ESTUDIO TEÓRIC EXPERIMENTAO DEL L INVERSOR M...

E S T U D I O T E Ó R I C O E X P E R I M E N T A L D E L

I N V E R S O R Me M U R R A Y T R I F Á S I C O

r" A

TES[S PREV|A A LA OBTENC|ON

DEL T ITULO DE I N G E N ! E R O EN

LA ESPEC I AL | Z A C I O N DE I N G E -

N I E R Í A E L E C T R Ó N I C A Y TELECO_

M U N I C A C I O N E S DE LA ESCUELA

P O L I T E C N I C A N A C | O N A L .

J. P A T R I C I O R O D R Í G U E Z CHAVEZ

(¿U ITQ, AGOSTO DE 1 .981

"X

C e r t i f i c o que el presente

trabajo ha s i d o e l a b o r a d o

en su t o t a l i d a d por el s e_

ñor J. P a t r i c i o Rodríguez

Chávj

,___ I/i'g . Htfcfó Banda Gamboa

D I RECTOR DE TES I S

A LA M E M O R I A DE MI PADRE

A MI M A D R E

A VOLITA

A R I CARDO

iA

A G R A D E C I M I E N T O

M í mas sincero a g r a d e c i m i e n t o al I nge_

n í e r o Hugo B a n d a que no solo ha s i d o

D i r e c t o r de Tesis s i n o t a m b i é n un ve_r_

dadero a m i g o , c o m p a r t i e n d o en todo mo_

mentó sus conocimientos desínteresada_

njen te .

A F r a n c i s c o C e v a l l o s , compañero de i n_

v e s t i g a c [ones y en su .nombre al Depa£_

talento de E l e c t r ó n i c a de la DAC.

Y a todas las personas que de una u

otra jrjanera han colaborado para la fe_

l í z c u l m i n a c i ó n d e l presente trabajo.

P R O L O G O

• * . El presente trabajo esta e n c a m i n a d o a r e a l i z a r un es-

t u d i o t e órico-experimental d e l f u n c i o n a m i e n t o , a p l i -

caciones y l i m i t a c i o n e s del i n v e r s o r Me M u r r a y t r i f á -

sico.

En el c a p í t u l o p r i m e r o se hace una breve c l a s i f i c a -

ción de los í'nversores, tomando en cuenta su c i r c u i t o

de bloqueo. Se dan tambié.n las a p l i c a c i o n e s de los

5, inversores en forma general, cuando el s i s t e m a traba-

je para alime'ntar motores c'uya frecuencia se desea va

^ r i a r , el i n v e r s o r deberá estar a l i m e n t a d o preferente-

mente por un r e c t i f i c a d o r , m i e n t r a s que s¡ su trabajo

es de fuente i n i n t e r r u m p i d a estará a l i m e n t a d o por ba-

terías, las que se ca r g a r á n por m e d i o de un r e c t i f i c a

dor cuando el inversor no trabaje. Además se descri-

be el f u n c i o n a m i e n t o del i n v e r s o r Me M u r r a y t r i f á s i c o .

En el c a p í t u l o segundo se r e a l i z a el d i s e ñ o del i n v e r

sor.. P r i m e r o se d i s e ñ a el c i r c u i t o l ó g i c o de d i s p a r o

de los SCR'S donde no se toman en cuenta los tiempos

de retardo de las compuertas ya que éstos son muy pe-

queños, comparados con el período de la tensión de sa

l í d a . Luego se d i s e ñ a una etapa d e ' i n t e r f a s e entre

-.. el c i r c u i t o l ó g i c o y el c i r c u i t o de p o t e n c i a . Se in-

c l u y e n fotos del s i s t e m a c o n s t r u i d o en forma m o d u l a r ,

f • m ó d u l o s que serán ú t i l ' i z a d o s por separado en c u a l q u i e r

trabajo futuro en la E s c u e l a .

En el c a p í t u l o tercero se presentan m e d i c i o n e s y fo-

tos de formas de onda, tanto del c i r c u i t o l ó g i c o como

de la etapa de p o t e n c i a , t r a t a n d o así de demostrar la

concordancia de la p r á c t i c a con la teoría y mostrar

,̂\s bondades del i n v e r s o r Me M u r r a y t r i f á s i c o .

i

t c E

CAPITULO P R I M E R O : G E N E R A L I D A D E S Pag

1 .1 .i ;

f i .i .i .i .i .i..i .

-i .

i .i .1 .i .

CA

t¿

2 -

2 .

2 .

2 .

2 .

2 .,»̂

1

2

2. 1

2.2

3

3.1

3.1.a

3 - 1 .b

3.1 .c

3 - 2

4

4 . ^k.2

5

5 - 1

P I T U L O

.1

2

2 . 1

2 . 2

2- 3

2 . 4

1

T

C

C

A

S

n

í

i

í

P

i

t rod ucc Í ón

pos de 1 nve

rcu i tos de

r

1

s

c u i t o

i cae

tema

1 nve rso

I nve rso

I nve rso

i

s

r

r

r

Control

1

E

1

F

F

E

n d ucc i

f ec to

a

i

Í

1

1

1

Teo

S

E

D

d

R

D

D

E

s

i

e

e

ii

G

P

s

1

V

V

red

tro

tro '

1 nve

r f a

UNDO

ec i f

eño

1 os

oj

i so r

i so r

Decod i f

s de

o nes

de

Act

Pas

A

i

iPa ra

de V e

rso res Tr Í f as i eos

Fuente I n v e r s a de Tensión

Fuente I n v e r s a de C o r r i e n t e

de los Inversores T r i f á s i c o s

1 ¡mentación I n i n t e r r u m p i d a

vo

vo

l e l o

l o c i d a d de Motores de

ón

d

d

d

d

e 1 o

e Al

e En

e Sa

rso r

d

:

