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Definición:
El controlador de voltaje de CA es un dispositivo basado en tiristores que convierte el voltaje alterno fijo directamente en voltaje alterno variable sin un cambio en la frecuencia.
El controlador de voltaje de CA es un dispositivo controlado por fase y, por lo tanto, no se requiere un circuito de conmutación de fuerza. Se utiliza conmutación natural o de línea. El control de fase significa que la relación de fase entre el inicio de la corriente de carga y el voltaje de suministro se controla variando el ángulo de disparo del tiristor utilizado en el circuito del controlador de voltaje de CA.
Principio de funcionamiento del controlador de voltaje de CA:
El principio de funcionamiento del controlador de voltaje de CA se basa en uno de dos métodos: Control de Fase o Control de Ciclo Integral.
En el método de control de fase, la relación de fase entre el inicio de la corriente de carga y la tensión de alimentación de entrada se controla mediante el control del ángulo de disparo del tiristor.
En el control de ciclo integral, el suministro de entrada de CA se enciende para algunos ciclos integrales y se apaga para una mayor cantidad de ciclos integrales. El control de ciclo integral se utiliza principalmente para aplicaciones en las que la constante de tiempo mecánica o la constante de tiempo térmica es bastante alta, del orden de algunos segundos. Por ejemplo, la constante de tiempo mecánica para muchas de las unidades de control de velocidad o la constante de tiempo térmica de las cargas de calefacción suele ser bastante alta. Para tales aplicaciones, casi no se notará ninguna variación en la velocidad o la temperatura si el control se logra conectando la carga a la fuente para algunos ciclos de encendido y luego desconectando la carga para algunos ciclos de apagado. Esta forma de control de potencia es el control de ciclo integral.
La siguiente figura muestra el diagrama de circuito de un controlador de voltaje de CA de onda completa monofásico:
El circuito consta de dos tiristores conectados en antiparalelo. La conexión en antiparalelo se realiza de modo que el tiristor (T1) tenga polarización directa para la mitad positiva de la tensión de alimentación de entrada, mientras que el tiristor (T2) tenga polarización directa para el medio ciclo negativo de la alimentación de CA de entrada. El método de control de fase se utiliza para lograr el control del voltaje de salida.
Cuando T1 tiene polarización directa, se puede disparar para encenderlo. El ángulo de disparo del tiristor se puede elegir en función del voltaje de salida requerido. Si el requisito de voltaje de salida es mayor, el ángulo de disparo (α) debe ser menor.
Consulte la figura a continuación. Esta figura muestra el método para controlar el voltaje en este controlador.
Supongamos que T1 se dispara con un ángulo α. Tan pronto como se dispara T1, conecta la carga a la fuente para un semiciclo positivo de entrada. Si la carga es de naturaleza resistiva, el voltaje de salida de la carga sigue la envolvente de la entrada de suministro de CA. La corriente de carga se convierte inmediatamente en (Vmsinα / R) y está en fase con el voltaje de carga.
En ωt = 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.
Aplicación del controlador de voltaje de CA:
Algunas de las aplicaciones principales del controlador de voltaje de CA son las siguientes:
- Calefacción doméstica e industrial
- Cambio de toma de transformador
- Control de iluminación
- Control de velocidad de variadores de CA monofásicos y trifásicos
- Arranque de Motores de Inducción
Anteriormente, los dispositivos que se usaban para las aplicaciones anteriores eran transformadores automáticos, transformadores de cambio de tomas, amplificadores magnéticos, reactores saturables, etc. Pero estos dispositivos ahora son reemplazados por tiristores y controladores de voltaje de CA basados en TRIAC debido a su alta eficiencia, flexibilidad en el control, tamaño compacto y menos requisitos de mantenimiento. Los controladores de voltaje de CA también son adaptables para el sistema de control de circuito cerrado.
La principal desventaja del controlador de voltaje de CA es la introducción de armónicos objetables en la forma de onda de la corriente de suministro y el voltaje de carga, particularmente a un nivel de voltaje de salida reducido.
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