Logo Studenta

Apunte 3 Rectificadores y Fasos

Vista previa del material en texto

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     

Otros materiales