i

dt

e Fu

D 1 S

cae ¡

el C

i r i s

s

¡

t

1

M

n

E

o

i

Inversores T r i f á s i c o s sobre

mentación y sobre la carga

rada al I nversor

i d a d e l I n v e r s o r

c Murray T r i f á s i c o

c i onam i en to

RO DEL | N V E R S O R TRI FAS 1 CO

nes del Inversor

rcufto Lógico de D i s p a r o

to res

1

2

2

58

9

9l

1

1

1

1

1

1

1

2

2

0

0

1

3

3

4

6

8

1

2

24

í

po r

po r

cado

Dos

S

r

e i s

2

2

2

6

7

7

2.2.5 Cí'rcuí-to LogTco - 28

2.2.6 Ose M a d o r M o d u l a d o r 36

2.3 D i s e ñ o del A m p l i f i c a d o r de Pulsos para

.el D i sparo de los SCR ' S ¿|Q

2.4 Diseño de la Etapa de Potencia 42

2.4.1 E s p e c i f i c a c i o n e s de los t í r í s t o r e s

P r i n c i p a l e s 42

2.4.2 Cal cu 1 o de L y C 45

2.4.3 E s p e c i f i c a c i o n e s de los T i r i s t o r e s

AUX F i l a r e s . ¿í 6

2.5 Con s i d e r a c i o n e s Para el Montaje 49

CAPI'TULO T E R C E R O ; RESULTADOS E X P E R I M E N T A L E S Y

CO N C L U S I O N E S

3 - 1 M e d i c i o n e s y Forma de Onda 55

3,1.3 Forroas de Onda del C i r c u i t o Lógico 55

3 - 1 - 2 Formas de Onda del C i r c u i t o de Potencia 59

3-2 C o n c l u s i o n e s y Recomendaciones 67

R E F E R E N C I AS 70

B I B L I O G R A F I A ' 71

A P É N D I C E 72

C A P I T U L O I

G E N E R A L I D A D E S

G E N E R A L I D A D E S

1 .1 I N T R O D U C C I O N

Desde el a p a r e c i m i e n t o del t i r i s t o r , i n t e r r u p t o r casi

i d e a l , el campo de la E l e c t r ó n i c a de Potencia se a

a b i e r t o i l i m i t a d a m e n t e . U n a d e l a s a p l i c a c i o n e s d e

este elemento lo constituyen los inversores.

La d i f e r e n c i a de precios entre los motores de c o r r í e_n_

te c o n t i n u a y los de i n d u c c i ó n es la razón de tratar

de obtener para los segundos un sistema de v a r i a c i ó n

de v e l o c i d a d e s a l g o s i m p l e , c o n f i a b l e y económico.

Una manera de c o n t r o l a r la v e l o c i d a d de los motores

de i n d u c c i ó n es v a r i a n d o la f r e c u e n c i a de la tensión

de al imen ta c i ón.

El inversor Me M u r r a y T r i f á s i c o , cuyo e s t u d i o se va a

r e a l i z a r a c o n t i n u a c i ó n d a l a p o s i b i l i d a d d e v a r i a r

la frecuencia del voltaje de s a l i d a , p u d i e n d o enton-

ces ser u t í l izado, entre otras cosas, como v a r i a d o r de

v e l o c i d a d e s de los motores de i n d u c c i ó n .

_ 9 —

1.2 T I P O S DE I N V E R S O R E S T R I F Á S I C O S

Dado a lo r e l a t i v a m e n t e nuevo del campo de los inve_r_

sores en la E l e c t r ó n i c a ; una c l a s i f i c a c i ó n d e f i n i d a

de éstos no existe, s i n embargo un c r i t e r i o de c í a s_i_

f í c a c í ó n es a'quel r e l a c i o n a d o con el comportamiento

e l é c t r i c o b á s i c o del c i r c u i t o de bloqueo y sus carac_

terísticas más s o b r e s a l i e n t e s , tales como:

a) La potencia r e a c t i v a p u l s a t o r i a manejada por el

c i r c u i t o - d e b l o q u e o .

b) V a l o r de los componentes reactiv.os del ' c i r c u i t o

de b1oqueo.

c) Demandas eléctricas impuestas a los tiristores:

tensión i n v e r s a , d i / d t y dv/dt.

Según A. Verhoeff, que r e a l i z a una c l a s i f i c a c i ó n de

los inversores en la referencia M 3 los c i r c u i t o s

de bloqueo forzado pueden d i v i d i r s e en dos g r a n d e s

grupos:

1.2.1. C i r c u i t o s de Fuente I n v e r s a de Tensión

Estos c i r c u i t o s se comportan ante el t í r i s t o r a con-

mutar como una fuente inversa de tensión de v a l o r

e l e v a d o , provocando en el m i s m o una c o r r i e n t e de re-

c u p e r a c i ó n . . d e s p r e c i a b l e que sólo depende de las ca-

r a c t e r í s t i c a s p r o p i a s d e l t i r í s t o r .

La forma más s i m p l e de someter al t i r i s t o r a una tejv.

sión inversa es a p l i c a r l e , un capacitor C previamen-

te cargado a una t e n s i ó n V. con la p o l a r i d a d que se

í n d i c a e n l a f i g u r a 1 . 1 .

_ 7 _

La descarga del c a p a c i t o r sobre el t i r í s t o r puede produ

c l r s e m e d i a n t e e l d i s p a r o d e u n s e m i c o n d u c t o r a u x i l i a r

del c i r c u i t o i n v e r s o r , d i r e c t a m e n t e o a través de otros

componentes pasivos d e a c o p l a m i e n t o , d i c h o d i s p o s i t i v o

se ha s i m p l i f i c a d o en la f i g u r a 1 . 1 representándolo c o -

m o u n i n t e r r u p t o r S .

C i r c u i t o de

conmutación

F i g . 1.1

Supóngase que en el i n s t a n t e t el i n t e r r u p t o r S se

c i e r r a a p a r e c i e n d o un v o l t a j e reverso V. sobre el t i -r j ,

r i s t o r Th, forzando su a p a g a d o . La p o l a r i z a c i ó n i'nver

sa se m a n t e n d r á d u r a n t e el t i e m p o que dure la descar-

ga del c a p a c i t o r ; esta constante de tiempo será fun-

ción de los parámetros del c i r c u i t o . El capacitor teri_

derá luego a c a r g a r s e en s e n t i d o c o n t r a r i o . a l i n i c i a l

fo rza do por V . .r de

La e v o l u c i ó n de las v a r i a b l e s más importantes son mos

tradas en la f i g u r a 1.2.

