Rectificador controlado por silicio | Una descripción completa con más de 5 preguntas importantes

Rectificador controlado por silicio

Contenido: SCR - Rectificador controlado por silicio

¿Qué es SCR?

SCR | Definición de rectificador controlado por silicio

  • Un SCR, a veces también llamado rectificador controlado por semiconductores, es un dispositivo de energía de estado sólido de tres terminales y se usa ampliamente para diversas aplicaciones de electrónica de potencia. A veces también se le llama tiristor.
  • Un rectificador controlado por silicio tiene tres terminales, a saber, ánodo, cátodo y puerta.
  • El SCR se puede encender pasando una pequeña corriente a través del terminal de la puerta al cátodo, siempre que el terminal del ánodo tenga un potencial más alto que el cátodo.

Un rectificador controlado por silicio típico tiene el siguiente aspecto:

Rectificador controlado por silicio
Referencia: © Raimond Spekking / CC BY-SA 4.0 (a través de Wikimedia Commons), Laptop Acrobat modelo NBD 486C, tipo DXh2 - STMicroelectronics TYN408G en la unidad de fuente de alimentación 4439CC BY-SA 4.0

Símbolo de rectificador de control de silicio

Un rectificador controlado por silicio se indica con el siguiente símbolo para todos sus usos en diagramas de circuitos y otros fines de representación.

Tipos de rectificador controlado por silicio

Los tiristores se clasifican de la siguiente manera:

  • El tiristor conmutado por la Fuerza.
  • Tiristor conmutado en línea.
  • El tiristor de apagado de puerta (GTO).
  • Tiristor de conducción inversa (RCT),
  • Tiristor de inducción estática (SITH)
  • Tiristor de apagado asistido por puerta (GATT)
  • Rectificador controlado por silicio activado por luz (LASCR).
  • Tiristores de apagado del emisor de tiristores de apagado MOS (MTO) tiristores de apagado del emisor (ETO),
  • Tiristor conmutado por puerta integrado (IGCT).
  • Tiristor controlado por MOS (MCT).

¿Por qué SCR se llama rectificador controlado por silicio?

  • Generalmente, los rectificadores se pueden clasificar como rectificadores controlados y rectificadores no controlados.
  • Los diodos entran en la categoría de rectificadores no controlados ya que conducen sin ningún control, siempre que el voltaje del ánodo sea mayor que el voltaje del cátodo (también llamado condición de polarización directa)
  • Los SCR, por otro lado, se denominan rectificadores controlados ya que conducen solo cuando se activa el terminal de puerta. Por lo tanto, al proporcionar un pulso de activación a la puerta, podemos controlar el funcionamiento del tiristor, siempre que esté en la condición de polarización directa.

Tiristor vs SCR

Los SCR y los tiristores son esencialmente lo mismo y se pueden usar indistintamente. En este artículo también, ambos términos denotarán el mismo dispositivo.

Rectificador controlado por silicio de alta potencia

Los SCR son conocidos por su alta capacidad de manejo de potencia. También están disponibles tiristores naturales o conmutados en línea con una potencia nominal de 6000 V, 4500 A. A nivel de aplicación, estos son valores enormes y ahí radica la importancia de los SCR. Los SCR pueden manejar cantidades tan grandes de voltajes y corrientes sin dañarse a sí mismos. Las características de los SCR aseguran que siempre tendrán importantes aplicaciones de electrónica de potencia.

Funcionamiento del rectificador controlado por silicio

  • Un SCR puede estar en estado ON polarizando hacia adelante la unión ánodo-cátodo y aplicando un pulso de corriente de puerta positiva durante un corto período de tiempo. Una vez que el dispositivo comienza a conducir, podemos eliminar este pulso de puerta y el rectificador controlado por silicio se engancha, aunque no es posible apagar el SCR mediante ningún pulso de puerta.
  • Si la corriente del ánodo intenta ir a -ve, debido al circuito al que está conectado el SCR, el SCR puede apagarse y la corriente será 0.
  • En su estado APAGADO, el tiristor detendrá un voltaje polarizado hacia adelante y no estará en la etapa de conducción.
  • Se pueden estudiar las características IV de un SCR para comprender estos puntos con más detalle.

