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Ángulo de solapamiento de la conmutación

Supongamos que tenemos tres fases diodo (no SCR, ignorar los de la imagen) rectificador como en la imagen:

Diode rectifier

Suponiendo que tengamos sin inductancia de fuente y otras condiciones ideales, los diodos del 1 al 6 están conduciendo en los siguientes ángulos (por supuesto necesitamos añadir alguna carga):

Diodo 1: 30º < X < 150º
Diodo 4: 210º < X < 330º

Diodo 3: 150º < X < 270º
Diodo 6: 330º < X < 450º (= -90º)

Diodo 5: 270º < X < 390º (= -30º)
Diodo 2: 90º < X < 210º

Como podemos ver, cada uno de los diodos conduce exactamente 120º por ciclo . Además, la conducción de los diodos 1,3,5 y 4,6,2 no se solapa .

Sin embargo, en cuanto consideramos un escenario más realista y añadimos inductancia de fuente, los diodos empiezan a conducir más de 120º por ciclo debido al proceso de conmutación. Posteriormente, los ángulos de conducción empiezan a solaparse. Por ejemplo, el diodo 1 conduce de 20º a 160º y el diodo 3 conduce de 140º a 280º. Los diodos 1 y 3 son solapamiento para 20º.

Mi pregunta es: ¿cómo afecta el ángulo de conducción y el ángulo de solapamiento? Sé que cambia con la inductancia de la fuente y también la carga de corriente en el lado de CC, pero me gustaría saber exactamente cómo. Hay un montón de páginas que discuten el ángulo de disparo de los SCR en este caso, pero esto no es lo que me interesa (sólo tengo diodos simples).

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transistor Puntos 2074

schematic

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

Figura 1. Esquema de la simulación.

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Figura 2. Con las inductancias a cero, la corriente suministrada por cada fase se conecta y desconecta de forma inteligente en los puntos de cruce de tensión. \$I_3 \$ apagado para mejorar la legibilidad.

C I V I L : En un C apacitor I conduce V que conduce I en un L (inductor).

De lo anterior se deduce que, con la inductancia de la fuente, la corriente de la fuente irá por detrás de la tensión de la fuente.

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Figura 3. Diagrama de simulación de la figura 1 con una inductancia de 20 mH en cada fase.

  1. Sin inductancia de fuente, esperaríamos que la fase azul, V1, suministrara repentinamente corriente positiva cuando la tensión azul superara a las otras dos. En cambio, observamos que la corriente azul da un arranque muy perezoso ya que L1 impide el cambio de corriente.
  2. Sin inductancia de fuente, esperaríamos que la fase azul, V1, se apagara de repente cuando la fase naranja, V2, superara a V1. Pero no es así. En su lugar, vemos un apagado lento a medida que el inductor disipa su energía almacenada en la carga.
  3. Igual que (1) en el semiciclo negativo.
  4. Igual que (2) en el semiciclo negativo.

Para jugar con el simulador:

  • Pulsa Editar en mi mensaje.
  • Edita el esquema anterior.
  • Ejecuta la simulación en el dominio del tiempo.

Lo configuré para que mostrara de 100 a 150 ms para que las trazas fueran estables tras el arranque.

  • Cancelar | Cancelar cuando termine para no estropear mi respuesta.

Prueba a poner L1, 2 y 3 a cero, 20 y 50 mH para ver el efecto.

Sin embargo, en cuanto consideramos un escenario más realista y añadimos inductancia de fuente, los diodos empiezan a conducir más de 120º por ciclo debido al proceso de conmutación.

Esto se debe a la pereza de encendido y apagado claramente visible en la Figura 3. Compare el solapamiento cero de la figura 2 con el de la 3.

Mi pregunta es: ¿cómo se ven afectados el ángulo de conducción y el ángulo de solapamiento?

¿Ayuda esta respuesta?


De los comentarios (1):

¿Podría explicarme también cómo afecta este encendido/apagado perezoso a la tensión y corriente continuas?

Ejecuta la simulación para comprobarlo. Añade un NODO en la parte superior de la resistencia de carga. Mueve el símbolo GND a la parte inferior de la resistencia para que sea más fácil entender el gráfico resultante.

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Figura 4. Como, en este ejemplo, la carga es resistiva, la tensión de carga seguirá la corriente de alimentación. es decir, ¡Es horrible!


De los comentarios (2):

Sin inductancia de fuente, el diodo D1 conduce entre 30º y 150º, es decir, 120º en total. Digamos que añadimos algo de inductancia para que ahora conduzca 140º en total. ¿Significa esto que ahora conducirá de 20º a 160º (+10º al principio y +10º al final, es decir, simétrico)?

Eso parece correcto, pero fíjate en la figura 3 que los diodos ya no giran "a tope" como en la figura 2 no inductiva. En tu ejemplo, se desvanecerían entre 10° y 30° (centrados en torno a 20°) y se apagarían entre 140° y 160° (centrados en torno a 150°).

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