Si Z es una resistencia o una inductancia pequeña

puede o c u r r i r que la d u r a c i ó n del voltaje reverso no

sea lo s u f i c i e n t e m e n t e g r a n d e "para a s e g u r a r el b l o q u e o ,

-k-

por lo que es necesario i n s e r t a r una b o b i n a L entre

el sistema y el t i r í s t o r , que l i m í t e l a v e l o c i d a d de

v a r i a c i ó n de is

t

F i g . 1 .2

En cuanto a las características d i n á m i c a s , el t i r í s -

tor p r i n c i p a l está sometido a un dv/dt r e l a t i v a m e n t e

bajo y no r e q u i e r e e s p e c i a l e s p r e c a u c i o n e s ; y el t i -

r i s t o r a u x i l i a r debe soportar u n d i / d t a l t o , l i m i t a -

do ú n i c a m e n t e por l a - i n d u c t a n c i a d i s t r i b u i d a del c j _r_

c u i t o de b l o q u e o .

-5-

1.2.2 C i r c u i t o de Fuente Inversa de C o r r i e n t e .

Estos c i r c u i t o s se comportan ante el t i r i s t o r a b l o -

quear y el diodo a n t i p a r a l e l o , como una fuente de

corriente inversa de v a l o r e l e v a d o , provocando en el

t i r i s t o r una tensión i n v e r s a que solo depende de las

p r o p i a s c a r a c t e r í s t icas d e l d i o d o .

En este caso la forma más s i m p l e de proporcionar al

t i r i s t o r u n a c o r r i e n t e i n v e r s a q u e l o bloquee, s i n

apreciab.le tensión i n v e r s a , consiste en cerrar so-

bre ¿1 un c a p a c i t o r cargado p r e v i a m e n t e a una tens i 5n

V. a través de una b o b i n a L.i

La f i g u r a 1.3 muestra el c i r c u i t o m encionado.

t »

1111

r -Ti

ii

• if-7'Th 7

S \ vcl-

1S i s t e m a 1 Red de c o n m u t a c i ó n

L

c

F i g . 1 .3

El i n t e r r u p t o r S puede ser un t i r i s t o r a u x i l i a r o aj_

gún otro componente pasivo de acoplamiento. Sup6nga_

se que al i n s t a n t e t el i n t e r r u p t o r S, se c i er r§ , el

i m p u l s o d e corriente i c i r c u l a h a c i a l a carga d í s m ír c

nuyendo [_, el exceso de corriente pasa por el d i o d o

D, a p a r e c i e n d o sobre éste un voltaje d i r e c t o , que a

- 6 -

la vez es reverso para el t í r í s t o r Th. Durante este

proceso, el t í r í s t o r se a p a g a .

En la l i t e r a t u r a existente se han a n a l i z a d o con de t_a_

l i e v a r i o s c i r c u i t o s de este t i p o . El e s t u d i a d o en

la referencia [~ 2 1 , con el m i s m o c i r c u i t o y c o n d i c i o ^

nes i n i c i a l e s que el de la f i g u r a 1.3 s e r v i r á para

d e d u c i r las r e l a c i o n e s f u n d a m e n t a l e s y formas de on-

da d u r a n t e el p r i m e r i n t e r v a l o de f u n c i o n a m i e n t o .

La f i g u r a 1 . ¿J muestra el d e s a r r o l l o de las v a r i a b l e s

más i m p o r t a n t e s , en el momento de la c o n m u t a c i ó n .

¿c

t0 t, ±2 ±1

Fi:g.

-7-

Se observa que • el c i r c u i t o de b l o q u e o p r o p o r c i o n a un

i m p u l s o , a proximadamente s i n u s o i d a l , a l conjunto t i -

r i s t o r - d i odo ; que c i r c u l a por éstos en sentido con-

t r a r í o a I .

La c orriente neta I - í , en el t i r i s t o r , empieza

a d i s m i n u i r a p a r t i r de t . se a n u l a en t, y la co-r o' 1 '

r r i e n t e c i r c u l a en s e n t i d o c o n t r a r i o por el t i r i s t o r

el m i s m o que se recupera y luego por el d i o d o hasta

el i n s t a n t e t„ en que se a n u l a de nuevo, cortándose

el d i o d o y c a m b i a n d o el c i r c u i t o e q u i v a l e n t e . Un se-

gundo y mucho más pequeño i m p u l s o de c o r r i e n t e i

irá desde el sistema a través de S , C y L, para re

poner l a s p é r d i d a s s u f r i d a s d u r a n t e e l p r i m e r i m p u l -

so y completar la carga del c a p a c i t o r C a la m a g n i -

tud i n i c i a l . p e r o con p o l a r i d a d opuesta a la s e ñ a l a d a

en la f i g u r a 1 . 3 - Si S es un t i r i s t o r a u x i l i a r , és-

te al tiempo t tiene un voltaje reverso y deja de

c o n d u c i r .

El tiempo de b l o q u e o : t, = t - t

es mayor cuando el i m p u l s o y el período de i son m_a_

yores. Durante t, la tensión i n v e r s a a p l i c a d a al; tj_

rístor es solamente la caída directa 'sobre el d i o d o

(i a 2 M) 3 esto exige a l a r g a r el t i e m p o de conmuta-

ción en un 50% ap r o x i m a d a m e n t e respecto al que nece-

s i t a r í a con una t e n s i ó n i n v e r s a de unos 100 V.

De los r e s u l t a d o s o b t e n i d o s en el a n á l i s i s presenta-

do en l a referencia [2!, se concluye que los paráme-

tros C y L ó p t i m o s para el b l o q u e o de una corriente

1 _ a p a r t i r de una tensión V. en el c a p a c i t o r y para

c o n s e g u i r un t i e m p o de bloqueo t, son:

V r th M 91L = 0,595 —' b— (K2)

'T

Las características e l é c t r i c a s sobre los t i r í s t o r e s

p r i n c i p a l e s y a u x i l i a r e s , d e d u c i d a s de la curvas de

la f i g u r a 1 . A, para c i r c u i t o s de fuente inversa de

corriente, pueden r e s u m i r s e así":

- El t i r i s t o r p r i n c i p a l está sometido a un a l t o

dv/dt, al f i n a l del período de b l o q u e o por lo

que es necesario d i s p o n e r de redes a m o r t i g u a -

doras R-C .

- El t i r i s t o r a u x i l i a r está sometido a un d i / d t

moderado, normalmente t o l e r a b l e , por lo que

no son necesarias b o b i n a s de protección.

1 . 3 A P L I C A C I O N E S D E L O S I N V E R S O R E S T R I F Á S I C O S

L a s a p l i c a c i o n e s p r i n c i p a l e s d e los c i r c u i t o s i n v e r -

sores t r i f á s i c o s , pueden r e s u m i r s e en dos:

- Sistemas de a l i m e n t a c i ó n i n i n t e r r u m p i d a ( U P S ]

Y,

- Controles de v e l o c i d a d de motores'de . " i n d u c - *

c i 5n .

