El control por disparo de fase ( PFC ), también llamado corte de fase o control de ángulo de fase , es un método para limitar la potencia, aplicado a voltajes de CA. [1] Funciona modulando un tiristor , SCR , triac , tiratrón u otros dispositivos similares a diodos con compuerta dentro y fuera de la conducción en un ángulo de fase predeterminado de la forma de onda aplicada. [2]
El control por fases (PFC) se utiliza a menudo para controlar la cantidad de voltaje , corriente o potencia que una fuente de alimentación suministra a su carga. Lo hace para crear un valor promedio en su salida. Si la fuente tiene una salida de CC, su base de tiempo no tiene importancia para decidir cuándo activar o desactivar la fuente, ya que el valor que se activará y desactivará es continuo.
La modulación por ancho de pulso ( PFC) se diferencia de la modulación por ancho de pulso (PWM) en que se refiere a suministros que generan una forma de onda modulada, como la forma de onda de CA sinusoidal que genera la red eléctrica nacional. En este caso, es importante que el suministro emita pulsos de encendido y apagado en la posición correcta en el ciclo de modulación para que se alcance un valor conocido; por ejemplo, el controlador podría encenderse en el pico de una forma de onda o en su base si no se tuviera en cuenta la base de tiempo del ciclo.
Los controladores activados por fase reciben su nombre del hecho de que activan un pulso de salida en una determinada fase del ciclo de modulación de la entrada. En esencia, un PFC es un controlador que puede sincronizarse con la modulación presente en la entrada.
La mayoría de los controladores activados por fase utilizan tiristores u otros dispositivos de conmutación de estado sólido como elementos de control. Los controladores basados en tiristores pueden utilizar tiristores de apagado por compuerta (GTO) , lo que permite al controlador no solo decidir cuándo activar la salida, sino también cuándo desactivarla, en lugar de tener que esperar a que la forma de onda regrese al siguiente cruce por cero .
Un controlador activado por fases, como una fuente de alimentación conmutada de topología reductora , solo puede suministrar un voltaje de salida que no exceda su entrada, menos las pérdidas que se produzcan en los propios elementos de control. Siempre que la modulación durante cada ciclo sea predecible o repetitiva, como ocurre en la red eléctrica de CA nacional, para obtener una salida inferior a su entrada, un control activado por fases simplemente se apaga para un ángulo de fase determinado del ciclo de modulación de la entrada. Al activar el dispositivo para que conduzca en un ángulo de fase superior a 0 grados, un punto después de que comience el ciclo de modulación, una fracción de la energía total dentro de cada ciclo está presente en la salida.
Para lograr un efecto similar al de un "boost", los diseños de PFC deben reducirse de modo que el máximo presente en la entrada sea mayor que los requisitos de salida nominal. Cuando la fuente se enciende por primera vez o funciona en condiciones nominales, el controlador entregará continuamente menos del 100 % de su entrada. Cuando se requiere un boost, el controlador entrega un porcentaje más cercano al 100 % de la entrada máxima disponible.
La reducción de potencia de los controladores de disparo por fases alimentados por la red eléctrica es importante, ya que se utilizan a menudo para controlar cargas resistivas , como elementos de calefacción. Con el tiempo, la resistencia de los elementos de calefacción puede aumentar. Para tener esto en cuenta, un control de disparo por fases debe poder proporcionar cierto grado de voltaje adicional para extraer la misma corriente de calefacción a través del elemento. La única forma de lograr esto es diseñar deliberadamente la fuente de alimentación para que requiera menos del 100 % del ciclo de modulación de entrada cuando se instalan los elementos por primera vez, abriendo progresivamente la fuente de alimentación hasta llegar a proporcionar el 100 % del ciclo de modulación de entrada a medida que los elementos envejecen.
La aplicación más común es en interruptores reguladores de intensidad para el control de la iluminación doméstica.
Anteriormente, para aplicaciones industriales, se utilizaban transformadores de múltiples tomas, extremadamente caros y pesados, como fuente de alimentación para dichos elementos, y la toma del devanado correspondiente se conectaba al elemento para producir la temperatura deseada. Esto limitaba la resolución de la temperatura al número de combinaciones de tomas disponibles. A menudo se utilizan en controladores diseñados para equipos como hornos y calderas eléctricos.
En los equipos modernos, generalmente de alta potencia, el transformador se reemplaza por controladores activados por fase que conectan la carga directamente a la red eléctrica, lo que da como resultado un sistema sustancialmente más barato y liviano. Sin embargo, el método generalmente se limita a su uso en equipos que serían poco realistas sin él. Esto se debe a que la eliminación del transformador de red significa que la carga tiene continuidad eléctrica con la entrada. Para hornos y hornos industriales, la entrada suele ser la CA de la red nacional, que a su vez está referenciada eléctricamente a tierra. Con la salida del controlador referenciada a tierra, un usuario solo necesita estar en contacto con tierra y uno de los terminales de salida para correr el riesgo de recibir una descarga eléctrica. Con muchos equipos de alta potencia que funcionan con 415 V trifásicos [ aclaración necesaria ] , entradas de alta corriente y que tienen cualquier gabinete o marco presente conectado a tierra (a tierra), este es un riesgo grave que debe evaluarse cuidadosamente.
La primera patente de los controladores de disparo por fases data de 1912. [ cita requerida ] Sin embargo, su realización fue posible por primera vez en la década de 1920, cuando se pusieron a disposición rectificadores de válvulas de arco de mercurio con rejillas de control. Debido a las limitaciones de las válvulas de arco de mercurio, este método de regulación de voltaje no era común en ese momento. Se generalizó con la invención de los tiristores de estado sólido a fines de la década de 1950.
Controladores de disparo por ráfaga
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