TEMA 7 : Coexió e varios Rectificaores TEMA 7: Coexió e varios rectificaores Íice TEMA 7: Coexió e varios rectificaores... 7..- Coexió Serie. Cosieracioes geerales... 7...- Ejemplo co rectificaores o cotrolaos... 7...- Ejemplo co rectificaores cotrolaos...6 7..- Coexió e paralelo. Cosieracioes geerales...8 7...- Rectificaor "oble estrella"....0 7.4.- Coexió e atiparalelo co corriete e circlació...3 7..- Coexió Serie. Cosieracioes geerales. Para smar las tesioes o corrietes rectificaas se pee coectar os o más rectificaores e serie o e paralelo. Habitalmete los rectificaores coectaos está alimetaos por la misma fete altera e iclso e ocasioes los evaaos primarios el trasformaor so los mismos para toos los grpos. a asociació e serie se aprovecha para obteer cojto rectificaor e mayores prestacioes, tales como : Ameto el íice e plsació e la tesió total rectificaa. Mejora el factor e potecia e el primario comú o e la líea e alimetació. a coexió e serie e os rectificaores qe recibe la eergía e la misma re e corriete altera o ocasioa iga ificlta si se verifica qe: los os rectificaores sea capaces e smiistrar la misma corriete. las tesioes e aislamieto etre los os cojtos e ioos y etre los evaaos qe los alimeta sea sficiete. 7...- Ejemplo co rectificaores o cotrolaos. Coexió serie e P.D.3 y S.3: Para obteer a tesió rectificaa co íice e plsació igal a, pee smarse las tesioes rectificaas e os petes trifásicos, o alimetao co la fete e estrella y otro e polígoo. Teieo e comú el evaao primario. eamos a cotiació el esqema y las formas e oa más características e este motaje rectificaor : Y 3 Δ Y 0º -30º.T.T.(S.E.) - Uiversitat e alècia - Crso 06/07 --
trocció a la Electróica e Potecia Para etermiar la sececia e cocció e caa ioo e este motaje e serie, poemos aalizar la cocció e caa motaje rectificaor por separao y posteriormete cocatearlos. Para ello, recoraremos qe e el motaje P.D.3, rate caa itervalo cocirá el ioo el grpo positivo qe este coectao a la tesió más positiva, y tambié ioo el grpo egativo, correspoieo al qe este coectao a la tesió más egativa. Para el motaje rectificaor S3, co la fete e polígoo, hay qe recorar qe la corriete salrá el vértice más positivo, cocieo el ioo el grpo positivo correspoiete, y volverá por el vértice más egativo, a través e ioo e icho grpo. De esta forma veamos a cotiació los itervalos e cocció e caa ioo. Tal como se mestra e la figra aterior, e este tipo e coexió coce simltáeamete catro ioos. Para qe la caía e tesió y las périas ebias a los ioos o tega mcha importacia, se limitará el empleo para aplicacioes e valor e tesió elevao a la salia..t.t.(s.e.) - Uiversitat e alècia - Crso 06/07 --
TEMA 7 : Coexió e varios Rectificaores Para qe las tesioes smiistraas por los os rectificaores ( y ) tega el mismo valor meio, ss valores eficaces eberá cmplir la sigiete relació: 3 6 3 3 U U π π los úmeros e espiras e los os secarios estará relacioaos por Debio al esfase e π/6 etre las oas rectificaas parciales, la tesió rectificaa total tiee íice e plsació igal a. Caa o e los rectificaores coserva, por lo qe se refiere a los ioos y evaaos secarios, ss propieaes: 3 i p i S i S, (PD3) Si_ RMS Despejao, las corrietes primarias tiee por valor eficaz : p.63 (S3) 0.94 lo qe correspoe a factor e tilizació e primario igal a : 3, Si _ RMS 3, 3 F p U 3 o prms 6 π 3 3.6 0.989 Tal como se mestra e la figra aterior, la corriete e primario es veces la corriete el secario e estrella más veces la corriete el secario e elta, e maera qe esta combiació cosige a forma e oa más seoial, co meos istorsió armóica. Catitativamete, se logra mayor factor e tilizació e primario el trasformaor, pasao el 0.955 correspoiete al rectificaor PD3 o S3 al 0.989 e esta combiació e serie. Respecto al factor e olació, la coexió serie tambié rece icho parámetro. E la sigiete figra se mestra las formas e oa simlaas:.t.t.(s.e.) - Uiversitat e alècia - Crso 06/07-3-
