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CAPÍTULO 7: ACCIONAMIENTOS DE VELOCIDAD VARIABLE EN C.C. USANDO RECTIFICADORES Y CHOPPERS

INTRODUCCIÓN La variación del voltaje de armadura de los MCC en los accionamientos de velocidad variable se implementa mediante rectificadores y/o choppers. En ambos casos, por tratarse de circuitos switcheados, las formas de onda de tensión y corriente no son puramente continuas y contienen armónicas.Así, aparecen algunos efectos de segundo orden que es necesario analizar para cuantificarlos y, de requerirse, reducirlos. Los principales efectos a considerar son: i). Tensiones C.C. pulsantes producen corriente de armadura con armónicas. Luego, se tendrá:

I.

ACCIONAMIENTOS CON RECTIFICADORES MONOFASICOS

Se analizará con más detalles la situación de los accionamientos con rectificadoresmonofásicos, donde la evaluación es más sencilla y los efectos de segundo orden son más pronunciados. En estas evaluaciones se asumirá que la velocidad en estado estacionario es perfectamente continua (libre de pulsaciones). Con esto, la f.e.m. Ea es también constante y la ecuación que modela al accionamiento es lineal con coeficientes constantes. I.1. ACCIONAMIENTOS CON RECTIFICADOR 1-Φ TOTALMENTECONTROLADO Modelo del Accionamiento Existen dos configuraciones de fuerza posibles: rectificador totalmente controlado tipo puente monofásico y rectificador totalmente controlado con transformador con tap central.
ip
• •

→ Existencia de torques pulsatorios (vibración, ruido) → Corriente I a ,rms > I a ⇒ calentamiento adicional
(pérdida de capacidad) ii). Operación con corriente discontinua(principalmente en rectificadores con control de fase). Los efectos asociados son:

→ Empeora la regulación de velocidad (regulación del
convertidor + regulación del motor) → Ganancia equivalente del conversor varía (afecta respuesta del control) Existe una gran variedad de configuraciones de fuerza, dependiendo de la potencia y zonas de operación requeridas. En el caso de los rectificadores lasprincipales clasificaciones posibles son: i). Clasificación según red de alimentación: • Rectificadores monofásicos • Rectificadores trifásicos ii). Clasificación según configuración de fuerza (cuadrantes operación): • Totalmente controlado (dos cuadrantes) • Semi controlado (con diodo volante, un cuadrante) • Bi-conversor (cuatro cuadrantes) Análogamente, en el caso de los accionamientos conchoppers existen opciones en un cuadrante (reductor, tipo A), dos cuadrantes (reductor-elevador, tipo C), y cuatro cuadrantes. En lo que sigue se mostrará primero un análisis simplificado de los accionamientos CC incluyendo los efectos de los convertidores y luego resultados de evaluaciones más completas usando MATLAB.

is


Q1 Q4

v p = 2VP sin ωt

vs



ia if
Q3

Vt


Q2

NPNs


ip
• •

Q1

i1

vs 2 vs 2
if

vt

v p = 2VP sin ωt

ia



Np

Ns

i2 Q2

Para cualquiera de estas configuraciones se puede usar el mismo circuito equivalente.
A

QA

iGA



+

iA
AKA

+v −
B

VAN
QB
iGB

iB






+

+
vt
Ra

v AKB



VBN
La

− +
Ea

ia

− v + R



eL

+

2 Así, para obtener ia (t ) enel intervalo α < ωt < β se tiene:
( KΦ ) ⋅ Ω m + Ra ⋅ ia + La dia = 2V sen ωt dt

ANÁLISIS DE CONDUCCIÓN DISCONTINUA (Caso α > η )
La figura muestra las señales y formas de onda de interés para la operación de régimen estacionario con corriente discontinua. Esto es, los pulsos de corriente decaen a cero antes de que aplique el siguiente pulso al rectificador. En el caso de los accionamientoscon rectificadores monofásicos, se obtiene operación con corriente discontinua en prácticamente todo el rango de operación del accionamiento. Por ello, será el primer modo de operación que se analizará.

donde se asume que la velocidad del motor se mantiene constante. Re-ordenando:
La dia + Ra ia = 2V sen ωt − ( KΦ )Ω m dt

Esto es, se tiene una ecuación diferencial lineal de primer orden...
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