Electrónica de Potencia/CLASIFICACIÓN DE LOS MÓDULOS DE RECTIFICACIÓN'/Rectificador trifásico no controlado en puente con carga resistiva pura (R)

De Wikilibros, la colección de libros de texto de contenido libre.
Ir a la navegación Ir a la búsqueda

Rectificador trifásico no controlado en puente con carga resistiva pura (R)[editar]

En este apartado se trabaja con un circuito denominado rectificador trifásico no controlado en puente con carga resistiva. Se denomina así ya que a partir de la tensión de entrada, en este caso trifásica a partir de la unión de tres generadores monofásicos equilibrados que trabajan la misma frecuencia, se obtiene una señal rectificada, es decir, con un valor relativamente constante de tensión continua. Esto se consigue mediante seis diodos de potencia conectados en lo que se denomina puente como se muestra en la figura adjunta. El valor de la tensión a la salida del rectificador dependerá del valor medio de la tensión rectificada y únicamente será posible variarlo si se cambia el valor de la tensión de los generadores ya que no se puede controlar la conducción de los diodos a diferencia de lo que ocurre con los rectficadores formados por tiristores de potencia. A la salida del rectificador el rizado de la señal presenta 6 lóbulos con una frecuencia 6 veces la de entrada.

Esquema del circuito[editar]
Rectificador trifásico puente no controlado con carga resistiva pura

Como se ha mencionado, en este apartado se trabaja con el módulo indicado unido a una carga de tipo resistiva pura como se muestra en la figura.

La tensión que aparecerá en la carga estará sincronizada con la tensión de una de las fases de entrada ya que los generadores producirán la tensión necesaria para que los diodos entren en conducción 2 a 2 en un ciclo continuo de trabajo ya que uno debe aportar la corriente a la carga y otro recircularla al punto común denominado como nodo 0.

Los diodos D1, D3 y D5 conducen con los semiciclos positivos de las respectivas tensiones V1, V2 y V3 mientras que los D4, D6 y D2 lo hacen con los semiciclos negativos de dichas tensiones. Los diodos permanencen 120º encendidos.



Simulación en Pspice[editar]

Código utilizado en el programa:

Código en Pspice de un RTDX con carga R

Se plantea la simulación del circuito indicado. En ella, primero se declara la fuente de alterna, y las líneas a las que dicha fuente alimenta. Después, se diseña el módulo de diodos, exponiendo de nuevo “los puntos a los que se conecta” y por último, se determina la carga del circuito, en éste caso una carga puramente resistiva.

Para finalizar llamamos a la librería donde están los subcircuitos (fuente de alterna y rectificador) y determinamos los tiempos de simulación.


Gráfica de tensiones obtenida:

Simulación en Pspice de las tensiones de un RTDX con carga R

Se puede observar que la gráfica obtenida es correcta ya que en un módulo de rectificación puente trifásico, la tensión en la carga sigue las tensiones compuestas y aparecen 6 lóbulos, ya que la frecuencia de salida es 6 veces la de entrada.

Se observa de la misma manera que debido al rizado la tensión de salida no es del todo continua por lo que puede ser necesario un filtado posterior si se desea adecuar la señal a un circuito específico.



Gráfica de intensidades obtenida:

Simulación en Pspice de las intensidades de un RTDX con carga R

En la simulación del comportamiento de la intensidad se observa que es lo típico en la rectificación con diodos para una carga resistiva donde cada lóbulo es continuado por la siguiente pareja de diodos de manera brusca al entrar en corte la pareja en conducción y a su vez en conducción la pareja correspondiente que continua el ciclo de rectificación.

Al tratarse de este tipo de rectificador, la intensidad está sincronizada con la tensión y sufre los cambios bruscos de la misma debido a la variación de la pareja de diodos en conducción.



Simulación para la implementación real del RTDX[editar]

Se lleva a cabo una simulación precisa en un simulador, para verificar el correcto funcionamiento del dispositivo en una aplicación teórica.
Selección del módulo de rectificación:

Rectificador trifásico no controlado en puente

Primero se va a escoger el módulo de rectificación que se va a utilizar, en este caso es un rectificador trifásico no controlado en puente. Para ello, en la selección de tipología se escoge AC/DC (corriente continua-corriente alterna) y en la selección de circuito, se especifica B6U que viene a representar el módulo necesitado, lo que define a los rectificadores como tal.

En este apartado además, se muestra un pequeño gráfico de circuito donde se perciben las tensiones que se deberán valorar en el siguiente apartado (tensión de línea, intensidad de salida y frecuencia de la red).



Cálculos a realizar para la simulación:


Para calcular el voltaje medio, se multiplica la tensión máxima por 1,652.




Selección de los parámetros del circuito:

Parámetros de trabajo para el RTDX

Se va a trabajar con una tensión de línea de 400V, con una intensidad de salida de 103A (la calculada anteriormente).

La frecuencia va a ser la de la red (50HZ) y el factor de sobrecarga 1.



Selección de los parámetros de refrigeración:

Parámetros de temperatura de trabajo del RTDX

El voltaje recomendado para trabajar es de 1400V, con una temperatura de la unión máxima de 125ºC.

En esta situación, se ha optado por una refrigeración por aire forzado con un caudal de 80 m3/h. Se especifica la temperatura de trabajo (40ºC) por lo que se va a utilizar un disipador tipo P14_120 con un factor de corrección de 1.

Por el tipo de circuito seleccionado, las condiciones de simulación establecidas serán extremas para asegurar el correcto funcionamiento del módulo de rectificación.



Gráfica resultado:

Gráfica de resultados de la simulación del RTDX
Gráfica de los parámetros de temperatura con sobrecarga

Se intuye que la simulación realizada es correcta, como bien se indica en la parte inferior de la imagen. Por lo que se concluye que el sistema funcionaría correctamente y sin incidencias. Se puede intuir que como el factor de corección es 1, los valores estables y los sobredimensionados son los mismos. Los datos especificados finalmente son:

  • Losses dev - Pérdidas de cada dispositivo: 46W
  • Losses tot - Pérdidas totales: 277W
  • Heat sink temperature - Temperatura del radiador: 71ºC
  • Junction temperature - Temperatura de la unión: 108ºC


En la imagen de la derecha, dichos parámetros han sido aumentados un 10%, pero se observa que se sigue dentro de los límites de seguridad.La simulación ha sido satisfactoria, como bien viene indicado abajo y el sistema trabajaría correctamente.


VOLER A MÓDULOS DE RECTIFICACIÓN