En un sistema de transmisión de energía eléctrica , un reactor controlado por tiristores (TCR) es una reactancia conectada en serie con una válvula de tiristores bidireccional . La válvula de tiristores está controlada por fase, lo que permite ajustar el valor de la potencia reactiva entregada para satisfacer las condiciones variables del sistema. Los reactores controlados por tiristores se pueden utilizar para limitar los aumentos de voltaje en líneas de transmisión con carga ligera. Otro dispositivo que solía utilizarse para este propósito era un reactor controlado magnéticamente (MCR), un tipo de amplificador magnético también conocido como transductor .
En paralelo con la reactancia conectada en serie y la válvula de tiristores, también puede haber un banco de capacitores, que puede estar conectado permanentemente o que puede utilizar conmutación mecánica o de tiristores. La combinación se denomina compensador estático de VAR .
Un reactor controlado por tiristores suele ser un conjunto trifásico, normalmente conectado en una disposición delta para proporcionar una cancelación parcial de armónicos . A menudo, el reactor TCR principal se divide en dos mitades, con la válvula de tiristores conectada entre las dos mitades. Esto protege a la vulnerable válvula de tiristores de daños debidos a descargas disruptivas, descargas de rayos, etc. [1]
La corriente en el TCR varía desde el máximo (determinado por el voltaje de conexión y la inductancia del reactor) a casi cero variando el "Ángulo de retardo de disparo", α. α se define como el ángulo de retardo desde el punto en el que el voltaje se vuelve positivo hasta el punto en el que se enciende la válvula del tiristor y comienza a fluir la corriente.
La corriente máxima se obtiene cuando α es 90°, punto en el que se dice que el TCR está en "plena conducción" y la corriente rms viene dada por:
Dónde:
V svc es el valor rms del voltaje de la barra colectora de línea a línea a la que está conectado el SVC
L tcr es la inductancia total del TCR por fase
La corriente se retrasa 90° con respecto a la tensión, de acuerdo con la teoría clásica de circuitos de corriente alterna. A medida que α aumenta por encima de 90°, hasta un máximo de 180°, la corriente disminuye y se vuelve discontinua y no sinusoidal. La corriente TCR, en función del tiempo, se expresa entonces como:
De lo contrario, cero.
Un TCR consta de dos elementos principales: el propio reactor, que suele tener núcleo de aire (aunque también es posible utilizar reactores con núcleo de hierro) y la válvula de tiristores. Según la tensión del sistema, puede ser necesario un transformador de potencia intermedio para elevar la tensión que manejan los tiristores a la tensión del sistema de transmisión.
La válvula de tiristores consta normalmente de 5 a 20 pares de tiristores conectados en paralelo inverso en serie. La conexión en paralelo inverso es necesaria porque la mayoría de los tiristores disponibles en el mercado pueden conducir corriente en una sola dirección. La conexión en serie es necesaria porque la tensión nominal máxima de los tiristores disponibles en el mercado (hasta aproximadamente 8,5 kV) es insuficiente para la tensión a la que está conectado el TCR. Para algunas aplicaciones de baja tensión, puede ser posible evitar la conexión en serie de los tiristores; en tales casos, la válvula de tiristores es simplemente una conexión en paralelo inverso de dos tiristores.
Además de los propios tiristores, cada par de tiristores en paralelo inverso tiene un circuito de resistencia y condensador conectado a través de él, para forzar que el voltaje a través de la válvula se divida uniformemente entre los tiristores y para amortiguar el "sobreimpulso de conmutación" que ocurre cuando la válvula se apaga.
Un TCR que funciona con α > 90° genera cantidades sustanciales de corrientes armónicas, especialmente en los armónicos 3.º, 5.º y 7.º. Al conectar el TCR en delta, las corrientes armónicas de orden 3n ("armónicos triples") fluyen solo alrededor del delta y no escapan al sistema de CA conectado. Sin embargo, los armónicos 5.º y 7.º (y en menor medida los 11.º, 13.º, 17.º, etc.) deben filtrarse para evitar una distorsión excesiva de la tensión en la red de CA. Esto se logra generalmente conectando filtros armónicos en paralelo con el TCR. Los filtros proporcionan potencia reactiva capacitiva que compensa parcialmente la potencia reactiva inductiva proporcionada por el TCR.
![{\displaystyle \omega t<{\pi -\alpha }:I(\omega t)=I_{tcr-max}{\sqrt {2}}[-cos(\alpha )-cos(\omega t)]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3063203bf61c4863fbd9a2fd9ec19fc520179b7d)
![{\displaystyle \alpha <\omega t<2\pi -\alpha :I(\omega t)=I_{tcr-max}{\sqrt {2}}[cos(\alpha )-cos(\omega t)]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a4001e0c2776bbcc519b89f997286b29683a4416)
![{\displaystyle {\omega t>{\pi +\alpha }}:I(\omega t)=I_{tcr-max}{\sqrt {2}}[-cos(\alpha )-cos(\omega t)]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0415bed2ac0e1a05a1c70a444dadb3e9d24525a8)