-9-

1 - 3 - 1 S i s t e m a s d e A l i m e n t a c i ó n I n i n t e r r u m p i d a

La v i d a moderna exige una d e p e n d e n c i a , cada vez ma-

yor de e l e c t r i c i d a d razón por la cual los sistemas

de a l i m e n t a c i ó n i n i n t e r r u m p i d a se han convertido ya

en una nece s i d a d . Y no sólo por esto si n o t a m b i é n

p o r q u e r í a red c o m e r c i a l como fuente a l i m e n t a d o r a di-

recta adolece de los s i g u i e n t e s inconvenientes:

Baja e s t a b i l i d a d de frecuencia.

Baja e s t a b i l i d a d de tensión

Frecuentes microcortes, y

V a r i o s cortes de gran d u r a c i ó n .

Estos r e s u l t a n p e r j u d i c i a l e s para los nuevos e q u i p o s

e l é c t r i c o s y e l e c t r ó n i c o s que necesitan para su fun-

c i o n a m i e n t o una al i m e n t a c í ó n de buena cal i d a d y con-

t i n u i d a d a segurada.

El i n v e r s o r como s i s t e m a c o n v e n c i o n a l de a l i m e n t a c i ó n

i n i n t e r r u m p i d a t iene dos modos de trabajo:

1 . 3 . 1 . a Inversor A c t i v o . - Cuando l a carga e s a l i -

mentada no r m a l m e n t e a través del rectificador,' del

inversor y de su i n t e r r u p t o r , que se encuentra cerra_

do. El i n t e r r u p t o r de la red está a b i e r t o pero

1 isto para cerrarse en el momento en que la tensión

del i n v e r s o r f a l l e , con lo que se conecta la red a

la carga. El i n t e r r u p t o r del i n v e r s o r se abre en-

tonces y una vez repuesto éste se r e a l i z a la tran s f _e_

rene ia r e d - i n v e r s o r .

1 . 3 • 1 • b I n v e r s o r P a s i v o . - El i n v e r s o r está traba-

jando en vacío y su i n t e r r u p t o r a b i e r t o . La carga

recibe a l i m e n t a c i ó n de l a red. Ante un f a l l o de la

misma el interruptor de la red se abre y el otro se

c i e r r a con lo cual el inversor pasa a dar a la carga

energía a expensas de la batería. Una vez repuesta

la red se r e a l i z a la transferencia t n v e r s o r - r e d .

La f i g u r a 1.5 muestra en d i a g r a m a de b l o q u e s la con-

f i g u r a c i ó n de un s i s t e m a de a l i m e n t a c i ó n i n i n t e r r u m -

p i d a convencional, activo o pasivo.

I n ter ru pto rde la red

Red

Recti ficador InversorI n t e r r u p t o r

del i n v e r s o r

Carga

F i g . 1 .5

1 . 3 • 1 • c Inversor P a r a l e l o . - A mas de los dos modos

c o n v e n c i o n a l e s existe uno nuevo l l a m a d o .inversor en

p a r a l e l o .

En la f i g u r a 1.6 se muestra en d i a g r a m a s de b l o q u e s

el mencionado sistema de a l i m e n t a c i ó n i n i n t e r r u m p i d a

Puede observarse que no existe el r e c t i f i c a d o r como

en los a n t e r i o r e s y esto se debe a las ventajas del

-11

uso de los d i o d o s de l i b r e c i r c u l a c i ó n en los i n v e r

sores, los mismos que son capaces de t r a n s f e r i r la

energía desde el l a d o de c.c. al. de c . a . , como t a m -"

b i e n a la i n v e r s a .

Red

Idnterruptore 1 a red

ti**í\* -r*

1 n v e r s o rI nterruptordel inversor

Carga

F i g . 1 .6

En funcionamiento normal ambos interruptores están c e_

rrados y la carga recibe su a l i m e n t a c i ó n de la red.

Pero el inversor, con un control a p r o p i a d o , se compor

ta como un r e c t i f i c a d o r y carga la b a t e r í a . Ante un

f a l l o de la red, el i n t e r r u p t o r de la red se abre y

el inversor pasa a a l i m e n t a r a la c arga, sin i n te r r u_p_

c i 5n .

1 . 3 - 2 Control de V e l o c i d a d de Motores de I n d u c c i ó n

Los parámetro.s que pueden u t i l i z a r s e para v a r i a r la

v e l o c i d a d de un motor de i n d u c c i ó n , se deducen de la

exp res í ón:

-1 2-

ns (1 - s) = 12° f (1 - s) en R.P.M. (i.3)

donde:

n = V e l o c i d a d del motor de i n d u c c i ó n .

n = V e l o c i d a d s i n c r ó n i c a ,ss = Des 1 Í zarn i en to .

f = Frecuencia.de la red de a l ¡ m e n t a c i ó n .

p = Número de polos del motor.

Al a l i m e n t a r un motor de i n d u c c i ó n con un i n v e r s o r

que provea voltaje t e r m i n a l y frecuencia v a r i a b l e s ,

se podrá v a r i a r la v e l o c i d a d del motor en un a m p l i o

rango obteniéndose además las s i g u i e n t e s ventajas:

A l t a e f i c i e n c i a

A u s e n c i a de engranajes.

Control de v e l o c i d a d exacto.

V a r i o s motores pueden ser a l i m e n t a d o s por el

m i smo inversor.

M í n i m o e s p a c i o requerido.

Bajo costo.

M í n i m a n e c e s i d a d de m a n t e n i m i e n t o .

- . Potencia constante.

V e l o c i d a d constante.

Torque constante.

-13-

1.4 EFECTO DE LOS I N V E R S O R E S T R I F Á S I C O S S O B R E LA

RED DE A L I M E N T A C I Ó N Y SOBRE LA CARGA

La conmutación de los t í r i s t o r e s para el control de

c o n s i d e r a b l e s p o t e n c i a s , genera t r a n s i t o r i o s y fre-

cuencias i n d e s e a b l e s , comúnmente a r m ó n i c a s de la f r_e_

c u e n c i a f u n d a m e n t a l , los mismos que provocan efectos

i n t o l e r a b l e s en la fuente de a l i m e n t a c i ó n , en la ca_r_

ga y en e q u i p o s cercanos por m e d i o de i n t e r f e r e n c i a

electromagnética. Para r e d u c i r . l a i n t e r f e r e n c i a por

la a p a r i c i ó n de campos electromagnéticos^ l í m i t e s

t o l e r a b l e s , basta un buen b l i n d a j e sobre el i n v e r s o r .

