Accionamiento de cargas por ángulo de fase y tren de impulsos
Los controladores de potencia o módulos de potencia son dispositivos para controlar la cantidad de energía aplicada a la carga de diversos procesos. La cantidad de energía que se debe aplicar (la carga) es definida por el controlador del proceso que, a través de la señal de salida, transmite la información al controlador de potencia.
El controlador de potencia actúa sobre los tiristores, que son componentes internos con gran capacidad para conducir la corriente eléctrica. Éstos, a su vez, actúan como interruptores eléctricos y, como tales, son dispositivos que sólo tienen dos estados: Encendido o apagado. Entonces, ¿cómo es posible suministrar la carga del proceso en cantidades de energía distintas del 0 % (tiristor apagado) o del 100 % (tiristor encendido)?
La respuesta se encuentra en la técnica de modulación de la tensión de la red que alimenta la carga. Al activar y desactivar los tiristores en momentos determinados, es posible obtener valores medios de potencia proporcionales a los establecidos por el controlador del proceso.
Tradicionalmente, se utilizan dos técnicas:
1 – Modulación de la tensión en ángulo de fase
Cada ciclo de la red de corriente alterna se divide en dos semiciclos. Estos semiciclos se dividen en grados, con un total de 180 grados por cada semiciclo.
En la modulación en ángulo de fase, los tiristores se activan cada semiciclo de la red. La modulación se produce al conectar el tiristor en el ángulo que corresponde al porcentaje de potencia eléctrica fijado por la señal de entrada del controlador de potencia. La desactivación se produce la próxima vez que se cruce por cero. Sólo una parte de cada semiciclo se transmite a la carga.
Por ejemplo: Para una potencia del 50 %, establecida por la señal de entrada, el tiristor se activa a 90° y se desactiva a 180° (al cruzar por cero). Ver el gráfico a continuación:
A continuación se muestran otros valores de potencia aplicados a la carga:
En este tipo de modulación, es posible obtener un control más refinado del proceso. Valores bajos en la señal de entrada favorecen valores bajos de tensión en la carga. Esta característica es importante en procesos en los que es necesario limitar la corriente eléctrica en los primeros momentos tras la puesta en marcha del proceso. El ejemplo muestra el tipo de accionamiento adecuado para instalarse en el lado primario de los transformadores. En estas aplicaciones, para evitar problemas al desactivar la carga, está contraindicado utilizar valores de potencia eléctrica inferiores al 25%.
2 – Modulación de la tensión en ciclo integral (equivalente al tren de impulsos)
En este tipo de modulación, la potencia eléctrica se produce al reducir el número de ciclos de la red aplicados a la carga. El controlador de potencia determina el número de ciclos de la red que deben transmitirse a la carga. Por ejemplo: Para el 10 % de potencia, ajustado por la señal de entrada, el controlador de potencia aplica 1 ciclo a la carga cada 10 ciclos de red. Para el 25 %, aplica 1 ciclo cada 4. Para el 50 %, aplica 1 cada 2. Ver los gráficos a continuación:
Así, la carga se activa durante los cruces por cero de la tensión de red y se desactiva durante los cruces por cero de la corriente eléctrica de la carga. Esta característica trae importantes ventajas a la instalación, ya que no se genera ruido.
Otra ventaja importante de este tipo de modulación es la posibilidad de realizar un accionamiento más lineal de la carga. Como esta técnica no requiere un periodo de ciclo (cycle time), no hay largos intervalos sin que se active la carga.
Por ejemplo: En la modulación por tren de impulsos con un periodo de ciclo fijado en 1 segundo, cuando el controlador de potencia aplique un 25 % de potencia a la carga, tendremos 0,25 segundos de carga activada y 0,75 segundos de carga desactivada. De este modo, se obtiene una especie de «latido». En estas condiciones, las lámparas incandescentes seguirían parpadeando. Con la técnica sin el periodo de ciclo, la carga se activa durante 16,6 ms (1 ciclo) y permanece desactivada durante otros 49,8 ms (3 ciclos de red).
Controladores de potencia PCW y PCWE
En los controladores de potencia de las series PCW y PCWE de NOVUS, se pueden encontrar 2 técnicas para accionar cargas eléctricas en un mismo dispositivo. Al configurar el controlador, es posible seleccionar la técnica que se va a utilizar. Además de esta ventaja, los controladores NOVUS presentan las siguientes características:
- Tensión de carga: 180~440 Vac; 50/60 Hz
- Señal: 0-20 mA, 4-20 mA, 0-5 V, 1-5 V, 0-10 V, 2-10 V y potenciómetro de 10 k
- Alimentación de control: 220 Vac; 50/60 Hz
- Alarma con relé SPST; 3 A / 250 Vac
- Rigidez dieléctrica entre piezas: 2500 V
- Temperatura de funcionamiento: -10 a 60 °C
- Carcasa de plástico: ABS+PC / UL-94V0
- Para redes de 220/380 V
- Carcasa compatible con las normas NR10
- Tren de impulso y Ángulo de fase en el mismo modelo
- Múltiples señales de comando
- Fusibles integrados
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