Controladores ac

Controladores AC y DC
PRESENTADO POR:
JOSÉ LEONARDO MOLINA CHAMAT,
Escuela de Ingeniería Eléctrica (43).
Sección “S”, Diurno.
Profesora: Ing. RANIELINA RONDÓN
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN
UNIVERSITARIA, CIENCIAS Y TECNOLOGÍA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
CÁTEDRA: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL

Contenido
 IDENTIFICACIÓN DE LOS DISTINTOS TIPOS DE CONTROL AC.
 IDENTIFICACIÓN DE LOS DISTINTOS CONTROLADORES AC TRIFÁSICOS.
 CÓMO SE LOGRA CONTROLAR LA VELOCIDAD DE MOTORES AC.
 DISEÑO DE UN CIRCUITO CONTROLADOR DE VELOCIDAD DE MOTORES DC.

IDENTIFICACIÓN DE LOS DISTINTOS TIPOS DE
CONTROL AC.
Para propósitos generales, los controladores de variadores AC de
frecuencia ajustable son fabricados en tres tipos:
Voltaje de Entrada Variable (VVI),
Entrada de Fuente de Corriente (CSI)
Modulación por Ancho de Pulso (PWM).
Cada uno tiene ventajas características específicas.
Voltaje de Entrada Variable (VVI). - Con la intervención de los transistores
de potencia SCRs podemos lograr la inversión del voltaje en DC a voltajes
en AC (Amplificador de Potencia), es decir, de voltaje variable DC, a
frecuencia variable AC. Este diseño llego a ser muy útil desde la década de
los 70 y 80 La salida de voltaje desde una unidad VVI es frecuentemente
llamada “onda de seis pulsos”. El VVI fue uno de los primeros variadores
AC de estado sólido que tuvo aceptación general.
Inversor Fuente de Corriente (CSI). - Se usa en variadores con potencias
mayores a 50HP. Las unidades CSI se encuentran bien situadas para el
manejo de bombas y ventiladores como una alternativa de ahorro de
energía para el control de flujo. Capaces de trabajar con eficiencias
cercanas a los variadores DC, el diseño CSI ofrece economía sobre las
unidades VVI y PWM para aplicaciones en bombas, ventiladores y

IDENTIFICACIÓN DE LOS DISTINTOS TIPOS DE
CONTROL AC.
similares. El CSI ofrece capacidad de regeneración. Con una sobre carga, el
controlador alimenta energía de retorno al sistema AC.
Modulación por Ancho de Pulso (PWM).- Muchas unidades PWM (frecuentemente
llamadas “variadores V/Hz”) ofrecen operación a cero velocidad. Algunos
proporcionan rango de frecuencias cercanas a 200:1. Este amplio rango es posible
pues el controlador convierte voltaje de entrada AC a un voltaje DC fijo por medio
del rectificador de potencia. Luego de este amplificador, el voltaje DC es modulado
por medio de un inversor para producir pulsos de diversos anchos, para variar el
voltaje efectivo. A pesar que el voltaje es modulado, la forma de onda de la
corriente es cercana a una onda senoidal, mucho mejor que cualquier otro sistema.
Las unidades PWM usan transistores de potencia IGBT’s. Observando las formas
de onda de corriente, deducimos que el variador tipo PWM es el que proporciona
mejor calidad de corriente al motor AC, logrando que trabaje con mejor eficiencia y
produciendo un control de torque más fino. Son por lo tanto los más usados en la
actualidad La onda de voltaje producida por el variador tipo PWM se denomina
“Seno PWM” y es producto del trabajo a gran velocidad (llegando hasta 20 kHz) de
los transistores IGBT, los cuales son comandados por medio de un sofisticado
circuito de control micro computarizado.

IDENTIFICACIÓN DE LOS DISTINTOS
CONTROLADORES AC TRIFÁSICOS.
GENERALIDADES.
Si un tiristor conmutador se conecta entre la alimentación de AC y la carga, es
posible controlar el flujo de potencia variando el valor rms del voltaje de AC
aplicado a la carga; este tipo de circuito de potencia se conoce como un controlador
de voltaje de AC.
Para la transferencia de potencia, normalmente se utilizan dos tipos de control:
1. Control de abrir y cerrar
2. Control de ángulo de fase
En el control de abrir y cerrar, los tiristores conectan la carga a la fuente de AC
durante unos cuantos ciclos de voltaje de entrada y a continuación la desconectan
por unos cuantos ciclos más. En el control de ángulo de fase, los tiristores conectan
la carga a la fuente de AC durante una porción de cada uno de los ciclos de voltaje
de entrada.
Los controladores de voltaje de AC se pueden clasificar en dos tipos: (1)
controladores monofásicos y (2) controladores trifásicos. Cada uno de estos tipos
se puede subdividir en (a) unidireccional o control de media onda y (b)
bidireccional o control de onda completa.
Dado que el voltaje de entrada es de AC, los tiristores son conmutados por línea, no
hay necesidad de circuitería adicional de conmutación.

