Choppers-Una introducción general
Choppers
Un chopper es básicamente un convertidor de cc a CC cuya función/uso principal es crear voltaje de cc ajustable a partir de fuentes de voltaje de CC fijas mediante el uso de semiconductores.
Tipos de picadoras
La clasificación principal de los tipos de picadoras se da en otro post. Eche un vistazo: TIPOS DE CIRCUITOS DE HELICÓPTEROS
Hay dos tipos de helicópteros: CA y CC.
Chopper de enlace de CA
En el caso de un chopper de enlace de ca, el primer cc se convierte en ca con la ayuda de un inversor. Después de eso, un transformador aumenta o disminuye la CA, que luego se convierte de nuevo a CC mediante un rectificador de diodos. El picador de enlace de Ca es costoso, voluminoso y menos eficiente, ya que la conversión se realiza en dos etapas.
Chopper de CC
Un chopper de CC es un dispositivo estático que convierte el voltaje de entrada de CC fijo en un voltaje de salida de CC variable directamente. Un picador se puede decir como equivalente de cc de un transformador de ca, ya que se comportan de manera idéntica. Este tipo de helicópteros son más eficientes, ya que implican una conversión de una etapa. Al igual que un transformador, se puede usar un picador para subir o bajar el voltaje de salida de CC fijo. Los picadores se utilizan en muchas aplicaciones en todo el mundo dentro de varios equipos electrónicos. Un sistema de chopper tiene una alta eficiencia, una respuesta rápida y un control suave.
Principio de funcionamiento del Chopper
Un chopper se puede decir como un interruptor semiconductor de encendido / apagado de alta velocidad. La conexión de la fuente a la carga y la desconexión de la carga a la fuente se producen a una velocidad rápida. Considere la figura, aquí se puede obtener un voltaje de carga picado a partir de un suministro de voltaje de CC constante, que tiene una magnitud Vs. El Chopper es el representado por» SW » dentro de un cuadrado punteado que se puede encender o apagar según se desee.
Formas de onda de corriente y voltaje de salida
Echemos un vistazo ahora a las formas de onda de tensión y corriente de salida de un chopper. Durante el período de tiempo, el helicóptero se enciende y el voltaje de carga es igual al voltaje de la fuente Vs. Durante el intervalo, el helicóptero está apagado y la corriente de carga fluirá a través del diodo de rueda libre FD . Los terminales de carga son cortocircuitados por FD y, por lo tanto, la tensión de carga es cero durante Toff. Por lo tanto, se produce una tensión CC cortada en los terminales de carga. Podemos ver en el gráfico que la corriente de carga es continua. Durante el período de tiempo, la corriente de carga aumenta, pero durante la corriente de carga de Toff decae .
El voltaje de carga promedio viene dado por
V0 = Ton / (Ton +Toff) * Vs = (Ton/T) V = A Vs………………(1.0)
Ton: on-time
Toff: off-time
T = Ton + Toff = período de corte
A = Ton / T = ciclo de trabajo
Así que sabemos que la tensión de carga se puede controlar variando el ciclo de trabajo A. ecuación 1.0 muestra que el voltaje de carga es independiente de la corriente de carga, también se puede escribir como
V0 = f. Ton.Vs
f = 1 / T = frecuencia de corte
Picadores escalonados
En el caso del circuito de picador (Consulte la figura denominada «circuito de picador») que se muestra al principio de este artículo, V0 o el voltaje de salida promedio es menor que el voltaje de entrada Vs, por lo que este tipo de picador se denomina picador escalonado. Para un picador escalonado, podemos obtener un voltaje de salida promedio V0 mayor que el voltaje de entrada. La figura (a) muestra la forma elemental de un helicóptero escalonado.
Principio de funcionamiento de un picador escalonado
En un picador escalonado un inductor grande, L está en serie con la tensión de la fuente Vs. Esto forma una ruta cerrada como se muestra en la figura (b). Durante el período de tiempo, la tonelada que el picador está en el inductor almacena energía. Cuando el picador se apaga, la corriente se ve forzada a fluir a través del diodo y cargar durante un tiempo, y como la corriente del inductor no puede morir repentinamente. Cuando la corriente disminuye, la polaridad del campo electromagnético inducido en L se invierte. Figura c). Como resultado, la tensión total disponible a través de la carga viene dada por la ecuación V0 = Vs + L (di/dt) . El voltaje V0 excede el voltaje de la fuente y, por lo tanto, el circuito actúa como un picador escalonado y la energía que se almacena en L se libera a la carga.
Formas de onda de voltaje y corriente
Cuando el picador está encendido, la corriente a través de la inductancia L aumentará de I1 a I2. Como el picador está en la tensión de la fuente se aplica a L que es vL = VS .
Cuando el picador está APAGADO, el KVL para la figura (c) se puede escribir como
vL – V0+Vs =0 o vL =V0-Vs donde vL es el voltaje a través de L. La variación de voltaje de fuente vS , corriente de fuente IS , voltaje de carga v0 y corriente de carga iO se bosqueja en la figura (d). Supongamos que la variación de la corriente de salida es lineal, la entrada de energía al inductor desde la fuente, durante el período de tiempo Tonelada , es
Win= Vs (I1+I2/2) Tonelada
Durante el tiempo en que el picador está apagado, por lo que la energía liberada por el inductor a la carga es
Woff = (V0-Vs)(I1+I2/2).Toff
Supongamos que el sistema no tiene pérdidas, entonces las dos energías dicen que Win y Woff son iguales.
Así que igualando estos dos obtendremos
Vs (I1+I2/2) Ton = (V0-Vs)(I1+I2/2).Toff
Vs Ton = (V0-Vs) Toff
V0Toff = Vs (Toff + Ton) = Vs .T
V0 = VS (T/Toff) = VS (T/T-Ton) =VS (1/(1-a) ………….(2.0)
De la ecuación 2.0 podemos ver que el voltaje promedio a través de la carga se puede aumentar variando el ciclo de trabajo. Si el picador de la figura (a) está siempre apagado, A=0 y V0= Vs. Si el helicóptero está siempre encendido, A = 1 y V0 = infinito como podemos ver en el gráfico. En aplicaciones prácticas, el picador se enciende y apaga para obtener el voltaje de salida promedio de aumento requerido, más voltaje de fuente.
La figura muestra la variación de la tensión de carga V0 con el ciclo de trabajo .
Aplicación del picador escalonado
La figura muestra el frenado regenerativo del motor de corriente continua.
El principio del picador escalonado se puede utilizar para el frenado regenerativo de motores de CC. El voltaje de la armadura Ea es una analogía con el VS y el voltaje V0 es el voltaje de la fuente de CC. Cuando el picador está en el inductor, L almacena la energía y cuando está apagado, el inductor libera la energía. Si Ea / (1-A) excede V0 , la máquina de CC funcionará como generador de CC y la corriente de la armadura fluirá en una dirección opuesta al modo de motor. Como la energía ahora fluye de la máquina de CC a la fuente V0, causará la rotura regenerativa del motor de CC. Incluso a velocidades decrecientes del motor, se puede proporcionar una rotura regenerativa, ya que el Ea de la armadura del motor es directamente proporcional al flujo de campo y a la velocidad del motor.