UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA

“ANTONIO JOSE DE SUCRE”

VICE-RECTORADO DE PUERTO ORDAZ

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA

LABORATORIO DE ELECTRONICA DE POTENCIAS II

PRACTICA Nº 1. Estudio de las diferentes

Formas de Onda de un Rectificador

Controlado Trifásico de Onda Completa.

PUERTO ORDAZ 13/06/2012

ELABORADO POR: SECCION:

CARLOS ROJAS 18.170.802 N2

MARIA GARCIA 16.395.238 N1

WILMER RIVERO 5.968.602 N1

INTRODUCCION

La distribución de energía eléctrica se hace, esencialmente, en corriente alterna,

debido, principalmente, a la facilidad de adaptación del nivel de tensión por medio

de transformadores. Sin embargo, en muchas aplicaciones, la carga alimentada

requiere una tensión continua. La conversión CA/CC es realizada por convertidores

estáticos de energía, comúnmente denominados rectificadores. Por tanto, un

rectificador es un sistema electrónico de potencia cuya función es convertir una

tensión alterna en una tensión continua. En una primera clasificación, podemos

diferenciar los rectificadores de acuerdo con el número de fases de la tensión

alterna de entrada (monofásico, bifásico, trifásico, hexafásico, etc.). Dentro de

estos, podemos diferenciar los rectificadores en función del tipo de conexión de los

elementos (media onda y de onda completa). Para este caso estudiaremos las

diferentes formas de ondas de un Rectificador Trifásico Controlado de Onda

Completa en la cual observaremos los distintos fenómenos que suceden en este

tipo de rectificadores. Es importante señalar que en la actualidad el conocimiento

de las estructuras básicas de los convertidores de potencia resulta imprescindible

para aprender como funcionan los sistemas de alimentación electrónica moderna y

los accionamientos eléctricos. En esta practica nos apoyaremos con el software

PSPICE para realizar comparación de resultados teóricos y prácticos, de igual

manera presentaremos una serie de graficas tomadas en la elaboración de la

practica.

O B J ETI VO G E N E R A L :

Analizar el funcionamiento de un Convertidor Trifásico Controlado de Onda

Completa.

O B J ETI VOS E S P E C I F I CO S :

1. Observar Formas de Onda de las tensiones de fase y de línea que

alimentan al Convertidor.

2. Visualizar Formas de Onda de tensión y corriente para carga RL y

Resistiva Pura para Convertidor de Onda Completa.

3. Examinar la Onda de Tensión Ánodo Cátodo en los SCR´s para

Rectificadores Controlados de Onda Completa.

4. Observar Formas de Onda de la Corriente en el Transformador y en los

SCR´s del Convertidor de Onda Completa.

5. Estudiar el comportamiento del Convertidor Trifásico Controlado al

presentarse diversas fallas.

MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS:

MODULOS AE G

MODULO 013: Interruptor con fusibles y relé térmico.

MODULO 809: Interruptor para Transformador con contactos de retardo

(A) y Supresión de Pulsos (B)

MODULO 801: Transformador con doble devanado en primario y

secundario 208/120 V

MODULO 802: Unidad de Disparo de 6 Pulsos

MODULO 803: Modulo de 6 SCR´s.

MARCO TEORICO

Definición y aspectos generales de los rectificadores.

Los rectificadores o convertidores de c.a. a c.c. son dispositivos estáticos

compuestos por elementos semiconductores que se alimentan directamente de la

tensión alterna sinusoidal de la red y la transforma en tensión de corriente continua.

Todas las configuraciones de puentes rectificadores se pueden clasificar según

varios criterios:

a) Según estén constituidos por diodos, diodos y tiristores o tiristores.

a.1) Rectificadores no controlados: están constituidos por diodos únicamente y

suministran una tensión unidireccional. El valor de esta tensión prácticamente es

constante, pero queda afectada prácticamente por la naturaleza de la carga

(inductiva, capacitiva) y la tensión de alimentación. Si se representa la

característica tensión-corriente de salida de este puente rectificador, se obtiene una

estrecha franja horizontal situada en el primer cuadrante.

b.1) Rectificadores semicontrolados o híbridos: están formados por una

determinada combinación de diodos y tiristores. Solamente pueden trabajar

suministrando una tensión variable unidireccional, cubriendo el primer cuadrante

del diagrama de tensión-corriente.

c.1) Rectificadores completos o totalmente controlados: están formados por

tiristores únicamente. Éstos a su vez, pueden clasificarse en simple y doble puente,

los cuales pueden trabajar en el primer y cuarto cuadrantes únicamente, o bien en

los cuatro cuadrantes, respectivamente. Es de observar que en los puntos de

funcionamiento del primer y tercer cuadrantes la potencia va de la red a la carga, y

en los segundos del segundo y cuarto cuadrantes la potencia va de la carga a la

red.

b) Según se alimenten de redes monofásica o trifásica: serán puentes

rectificadores monofásicos o trifásicos. En general, una fuente de c.a. es adecuada

para rectificadores de 1 ó 2 kW, pero para potencias más elevadas se utiliza

normalmente una fuente de c.a. trifásica.

c) Según se rectifiquen solamente los semiciclos: positivos o se rectifiquen,

tanto los semiciclos positivos como los negativos, son de media onda o de onda

completa. En este caso utilizaremos un Rectificador Trifásico Controlado de Onda

Completa que se describe de la siguiente manera:

Rectificador Controlador Trifásico de Onda Completa:

Los rectificadores se utilizan ampliamente en aplicaciones industriales hasta el nivel

de 220 KW, en las que se requiere una operación en dos cuadrantes. Este circuito

se conoce como puente trifásico. Los tiristores se disparan con intervalos de π/3.

