El interruptor elevador es un dispositivo estático cuyo voltaje de CC de salida promedio es mayor que su voltaje de CC de entrada. Es diferente del helicóptero reductor. En el interruptor reductor, el valor promedio del voltaje de salida se redujo, es decir, es menor que su voltaje de entrada.
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Principio de funcionamiento del picador elevador:
Para comprender el principio de funcionamiento, primero echemos un vistazo al diagrama del circuito del helicóptero elevador. Esto se muestra en la figura a continuación. En el diagrama de circuito, el chopper se muestra como un interruptor CH. Comprenderemos el funcionamiento de este helicóptero en dos pasos: período de encendido y período de apagado del helicóptero.
Período de encendido: Cuando el interruptor (CH) está encendido, la corriente fluirá a través del camino cerrado formado por la fuente de suministro Vs, el inductor L y el interruptor CH. Durante este período, no fluirá corriente a través de la carga. Solo fluirá la corriente de la fuente y el valor de la corriente de carga io será CERO durante el período de ENCENDIDO. Este caso se representa en la siguiente figura.
Además, durante el período TON, la energía se almacena en el inductor L. Este almacenamiento de energía en L es esencial para aumentar el voltaje de salida de la carga por encima del voltaje de la fuente. Por lo tanto, un valor grande de L es esencial en un helicóptero elevador.
Período de apagado: Cuando el interruptor CH se apaga, la corriente a través de L no puede morir instantáneamente sino que decae exponencialmente. Debido a este comportamiento de L, forzará la corriente a través del diodo D y la carga durante todo el período de tiempo TOFF. Esto se muestra en la figura a continuación.
Dado que la corriente a través del inductor L tiende a disminuir, la polaridad de la fem inducida en el inductor L se invierte como se muestra en la figura anterior. Como resultado, el voltaje a través de la carga se vuelve igual a la suma del voltaje de la fuente y la fem inducida en el inductor. Por lo tanto, el voltaje de salida excede el voltaje de la fuente Vs. El voltaje de carga/salida se puede escribir como se muestra a continuación.
Vo = Vs + L(di/dt)
Por lo tanto, el circuito funciona como un helicóptero elevador. Cabe señalar aquí que el voltaje a través de la carga aumenta porque el inductor libera su energía almacenada a la carga durante el período de APAGADO.
Análisis de forma de onda:
Varias formas de onda, es decir, voltaje de fuente, corriente de fuente, voltaje de carga y forma de onda de corriente de carga, se muestran en la figura a continuación.
La primera forma de onda representa el voltaje de la fuente, que es un voltaje de CC igual a Vs. Por lo tanto, se muestra como una línea recta paralela al eje del tiempo. La segunda forma de onda muestra la fuente de corriente. Cuando el interruptor (CH) está encendido, la corriente de la fuente aumenta desde su valor mínimo I1 hasta su valor máximo I2. También se puede observar que esta fuente de corriente fluye a través del inductor durante el tiempo de ENCENDIDO. Por lo tanto, se puede decir que la corriente a través del inductor L aumenta de I1 a I2 durante el período de ENCENDIDO. Durante este tiempo, no fluye corriente a través de la carga como se muestra en el gráfico io versus tiempo
Cuando se apaga el interruptor, la corriente de la fuente comienza a disminuir desde su valor máximo I2 hasta el valor mínimo I1. Por lo tanto, la corriente a través del inductor disminuye de I2 a I1 durante el período de APAGADO. Dado que la carga solo entra en el circuito durante el período de APAGADO, se puede decir que la corriente de carga disminuye de I2 a I1 durante el tiempo de APAGADO.
Cálculo del voltaje de salida:
Ahora encontremos la expresión para el voltaje de salida del chopper elevador. Del análisis anterior de la fuente de corriente y la forma de onda de la corriente de carga, está claro que el valor promedio de la corriente que fluye a través de la carga y el inductor es igual a (I1+I2)/2.
Como se discutió anteriormente en el artículo, la energía se almacena en L durante el tiempo de encendido del helicóptero. Esta energía almacenada en L durante el período de ENCENDIDO es igual a la multiplicación del voltaje a través del inductor, la corriente promedio a través de él y el tiempo TON. La caída de voltaje en L durante el tiempo de encendido es igual al voltaje de la fuente Vs. Esto es evidente en el diagrama del circuito.
Cuando el picador se apaga, esta energía almacenada se transfiere a la carga. Deje que el voltaje de carga (voltaje de salida) sea Vo. Dado que la corriente promedio a través de la carga es (I1+I2)/2, la energía consumida por la carga durante este tiempo de APAGADO del chopper se indica a continuación.
Esta energía consumida por la carga es suministrada por la fuente (Vs) y el inductor L. La energía suministrada por la fuente a la carga será igual a la multiplicación del voltaje de la fuente Vs, la corriente promedio (I1+I2)/2 y el tiempo TOFF.
A partir de la fórmula anterior para el voltaje de salida del interruptor elevador, se puede ver que el voltaje de salida se puede aumentar variando el ciclo de trabajo α. Si el interruptor está siempre apagado, α = 0 y, por lo tanto, el voltaje de salida Vo será igual al voltaje de la fuente Vs. De manera similar, si el interruptor se mantiene siempre encendido, el valor del ciclo de trabajo será uno y, por lo tanto, el voltaje de salida será infinito. Sin embargo, el interruptor se enciende y se apaga de tal manera que el ciclo de trabajo es variable y se obtiene el voltaje de salida promedio incrementado requerido, más que el voltaje de la fuente.