M i e n t r a s q u e para r e d u c i r l o s armónicos; a c o p l a d o s

h a c i a la red de a l i m e n t a c i ó n y h a c i a la carga, se i j]_

sertan f i l t r o s como se i n d i c a en la f i g u r a 1.7

RED RECTIF I -

CADOR

F! L T R O

DE

ENTRADA

INVERSOR

F l L T R O

DE

SAL 1 DA

CARGA

F i g . 1.7

1 . F i l t r o d e E n t r a d a a l I n v e r s o r

Los f i l t r o s usados a la entrada del i n v e r s o r , v a r í a n

fundamentalmente d e p e n d i e n d o de que s í el i n v e r s o r _ d e _

ba s u m i n i s t r a r una frecuencia fija o v a r i a b l e . En el

primer caso se emplean f i l t r o s resonantes en serie o

en p a r a l e l o s i n t o n i z a d o s a la frecuencia deseada. C£_

mo se muestra en la f i g u r a 1.8.

-OLUU>-

R E C T I F I CADOR

L

. I N V E R S O R

F¡g.

Sj la frecuencia p r o p o r c i o n a d a por el inversor es va-

r i a b l e , se u t í l iza _ u n f i l t r o pasa bajo, cuya frecuen-

cia de corte se h a l l e entre la m á x i m a frecuencia fun-

damental y el p r i m e r a r m ó n i c o de la m í n i m a frecuencia

f u n d a m e n t a l . Un f i l t r o de estas c a r a c t e r í s t i c a s se

muestra en la f i g u r a 1.9.

L

R E C T I F l C A D O R c

-UUAX/-

L

NV E R S O R

F i g . 1.9

1. A . 2 F i l t r o d e S a l i d a d e l Inversor

Con la ayuda de las series de F o u r i e r , al a n a l i z a r una

onda c u a d r a d a t í p i c a de un i n v e r s o r t r i f á s i c o , como la

i n d i c a d a en la f i g u r a 1.10, se tiene que:

D e b i d o a la s i m e t r í a respecto al eje de las or-

denadas la f u n c i ó n es.par, entonces b - 0.

-15-

Además l a forma de onda es s i m é t r i c a respecto

al eje de las a b c i s a s , entonces no existe com-

ponente c o n t i n u a , o sea a = 0.

Y por ser s i m é t r i c a la onda cada m e d i o período

no h a b r á n a r m ó n i c a s pares, es d e c i r :

a2 =

entonces :

i nteg rando:

d e eos n LJ t d (oj t

a =n

de n TT—— sen -=—

y V (to t) =

de donde:

a - z.

a. = O

de f n 77 \n —•=—) eos n u tn TT 3 '

de,de

de - - 2 3

-, VVJc

-y2 -%-Vd,

o Â TX,/o /2. l% ¿L7TÍ O /Z ^

Fig . 1 . 1 0

El tamaño del f i l t r o a la s a l i d a del inversor se redu_

ce c o n s i d e r a b l e m e n t e , en este caso, por la a u s e n c i a

de la tercera a r m ó n i c a y sus m ú l t i p l o s , lo que se de_s_

prende d e l a n á l i s i s a n t e r i o r .

-16-

El f i l t r o resonante de la f i g u r a 1 . 1 1 es practican!e ri_

te el único e m p l e a d o para este t i p o de a p l i c a c i o n e s ,

pues efectúa un excélente f i l t r a d o , y además, posee,

una buena r e g u l a c i ó n con respecto a las v a r i a c i o n e s

en l a carga.

L

I N V E R S O R CARGA

Fig . 1 . 1 1

Ambas ramas resuenan a la frecuencia f u n d a m e n t a l . La

rama serie presenta una i m p e d a n c i a muy baja para la

componente f u n d a m e n t a l y muy a l t a para las a r m ó n i c a s ,

m i e n t r a s que la rama p a r a l e l o supone una alta i mpedan_

c í a para J a f u n d a m e n t a l pero baja p a r a las a r m ó n i c a s

El a n á l i s i s y d e t a l l e s de diseño de este f i l t r o , pue-

den encontrarse en las referencias ['3 J y

1 -5 EL I N V E R S O R Me M U R R A Y T R I F Á S I C O

El i n v e r s o r Me M u r r a y o i n v e r s o r conmutado por un im-

p u l s o a u x i l i a r , está dentro de la c l a s i f i c a c i ó n de los

inversores cuyo circuito d'e bloqueo se comporta como

una fuente inversa de corriente frente al t í r i s t o r a

apaga r.

-17-

En la d e s c r i p c i ó n del f u n c i o n a m i e n t o del i n v e r s o r ,

que se va a i r e a l i z a r a c o n t i n u a c i ó n , no se m e n c i o n a -

rán los i n t e r v a l o s de conmutación ya que para a p a g a r

a u n t i r i s t o r que se h a l l e en c o n d u c c i ó n , s i e m p r e se

seguirá el procedimiento señalado en la sección " 1 . 1 . 1

de este c a p í t u l o , donde se ha reemplazado el inte-

r r u p t o r S por un t i r i s t o r a u x i l i a r .

En la f i g u r a 1.12 se muestra el inversor Me M u r r a y

t r i f á s i c o , en el que se han numerado los t i r i s t o r e s

en su secuencia n a t u r a l de d i s p a r o para obtener las

formas de onda de la f i g u r a 1 . 1 3 - Los t i r i s t o r e s ajj_

x i l i a r e s l l e v a n a d i c i o n a l m e n t e u n s u b í n d i c e A .

i

VJ*5

1

l0

1

T h I A

7 DI?

Cl L

-+

T h 4 A

r D4i

5

? í

Thl

r i— * R

Th4

i i

Th3A

r D3^C2 LII ^^

Th6A

f. D6 /

1

^ 'í

Th3

5

Th6

Th5A

7 05^

C3 L

Th2 A

7 D2Z

Jj

r ^

Th5

Z

• T

The

7

F i g . 1 .12

De entrar en conduce i-ón dos t i r i s t o r e s en serie de

c u a l q u i e r a de los tres r a m a l e s , se formaría un co rto_

c i r c u i t o para la fuente de DC, por lo que será nece-

s a r i o p r i m e r o b l o q u e a r al t i r i s t o r en conducción an-

tes de encender a su c o m p l e m e n t a r i o (Thl complementa^

rio de Th^ y vi c e v e r s a , i g u a l Th3 del Th6 y Th2 del

Th5> lo m i s m o para los a u x i l i a r e s ) .

