Tipos de tiristores: Existen diferentes tipos de tiristores cada uno cumple una función especifica a continuación se presentan los tipos de tiristores.
SCR (Silicon-
Controlled Rectifier):
Funcionamiento: Funciona Funcionamiento: Funciona a la frecuencia de línea y se apagan por conmutación natural. Control de compuerta: Corriente compuerta: Corriente de activación sin control de apagado. pulso apagado con conmutación natural. natural. Características de control: Activación control: Activación con una señal de pulso Ventajas: Activación Ventajas: Activación sencilla, dispositivo de ganancia es muy alta. Bajo costo , alto voltaje , alta corriente. Desventajas: baja Desventajas: baja velocidad de conmutación no se puede apagar el control de compuerta. Frecuencia: baja Frecuencia: baja 60Hz Voltaje: 1.5KV Voltaje: 1.5KV , 0.1 MVA Corriente: 1KA Corriente: 1KA , 0.1 MVA
BCT( Bidireccional Fhase-Controlled Thyristors):
Funcionamiento: es Funcionamiento: es un dispositivo único que combina la ventaja de tener dos tiristores en un encapsulado. Control de compuerta: Dos compuerta: Dos compuertas corriente para activación sin control de apagado. pulso apagado con conmutación natural. natural. Características de control: Activación control: Activación con una señal de pulso
Ventajas: Igual Ventajas: Igual que los SCR controlados por fase, excepto que tienen dos compuertas y la corriente puede pasar en ambas direcciones .combina dos SCR espalda con espalda en un solo dispositivo. Desventajas: Similar Desventajas: Similar a los SCR controlados por fase. Frecuencia: baja Frecuencia: baja 60Hz Voltaje: 6.5KV, Voltaje: 6.5KV, 1.5KA , 0.1 MVA Corriente: 3KA Corriente: 3KA , 1.8KV 0.1 MVA
LASCR(Light-Activated LASCR(Light-Activated Sillicon-controlled Rectifier ):
Funcionamiento: Enciende Funcionamiento: Enciende por irradiación directa, con luz, de la oblea de silicio Control de compuerta: Señal compuerta: Señal luminosa para activar . sin control de apagado. pulso apagado con conmutación natural. natural. Características de control: Activación control: Activación con una señal de pulso Ventajas: Parecidas Ventajas: Parecidas a los SCR controlados por fase, excepto que la compuerta esta aislada y se puede operar a control remoto. Desventajas: Parecidos Desventajas: Parecidos a los de la SCR controlados por fase. Frecuencia: baja Frecuencia: baja 60Hz
TRIAC(Tiristores TRIAC(Tiristores de Triodo Bidimensional):
Funcionamiento: Puede Funcionamiento: Puede conducir en ambas direcciones y se usa para control por fase. Control de compuerta: Corriente compuerta: Corriente de activación sin control de apagado. Características de control: Activacion control: Activacion aplicando un pulso pulso de señal a la compuerta para flujo de corriente en ambas direcciones. Apagado con conmutación natural.
Ventajas: Igual que los SCR(fase) excepto que la corriente puede pasar en ambas direcciones ,ti ene una compuerta para activar en ambas direcciones. Desventajas: Parecidos Desventajas: Parecidos a los SCR(fase), excepto para aplicaciones de baja potencia. Frecuencia: baja Frecuencia: baja 60Hz
GTO(Tiristores GTO(Tiristores apagados por
compuerta):
Funcionamiento: Enciende Funcionamiento: Enciende aplicando una señal positiva a la compuerta pero puede abrirse con una señal negativa de compuerta. Control de compuerta: Corriente compuerta: Corriente para control activación y apagado. Características de control: Activado control: Activado con una señal positiva en l a compuerta , apagado con un pulso negativo. Ventajas: Parecidos a los tiristores de apagado rápido, excepto que se puede apagar con un pulso negativo. Desventajas: La Desventajas: La ganancia en apagado es baja , requiere una gran corriente de compuerta en estado encendido. Hay una larga cola de corriente durante el apagado. Dispositivo de retención que requiere una corriente minima en la compuerta para mantener un estado de encendido. Frecuencia: Intermedia Frecuencia: Intermedia 5KHz.
