Análisis de fallas por sobretensiones transitorias en circuitos rectificadores controlados por tiristores en aplicaciones de media tensión y muy alta potencia

Abstract

Abstract– El presente trabajo introduce el análisis de los fenó-menos transitorios que se presentan al momento de energizar o desenergizar un transformador trifásico cuya carga del lado secun-dario es un rectificados trifásico controlado por tiristores que ali-menta, a través de una gran inductancia, un arco eléctrico de un horno de fundición de acero. La potencia del arco se regula por medio del control de disparo de seis grandes bloques de tiristores. Para entender los fenómenos transitorios en el proceso de encendi-do y apagado de grandes transformadores, el estudio presenta pri-mero algunos conceptos teóricos sobre el origen de sobrevoltajes transitorios de modo común que se presentan al energizar trans-formadores y que pueden ser muy destructivos cuando se usan para alimentar circuitos electrónicos. Luego se presenta una serie de circuitos que tienen por función amortiguar los cambios bruscos de tensión que podrían disparar erráticamente los tiristores por dv/dt y otros circuitos para amortiguar los picos de sobretensiones de modo común. Por último, se presenta un circuito que canaliza, de forma segura, la energía almacenada en la inductancia de filtro cuando por acciones del operador o por fallas de la red eléctrica se produ-cen cortes o disminuciones bruscos de corriente en la carga. El presente estudio fue originado para identificar y resolver una serie de fallas erráticas y catastróficas, de alto costo en componentes elec-trónicos, que comenzaron a producirse al cambiar uno de los tres transformadores de potencia de un rectificador de 18 pulsos y que gracias a tener un buen entendimiento de los conceptos presentados en este documento, mayoritariamente no cubiertos en los textos clá-sicos de electrónica de potencia, se pudo realizar una larga campa-ña de medición de transitorios para capturar los momentos en que se producían dichas fallas erráticas y resolver de una manera satis-factoria el problema evitando así significativos daños materiales y pérdidas de producción.