INSTITUTO TECNOLOGICO DE COSTA RICA INGENIERIA ELECTRONICA ELECTRONICA DE POTENCIA TEMA: CICLOCONVERTIDOR CICLOCONVERTIDORES ES Tradicionalmente la conversión AC-AC se llevaba a cabo en dos etapas: primero de AC – CD con un rectificador y luego de CD – AC mediante un inversor. Los cicloconvertidores son circuitos diseñados para llevara a cabo la conversión AC-AC sin esas dos etapas, lo que eleva el rendimiento y reduce la cantidad de componentes necesarios. La aplicación típica de este circuito es en el control de velocidad de motores síncronos y de inducción por medio de variación de la frecuencia. En la figura 1 se muestra el diagrama de bloques de un cicloconvertidor. cicloconvertidor.
Fig. 1 diagrama de bloques
Algunos usos de cicloconvertidores cicloconvertidores son: · Impulsiones de molinos del cemento · Control de motores de inducción · propulsión de vehículos · Calentamiento por alta frecuencia · Molinos que para triturar minerales · Escavadoras de minas Dependiendo del tipo de alimentación se tienen diferentes tipos de cicloconvertidores:
1. monofásico – monofásico El circuito consiste de dos rectificadores conectados a la misma fuente de alimentación monofásica. En el primer semiciclo se disparan los tiristores del puente llamado convertidor + funcionando por una cierta cantidad de ciclos de la señal de entrada. En el segundo semiciclo funciona el convertidor – durante la misma cantidad de ciclos que el convertidor +. Así la carga recibe una tensión alterna compuesta por semiciclos de la tensión de entrada con una frecuencia que es un submúltiplo submúltiplo de la original. original. Ver la figura 2. Cabe destacar que el ángulo de disparo puede variarse para ajustar el valor
RMS de la tensión de salida. La forma de onda de la tensión de salida se muestra en la figura 3 para diferentes ángulos de disparo.
Fig. 3 formas de onda para α=0º y α=60º
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Note en la figura 3 que la frecuencia de la señal de salida es 4 veces menor que la entrada Vs. Para modificar la frecuencia basta con cambiar el número de ciclos del convertidor negativo y el positivo. Ejercicio: El voltaje de entrada al convertidor es de 120V, 60Hz. La carga esta compuesta por un circuito serie RL donde R=5Ω y L =40 mH. La frecuencia del voltaje de salida es de 20Hz y el Angulo de disparo es de 120º. a- calcule la tensión RMS de salida b- la potencia en la carga c- la corriente RMS en cada tiristor d- el factor de potencia en la fuente Vs R/ 53V, 279.7w, 3.74A, 0.311.
2. cicloconvertidor trifásico a monofásico El principio de operación es el mismo que el anterior solo que los convertidores + y - pueden ser del tipo rectificador de media onda o de onda completa.
Fig. 4 cicloconvertidor monofásico (A) media onda (B) onda completa La forma de onda para un cicloconvertidor de onda completa se muestra a continuación. Nótese que la frecuencia de salida es un quinto de la entrada. Ver figura 5
Fig. 5 tensión de salida monofásica con un ángulo de disparo
α
3. trifásico a trifásico Generalmente son utilizados en el control de velocidad de motores de inducción trifásicos y se hace necesario el empleo de sistemas microprogramados para el control de disparo por puerta debido a la gran cantidad de tiristores que componen el circuito. Existen cicloconvertidores de media y onda completa para generar tensión trifásica de frecuencia ajustable. En la figura 6 se muestra un convertidor AC-AC de media onda y en la 7 uno de onda completa.
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Fig. 6 cicloconvertidor trifásico de media onda
Fig. 7 cicloconvertidor trifásico de onda completa