La frecuencia de la tensión de la componente ondulatoria de salida es 6fs siendo la

necesidad de filtraje menor que la de los convertidores trifásicos semicontrolados y

de media onda.

Fig. #1. Rectificador Trifásico de Onda Completa totalmente Controlado.

Experiencia #1: Formas de Onda de Fase que alimentan al convertidor.

Figura #2. Diagrama Circuital empleado en la Práctica.

Figura #3. Diagrama del Convertidor Trifásico Completo. Simulación en PSPICE.

FASE R FASE RS FASE RST

Figuras #4. Formas de Onda de acuerdo a cada FASE.

Aquí podemos notar las curvas de onda de entrada en las diferentes fases para el

convertidor.

Experiencia #2: Formas de Onda de Linea que alimentan al convertidor.

LINEA RS LINEA RS, ST, RT LINEA RS, ST, RT, SR

LINEA RS, ST, RT, SR, TS, TR LINEA RS, ST, RT, SR, TS, TR R, S, T

De igual manera podemos notar las curvas de onda de entrada en las diferentes

líneas para el convertidor.

Experiencia #3: Forma de Onda de Corriente en la carga resistiva pura.

A 0° A 60° A 120°

Figuras #6. Formas de Onda de acuerdo a la carga RESISTIVA.

Se observa en la grafica los rizos de la onda ya rectificado para una carga resistiva

pura. También podemos notar que a diferentes ángulos de disparos en los tiristores

mientras más grande es el ángulo de este se hace más negativa o decrece hacia la

parte negativa.

Experiencia #4: Forma de onda de corriente en la carga RL

A 0° A 60° A 120°

Para esta grafica los rizos de la onda ya rectificado para una carga resistiva-

inductiva podemos notar que a diferentes ángulos de disparos en los tiristores

mientras más grande es el ángulo de este, se hace más negativa o decrece hacia

la parte negativa. Hay que resaltar que la inductancia suaviza la onda o la hace

más lineal. En otras palabras al llegar a 120° se alcanza tensiones negativas por

que la fase que activa dicho par de tiristores se encuentra en su semiciclo negativo.

Experiencia #5: Forma de onda de ánodo y cátodo en un tiristor.

Figuras #8. Formas de Onda en el TIRISTOR.

En esta curva podemos notar la forma de onda del tiristor conduciendo anodo-

catodo donde podemos concluir que la unión de todos los tiristores hacen la

rectificación completa de la onda.

Experiencia #6: Forma de onda cuando se presenta una falla.

Falla un tiristor Falla una fase Falla de sincronismo

En esta grafica podemos notar que cuando falla un tiristor falta la onda de

rectificación por lo hay un corte. Cuando falla una fase los tiristores no rectifican la

fase que falta. Y por ultimo cuando hay una falla de un sincronismo.

Graficas en PSPICE:

Grafica #1.

Time

0s 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms 70msV(R1:1,R1:2)

0V

100V

200V

SEL>>

V(g6,k6) V(g5,k5) V(g4,k4) V(g3,k3) V(g2,k2) V(g1,k1)-10V

0V

10VV(Va,R18:1) V(Vb,V5:-) V(Vc,V4:-)

-200V

0V

200V

Tensión de entrada para las tres fases del convertidor. En la segunda simulación la onda rectificada para un ángulo mayor a 60°.

Grafica #2.

Time

0s 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms 70msV(g6,k6) V(g5,k5) V(g4,k4) V(g3,k3) V(g2,k2) V(g1,k1) V(R1:1,R1:2)

-200V

0V

200V

400V

SEL>>

V(Va,R18:1) V(Vb,V5:-) V(Vc,V4:-)-200V

0V

200V

Simulación en PSPICE para las tensiones de línea en la entrada del convertidor. En la segunda curva podemos notar la onda rectificada para un ángulo menor a 60°.

Grafica #3.

Time

0s

10ms

20ms

30ms

40ms

50ms

60ms

70ms

V(R1:1,L1:2)

0V

100V

200V

SEL>>

V(g6,k6)

V(g5,k5)

V(g4,k4)

V(g3,k3)

V(g2,k2)

V(g1,k1)

-10V

0V

10V

V(Vc,V4:-)

V(Vb,V5:-)

V(Va,R18:1)

-200V

0V

200V