trocció a la Electróica e Potecia.T.T.(S.E.) - Uiversitat e alècia - Crso 06/07-4-
TEMA 7 : Coexió e varios Rectificaores Tesió e salia PD3S3: alor máximo-alor Míimo 3.346-3.300.4 Tesió e salia PD3: alor máximo-alor Míimo.73-.5 0.30.T.T.(S.E.) - Uiversitat e alècia - Crso 06/07-5-
trocció a la Electróica e Potecia 7...- Ejemplo co rectificaores cotrolaos. a potecia aparete S absorbia por rectificaor co tiristores e la re qe lo alimeta, es sperior a la potecia activa P por os razoes: as corrietes e la líea o so seoiales. El rectificaor cosme potecia reactiva Q. Dao qe se spoe seoiales las tesioes qe la re aplica a la etraa el motaje rectificaor, úicamete la compoete fametal e las corrietes e la líea ará procto v-i o lo. Es la compoete fametal la qe lleva la potecia activa P. Coexió reversible co cotroles ecalaos. Uo e los pricipales icoveietes e los rectificaores co tiristores es el cosmo e potecia reactiva, la cal se pee recir colocao e serie os rectificaores co cotroles ecalaos. Para sistema trifásico vimos como la potecia aparete y activa teía las sigietes expresioes: S 3 P 3 S 3 q cosϕ q co y q... 3 S 3 D 3 ( ) ( 3 ) 9 ( ) potecia aparete el fametal potecia (reactiva) e istorsió. S D Por tato D trace el efecto e los armóicos e la potecia aparete. Se trata e efecto e a potecia reactiva ya qe los armóicos o lleva potecia activa. De la misma forma se pee escompoer S e la sigiete forma: sieo ( 3 cos( ϕ ) ( 3 se( ) S 3 ϕ P Q P la potecia activa y Q la potecia reactiva ebio al fametal Si spoemos la tesió e la re costate, ao valor e la corriete e salia, los valores e e, y por tato los e S, S y D, so iepeietes e α. o es así para P y Q. Para ilstrar el cosmo e la potecia reactiva, se pee ibjar iagrama qe mestre, a costate, como varía P y Q. Al igal qe co solo rectificaor, cao α varía ese cero a π-β, e el sistema e ejes escrito, el extremo el vector qe represeta la potecia aparete correspoiete al fametal, escribe arco M0 M cetrao e cero. Si se poe os rectificaores e serie smiistrao caa o e ellos a tesió cyo valor meio máximo es Uo/, se les pee cotrolar e forma qe la potecia reactiva Q ismiya, veamos a cotiació el cotrol a realizar. Spogamos el sego rectificaor fcioao e máxima cocció (α0, extremo A el vector), se hace variar el áglo e cotrol α el primer rectificaor e 0 a π-β. El extremo el vector.t.t.(s.e.) - Uiversitat e alècia - Crso 06/07-6-
TEMA 7 : Coexió e varios Rectificaores e este rectificaor escribirá arco e círclo AB C. A cotiació, mateieo απ-β, se hace variar a s vez α e cero a π-β, escribieo arco e círclo C B C, tal como se ilstra e la sigiete figra. Q B'' B C α (0...πβ) β C' B' α (0...