CONVERTIDORES CA-CA

CONTROLADORES DE TENSION ALTERNA:
CONVERTIDORES CA-CA
INTRODUCCIÓN
En el presente trabajo a desarrollarse se definirá los parámetros referidos a los
controladores de voltaje de corriente alterna, sus distintas denominaciones y aplicaciones,
con cargas inductivas, resistivas y ambas a la misma vez. De igual manera se mostraran los
pasos muy detallados para realizar los distintos cálculosreferidos a las dimensiones en
tamaños en el área de conversión de potencia, así como la representación grafica
del control de los voltajes con interacción de cargas resistivas, inductivas o ambas.
Tomando en cuenta que el dispositivo más usado es el triac es un dispositivo
semiconductor de tres terminales que se usa para controlar el flujo de corriente promedio a
una carga, con laparticularidad de que conduce en ambos sentidos y puede ser bloqueado
por inversión de la tensión o al disminuir la corriente por debajo del valor de
mantenimiento. El triac puede ser disparado independientemente de la polarización
de puerta, es decir, mediante una corriente de puerta positiva o negativa.
CONTROLADORES O REGULADORES AC
• Se usan para controlar potencia en cargas que requieren AC paraoperar: resistencias,
motores, etc.
• Se utilizan elementos bidireccionales para tal control como el TRIAC
• Existen tres tipos de controladores:
1. Control de fase
2. control integral
3. cambio de derivación
CONTROL DE FASE CON CARGA RESISTIVA

Características del controlador
• Los tiristores no conducen simultáneamente
• La tensión y la corriente media en la carga es cero “0”
• Elángulo de disparo es simétrico o sea ambos tiristores conducen por intervalos iguales

Ecuaciones

CONTROLADOR MONOFASICO CON CARGA R-L
1. CIRCUITO BÁSICO
En la figura se muestra un controlador de tensión alterna monofásico con carga R-L.
Aplicando una señal de puerta a S1 en wt=α, se obtiene:
𝑉 𝑚 sin(𝑤𝑡) = 𝑅𝑖0 (𝑡) + 𝐿

𝑑𝑖 𝑜 (𝑡)
𝑑𝑡

FORMAS DE ONDAS

CIRCUITO DE UN CONTROLADOR

2.ECUACIONES
2.1.CORRIENTE DE SALIDA
Esta es la solución a la ecuación planteada al inicio:

Dónde:

Vm
( ) [sin(𝑤𝑡 − 𝜃) − sin(𝛼 − 𝜃)𝑒 (𝛼−𝑤𝑡)/𝑤𝜏 ], 𝛼 ≤ 𝑤𝑡 ≤ 𝛽
𝑖 𝑜 (𝜔𝑡) = { Z
0, en otros casos
Z = √𝑅 2 + (𝑤𝐿)2

𝜃 = tan−1 (

𝜔L
𝑅

)

Angulo de extinción 𝛽, para el cual la corriente se hace nula
Vm

𝑖0 (𝛽) = 0 = (

Z

) [sin(𝛽 − 𝜃) − sin(𝛼 − 𝜃)𝑒 (𝛼−𝛽)/𝑤𝜏 ]

2.2.CORRIENTE EFICAZDE CARGA
1 𝛽
Io,rms = √ ∫ 𝑖 𝑜 2 (𝑤𝑡)𝑑(𝑤𝑡)
𝜋 𝛼
2.3.CORRIENTE EFICAZ EN CADA SCR
ISCR,𝑚𝑒𝑑 =

𝐼 𝑜,𝑟𝑚𝑠
√2

2.4.POTENCIA EN LA CARGA
P = Io,rms 2 .R
2.5.CORRIENTE MEDIA EN EL SCR

ISCR,m𝑒𝑑 =

𝛽
1
∫ 𝑖0 (𝑤𝑡)𝑑(𝑤𝑡)
2𝜋 𝛼

3. EJEMPLO
El controlador de tensión alterna monofásico de la figura utiliza una fuente 120 V eficaces
a 60 Hz. Los valores de la carga R-L son R=22Ω y L=20mH.Elángulo de disparo es α=45°.
Determine:
a) La expresión de la corriente.
b) La corriente eficaz en la carga.
c) La corriente eficaz en los SCR.
d) La potencia absorbida por la carga.
SOLUCION
RESPUESTAS
a)
b)
c)
d)

𝑖0 (𝑤𝑡) = 7,297 sin(𝑤𝑡 − 0.33) − 31.623𝑒
IO,RMS = 4.82A
ISCR,RMS = 3.41 A
PL = 511.11 W

−𝑤𝑡⁄
0,343 , 0.785

≤ 𝑤𝑡 ≤ 3.4714

CONTROLADORES TRIFÁSICOS DE TENSIÓN
Unsistema trifásico de tensiones se dice que es equilibrado cuando sus corrientes son
iguales y están desfasados simétricamente.

CARGA RESISTIVA CONECTADA EN ESTRELLA
En la gráfica se muestra un controlador de tensión trifásico con una carga resistiva
conectada en estrella

•

La tensión instantánea en cada fase se determina por cuál de los SCR estén en
conducción.

•

Siempre van aestar activados dos , tres o ningún SCR
LAS TENCIONES INSTANTANEAS DE CARGA

•

Para una función de línea a neutro (3 SCR activados)

•

La mitad de una función de línea a neutro (2 SCR activados)

•

Cero (ningún SCR activados )

Por ejemplo
Si están activados 3 SCR

𝑺 𝟏, 𝑺 𝟐, 𝑺 𝟔

𝑽 𝒂𝒏 = 𝑉 𝐴𝑁 , 𝑽 𝒃𝒏 = 𝑉 𝐵𝑁 , 𝑽 𝒄𝒏 = 𝑉 𝐶𝑁
si están activados 2 SCR como 𝑺 𝟏 , 𝑺 𝟐
𝑉𝑎𝑛 =

𝑉...