VR-O

Vs-o,

Vdc/2

VT-O

V?

-Vdc/2

F i g . 1 .13

1 . 5 - 1 Teoría de F u n c i o n a m i e n t o

Supóngase que a un tiempo t los t i r i s t o r e s T h l , Th2 y

Th3 están c o n d u c i e n d o una corriente I . desde la fuen-

te h a c i a una carga t r i f á s i c a conectada a los t e r m í n a -

les R , S y T, en d e l t a o e s t r e l l a . Supóngase t a m b i é n

que C 1 , C2 y C3 se encuentran cargados a una tensión

como se i n d i c a en la f i g u r a .1.12, cargas o b t e n i d a s en

f u n c i o n a m i e n t o p r e v i o ,

Para b l o q u e a r Thl, T h l A , es d i s p a r a d o , pues C3 tie-

ne la carga deseada para el efecto, Una vez que T h 1 es

b l o q u e a d o , después de un tiempo t =7T /LC } desde que

ThlA fue d i s p a r a d o , como se desprende del a n á l i s i s de

la referencia 2 I, se puede encender Th^f, con lo que

-19-

el c a p a c i t o r C1 se cargará a su v a l o r i n i c i a l pero

con l a p o l a r i d a d c o n t r a r i a a', la mostrada en la f i g u r a

1 . 1 2 .

Como la carga de C3 es la a p r o p i a d a , Th2 es e n c e n d i d o

y Th2 es b l o q u e a d o . Después de un t i e m p o t a par-

tir del e n c e n d i d o Th2A , Th5 es d i s p a r a d o y C3 se car-

ga a su voltaje i n i c i a l pero contrario al mostrado en

l a f i g u r a 1.12.

Y por ú l t i m o , Th3A es e n c e n d i d o para a p a g a r Th3- C2

t i e n e su carga con la p o l a r i d a d correcta y Th3 se a pa_

ga. Luego del t i e m p o t a p a r t i r del e n c e n d i d o de

Th3 A, Th6 es d i s p a r a d o , cargándose ahora C2 i n v e r s a -

mente a loi i n d i c a d o en la f i g u r a 1.12.

En la f i g u r a 1 . 1 3 se a p r e c i a que para c o m p l e t a r un cj_

c í o , se necesita seis estados, tres de los c u a l e s se

los ha d e t a l l a d o , y los tres s i g u i e n t e s , es d e c i r , el

e n c e n d i d o . e s secuencia de T h1 , Th2 y T h 3 3 se lo hará

c a m b i a n d o en la Teoría de F u n c i o n a m i e n t o : Th1, Th2 y

Th3 por sus c o m p l e m e n t a r i o s t e n i e n d o presente que los

c a p a c i t o r e s C l , C2, y C3 t i e n e n en ese momento sus

cargas con p o l a r i d a d e s opuestas a las i n d i c a d a s en la

f i g u r a 1 .12.

C A P I T U L O 1

D I S E Ñ O D E L I N V E R S O R T R I F Á S I C O

D I S E Ñ O D E L I N V E R S O R T R I F Á S I C O

2 . 1 E S P E C I F I C A C I O N E S D E L I N V E R S O R

E] e q u i p o a d i s e ñ a r s e debe rá • cump 1 i1 r l a s s i g u i e n t e s

e s p e c i f i c a c i o n e s :

Potencia máxima 500 V. A.

Frecuencia de salí.da de 10 a TOO Hz.

Forma de tensión de s a l i d a : t r i f á s i c a , cuadra_

da (3 pulsos).

- Tensión de l í n e a 110 V, RM.S..

El e q u i p o estafa c o n s t i t u i d o por tres m ó d u l o s muy .

b i e n d i f e r e n c i a d o s :

a) C i r c u i t o l ó g i c o de c o n t r o l , el m i s m o que será

d i g i t a l .

b) Etapa a m p l i f i c a d o r a de pulsos para el d i s p a r o

de los t i r i s t o r e s , etapa que será c o n s t r u i d a

con elementos discretos.

c) Etapa de p o t e n c i a , c o n s t i t u i d a por los t i r i s to_

res p r i n c i p a l e s , sus c i r c u i t o s de conmutación

y r e d e s d e p r o t e c c i ó n .

La f i g u n a 2.1 muestra en d i a g r a m a de b l o q u e s al in-

versor t r i f á s i c o Me M u r r a y .

•22-

C I RCU !TO

LOG ! CO

DE

CONTROL

AMPL 1 Fl CADORES

DE

PULSOS DE

D I SPARO

SCR ' S

Fig . 2.1

2.2 D I S E Ñ O DEL C I R C U I T O L Ó G I C O DE D I S P A R O DE LOS

T I R I S T O R E S

La f i n a l i d a d del c i r c u i t o l ó g i c o es la de dar las s_e_

n a l e s adecuadas para las compuertas de los t i r í s t o r e s

del puente t r i f á s i c o mostrado en la f i g u r a 2.2.

í

Vdy2

• /

V*¿

1

k

\ o

J

r

ThIA

1 DlZ

CI LII -rm||— TTTi

Th4A

7 D42

I j

S }

Thl

r i— . R ,

Th4

1 \ J-

T h 3 A

1 D37

C2 LII "fl

Th6A

7 D62

i }

\

Th3

7 \

Th6

z ¿• J"

Th5A

I D5¿

C3 LII 'nrt

Th2A7 D2¿

i }

Í J

Th5

7

, .T

The

7

F i g .. 2.2

-23-

A l h a c e r l o a s í se o b t e n d r á n l as f o r m a s de onda que

se ¡ l u s t r a n en l a f i g u r a 2 . 3 - a ) , en l a que se i n d i c a

l a c o n d u c c i ó n d e l o s t i r i s t o r e s p r i n c i p a l e s m i e n t r a s

que la f i g u r a 2 . 3 • b) se expone el o r d e n de los p u l -

s o s e n l a s c o m p u e r t a s d e l o s t i r i s t o r e s p r i n c i p a l e s

y a ux i 1 i a res .

a)

b)

Vdc/2

VR-O.