Es interesante notar que un SCR se puede usar tanto para CA como para CC. Una vez que se cumplen las condiciones para el encendido (voltaje de polarización directa y pulso de puerta positivo), conduce todas las corrientes, independientemente de si es CA o CC.

Características del rectificador controlado por silicio

  • Hasta que el tiristor es activado por un pulso de puerta, si se aplica un voltaje positivo a través de la unión ánodo-cátodo, se dice que el elemento está en estado de bloqueo hacia adelante
  • Una vez que el dispositivo comienza a conducir, el SCR está ENCENDIDO y se puede decir que está en estado de conducción hacia adelante
  • Si el voltaje aplicado es negativo, se dice que el dispositivo está en región de bloqueo inverso. En el estado de bloqueo inverso, solo fluye una corriente de fuga insignificante en el tiristor.
  • Una vez que el voltaje negativo aumenta más allá de un valor llamado voltaje de ruptura inversa, el tiristor comenzará a conducir en la dirección negativa. Este voltaje también se llama voltaje inverso pico. Esto también se llama región de avalancha o ruptura de Zener.

Podemos estudiar el siguiente gráfico de las características del rectificador controlado por silicio (SCR) para tener una mejor idea.

Corriente de bloqueo

Una vez que se elimina el pulso de la puerta, la corriente que fluye desde el ánodo al cátodo debe ser superior a un valor mínimo, llamado corriente de enclavamiento, para mantener el dispositivo en estado ON. De lo contrario, el dispositivo vuelve al estado de bloqueo.

Manteniendo la corriente

  • La corriente de ánodo pequeña es esencial para mantener el tiristor en el estado ON, lo que se conoce como sosteniendo la corriente.
  • La corriente de retención es menor que la corriente de enclavamiento.

Aplicaciones de rectificador controlado por silicio

Debido a la naturaleza controlable del rectificador controlado de silicio y su disponibilidad en un rango muy amplio de clasificaciones de voltaje y corriente, los SCR encuentran su uso en una amplia variedad de aplicaciones.

Algunos de ellos son

  • Accionamientos de motor de velocidad variable
  • Motores de CA, luces, máquinas de soldar
  • Limitadores de corriente de falla
  • Los interruptores automáticos
  • Circuitos de atenuación de luz
  • Control de velocidad del ventilador eléctrico
  • Aplicaciones eléctricas de alta potencia

Atenuador rectificador controlado por silicio

  • Como SCR es un dispositivo controlable, se puede utilizar en circuitos de atenuación.
  • La idea básica detrás de este proceso es que se cambia el punto de la forma de onda donde se enciende el dispositivo. Esencialmente, también es una forma de control de fase. También es llamado atenuación de fase de avance.
  • Generalmente, se da suministro sinusoidal a las luces. Entonces, a diferencia de encender en el punto de cruce por cero, lo encendemos en diferentes instantes, controlando así la potencia.
  • Algunos de los inconvenientes de los circuitos de atenuación SCR son el zumbido / ruido, el ruido eléctrico (armónicos) y la ineficiencia.

Control de calentador SCR

  • La idea general detrás del funcionamiento del SCR Heater es la misma que la del SCR Dimmer, es decir, controlamos la potencia dada a las cargas de la resistencia cambiando el instante de encendido.
  • El calentador SCR funciona variando el hora el calentador eléctrico se enciende y, por lo tanto, modula la cantidad de calor suministrado.
  • El control SCR puede suministrar energía eléctrica principalmente de 2 formas, ángulo de fase disparado y voltaje cero conmutado Modos.

Modo de disparo de ángulo de fase

En este modo, el control es tal que se enciende un porcentaje de energía en cada ciclo (es decir, un ciclo de una corriente alterna). Esto puede proporcionar un suministro de energía suave y variable a los calentadores. Esencialmente, se varía el instante de tiempo en el que se da un pulso de puerta al SCR. Esto es a lo que corresponde el término "ángulo de fase" en el título.

