En un sistema de transmisión de energía eléctrica , un reactor controlado por tiristores (TCR) es una reactancia conectada en serie con una válvula de tiristor bidireccional. La válvula de tiristor está controlada por fase, lo que permite ajustar el valor de la potencia reactiva entregada para satisfacer las diferentes condiciones 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 es un reactor controlado magnéticamente (MCR), un tipo de amplificador magnético también conocido como transductor .
En paralelo con la reactancia y la válvula de tiristor conectadas en serie, también puede haber un banco de condensadores, que puede estar conectado permanentemente o que puede utilizar conmutación mecánica o de tiristores. La combinación se llama compensador VAR estático .
Un reactor controlado por tiristores suele ser un conjunto trifásico, normalmente conectado en disposición delta para proporcionar una cancelación parcial de armónicos . A menudo, el reactor TCR principal se divide en dos mitades, con la válvula de tiristor conectada entre las dos mitades. Esto protege la vulnerable válvula de tiristor contra daños debidos a descargas eléctricas, rayos, etc.
La corriente en el TCR varía desde el máximo (determinado por el voltaje de conexión y la inductancia del reactor) hasta 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 abre la válvula del tiristor y la corriente comienza a fluir.
La corriente máxima se obtiene cuando α es 90°, momento 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 de la tensión de la barra colectora línea a línea a la que está conectado el SVC
L tcr es la inductancia total de TCR por fase
La corriente tiene un retraso de 90° con respecto a la tensión según 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 del TCR, en función del tiempo, viene dada por:
De lo contrario, cero.
Un TCR consta de dos elementos principales de equipo: el reactor en sí, que suele tener un núcleo de aire (aunque son posibles los reactores con núcleo de hierro) y la válvula de tiristor. Dependiendo del voltaje del sistema, es posible que se requiera un transformador de potencia intermedio para aumentar el voltaje manejado por los tiristores al voltaje del sistema de transmisión.
La válvula de tiristor normalmente consta de 5 a 20 pares de tiristores conectados en paralelo inverso y conectados en serie. La conexión en paralelo inverso es necesaria porque la mayoría de los tiristores disponibles comercialmente pueden conducir corriente en una sola dirección. La conexión en serie es necesaria porque el voltaje máximo de los tiristores disponibles comercialmente (hasta aproximadamente 8,5 kV) es insuficiente para el voltaje al que está conectado el TCR. Para algunas aplicaciones de bajo voltaje, es posible evitar la conexión en serie de tiristores; En tales casos, la válvula de tiristor 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 - condensador conectado a través de él, para forzar que el voltaje a través de la válvula se divida uniformemente entre los tiristores y amortiguar el "sobreimpulso de conmutación" que ocurre cuando la válvula apaga.
Un TCR que funciona con α > 90° genera cantidades sustanciales de corrientes armónicas, particularmente en los armónicos 3.º, 5.º y 7.º. Al conectar el TCR en triángulo, 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, 11.º, 13.º, 17.º, etc.) deben filtrarse para evitar una distorsión excesiva de la tensión en la red de CA. Esto generalmente se logra conectando filtros de 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)