Condiciones para activar un Tiristor. Luz: Si Luz: Si un haz de luz incide en las uniones de un tiristor, hasta llegar al mismo silicio, el número de pares electrón-hueco aumentará pudiéndose activar el tiristor. Corriente de Compuerta: Para Compuerta: Para un tiristor polarizado en directa, la inyección de una corriente de compuerta al aplicar un voltaje positivo entre compuerta y cátodo lo activará. Si aumenta esta corriente de compuerta, disminuirá el voltaje de bloqueo directo, revirtiendo en la activación del dispositivo. Térmica: Una Térmica: Una temperatura muy alta en el tiristor produce el aumento del número de pares electrón-hueco, por lo que aumentarán las corrientes de fuga, con lo cual al aumentar la diferencia entre ánodo y cátodo, y gracias a la acción regenerativa, esta corriente puede llegar a ser 1, y el tiristor puede activarse. Este tipo de activación podría comprender una fuga tér mica, normalmente cuando en un diseño se establece este método como método de activación, esta fuga tiende a evitarse. Alto Voltaje: Si Voltaje: Si el voltaje directo desde el ánodo hacia el cátodo es mayor que el voltaje de ruptura directo, se creará una corriente de fuga lo suficientemente grande para que se inicie la activación con retroalimentación. Normalmente este tipo de activación puede dañar el dispositivo, hasta el punto de destruirlo.
Elevación del voltaje ánodo-cátodo: Si ánodo-cátodo: Si la velocidad en la elevación de este voltaje es lo suficientemente alta, entonces la corriente de las uniones puede ser suficiente para activar el tiristor. Este método también puede dañar el dispositivo.
Conmutación del lado de la línea En este tipo de conmutación, la descargar y recarga del capacitor no se llevan a cabo a través de la carga, por lo que el circuito de conmutación se puede probar sin conectarla la siguiente figura muestra un circuito como estos. Cuando se dispara el tiristor T2, el capacitor C se carga hasta 2Vs, y T2 se auto conmuta. El tiristor T3 se dispara para invertir el voltaje del capacitor hasta -2Vs, y T3 queda auto conmutado. Si suponemos que el tiristor T1 está conduciendo y lleva una corriente de carga Im , el tiristor T2 se dispara para desactivar T1, el disparo del tiristor T2 dará polarización directa al diodo Dm. Y aplicara un voltaje inverso de 2V, a través de T1; T1 se desactivara. La descargar y recarga del capacitor se efectúan a través de la alimentación. Para probar el circuito de conmutación no se requiere de la conexión de la carga. El inductor L lleva la corriente de carga, la corriente del capacitor se expresa como:
Con condiciones iniciales i (t=0)=Im y Vc (t=0)=-2Vs, la solución de la ecuación da la corriente y voltaje del capacitor como:
El tiempo de desactivación del circuito, toff, se obtiene de la condición Vc (t=toff)=0 de la ecuación Vc (t), y después de simplificar se resuelve como:
El tiempo de conducción del tiristor T2, que se puede determinar a partir de la condición i (t=t1)=0 en la ecuación i (t), está dado por:
Bajo condiciones de no carga, Im=0 y x es infinito. La ecuación Vc (t) da el valor de toff como:
, el voltaje de la ecuación Vc (t) se convierte en Vc (t=t1)=Vo=4Vs, y habrá una Nota. Si Im=0 y t1= √ elevación continúa del voltaje del capacitor. A fin de limitar la sobrecarga del capacitor, por lo común el inductor L se reemplaza por un transformador de recuperación de energía con un diodo, tal y como se muestra a continuación.
Los circuitos de control de disparo de compuerta más empleado son los siguientes:
Figura 1. Circuito de disparo sencillo SCR
El circuito anterior tiene la desventaja que sólo pueden obtenerse variaciones de ángulo entre 0◦ y 90 ◦, loc cuales sólo pueden lograrse mediante un cálculo adecuado de las resistencias fijas y variables La ventaje del circuito (2) es que el ángulo de retardo de disparo se puede llevar más allá de los 90◦. debido al u so del capacitor, el cual puede almacenar energía.
Figura 2. Circuito de control de compuerta SCR con mejora.
Figura 3. Circuito de control de compuerta SCR mejorados.
Cualquiera de los dos cir cuitos cuitos mostrados en la figura (3) (3 ) ofrecen mejores resultados que el circuito de la figura (2). El circuito a ofrece un mejor resultado que los mencionados anteriormente debido al uso de capacitores de la resistencia colocada antes de la compuerta, con lo que se asegura una carga mayor a 0,6V para que pueda ser disparado el SCR. El circuito b) muestra una doble red RC para el control de compuerta. En este esquema, el voltaje retardado a través de C1 es usado para cargar a C2, lo que da por resultado un retardo aún mayor en la acumulación del voltaje de la compuerta. Los L os capacitores de la figura (3) generalmente (3) generalmente caen en el rango de 0,01a1μF.Las 0,01a1μF.Las constantes de tiempo:
(R1 +R2)C = 1mseg −30mseg (R1 +R2)C1 = 1mseg 1mseg −30mseg (R3)C2 = 1mseg −30mseg
