La conmutación natural o de línea es una técnica de conmutación SCR de clase F en la que un tiristor se apaga debido a corriente natural cero e inversión de voltaje después de cada medio ciclo. Este método de conmutación solo es aplicable para circuitos de CA y se usa principalmente en convertidores controlados por fase, inversores conmutados por línea, controladores de voltaje de CA y cicloconvertidores reductores.
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Principio de Clase-F o Conmutación Natural o de Línea:
Cuando un circuito SCR recibe energía de una fuente de CA, la corriente debe pasar por su cero natural al final de cada medio ciclo. La fuente de CA luego aplica un voltaje negativo a través de los terminales de cátodo y ánodo del SCR.
Como sabemos, las condiciones requeridas para que SCR se apague son
- La corriente a través del SCR debe llegar por debajo de su corriente de mantenimiento, y
- El SCR debe tener polarización inversa durante un tiempo mayor que su tiempo de apagado (tq) para que pueda recuperar las cargas almacenadas.
Dado que la corriente llega a cero al final de cada medio ciclo y el voltaje a través del SCR es negativo, por lo tanto, el SCR se apagará siempre que la mitad del período de tiempo sea mayor que el tiempo de apagado del SCR tq.
Diagrama de circuito de conmutación natural o de línea:
Consideremos un circuito simple como se muestra en la figura a continuación. El circuito está energizado por una fuente de CA.
Supongamos también que el tiristor T se dispara o activa con un ángulo de disparo igual a cero, es decir, ωt = 2nπ donde n es 0,1,2,3…..,. Dado que la carga es resistiva, con un ángulo de disparo de cero grados, el SCR se comporta como un diodo. Durante el medio ciclo positivo, el SCR conducirá ya que está polarizado hacia adelante. El voltaje de salida V0 = (Vs/R) tendrá la misma forma de onda que la fuente Vs. La corriente de carga i0 estará en fase con la tensión de carga v0, por lo que i0 tendrá una forma de onda similar a la tensión de carga v0 & vs.
En ωt = π, voltaje de fuente vs = 0, voltaje de carga v0 = 0 y corriente de carga i0 = 0. Por lo tanto, la corriente a través del SCR se vuelve cero en este instante y se polariza inversamente de ωt = π a 2π. Consulte la curva de perfil de voltaje VT a través del tiristor en la figura anterior. Esto significa que SCR tiene polarización inversa durante un tiempo de t = (π/ω). Si este tiempo t es mayor que el tiempo tq de apagado del SCR, el SCR se apagará o conmutará. El tiempo t durante el cual el SCR tiene polarización inversa se denomina tiempo de apagado del circuito tc.
Por lo tanto, el tiempo de apagado del circuito para la conmutación Natural o Línea o Clase-F es tc = (π/w).
¿Por qué se llama Conmutación Natural?
La conmutación de SCR no implica ningún circuito externo. El SCR se conmuta solo debido a la inversión natural de la corriente de carga de CA y el voltaje de la fuente, esta es la razón por la que se llama Conmutación natural.
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