El rectificador controlado de silicio SCR, es un semiconductor que presenta dos estados estables: en uno conduce, y en otro está en corte (bloqueo directo, bloqueo inverso y conducción directa).
El objetivo del rectificador controlado de silicio SCR es retardar la entrada en conducción del mismo, ya que como se sabe, un rectificador controlado de silicio SCR se hace conductor no sólo cuando la tensión en sus bornes se hace positiva (tensión de ánodo mayor que tensión de cátodo), sino cuando siendo esta tensión positiva, se envía un impulso de cebado a puerta.
(construccion del SCR)
Funcionamiento básico del SCREl siguiente gráfico muestra un circuito equivalente del SCR para comprender su funcionamiento.
Al aplicarse una corriente IG al terminal G (base de Q2 y colector de Q1), se producen dos corrientes: IC2 = IB1.
IB1 es la corriente base del transistor Q1 y causa que exista una corriente de colector de Q1 (IC1) que a su vez alimenta la base del transistor Q2 (IB2), este a su vez causa más corriente en IC2, que es lo mismos que IB1 en la base de Q1.
Este proceso regenerativo se repite hasta saturar Q1 y Q2 causando el encendido del SCR.
La curva característica tensión-corriente de un SCR típico operando en condiciones normales de temperatura se ilustra en la Figura 1.6a. Esta es una gráfica que relaciona la corriente de ánodo iA, en función de su tensión ánodo-cátodo, sin señal de compuerta, iG = 0.
Circuito Equivalente del Funcionamiento del SCR
(El circuito de la Fig. 2 simula un SCR)
características del controlador SCR
Arranque suave & detección del ciclo faltante
Estas características son requeridas en el control de ángulo de fase para asegurar que la potencia de la carga sea gradualmente incrementada desde cero, al valor determinado por la señal de comando si la potencia de la carga sea interrumpida. Esto aumento gradual de la potencia previene sobre corrientes y evita la posibilidad de saturar cargas inductivas como transformadores.
Limitación de corriente
Esta característica, solo disponible en controladores de ángulo de fase, provee un medio para prevenir que la corriente de carga exceda un valor predeterminado. Limitar la corriente es utilizado para proteger a la carga, controlador SCR, fusibles, y alimentación del sistema, en contra de sobrecorrientes grandes que podrían ocurrir durante el arranque debido a cargas de baja resistencia en frio.
Retroalimentación/ alimentación adelantada
Ambas, la retroalimentación y la alimentación adelantada proveen los medios para lograr una relación lineal entre la salida deseada y el control o la señal de comando. Retroalimentación implica que el parámetro deseado es medido y "alimentado" a la entrada del control en tal manera que la salida puede ser aumentada o reducida si se requiera una acción correctiva. Alimentación adelantada envuelve una técnica menos costosa, en la cual la salida es simulada en el circuito y una acción correctiva es implementada basada en la respuesta del circuito simulado. Ambas técnicas proveen una salida lineal al respecto al control o las señales de comando y eliminan los efectos de las variaciones de la carga y alimentación.
Disparo por sobrecorriente
La característica del disparo por sobrecorriente previene que el SCR sea encendido si la corriente del SCR ha excedido un valor predeterminado durante el último medio-ciclo. Esencialmente, esta característica es un fusible electrónico el cual elimina la necesidad de fusibles semiconductores costosos y problemáticos. El controlador puede ser reiniciado al remover y reaplicar energía o cerrar momentáneamente un interruptor remoto. Esta característica se ha probado como una técnica de protección más fiable que fusibles de acción rápida.
Detección de cortocircuito en el SCR
Si un SCR falla, típicamente experimenta un cortocircuito, permitiendo el flujo continuo de la corriente de carga. En el evento que el SCR tenga un cortocircuito, esta característica activa un relé que puede usarse para activar una alarma o remover la energía del sistema.