PRINCIPIO DEL CONTROL DE ABRIR Y CERRAR.
El principio de control de abrir y cerrar se puede explicar en un controlador de onda
completa monofásico. El tiristor conecta la alimentación de AC a la carga durante
un tiempo tn; un pulso inhibidor de compuerta abre el interruptor durante un tiempo
t0.
El tiempo activo, tn, está formado, por lo común, de un número entero de ciclos.
CONTROL DE ABRIR Y CERRAR
Debido a la conmutación en voltaje y en corriente cero de los tiristores, las
armónicas generadas por las acciones de conmutación son reducidas.

PRINCIPIO DE CONTROL DE FASE.
El principio de control de fase se puede explicar. El flujo de potencia hacia la carga
queda controlado retrasando el ángulo de disparo del tiristor T1. Debido a la
presencia del diodo D1, el rango de control está limitado y el voltaje rms efectivo
de salida sólo puede variar entre 70.7 y 100%. El voltaje de salida y la corriente de
entrada son asimétricos y contienen una componente de DC. Si hay un
transformador de entrada puede ocurrir un problema de saturación. Este circuito es
un controlador monofásico de media onda, adecuado sólo para cargas resistivas de
poca potencia, como son la calefacción y la iluminación. Dado que el flujo de
potencia está controlado durante el semiciclo del voltaje de entrada, este tipo de
controlador también se conoce como controlador unidireccional.

CONTROL DE ÁNGULO MONOFÁSICO.
CONTROLADORES BIDIRECCIONALES MONOFÁSICOS CON CARGAS
RESISTIVAS.
El problema de la DC de entrada se puede evitar utilizando control bidireccional (o
de onda completa), aparece un controlador monofásico de onda completa con carga
completa.
Durante el semiciclo de voltaje de entrada, se controla el flujo de potencia variando
el ángulo de retraso del tiristor T1; el tiristor T2 controla el flujo de potencia
durante el semiciclo de voltaje de entrada. Los pulsos de disparo de T1 y T2 se
conservan a 180º uno del otro.

CONTROLADOR MONOFÁSICO DE ONDA COMPLETA.
CONTROLADORES TRIFÁSICOS DE MEDIA ONDA.
Aparece el diagrama de circuito de un controlador trifásico de media onda (o unidirecional) con
una carga resistiva conectada en estrella. El flujo de corriente hacia la carga está controlado
mediante los tiristores T1, T3 y T5; los diodos proporcionan la trayectoria de corriente de
regreso. La secuencia de disparo de los tiristores es T1, T3, T5. Para que fluya la corriente a
través del controlador de corriente, por lo menos un tiristor debe conducir. Si todos los
dispositivos fueran diodos, tres diodos conducirían simultáneamente siendo el ángulo de
conducción de cada uno de ellos de 180º. Una vez que un tiristor empieza a conducir, sólo
puede desactivarse cuando su corriente disminuye a cero.

CONTROLADOR TRIFÁSICO UNIDIRECCIONAL.
CONTROLADORES TRIFÁSICOS DE ONDA COMPLETA.
Los controladores unidireccionales, que contienen corriente de entrada de DC y un contenido de
armónicas más alto debido a la naturaleza asimétrica de la forma de onda del voltaje de salida
no se utilizan normalmente en los impulsores para motores de AC; por lo general se utiliza un
control bidireccional trifásico.
La operación de este controlador es similar a la de un controlador de media onda, excepto
porque la trayectoria de la corriente de regreso está dada por los tiristores T2, T4 y T6 en vez de
los diodos. La secuencia de disparo de los tiristores es T1, T2, T3, T4, T5, T6.

Si definimos los voltajes instantáneos de entrada por fase como.
Si definimos los voltajes instantáneos de entrada por fase como.
Para 0≤ a 60° ≤, dos tiristores conducen inmediatamente antes dl disparo de T1 . Una vez
disparado T1, conducen tres tiristores. Un tiristor se desconecta cuando su corriente intenta
invertirse. Las condiciones se alternan entre dos y tres tiristores en conducción.
Para 60°≤ a 90° ≤, sólo conducen dos tiristores en todo momento. Para 90°≤ a 150°<, aunque
conducen dos tiristores en todo momento, existen períodos en los que ningún tiristor está activo.
Para a 150°≥, no hay ningún período para dos tiristores en conducción haciéndose el voltaje de
salida cero en a=150°. El rango del ángulo de retraso es 0≤ a 150° ≤.