Voltaje cero conmutado

Aquí, los interruptores encienden y apagan los ciclos completos de las formas de onda sinusoidales de manera proporcional, de modo que al variar el número de ciclos de CA, podemos obtener la potencia requerida en la salida.

Controladores de potencia SCR

  • El principio detrás de los controladores de potencia SCR es básicamente lo que hemos discutido antes; controlar el flujo de electricidad (y por lo tanto de energía) desde el suministro hasta el calentador.
  • Los usos en industrias y procesos de fabricación para la regulación de la temperatura para diferentes aplicaciones.
  • Básicamente, ajusta el ángulo de disparo (ángulo de fase desde el punto cero del cruce de la onda sinusoidal hasta el instante en el que se aplica el pulso de la puerta) para mantener una salida de voltaje constante, que se establece.

Controlador de motor SCR

  • Los SCR se pueden emplear para controlar la velocidad de un motor de CC utilizando el siguiente circuito eléctrico.
  • Se utilizan dos SCR para convertir el voltaje de CA de entrada en un voltaje de CC pulsante.
  • Este voltaje de CC pulsante se puede variar controlando la salida del circuito rectificador SCR, que a su vez está controlado por el tiempo de disparo de los pulsos de la puerta. Esencialmente, se varía el voltaje de salida.
  • De esta manera, el SCR puede operar a diferentes niveles y aplicar varios voltajes al inducido del motor, controlando así la velocidad del motor de CC. Si los conductores de tiristores para duraciones más cortas, su voltaje de salida (del circuito rectificador) se vuelve más bajo, se aplica un voltaje más bajo al motor de CC y, por lo tanto, se reduce la velocidad del motor de CC.

SCR vs TRIAC

  • La principal diferencia entre un SCR y un TRIAC es que el SCR es un dispositivo unidireccional, lo que significa que permite el flujo de corriente en una sola dirección, mientras que un TRIAC es un dispositivo bidireccional, es decir, permite el flujo de corriente en ambas direcciones.
  • Para activar un SCR, se requiere un pulso de puerta positivo, mientras que la mayoría de los TRIAC se pueden activar aplicando un voltaje negativo o positivo al terminal de la puerta.
  • Los TRIAC se utilizan principalmente para controlar la alimentación de CA

SCR trifásico

  • Los SCR trifásicos son circuitos en los que se utilizan SCR en cada tramo de fase, es decir, para las 3 fases. El funcionamiento y la aplicación de los SCR son los mismos que antes, con la única diferencia de que ahora se utilizan para suministros trifásicos.
  • Como antes, los SCR se utilizan en dos modos de control, modo de cruce por cero y modo de control de ángulo de fase. Su funcionamiento es el mismo que el explicado antes.

Preguntas Frecuentes

P. En un rectificador controlado por silicio SCR, ¿por qué la corriente de retención es menor que la corriente de enclavamiento?

  • La corriente de enclavamiento, como se definió anteriormente, es la corriente mínima que debe estar presente en el punto de eliminación del pulso de la puerta para mantener la conducción, mientras que la corriente de retención es la corriente mínima que se requiere mantener para mantener el dispositivo en el estado ENCENDIDO.
  • El límite de corriente de enclavamiento se mantiene intencionalmente mayor que la corriente de retención para evitar fallas de encendido de los SCR y proporcionar un funcionamiento suave.

P. ¿Cómo se activa un SCR?

Funcionamiento del rectificador controlado por silicio

P. ¿Por qué SCR se llama rectificador controlado?

Un SCR se llama rectificador controlado porque, a diferencia de un diodo, el tiempo de encendido se puede controlar para el dispositivo. Por lo tanto, los voltajes en el exterior del Rectificador controlado por silicio son controlables en función del instante de encendido.

P. ¿Qué es SCR y sus tipos?

Tipos de rectificador controlado por silicio

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