Sync-Guard (guarda de sincronización)
Esta característica, disponible en algunos controladores de cruce por cero hechos por Control Concepts, reduce la posibilidad de una operación sincronizada de dos o más controladores. Reduce las variaciones en la demanda de energía resultando en un voltaje de alimentación más estable y un factor de potencia mejorado. La característica Sync-Guard (protección de sincronización) no cambia la potencia aplicada a la carga pero ajusta el tiempo durante el que se aplica la potencia, de tal manera que reducirá la posibilidad de que los controladores estén en estado “ON” (encendido) y “OFF” (apagado) al mismo tiempo.
Trans-Guard (guarda de transformador)
El uso de controladores cruce por cero en el secundario de un trasformador puede causar saturación del transformador resultando en temperaturas excesivas y fallas prematuras.
Los transformadores pueden ser forzados a saturarse si un voltaje CD es aplicado al primario. Un voltaje CD puede ser inducido en el primario por componentes de CD en el secundario. Un circuito rectificador de media-onda inducirá un voltaje CD en el primario por el hecho que la caída de tensión a través de la resistencia de fuente durante el medio-ciclo en lo cual el diodo conduce, bajará el voltaje primario. El efecto es el mismo como si un controlador de cruce por cero no proveería un número igual de medio-ciclos positivos y negativos a la carga. La inductancia de fuente también puede causar un voltaje CD en el primario del transformador. La característica Trans-Guard elimina los problemas al siempre entregar un número impar de medio-ciclos ON (encendido) y un número par de medio-ciclos OFF (apagado). Esta técnica garantiza que no ocurra CD independientemente de la impedancia de fuente o la configuración de la carga.
Saturación de transformador por corriente secundaria CD:
No es probable que ocurra un problema de saturación cuando la carga es un pequeño porcentaje de la capacidad del transformador o cuando la resistencia de fuente y la inductancia sean pequeñas. Sin embargo, siempre es posible que un problema exista a menos que el controlador sea diseñado con la característica descrita arriba.
Especificaciones.
Corresponden a la región puerta-cátodo y determinan las propiedades del circuito de mando que responde mejor a las condiciones de disparo. Los fabricantes definen las siguientes características:-Tensión directa máx. ....................................................................: VGFM
- Tensión inversa máx. ...................................................................: VGRM
- Corriente máxima..........................................................................: IGM
- Potencia máxima...........................................................................: PGM
- Potencia media..............................................................................: PGAV
- Tensión puerta-cátodo para el encendido.......................................VGT
- Tensión residual máxima que no enciende ningún elemento......... VGNT
- Corriente de puerta para el encendido...........................................: IGT
- Corriente residual máxima que no enciende ningún elemento.......: IGNT
Determinan la naturaleza del circuito de mando que mejor responde a las condiciones de disparo.
Para la región puerta- cátodo los fabricantes definen entre otras las siguientes caracteristicas
Vgfm, Vgrm, Igm, Pgm, Pgav, Vgt, Vgnt, Igt, Ignt.
APLICACIONES DEL SCR
Unas cuantas aplicaciones del SCR pueden ser un interruptor estático, un sistema de control de fase, uncargador de baterías, un controlador de temperatura, y un sistema de luces de emergencia .
Un interruptor estático serie de media onda se muestra en la figura (1a). Si el interruptor se cierra como semuestra en la figura (1b), circulará una corriente de compuerta durante la parte positiva de la señal de entrada,disparando al SCR.El resistor R, limita la magnitud de la corriente de compuerta. Cuando el SCR se dispare, el voltaje ánodo acátodo (VF) disminuirá el valor de conducción, produciéndose una corriente de compuerta bastante reducida ypérdidas sumamente bajas en el circuito de compuerta. En la región negativa de la señal de entrada, el SCR seapagará, ya que el ánodo es negativo con respecto al cátodo. El diodo D, se incluye para evitar una inversiónen la corriente de compuerta.Las formas de onda para la corriente y voltaje de carga resultantes se presentan en la figura (1b).El resultadoes una señal rectificada de media onda a través de la carga. Si se desea una conducción con una duraciónmenor que 180°, el interruptor puede cerrarse a cualquier desplazamiento de fase durante la parte positiva dela señal de entrada. El interruptor puede ser electrónico, electromagnético o mecánico, dependiendo de laaplicación
Aspecto Fisico
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