πβ) β β A' A P -Uo cos(β) α (πβ) 0 Uo/ α 0 Uo U'o De esta forma cao U o va e Uo a Uo cosβ, la trayectoria ABC se ha sstitio por AB C B C. Habiéose iviio por os el máximo Q. Esta sitació se pee geeralizar y poer e serie tres o más rectificaores co tiristores, hacieo pasar ss áglos e cotrol ese cero a π-β o espés e otro, iviieo e esa maera la potecia reactiva cosmia. Tal vez a e las limitacioes e cato al mero e rectificaores ispestos e serie co este cotrol ecalao, rea e las périas ebias a la caía e tesió e los merosos semicoctores qe hace falta. Coexió o reversible co cotroles ecalaos Cao o es ecesaria la reversibilia e la tesió meia rectificaa U o, si se qiere recir la potecia reactiva cosmia, poemos ispoer rectificaor co ioos, qe proporcioe a tesió rectificaa meia Uo/, e serie co el rectificaor e tiristores el cal ará a tesió meia rectificaa U o variable etre Uo/ y (- Uo cosβ)/. Dicha asociació se pee represetar e el iagrama Q-P e la figra sigiete (a), para comparar las trayectorias: Q Q C B B C 0 (a) Uo/ A P 0 (b) Uo P Uo E la figra aterior parte (b) se mestra la trayectoria qe resltaría e coectar e serie rectificaor e ioos qe proporcioase (UoUo)/ y rectificaor co tiristores qe.t.t.(s.e.) - Uiversitat e alècia - Crso 06/07-7-
trocció a la Electróica e Potecia garatizase las variacioes etre Uo y Uo. Esta coexió es iteresate cao U'o varía etre os límites próximos Uo y Uo. 7..- Coexió e paralelo. Cosieracioes geerales. Esta asociació se emplea par cosegir más altas corrietes. Para qe se pea coectar e paralelo os rectificaores hace falta qe e vacío, smiistre la misma tesió rectificaa. Para qe se istribya e maera homogéea la corriete total etre ellos es preciso qe caa o e ellos, a plea carga, tega la misma caía e tesió. as coicioes para la coexió e paralelo e os cojtos trasformaor-ioos, preseta aalogías co la coexió e paralelo e trasformaores. Si embargo, la corriete qe smiistra el rectificaor o se pee ivertir. a).- De a forma geeral : R i i re AC i R Cao los os rectificaores coce : y i i i Si rate itervalo, es mayor qe la tesió qe pee smiistrar el cojto R e vacío, toos los ioos e este está bloqeaos, etoces : y i i. Si e igal forma, es mayor qe e vacío, sólo coce el sego rectificaor, teieo y i i : b).- Si los os rectificaores coectaos e paralelo tiliza el mismo esqema, smiistrará tesió rectificaa el mismo íice e plsació formaas por cúspies e seoie e fase, las os coicioes qe ebe cmplirse so : * Para qe los os rectificaores cotribya por igal, a partir e peqeñas cargas, los valores meios e las tesioes rectificaas e vacío ebe ser igales ( U0 U0 ). * Para qe los os rectificaores se reparta la corriete total hace falta qe las características e tesió sea iéticas si está trazaas e fció e /om e /om. Spogamos por ejemplo qe el rectificaor R smiistra a tesió e vacío mayor qe la e R, e forma qe para peqeños valores e sólo coce el primer rectificaor. Cao ameta, y la recció e so sficietes para hacer qe la tesió a la salia sea igal a U e vacío, empieza la cocció e R, tal como se mestra e la sigiete figra:.t.t.(s.e.) - Uiversitat e alècia - Crso 06/07-8-
TEMA 7 : Coexió e varios Rectificaores.T.T.(S.E.) - Uiversitat e alècia - Crso 06/07-9-
trocció a la Electróica e Potecia 7...- Rectificaor "oble estrella". Para obteer a tesió rectificaa e íice e plsació igal a 6, poíamos tilizar el rectificaor trifásico PD3 o S3. Si embargo, cao la tesió e salia total sea peqeña, la caía e tesió e los os ioos e serie y las périas correspoietes pee ser excesivas, sobre too si la potecia es grae y se exige reimieto elevao. Etoces poemos tilizar motajes e meia oa, pero limitáoos a úmero e fases igal a tres, pes sio, las prestacioes e los rectificaores e meia oa ismiye al ametar q. Por tato ebemos coectar e paralelo os rectificaores P.3 co oas e tesió ecalaas, isertao a bobia e absorció para qe a la salia obtegamos el valor meio e ambos rectificaores. A este motaje se le eomia e oble estrella. eamos s cofigració y formas e oa a cotiació:.t.t.(s.e.) - Uiversitat e alècia - Crso 06/07-0-
