<p>El controlador de voltaje de CA monofásico es un dispositivo que convierte el voltaje alterno monofásico fijo directamente en un voltaje alterno variable sin un cambio en la frecuencia. La entrada y salida del dispositivo es monofásica.
Hay dos tipos de controlador de voltaje de CA monofásico: Monofásica Media Onda y Monofásica Onda Completa. En este artículo, discutiremos ambos tipos de controlador de voltaje en detalle e ilustraremos el funcionamiento con diagramas de circuitos y formas de onda relevantes.
Índice de contenidos
Principio de funcionamiento del controlador de voltaje de CA monofásico:
El principio de funcionamiento de cualquier controlador de voltaje se basa en la secuencia de operación de conmutación de algunos interruptores de potencia, a saber. tiristores Los tiristores están tan encendidos que la carga se conecta a la fuente de CA durante una parte de cada medio ciclo de voltaje de entrada. Por lo tanto, el voltaje de salida sigue la parte del voltaje de CA de entrada para el cual la carga está conectada a la fuente. De esta manera, se controla el voltaje de salida.
Consideremos el controlador de voltaje de CA monofásico de media onda y onda completa para comprender el principio de funcionamiento.
Controlador de voltaje de CA de media onda monofásico:
Un controlador de voltaje de CA de media onda monofásico se compone de un tiristor conectado en antiparalelo con un diodo de potencia. El diagrama del circuito se muestra en la siguiente figura.
los carga se supone resistivo en aras de la simplicidad. La fuente de entrada es VmSinωt.
Para el medio ciclo positivo de la fuente de entrada, el tiristor T1 tiene polarización directa y, por lo tanto, puede conducir siempre que se aplique la señal de puerta. Esto significa que T1 permanecerá APAGADO hasta que se aplique la señal de puerta. Ahora suponga que, en algún ángulo α (llamado ángulo de disparo), el tiristor T1 está activado. Tan pronto como T1 se dispara/activa, comienza a conducir y, por lo tanto, la carga se conecta directamente a la fuente. Esto hace que la tensión de carga Vo = VmSinα y la corriente de carga Io = (VmSinα / R) en el instante en que se dispara T1. De ωt = α a π, el voltaje y la corriente de carga siguen la forma de onda del voltaje de entrada VmSinωt y (VmSinωt / R) respectivamente.
Después de ωt = π, el tiristor T1 se polariza inversamente y la corriente de carga se vuelve cero (tenga en cuenta que el voltaje y la corriente de carga están en fase, por lo tanto, tan pronto como el voltaje de carga se vuelve cero, la corriente de carga también se vuelve cero) y, por lo tanto, el tiristor T1 se conmuta naturalmente.
Después de ωt = π, el diodo D1 se polariza directamente y, por lo tanto, comienza a conducir. Esto hace que el voltaje y la corriente de carga sigan el voltaje de suministro VmSinωt y (VmSinωt / R) respectivamente para el semiciclo negativo.
La forma de onda de salida para el voltaje y la corriente de carga se muestra a continuación.
Se pueden observar los siguientes puntos de las formas de onda anteriores:
- Al tener un control sobre el ángulo de disparo α, se puede controlar el voltaje de carga. Puede verse en la forma de onda de salida que no hay control sobre el semiciclo negativo del voltaje de entrada. Esta es la razón por la que un controlador de voltaje de CA de media onda monofásico también se conoce como controlador de voltaje unidireccional monofásico.
- El semiciclo positivo y negativo del voltaje y la corriente de carga no son idénticos. Como resultado, se introduce un componente de CC en el circuito de alimentación y carga, lo que no es deseable.
Calculemos ahora el valor rms del voltaje y la corriente de carga. Esto nos dará una idea de la magnitud del voltaje y la corriente de salida.
Controlador de voltaje de CA de onda completa monofásico:
Un controlador de voltaje de CA de onda completa monofásico se compone de dos tiristores conectados en antiparalelo. El diagrama del circuito se muestra en la siguiente figura.
La carga se supone resistiva en aras de la simplicidad. La fuente de entrada es VmSinωt.
Para el medio ciclo positivo de la fuente de entrada, el tiristor T1 tiene polarización directa y, por lo tanto, puede conducir siempre que se aplique la señal de puerta. Esto significa que T1 permanecerá APAGADO hasta que se aplique la señal de puerta. Ahora suponga que, en algún ángulo α (llamado ángulo de disparo), el tiristor T1 está activado. Tan pronto como T1 se dispara/activa, comienza a conducir y, por lo tanto, la carga se conecta directamente a la fuente. Esto hace que la tensión de carga Vo = VmSinα y la corriente de carga Io = (VmSinα / R) en el instante en que se dispara T1. De wt = α a π, el voltaje y la corriente de carga siguen la forma de onda del voltaje de entrada VmSinωt y (VmSinωt / R) respectivamente.
En wt = π, el voltaje de carga se vuelve cero y la corriente también se vuelve cero. Dado que el tiristor T1 tiene polarización inversa después de ωt = π y la corriente a través de él es cero, se conmuta naturalmente.
En ωt = (π+α), el tiristor T2 con polarización directa está activado. Por lo tanto, conduce y conecta la carga a la fuente. El voltaje de carga ahora sigue la envolvente negativa del suministro de entrada de CA y la corriente de carga hace lo mismo. Por lo tanto, el voltaje cuadrático medio puede controlarse teniendo un control del ángulo de disparo. De esta manera, el control de voltaje se logra en el controlador de voltaje de CA.
La forma de onda de salida para el voltaje y la corriente de carga se muestra a continuación.
Se puede notar a partir de la forma de onda anterior que los semiciclos positivo y negativo del voltaje y la corriente de carga son idénticos. Como resultado, el componente de CC no se introduce en el circuito de suministro y carga. Esta es la principal ventaja del controlador de voltaje de CA de onda completa monofásico.
El controlador de voltaje de CA de onda completa monofásico también se conoce como controlador de voltaje bidireccional monofásico. Calculemos ahora el valor rms del voltaje y la corriente de carga.
Los controladores de voltaje de onda completa monofásicos son más adecuados para circuitos prácticos. También supera el problema del componente de CC que está presente en el circuito de suministro y carga del controlador de voltaje de media onda.
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