Control de Ángulo de Disparo por Fase
Introducción
En la práctica anterior, nos enfocamos en la sección de potencia de un rectificador controlado. Ahora, nos concentraremos en una técnica común para producir impulsos sincronizados: el control de fase. Lo veremos aplicado en un control de iluminación doméstico para lámparas de incandescencia.
Concepto
El control de fase consiste en determinar, al inicio de cada período de trabajo (ciclo, semiciclo, etc.), cuánto tiempo se debe retrasar la conexión de la carga con la fuente de energía, basándose en una consigna. En un rectificador, el control de fase retrasa la entrada en conducción de los tiristores.
A este retraso se le llama ángulo α de conducción. La alteración de α modifica la tensión en la carga (tensión media y eficaz), y por ende, el trabajo realizado (velocidad en un motor, calor en una resistencia, etc.).
Detección del Paso por Cero
El control por fase comienza con la detección del momento en que las fases del rectificador toman valor cero. Esta condición es la referencia para la sincronización, ya que una vez detectada, solo queda esperar el tiempo especificado por la consigna para generar el impulso de disparo.
Generador de Rampa
Para lograr el retardo, se genera una rampa de tensión cargando un condensador a través de una resistencia. En el paso por cero, el condensador se descarga completamente para que la rampa comience a crecer desde cero.
Comparador
Un circuito comparador compara las tensiones de la rampa y la consigna. Cuando la rampa supera la consigna, el comparador genera una señal cuadrada cuyo flanco indica el momento de conducción de los tiristores.
Conformación de los Pulsos
En cargas inductivas, la duración del pulso aplicado a la compuerta del tiristor puede ser insuficiente. Para asegurar el cebado, se pueden usar dos métodos:
- Aplicar un tren de pulsos cortos durante el período de conducción.
- Ajustar la anchura del pulso para asegurar el cebado con un solo pulso.
El TCA 785
Utilizaremos el circuito integrado TCA 785, diseñado para controlar una fase. Para un sistema trifásico, se necesitarían tres chips.
Su funcionamiento se basa en:
- Tomar una muestra de la tensión de red (patilla Vsync).
- Controlar la carga del condensador C10 a corriente constante (resistencia R9).
- Un comparador que compara:
- Tensión del condensador (patilla 10).
- Voltaje de consigna (patilla 11).
Cuando la rampa supera la consigna, se generan los impulsos de disparo. El ángulo de control varía entre 0º y 180º.
Las salidas Q1 y Q2 proporcionan los pulsos de disparo. El condensador en la patilla 12 determina la anchura de los pulsos.
El TCA 785 también ofrece salidas auxiliares para controlar reguladores más complejos.
Circuito de Aplicación
Controlaremos un triac para regular la iluminación de una lámpara incandescente, siguiendo una aplicación recomendada por Siemens.
En el Laboratorio
Los circuitos se conectarán a una lámpara de 100W y a la red. Se deben seguir las indicaciones del profesor. Se registrarán las señales de control con un osciloscopio y se medirá la tensión eficaz en la carga con un polímetro para diferentes ángulos de disparo, comparando las mediciones con los cálculos teóricos.