TEMA 7 : Coexió e varios Rectificaores.T.T.(S.E.) - Uiversitat e alècia - Crso 06/07 -- as tesioes secarias E,E y E3 a a tesió rectificaa e íice e plsació igal a 3. A partir e las tesioes E4,E5 y E6 se obtiee a sega tesió rectificaa iética a pero co esfase e π/3. De esta forma se aprovecha la coexió e paralelo e os motajes iéticos para mejorar la tesió rectificaa. Si se asocia os rectificaores co ss tesioes e salia ecalaas, habrá a iteracció etre ellos. E estro caso se ha motao os rectificaores cyos secarios está e estrella, co a oposició e fase etre ellas, compartieo úico primario. Caa rectificaor P3 e maera iivial fcioaría co itervalo e cocció e caa ioo e 0º. Al poerlos e paralelo co las tesioes ecalaas, el itervalo e cocció e caa ioo se rece a 60º. a maera más secilla e asociar os rectificaores si qe haya iteracció, es meiate a bobia co úcleo e hierro y a toma meia llamaa bobia etrefases o e absorció, e maera qe se toma la meia e las os tesioes y permite qe caa rectificaor trabaje e forma iepeiete cocieo simltáeamete ioo e caa estrella. E fcioamieto ormal, caa o e los rectificaores smiistra / y caa ioo es recorrio por / rate T/3. a tesió e bores e la bobia e absorció es altera y e frececia tres veces a e la re, tal como se mestra a cotiació : a tesió e bores e la bobia co toma meia es: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) De oela expresióela tesiórectificaa será: Estabobiarealizala fcióe ivisore tesió: M U - M
trocció a la Electróica e Potecia Caa rectificaor smiistrará /, sieo la corriete por caa ioo / rate tercio el períoo T, por tato co valor meio igal a : /6. as corrietes e los evaaos secarios terá valor eficaz igal a : T S T 3 3 y el factor e tilizació e secario valrá : 3 3 U o π 3 FS igal qe calqier rectificaor P.3 6 S 6 π 3 a bobia e absorció sólo realiza s fció e ivisor e tesió si es recorria por a corriete altera "j", corriete ebia a la iferecia -, qe se añae a / e rectificaor y se resta a la corriete el otro. eamos como para cierto valor e, eomiao crítica, la corriete j o pee circlar libremete a lo largo e too el períoo y la ictacia el ivisor o garatiza e forma permaete la meia e y. a corriete j tiee el mismo períoo qe la tesió - qe la ha origiao. Si spoemos "a" costate teremos: Para - π/6 < wt < π/6 a j 5 t Así obteemos: j( π / 6) 3 coce los ioos D3 y D5, por tato: 5π 4π se( wt ) se( wt ) 3 3 se( wt) j( wt) cos( wt) Cte. - a w E los os extremos el itervalo " j" tiee el mismo valor 3 Cte j( π / 6) 0 Así pes para - π/6 < wt < π/6 teemos: j( wt) cos( wt) a w a w 3 a corriete j tiee a amplit máxima igal a : a w 0. 095 a w a itesia crítica correspoerá a la igala e / co el valor e cresta e j, resltao valor igal a : crítica j. máx crítica 0.9 a ( )/ -π/6 π/6 w j0.9/aw 3.T.T.(S.E.) - Uiversitat e alècia - Crso 06/07 --
