El documento describe tres tipos principales de controladores de variación de frecuencia ajustable: controladores de voltaje de entrada variable, controladores de fuente de corriente y controladores de modulación de ancho de pulso. También discute cómo se puede lograr el control de velocidad de motores de corriente alterna utilizando dispositivos semiconductores como triacs y cómo se diseñan circuitos controladores de velocidad para motores de corriente continua.

1. REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN
I.U.P “SANTIAGO MARIÑO”
CATEDRA: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL
REALIZADO POR:
EDWIN MORILLO
19.311.687
MARACAIBO, ESTADO-ZULIA

2.  IDENTIFICACIÓN DE LOS DISTINTOS TIPOS DE CONTROL AC:
Para propósitos generales, los controladores de variación AC de frecuencia
ajustable son fabricados en tres tipos: voltaje de entrada (V.VI), entrada de
fuentes de corrientes (CSI) y modulación por ancho de pulso (PWM). Cada uno
tiene ventajas características específicas.
 Voltaje de entrada variable (V.VI):
Con la intervención de los transistores de potencia SCRs podremos lograr la
intervención del voltaje en DC a voltajes en AC (amplificador de potencia), es
decir, de voltaje variable, DC a frecuencia variable AC. Este diseño llega a ser
muy útil desde la década de los 70 y 80.
La salida de voltaje desde una unidad V.VI es frecuentemente llamada 2ondas
de seis pulsos”. El V.VI fue uno de los primeros variadores AC de estado sólido
que no tuvo aceptación general.
 Inversor fuente de corriente (CSI):
Se usa en variadores con potencias mayores a 50HP. Las unidades SCI 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 V.VI Y PWM para aplicaciones en bombas,
ventiladores y similares. El CSI ofrece capacidad de regeneración. Con una
sobre carga, el controlador alimenta energía de retorno al sistema AC.
 Módulo de ancho de pulso (PWM):
Muchas unidades PWM (frecuentemente llamados “variadores V/HZ”). Ofrecen
operación a cero velocidades. Algunos proporcionan rangos 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 modulador por medio de inversor
para producir pulsos de diversos anchos, para variar el voltaje efectivo. A pesar
que el voltaje es modulado la forma de onda de corriente es cercana a una onda
senoidal, mucho mejor que cualquier otro sistema las unidades PWM usan
transistores de potencia IGBTs.

3. 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 toque más fino. Son
por lo tanto los más usados en la actualidad.
La onda de voltaje producida por variador tipo PWM se denomina “seno PWM” y
es producto del trabajo a gran velocidad (llegando hasta 20KHz) 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:
 Controladores AC con carga en estrella:

4.  Controladores AC con carga en delta:
 Controladores trifásicos para conexión de neutro:
 COMO SE LOGRA CONTROLAR LA VELOCIDAD DE MOTORES AC
UTILIZANDO DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES
(PROCEDIMIENTO):
Podemos lograr conseguir el control de un motor AC con la intervención de un
circuito electrónico previo a la alimentación de dicho motor, de los siguientes
componentes:
 Resistencias.
 Condensadores cerámicos.
 Potenciómetro.
 Triac.
 Fusible.

5.  PROCEDIMIENTO:
Para ello se dispone a hacer una caída de tensión a la salida del circuito
electrónico de control que tiene por finalidad controlar el flujo de voltaje
suministrado al motor. Por del potenciómetro podemos disminuir o aumentar el
paso de la tensión para así lograr mayor o menor revolución en el motor AC, con
la ayuda del triac que encarga de ser la especie de suiche, para que por medio
de la interacción del pulso que se le suministra a la puerta (G) apertura o cierre
el paso de la corriente entre los polos desde Cátodo (K) a Ánodo (A). De igual
modo, el circuito de control viene protegido por un fusible contra corto circuito.
 DISEÑO DE UN CIRCUITO CONTROLADOR DE VELOCIDAD DE
MOTORES DC:
ASPECTOS GENERALES:
 Los controladores AC-AC tienen como finalidad suministrar tensión y
corriente alterna. Su operación se basa en la conexión y desconexión a
intervalos regulares de la fuente sobre la carga.

6.  Este convertido está conformado por dos semiconductores de potencias
colocados en anti paralelos que controlan la conexión de la fuente en cada
semi ciclo.
 Por el tipo de componente de potencia que se utiliza en su construcción
se clasifican en dos tipos: controlado (SCR o TRIAC) y semi controlado
(SCR y DIODO).
SU APLICACIÓN:
 Hornos industriales.
 Hornos de inducción.
 Control de iluminación.
 Arranque y control de velocidad de motores de inducción.
 Control de reactivos.
 Relés de estado sólidos.

7. Tensión de 120V eficaz, a 60Hz una carga de 60Ω y 223m H y un ángulo 𝛼 de
3π/2.
 Angulo de apagado (β):

8. Límite de controlabilidad:
 Como la operación de este convertidor electrónico se basa en la operación
no simultaneo de los componentes electrónicos, esto se alcanza al
cumplir la condición:
α+2π≥β
 El límite de controlabilidad del puente se obtiene para el rango del ángulo
de encendidos comprendidos en el intervalo:
 Tensión efectiva:
 Corriente efectiva:
 El factor de distorsión armónico (THD) para la simulación en tensión es:
0,4582 y en corriente: 0,3265.
 La tensión efectiva para este ángulo de disparo es de: 108,1223V y la
corriente efectiva es: 1,0014A.
 Este puente no se puede utilizar para el control de máquinas eléctricas
debido a la componente de continua en tensión ocasionaría la saturación
del circuito magnético del convertidor electromagnético.
 Este puente se construye con dos tiristores en anti paralelo o en triac.
 La ventaja al utilizar un triac es que debido a que ambos tiristores se
fabrican sobre la misma pastilla se silicio sus características son idénticas
lo cual origina que el control de los semi ciclos positivos y negativos sean
idénticos eliminando cualquier componente de continua sobre la carga y
la fuente.

9.  Al utilizar dos tiristores en anti paralelo como sus características no son
idénticas sobre la carga pueden aparecer pequeñas diferencias en los
semi ciclos originando la aparición de una componente DC.
 Entre las características de este puente se puede destacar: Los tiristores
no conducen simultáneamente, la tensión sobre la carga es la misma de
la fuente cuando algunas de las dos componentes se encuentra en
conducción y nulas cuando están apagadas.
 La corriente y tensión media sobre la carga y fuente son nulas si la
operación del puente es simétrica para ambos semi ciclos.
 La corriente media sobre cada semiconductor no es nula debido a que su
operación es unidireccional y su corriente eficaz por la simetría.
 El factor de distorsión armónica (THD) para la simulación en tensión es:
0,7726 y en corriente: 0,2589.
 La expresión efectiva para este ángulo de disparo es de: 93,859V y la
corriente efectiva es: 0,7496A.
 Este puente para la misma carga y ángulo de disparo presenta mayor
distorsión armónica que el semi controlado.

10. Expresión de corriente para cada semi ciclo:
Angulo de apagado (β):
Límite de controlabilidad:
 El funcionamiento de este convertidor electrónico se basa en la operación
no simultanea de los componentes electrónicos, esto se alcanza al
cumplir la condición:
α+π≥β
 El valor límite de controlabilidad se alcanza cuando β=α+π, que
corresponde al ángulo de apagado crítico para pasar la operación no
continuada a continuada. En esta condición si evaluamos la expresión 8,
se obtiene: