En este tutorial, aprenderá sobre algunas de las aplicaciones SCR más conocidas. Las aplicaciones SCR incluyen conmutación, control de potencia para circuitos de CA y CC y protección contra sobretensiones.
Tabla de contenido
Aplicación SCR
Los SCR, o tiristores, se utilizan en una variedad de aplicaciones debido a sus diversas ventajas, incluida la capacidad de encenderse desde un estado apagado en respuesta a corrientes de puerta bajas y la capacidad de conmutar voltajes altos.
Estas aplicaciones incluyen conmutación, rectificación, regulación, protección, etc. Los SCR se utilizan para el control de electrodomésticos, como iluminación, control de temperatura, regulación de la velocidad del ventilador, calefacción y activación de alarmas.
En aplicaciones industriales, los SCR se utilizan para controlar la velocidad del motor, la carga de la batería y la conversión de energía. Algunos de ellos se explican a continuación.
SCR como interruptor
La operación de conmutación es una de las aplicaciones más importantes de los SCR. Los SCR se utilizan a menudo como relés de estado sólido y tienen muchas ventajas sobre los relés e interruptores electromagnéticos porque los SCR no tienen partes móviles.
La siguiente figura muestra un ejemplo de la aplicación de un SCR como interruptor para encender/apagar la energía suministrada a una carga. La potencia de CA entregada a la carga se controla aplicando pulsos de disparo alternos al SCR. Las resistencias R1 y R2 protegen los diodos D1 y D2, respectivamente. La resistencia R limita el flujo de corriente de la compuerta.
Durante el semiciclo positivo de la entrada, SCR1 tiene polarización directa y SCR2 tiene polarización inversa. Cuando el interruptor S se cierra, se aplica una corriente de compuerta a SCR1 a través del diodo D1, activando SCR1. Por lo tanto, la corriente fluye a través del SCR1 hacia la carga.
De manera similar, durante el semiciclo negativo de la señal, SCR2 tiene polarización directa y SCR1 tiene polarización inversa. Cuando el interruptor S está cerrado, la corriente de la compuerta fluye a través del diodo D2 hacia SCR2. Por lo tanto, SCR2 se enciende y la corriente de carga fluye a través de SCR2.
Por lo tanto, controlando el interruptor S, la corriente de carga se puede controlar a cualquier posición deseada. Puede ver que este interruptor maneja unos pocos miliamperios de corriente para controlar los cientos de amperios de corriente de la carga. Por tanto, este método de conmutación tiene ventajas sobre la conmutación mecánica o electromecánica.
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Control de potencia mediante SCR
SCR puede controlar la potencia transferida a la carga. A menudo es necesario cambiar la potencia entregada a una carga según los requisitos de la carga, como el control de velocidad del motor o los atenuadores de iluminación.
En tales condiciones, variar la potencia con un potenciómetro ajustable tradicional no es un método confiable debido a las altas pérdidas de potencia. Para reducir esta pérdida de energía en circuitos de alta potencia, los SCR son dispositivos de control de energía ideales.
Control de alimentación de CA mediante SCR
En los circuitos de CA, el control de fase es la forma más común de control de potencia SCR. En el control de fase, el control de potencia se obtiene variando el ángulo de disparo α del terminal de puerta.
La siguiente figura muestra un circuito de control de onda de CA completo que muestra el método de control de fase. Considere que se aplica alimentación de CA a dos SCR antiparalelos. Durante el semiciclo positivo de la señal, SCR1 conduce y durante el semiciclo negativo, SCR2 conduce cuando se aplica el pulso de compuerta apropiado.
Al variar el ángulo de disparo de cada SCR, se varía el tiempo de encendido. Esto cambia la potencia consumida por la carga. En el siguiente diagrama, el SCR se activa con un pulso retardado (es decir, el ángulo de disparo aumenta), lo que resulta en una disminución en la potencia entregada a la carga.
La principal ventaja del control de fase es que el SCR se apaga automáticamente en cada posición cero actual de la corriente alterna. Por lo tanto, no se requiere ningún circuito de conmutación para apagar el SCR.
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Control de potencia CC mediante SCR
Para los circuitos de CC, la potencia entregada a la carga varía variando los períodos de encendido y apagado del SCR. Este método se llama control chopper o ON-OFF. La siguiente figura muestra un control ON-OFF simple de una carga mediante SCR.
También es posible cambiar el SCR a una frecuencia de activación específica para variar la corriente que fluye hacia la carga. Un ejemplo de dicho circuito es un circuito SCR basado en PWM que produce una salida variable para una carga.
Al utilizar un circuito rectificador controlado por fase, se puede generar energía CC variable para una carga. La potencia CC promedio entregada a la carga se controla controlando el momento en que se enciende el SCR. Algunos de estos circuitos rectificadores se muestran a continuación.
rectificador de media onda
El siguiente circuito es un circuito rectificador monofásico de media onda que utiliza SCR. Un diodo en serie con una resistencia variable está conectado a la puerta para activar el SCR.
- Durante el semiciclo negativo de la señal de entrada de CA, el SCR tiene polarización inversa. Por lo tanto, no fluye corriente a través de la carga.
- Durante el semiciclo negativo de la entrada, el SCR tiene polarización directa. Cambiar la resistencia para que se aplique la corriente mínima de disparo a la puerta enciende el SCR. Por lo tanto, la corriente comienza a fluir hacia la carga.
- Si la corriente de la puerta es grande, el voltaje de suministro al que se enciende el SCR es bajo. El ángulo en el que el SCR comienza a conducir se llama ángulo de disparo. En este circuito rectificador, el ángulo de disparo sólo se puede cambiar durante el medio ciclo positivo.
- Por lo tanto, al cambiar el ángulo de disparo o la corriente de la compuerta (al cambiar la resistencia de este circuito), podemos crear una sección de conducción SCR o un medio ciclo positivo completo para cambiar la potencia promedio entregada a la carga.
rectificador de onda completa
Un rectificador de onda completa rectifica las ondas positivas y negativas de la fuente de alimentación de entrada. Por lo tanto, el valor promedio del voltaje CC es mayor y el componente de ondulación es menor que el de un rectificador de media onda. La siguiente figura muestra un circuito rectificador de onda completa que consta de dos SCR conectados a un transformador con derivación central.
• Durante el semiciclo positivo de la entrada, SCR1 tiene polarización directa y SCR2 tiene polarización inversa. La aplicación de la señal de compuerta adecuada enciende el SCR1 y la corriente de carga comienza a fluir a través del SCR1.
• Durante el semiciclo negativo de la entrada, SCR2 tiene polarización directa y SCR1 tiene polarización inversa. Cuando se activa la puerta, el SCR2 se enciende y la corriente de carga fluye a través del SCR2.
• Por lo tanto, al cambiar la corriente de disparo al SCR, la potencia promedio entregada a la carga cambia.
puente rectificador de onda completa
En lugar de utilizar un transformador con derivación central, también es posible realizar una rectificación de onda completa utilizando cuatro SCR en una configuración de puente. Durante el semiciclo positivo de la entrada, se conducen SCR1 y SCR2. Durante el semiciclo negativo, se conducen SCR3 y SCR4. El ángulo de conducción de cada tiristor se ajusta variando su respectiva corriente de compuerta. Por lo tanto, el voltaje de salida a través de la carga cambia.
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Protección contra sobretensiones mediante SCR
Debido al rápido comportamiento de conmutación de los SCR, una aplicación común de los SCR es que pueden usarse como dispositivos de protección. El circuito utilizado para proteger contra sobretensiones se llama circuito de palanca.
La siguiente figura muestra un circuito de palanca que utiliza SCR. Este circuito de palanca está conectado a través del circuito o carga a proteger. Este circuito consta de un SCR activado por una disposición de diodo Zener. Este diodo Zener se elige para actuar como un interruptor abierto en condiciones normales de funcionamiento.
Por lo tanto, el voltaje a través de la resistencia será cero y el SCR permanecerá apagado.
Cuando el voltaje de suministro excede el límite especificado, el diodo Zener comienza a conducir, creando un voltaje suficiente a través de la resistencia. Esto pone al SCR en modo de conducción. La caída de voltaje a través del SCR se reduce ya que está en modo de conducción, protegiendo así la carga de sobretensiones.
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