grupo rectificador carga, los diodos ubican uno en cada fase y la carga se conecta entre el punto común de los diodos y el neutro de la estrella del Transformador. Esquema • Transformador delta-estrella • Un diodo por fase Formas de onda • 3 pulsos por ciclo • Cada diodo conduce un 1/3 del periodo.(120°). 3 pulsos por Periodo T R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico de Media Onda Voltaje en la carga Recordar conducción de los diodos: Cada diodo conducirá siempre que el ánodo sea mas positivo que el cátodo (polarización directa) En el instante to (punto A), el voltaje VRN es mayor y por lo tanto el diodo asociado a esa fase entra en conducción (D1) hasta el tiempo t1 (punto B), en el que VSN=VRN. Voltajes F-N secundario transformador R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico de Media Onda Voltaje en la carga Recordar conducción de los diodos: Cada diodo conducirá siempre que el ánodo sea mas positivo que el cátodo (polarización directa) Posterior al tiempo t1, VSN>VRN, por lo tanto el diodo D1 deja de conducir (polarización inversa) y conduce el diodo D2 hasta el tiempo t2, donde es sustituido por el diodo D3 y así sucesivamente. Voltajes F-N secundario transformador R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico de Media Onda Voltaje en la carga Desarrollo en serie de Fourier Voltaje carga El voltaje disponible en la carga se destaca con trazo grueso en la figura, cada diodo conduce 1/3 del periodo (2π/3) Voltajes F-N secundario transformador R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico de Media Onda Voltaje en la carga Voltaje medio en la carga El voltaje disponible en la carga se destaca con trazo grueso en la figura, cada diodo conduce 1/3 del periodo (2π/3) Voltajes F-N secundario transformador R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico de Media Onda Voltaje en la carga Voltaje inverso máximo (PIV) El voltaje inverso al cual queda sometido un diodo corresponde al voltaje máximo entre líneas. Voltajes F-N secundario transformador m3PIV V RSPIV V Voltaje de salida Corriente en la carga Rectificador trifásico de Media Onda : Formas de onda para carga altamente inductiva voltaje de entrada “R” voltaje de entrada “S” voltaje de entrada “T” voltaje de salida corriente “R” voltaje “R” corriente “S” voltaje “S” corriente “T” voltaje “T” Observaciones conducción diodos Conduce sólo un diodo a la vez El diodo que Conduce, corresponde al diodo con voltaje de fase más mayor en ese instante lo que resulta en un periodo de conducción de 120° Un periodo de la señal de entrada Rectificador trifásico de Media Onda : Formas de onda para carga altamente inductiva corriente “R” voltaje “R” corriente “S” voltaje “S” corriente “T” voltaje “T” Rectificador trifásico de Media Onda : Formas de onda para carga altamente inductiva 2 3 CC RMS I I i t d t R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico de media onda Carga altamente- inductiva Parámetro Expresión Voltaje medio en la carga Factor de potencia Corriente RMS (entrada) Corriente RMS (por diodo) 3 3 2 cc m fase V V 3 2 2 P FP S 3 CC RMS I I 3 CC RMS diodo I I R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Ejemplo Datos Red en AT(primario): 13.8[KV] Razón de transformación a=60 Corriente RMS por diodo 3 ,ID3=1[KA] Preguntas : 1. Dibujar forma de onda voltaje de salida en un periodo y calcular su valor medio 2. Calcular corriente en la carga y dibujar corriente por cada diodo en un periodo de la señal de entrada R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico Puente Para este esquema de Rectificación, un transformador en conexión D-Y alimenta al grupo rectificador carga. Utiliza 6 diodos que conducen dos a dos, los cuales se han enumerado de acuerdo a la secuencia de conducción. Esquema •Transformador delta-estrella •Puente de 6 diodos. Formas de onda •Secuencia de conducción (12,23,34,45,56 y 61). •6 pulsos por ciclo •Cada diodo conduce por 120°. 6 pulsos por Periodo T Los diodos que conducen en cada momento son los que tienen aplicada la tensión instantánea de línea mayor Voltajes de línea. R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico Puente Para este esquema de Rectificación, un transformador en conexión D-Y alimenta al grupo rectificador carga. Utiliza 6 diodos que conducen dos a dos, los cuales se han enumerado de acuerdo a la secuencia de conducción Esquema •Transformador delta-estrella •Puente de 6 diodos. Formas de onda •Secuencia de conducción (12,23,34,45,56 y 61). •6 pulsos por ciclo •Cada diodo conduce por 120°. 