¿Qué es un Regulador de Tensión Automático?
Un regulador de tensión automático es un dispositivo que aprovecha las características de un componente semiconductor llamado tiristor, el cual actúa como rectificador. Este regulador se utiliza cuando es necesario un control específico de un circuito y se requiere un mecanismo de conmutación en respuesta a una señal de entrada.
Los reguladores de tensión automáticos se incorporan generalmente como componentes de relé en el diseño de circuitos, pero los diodos y los triacs tienen un comportamiento similar. Dependiendo del proceso que desee implementar, puede controlar la salida que desea obtener para varias entradas utilizando estos tres tipos de módulos, que proporcionan diferentes salidas para distintas señales de entrada.
Usos de los Reguladores de Tensión Automáticos
Los reguladores de tensión automáticos funcionan como interruptores, lo cual se explica a continuación. Mediante el diseño de circuitos que aprovechan la propiedad de los tiristores de mantener su conducción hasta que la corriente se agota, es posible lograr un control preciso en situaciones como la regulación de la temperatura.
Por ejemplo, en el control de precisión del aire acondicionado, es necesario supervisar la temperatura en ciclos altos y controlar el encendido y apagado de los calentadores en consecuencia. Cuando dicho control debe expresarse como la apertura y cierre de un solo contacto, pueden utilizarse reguladores de tensión automáticos para facilitar su implementación.
Principio de los Reguladores de Tensión Automáticos
Dentro de un regulador de tensión automáticos, se utiliza un tensor con un terminal llamado terminal de puerta añadido al diodo. La estructura interna del diodo está formada por capas alternas de semiconductores de tipo n y p, que sólo conducen cuando se aplica una tensión del lado del ánodo al lado del cátodo. Esta característica puede utilizarse como interruptor de transmisión para circuitos eléctricos en una dirección.
Por otro lado, los tiristores tienen un terminal de puerta conectado a una parte del semiconductor de tipo p en su estructura. Estos tiristores no conducen corriente a menos que se aplique una polarización positiva desde el ánodo hasta el cátodo en el circuito y se genere una corriente en el terminal de puerta. Una vez que esta corriente fluye, el tiristor entra en un estado de conducción similar al de un diodo, y continuará conduciendo hasta que la polarización del ánodo al cátodo se vuelva negativa nuevamente o la corriente en el terminal de puerta regrese a cero.
Debido al principio de conmutación por conducción de corriente, la respuesta es extremadamente alta. Esta propiedad puede aprovecharse para proporcionar un control de realimentación del calentador conectando y desconectando la corriente de puerta a alta frecuencia.
Tipos de Reguladores de Tensión Automáticos
Existen dos tipos de métodos de control de los reguladores de tensión automáticos: el método de control de fase y el método de control del divisor de frecuencia.
1. Método de Control de Fase
El método de control de fase modifica el tiempo de suministro de energía a la carga cambiando el tiempo (fase) durante el cual la corriente fluye al terminal de puerta del tiristor y se pone en ON. Una desventaja del método de control de fase es que se genera ruido cuando el interruptor se conecta a niveles de tensión elevados.
2. Método de Control de División de Frecuencia
El método de control de división de frecuencia controla la relación del tiempo de energización (tiempo ON-OFF) dentro de un ciclo fijo y también se denomina control de paso por cero. Se aplica una tensión de disparo al elemento tiristor cuando la tensión alterna alcanza 0 V para regular la potencia. No hay riesgo de ruido porque tanto el punto en el que el elemento tiristor se pone en ON como el punto en el que se pone en OFF están a una tensión de 0 V.
Más Información sobre los Reguladores de Tensión Automáticos
1. Reguladores de Tensión Monofásico
Los circuitos de CA permiten el flujo de corriente bidireccional positiva y negativa, pero los tiristores sólo permiten el flujo de corriente en una dirección. Por lo tanto, un regulador de tensión automáticos monofásico consta de dos tiristores conectados en paralelo en direcciones opuestas.
2. Control de Temperatura Mediante Reguladores de Tensión
Como ejemplo de control mediante reguladores de tensión automáticos, se presenta el control de temperatura de un horno de tratamiento térmico de aluminio. Se utiliza un horno eléctrico, que se calienta haciendo pasar electricidad a través de un calentador, y en este método de control se utiliza el regulador de tensión automáticos.
Antiguamente, los hornos eléctricos se controlaban en ON y OFF, y si el ajuste de temperatura en el interior del horno era de 500°C, el calentador se desconectaba cuando alcanzaba los 500°C. Por lo tanto, la temperatura en el interior del horno oscilaba entre 495°C y 505°C, y el registrador de temperatura mostraba registros irregulares debido a los repetidos ciclos de encendido y apagado.
En cambio, el control con el regulador de tensión automáticos permite reducir la potencia del calentador a medida que se acerca a los 500 °C. La potencia se ajusta para que sea de aproximadamente el 50% y no supere los 500 °C. El rango de temperatura de 499~501 °C puede controlarse con un alto grado de precisión.