CONTROLADOR TRIFÁSICO
UNIDIRECCIONAL.

CONTROLADORES TRIFÁSICOS BIDIRECCIONALES CONECTADOS EN
DELTA.
Si los terminales de un sistema trifásico están accesibles, los elementos de control
(o los dispositivos de potencia y la carga pueden conectarse en delta, tal y como se
muestra, dado que la corriente de fase en un sistema trifásico normal es únicamente
1/√3 de la corriente de línea, las especificaciones de corriente de los tiristores serían
menores que si los tiristores (o los elementos de control) se colocaran en la línea.
CONTROLADOR TRIFÁSICO CONECTADO EN DELTA.

Debido a la conexión delta, las componentes armónicas múltiplos de 3 (es decir,
aquellas de orden n=3m, donde m es un entero impar) de las corrientes de fase
circularían alrededor de la delta y no aparecerían en la línea. Esto se debe a que las
armónicas de secuencia cero están en fase en las tres fases de la carga.
CICLOCONVERTIDOR
TRIFÁSICO/
MONOFÁSICO.
CICLOCONVERTIDORES TRIFÁSICOS.
El diagrama de circuito de un cicloconvertidor
trifásico/monofásico. Los dos convertidores de AC a DC
son rectificadores controlados trifásicos.
El convertidor positivo opera durante la mitad del período
de la frecuencia de salida y el convertidor negativo durante
la otra mitad. El análisis de este cicloconvertidor es similar
al de los convertidores monofásico/monofásico.
El control de los motores de AC requiere de un voltaje
trifásico a frecuencia variable. El cicloconvertidor se puede
extender para suministrar una salida trifásica mediante seis
convertidores trifásicos.

PUENTE CONTROLADO TRIFÁSICO,
CARGA EN ESTRELLA
PUENTE CONTROLADO TRIFÁSICO,
CARGA EN DELTA

TENSIÓN Y CORRIENTE EN LA
CARGA
CORRIENTE EN LAS COMPONENTES

PUENTE CONVERTIDOR TRIFÁSICO
PARA CONEXIÓN DE NEUTRO.

PUENTE CONTROLADOR AC-AC TRIFÁSICO EN DELTA
(CARGA Y CONVERTIDOR),
(a) (b)

PUENTE CONTROLADOR AC-AC CON CONTROL POR PWM

CÓMO SE LOGRA CONTROLAR LA VELOCIDAD DE MOTORES AC.
Se dispone a hacer una caída de tensión a la salida del circuito electrónico de
control que tiene por finalidad controlar el fujo de voltaje suministrado al motor.
Por medio del potenciómetro podemos disminuir o aumentar el paso de la tensión
para así lograr mayor o menos revolución en el motor AC, con la ayuda del TRIAC
que se encarga de ser la especie de suiche, para por medio del la interacción del
pulso que se le suministra a la puerta (G) apertura o cierra el paso de la corriente
entre los polos desde catodo (K) a Anodo (A). De igual modo, el circuito de control
viene protegido por un fusible contra costo circuitos.

DISEÑO DE UN CIRCUITO CONTROLADOR DE VELOCIDAD DE MOTORES DC.
Este pequeño sistema de control consta básicamente de un motor de 12 voltios y un sensor
encoder. En operación el encoder origina una serie de pulsos que cargan a C1. Estos pulsos
desarrollan un voltaje de referencia proporcional a la velocidad del motor, el cual es aplicado a
la entrada inversora del amplificador operacional. En la entrada no inversora de este
amplificador permanece un voltaje constante, que representa la velocidad deseada del motor. La
diferencia entre esas dos entradas es enviada al motor quien completa el lazo de control.

PWM es el acrónimo de "Pulse Width Modulation"; "Modulación de impulsos en anchura"
expresión que se refiere un modo especial de modulación. Esta técnica se utilizaba
inicialmente, casi exclusivamente para el control de potencia y velocidad de motores de
corriente continua, pero con el tiempo se ha ido ampliando el campo de aplicación, por ejemplo,
ha permitido construir dispositivos mucho más eficientes, más compactos y más ligeros.
Muchas aplicaciones de PWM se encuentran actualmente en las fuentes de alimentación
conmutadas, circuitos de control de potencia vía radio como puede verse en aplicaciones de
radio control.
El siguiente circuito es una aplicación de PWM sobre un 555 y nos permitirá acelerar o
disminuir la velocidad de los motores alimentados por una tensión de continua (cc) o también
para reducir la intensidad de una lampara de bajo voltaje.
Nos permite alimentar motores y lámparas de 12 voltios que no consuman más de 5 amperios.

Muchas gracias !!!!!!!!!!!!!!!!!!

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