TEMA 7 : Coexió e varios Rectificaores Tal como se observa e la figra aterior, E el límite, si es la, la corriete j es tambié la, sieo la la tesió (j/t) e bores e la bobia e absorció. Así es como si la bobia estviera cortocircitaa y el motaje rectificaor se comporta como rectificaor e tipo serie hexafásico (P6). E la realia se ebería e haber cosierao las périas e el hierro el trasformaor, la resistecia e los evaaos, qe a a resistecia eqivalete otable. Jto co la ictacia e périas e los evaaos secarios, el cálclo real e la -crítica, reslta ser factor meor qe 0.095, piéose aproximar a 0.05. Cabe cometar la ecesia e qe los evaaos e la bobia e absorció ebe ispoerse e forma qe las excitacioes magéticas se compese, pes e otra forma las compoetes cotias e los os sistemas e estrella la llevaría a satració perieo el aislamieto e los etros y trasformáolo e rectificaor hexafásico. Como resme, el rectificaor e oble estrella co bobia e absorció preseta resltaos similares al hexafásico e meia oa, co a tesió e salia ligeramete iferior, pero co a corriete meia por ioo iferior y mejor aprovechamieto el trasformaor. a costrcció típica e la bobia e absorció se mestra e la sigiete figra, la cal mestra a estrctra e os ramas co os bobiaos acoplaos e caa rama. Este estrecho acoplamieto asegrará balace e la ferza magetomotriz, tal como trasformaor, forzao a la corriete e la carga a iviirse e igal forma etre los os bobiaos. a corriete magetizate circlao ese el etro e a fete al etro e la otra ebe circlar e la misma irecció e toos los bobiaos para satisfacer la coició el fljo. 7.4.- Coexió e atiparalelo co corriete e circlació. os rectificaores co tiristores o mixtos y las coexioes e serie o e paralelo tiee, ese el pto e vista e cotia, la fció e fetes e tesió variables, reversibles e tesió o o. Estas fetes so irreversibles e corriete, es ecir, la corriete rectificaa i sale ecesariamete el pto e ió e los cátoos. eamos la característica e rectificaor como el citao co las crvas U () cao hay reversibilia y cao o la hay. i U α crece carga U α crece o reversible e corriete Si reversible e tesió o reversible e corriete o reversible e tesió Para ciertos eqipos es ecesario ispoer e fetes reversibles e corriete. Para ello es preciso colocar os rectificaores coectaos e paralelo iverso o e atiparalelo, tal como se iica e la sigiete figra..t.t.(s.e.) - Uiversitat e alècia - Crso 06/07-3-
trocció a la Electróica e Potecia i i α crece U α crece U reversible e corriete y e tesió. Si Hay qe estacar qe la reversibilia e tesió o e corriete represeta la alimetació e a carga activa. De forma qe e los carates y 3, el rectificaor qe coce fcioa como rectificaor (U >0) y e los carates y 4, el rectificaor qe coce lo hace como olaor (U <0). E el carate y, teemos etrega e eergía al motor, por lo qe se imprime par motor qe hace qe la carga mecáica se meva. E el carate y, tememos qe es el motor qie etrega eergía al sistema. E este caso el motor fcioa comogeeraor e cotia. a realizació e la coexió e atiparalelo se pee realizar e os formas:. os os rectificaores so cotrolaos e forma qe tega la misma U o, y la cocció e o otro sólo epee e la emaa e la carga cotia. So motajes co corriete e circlació. Para poer poer e atiparalelo os rectificaores, los os e estao e cocció, hace falta qe ss tesioes rectificaas meias sea igales y e sigo cotrario. Ss cotroles ha e ser complemetarios: - El primer motaje a: U o U o cos( α) α π - α - El sego, motao e setio iverso, a: U o U o cos( α ) U o cos( π α) U o Si bie la sma e U ou o e los valores meios es la, o scee lo mismo co la sma e e los valores istatáeos. De ello reslta a corriete e circlació e el iterior el circito, qe se ebe e limitar añaieo a o varias ictacias e limitació.. Úicamete se poe e estao e cocció el rectificaor correspoiete al setio e la corriete solicitaa. So motajes si corriete e circlació..t.t.(s.e.) - Uiversitat e alècia - Crso 06/07-4-