6 pulsos por Periodo T La tensión de línea corresponde a veces la tensión de fase del secundario del transformador 3 Voltajes de línea. R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico Puente Rect. 3φ media onda (semi puente ) Conducción de diodos en puente rectificador trifásico onda completa. La secuencia se entiende viendo las tensiones fase neutro y superponiendo la tensiones de linea R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico Puente Rect. 3φ ½ onda (semiciclos -) Rect. 3φ ½ onda (semiciclos +) R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico Puente: Voltajes de Fase R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico Puente: Voltajes rectificados por cada semi puente. Rectificador trifásico Puente Voltajes de línea. Supóngase una situación inicial en la que están conduciendo los diodos D5 y D6; V. de línea : VRS, VST, VTR V. de línea : VSR, VTS, VRT (Opuestos ) R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico Puente Voltajes de línea. al llegar al instante t0 (punto A), el voltaje de línea mayor del puente es el VRS por lo que D1 comienza a conducir (polarización directa). V. de línea : VRS, VST, VTR V. de línea : VSR, VTS, VRT (Opuestos ) R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Voltajes de línea. El diodo D6 sigue conduciendo y D5 deja de conducir por quedar polarizado inversamente. A partir de t0 conducen D6 y D1, y la corriente sigue el camino señalado. V. de línea : VRS, VST, VTR V. de línea : VSR, VTS, VRT (Opuestos ) R ec ti fi ca do re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico Puente Voltajes de línea. V. de línea : VRS, VST, VTR V. de línea : VSR, VTS, VRT (Opuestos ) El voltaje en la carga corresponde a la diferencia de potencial en bornes de los diodos D6 y D1, es decir, VRS. Esta condición se mantiene por 60° hasta el punto B.R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico Puente Rectificador trifásico Puente Voltajes de línea. En el punto B, el voltaje VRT, es mayor, por lo que el D6 queda en polarización inversa y el D2 entra en conducción A partir de t1 conducen D1 y D2, y lo hacen hasta el instante t2 . (Punto C). V. de línea : VRS, VST, VTR V. de línea : VSR, VTS, VRT (Opuestos ) R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico Puente Voltajes de línea. Durante 60° conducen D2 y D3, y así sucesivamente D3 y D4; D4 y D5 , finalmente D5 y D6 . ; De este modo el diodo D2 ha conducido desde el punto A hasta el punto C (es decir, durante 120°). V. de línea : VRS, VST, VTR V. de línea : VSR, VTS, VRT (Opuestos ) R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico Puente Voltajes de línea. El voltaje en la carga está formado por tramos de 60 ° de los respectivos voltajes de línea que son más elevadas en cada momento. De este modo, en un ciclo completo de 360° existen 6 tramos de onda,( rectificador de 6 pulsos). V. de línea : VRS, VST, VTR V. de línea : VSR, VTS, VRT (Opuestos ) R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico Puente Voltajes de línea. Desarrollo en serie de Fourier Voltaje carga Observar que el voltaje de salida presenta un menor rizado en comparación al esquema de media onda, el voltaje en la carga es prácticamente constante Rectificador trifásico Puente Voltajes de línea. Voltaje medio en la carga Observar que el voltaje de salida presenta un menor rizado en comparación al esquema de media onda , el voltaje en la carga es prácticamente constante R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico Puente Voltaje inverso máximo Cuando un diodo no conduce, voltaje en terminales de éste, corresponde al valor máximo del voltaje entre líneas m3PIV V Voltajes de línea. R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico Puente La Figura presenta formas de onda para las corrientes en los diodos D1 y D4 que coinciden con la forma de onda de la corriente en la carga, (de amplitud Icc) con una duración de 120°. Además se incluye la corriente en la fase R del secundario del transformador, las que se obtiene al aplicar la primera ley de Kirchhoff en el nodo M. Voltajes de línea. Diodos R ec ti fi ca d o re s n o c o n tr o la d o s Rectificador trifásico Puente: Corrientes de entrada 1 4R DIODO DIODOI I I 2 2 3 RMS CCI i t d t I 2 3 DIODO CC RMS DIODO I I i t d t
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