-Vdc/2

vdc/2

Thl conduce

conduce

Thl conduce

conduce

-Vdc/2Fh6 conduc

Th3'! conduceI

Th6 Iconduce

Th3 , conduce

T-O-

•Vdc/2Th2 | conduce

iTh5 i conduce

Th2 conduce

Th5

G1 G2 ,G3 !G5 |G6 G1 |G2 ' G3 ' G4 "65 G6i i i i I I I

G4A G 5 A G 6 A G 1 A G2A G3A G¿fA G5A G6A G1A G2A G3A

F i g . 2 . 3

E 1 d i a g r a m a de b l o q u e s del c i r c u i t o de control

se muestra en la f i g u r a 2 , ̂, cuyo d i s e ñ o se lo

r e a l i z a a c o n t i n u a c i ó n :

OSC I LADOR

M O D U L A D O R

A M P L I F 1 C A D O R

DE PULSOSF i g , 2,4

2.2.1 Reloj

De las e s p e c i f i c a c i o n e s que debe tener el i n v e r s o r ,

respecto a la f r e c u e n c i a , esta debe v a r i a r de 10 a

100 Hz. El c i r c u i t o l ó g i c o , como se verá pos te r i o£_

mente d i v i d e por doce. Por lo tanto el reloj o s c i -

l a r á entre 120 y 1200 Hz. El. NE 555 es un c i r c u i t o

integrado que en una de sus a p l i c a c i o n e s c o n s t i t u y e

un generador de onda c u a d r a d a , de frecuencia bastar^

te estable pero v a r i a b l e f á c i l m e n t e a v o l u n t a d me-

d i a n t e una r e s i s t e n c i a y un c a p a c i t o r exteriores.

-25-

M-ayor i n f o r m a c i ó n , sobre l a s c a r a c t e r í s t i c a s de fun-

c i o n a m i e n t o y a p l i c a c i o n e s , del i n t e g r a d o NE 555 se

encontrará en el A P É N D I C E , al f i n a l del presente

t ra baj o .

La f i g u r a 2.5 muestra al c i r c u i t o i n t e g r a d o NE 555

para su f u n c i o n a m i e n t o como m u l t i v i b r a d o r , donde su

frecuencia está d a d a por:

1 ,44

R A

SAL I DA

.01 uF

ce

.

^

4 í

NE 55

3

7

5

fi

2

<<<

^/?

>RA

-. r

F í g . 2 . 5

a s u m i e n d o : C

p a r a F

R n + 2R ñ

0 , 1 uF

120 Hz

1 , 4 4

1 2 0 x 0 , 1 x 1 O-6 = 120

pa ra f = 1 2 0 0 Hz

R A + 2 R D - 12'KSÍA &

001950:^

-26-

s i R = 1 KfíM

entonces: RD - 59,5 Kft con f = 120 Hz

R D = 5,5 K£2 con f = 1200 HzD

Con lo que RD puede ser un potenciómetro de 100 KS7D "" }

en s e r i e con una r e s i s t e n c i a de 4,7 KU. Obte n i é n d o s e

v a r i a c i o n e s de 71,6 Hz a 1380 Hz y una frecuencia de

s a l i d a que v a r i a r a entre 6 y 1 1 5 Hz.

2.2.2 D i v i s o r por Dos

Por cuanto la s a l i d a del muí, t ¡ v i b r a d o r no es s i m é t r

c a , esta señal es d i v i d í , da por dos m e d i a n t e un f 1 i p •

flop J-K, tal como se muestra en la f i g u r a 2.6.

V

PR CL CK J K Q QH H H L Toggle

2

3

J

-"K

c

7 A l

GD

1L

Oí

c8

P R

3

Q.-

K

5

6SAL 1 DA

k±- ENTRADA

F i g . 2.6

El i n t e g r a d o SN 7^109, de la f a m i l i a TTL, es usado

para el efecto. Una parte de su t a b l a de funciones,

la u t i l i z a d a en ésta a p l i c a c i ó n , es t a m b i é n mostra-

da en la f i g u r a 2.6.

-27-

2 . 2 ..3 D í v í sp c pop Seis

En el c a p í t u l o a n t e r i o r quedó e s t a b l e c i d o que para

tener un c i c l o completo de c u a l q u i e r a de las fases

del i n v e r s o r , se necesitan seis estados. Será con-

v e n i e n t e , entonces, d i v i d i r l a frecuencia d e l reloj

por seis. Para c o n s e g u i r esto se u t i l i z a el sem i -

conductor TTL SN 7^92 conectado como se í n d i c a en

la f i g u r a 2.7-

RESET

RELOJ U AInput

I nput

ce

GD

SAL I DAS

F i g . 2.7

2.2.4 D e c o d i f í c a d o r

Para tener mayor comprensión y f a c i l i d a d en el d i s e -

ño de la l ó g i c a para el e n c e n d i d o de los t i r i s t o r e s ,

se u t i l i z a un convertidor de b i n a r i o a d e c i m a l , o bte_

n i endose así pulsos cada sesenta grados. Esto es

l o g r a d o g r a c i a s al c i r c u i t o i n t e g r a d o SN 7^42, con e c_

tado como se ¡lustra en la f i g u r a 2:8.

-28-

cc

ENTRADAS

15

U

13.1 2

A

-B~1 U L

_C

_D

-c DO _

D1 _i O \J ¿.i ¿

D5

¿ "li SALIDAS

— • f UTILIZADAS

V

'

F i g . 2.

2.2.5 C i r c u i t o Lógico

La f i g u r a 2.9.a) muestra l a s señales que deben haber

en las compuertas de los t i r í s t o r e s p r i n c i p a l e s . La

f i g u r a 2 . 9 . b) , en c a m b i o , d e t a l l a las señales: del

reloj, de las s a l i d a s del contador y las del d e c o d í -

f i cado r.

Puede a p r e c i a r s e entonces que la señal de la compuej^

t a . G p a r a Thl s e puede f o r m a r m u l t i p l i c a n d o l a s s e -rt

n a l e s d e l a s s a l i d a s d e l d e c o d í f i c a d o r :

DO, DI y D2; y, c o m p l e m e n t á n d o l a s , o sea:

G .= DO .01 • D2A

y las señales para los otros t r r i s t o r e s p r i n c i p a l e s

serán:

•29-

GD = DI . D2 . D3D

G = D2 . D3 -D¿t

Gn = D3.D4.D5

G = D4.D5- DO

G = D5- DO . DI

de l a m i s m a f i g u r a 2.9-b) se ve que los p u l s o s para

las compuertas de los t í r i s t o r e s a u x i l i a r e s son:

G = D3 G. = DOa d

G, =b

G = D5 G,. = D2c r

o sea, cuando los t l r í s t o r e s p r i n c i p a l e s dejan de

condu c i r .

- C o n d i c i o n e s de I n i c i a c i ó n y Parada

En el c a p í t u l o a n t e r i o r para e x p l i c a r el f u n c i o n a -

m i e n t o del i n v e r s o r , se v i o que era necesario que

los capacitores C 1 , C2,y C3 t u v i e r a n una carga i n i -

c i a l cor recta .

Pues b i e n , los c a p a c i t o r e s C 1 , C2 y C3 deben a d q u i r i r

d i c h a carga i n i c i a l al momento de comenzar el f u n c i o -

nami'ento del inversor. Supóngase que el f u n c i o n a m i e ri_

to se da i n i c i o a p a r t i r de t , f i g u r a 2.9.a) y 2.9-b)

Entonces en ese momento deben c o n d u c i r : T h l , Th5 y

Th6, y para " q u e é s t o s sean posteriormente b l o q u e a d o s

los capacitores deben cargarse a una tensión

-30-

GA

G B

G C

GD

G E

G F

RELOJ

QB

QC

DO

DI

D2

D3

Dk

D5

b)

F i g . 2.3

•31-

con p o l a r i d a d mostrada en l a f i g u r a , 2..10 .en la que

sólo se ha.-, d i b u j a d o l a parte d e l ¡ n Y e P s o P corres pon

d i e n t e a los capacitores,

CJ L— j — YTYl —

1 1 MMR

C2 L— — fYTT>

+ T

S03 L

F i g - 2.10.

lo c u a l se consigue d i s p a r a n d o a l t i e m p o t : ThÂ,

Th3A y Th2A-

Para encender Th4 A se puede usar la 'señal DO que a p3_

rece en ese momento y sólo f a l t a c o m p l e m e n t a r l a , es

d e c i r es l a m i sma G , .d

Para formar el p u l s o de d i s p a r o para T h 3 A , hay que

m u l t i p l i c a r D5 con DO y esto c o m p l e m e n t a r l o , enton-

ces G = D5- DO y para formar la señal de d i s p a r o dec r r

Th2A se m u l t i p l i c a n DA con DO y este producto se COJT[

p l e m e n t a , quedando ahora G, = Dk . DO.

Para detener el f u n c i o n a m i e n t o del i n v e r s o r no es m e_

nester b l o q u e a r a todos los t i r í s t o r e s p r i n c i p a l e s ,

s i n o ú n i c a m e n t e a tres de e l l o s ya sean los tres su-

p e r i o r e s : T h l , Th3 y Th5 6'a los tres i n f e r i o r e s ThA

Th6 y Th2 y suspender las señales en las compuertas

de todos los p r i n c i p a l e s .

-32-1

En c u a l q u i e r instante s i e m p r e conducen dos t ¡ r í s t o -

res p r i n c i p a l e s s u p e r i o r e s -y uno i n f e r i o r , o lo con-

t r a r i o . En l a . f i g u r a 2.11 se i n d i c a el caso en que

T h 5 , T h 4 y Th6 estén c o n d u c i e n d o , en esta f i g u r a se

ha n s u p r i m i d o l a s redes d e bloqueo para s i m p l i f i c a r l a

DI -k jTrhi 035

Th6AD2 jfTh2

F.ig. 2 . 1 1

Para suspender el f u n c i o n a m i e n t o del inversor se.lo

hará b l o q u e a n d o -a los t i r i s t o r e s s u p e r i o r e s . En el

caso que se está a n a l i z a n d o , Th1 ,. y Th3 están apaga-

dos, entonces al dar la señal de p a r a d a , solo Th5 s_e_

rá b l o q u e a d o , .al e x t i n g u i r s e la c o r r i e n t e 1 Th^ y

Th6 también se apagarán por no tener una corriente

de m a n t e n i m i e n t o a través de e l l o s . Y por desapare-

cer las señales de d i s p a r o en todas las compuertas,

n i n g ú n otro t i r í s t o r se encenderá, quedando así apa-

gado el inversor.

La f i g u r a 2.12 muestra con líneas cortadas el estado

de las señales para las compuertas de los t i r i s t o r e s

antes de t . La c o n d i c i ó n de apagado no debe a l t e -o

^33

rar d i c h o estado porque al hacerlo, f a l l a r í a la ín

c i a c i ó n y el f u n c i o n a m i e n t o del fnversor.

GA I

GB

GC

GD

GE

GF

Ga

Gb _ _ _

Ge

Gd

Ge

Gf

P K I N C | P A L E S

A U X I L I A R E SLO

F i g . 2.12

La señal de apagado será o b t e n i d a de un f1 i p-f1op

J-K, cuyos p u l s o s de reloj provienen de un i n t e r r u p_

tor de encendido y apagado, p r o v i s t o de un e l i m i n a -

dor de rebotes hecho con dos compuertas inverso-

ras de un integrado SN 7^0^. Esta señal de apagado

para que no c a m b i e el estado i n i c i a l de las señales

provendrá entonces, del f l í p - f l o p J - K 3 y un monoes-

tab]e que hará desaparecer la señal de apagado des-

pués de un tiempo p r e e s t a b l e c i d o .

En l a f i g u r a 2.13 se muestra el c i r c u i t o que s i r v e

para el apagado del inversor.

D1

Q1A

G3A

G5A

F i g . 2.13

Q,m s i e m p r e es 1, excepto en el momento del a p a g a d o .

La f i g u r a 2.14 muestra las señales del c i r c u i t o de

l a f i g u r a 2 . 1 3 -

tn .! t

Qea

Orn

G1A^ . uu

G3A

D1

G5A

'• '1

f f

i

Uij

ni ¡

j~i < / n

n

n .. n1)

F i g . 2 . 14

-35-

El monoestable de la f i g u r a 2.13 es el c i r c u i t o inte-

grado SN 7^123, que para esta a p l i c a c i ó n f u n c i o n a só-

lo con t r a n s i c i o n e s p o s i t i v a s . La d u r a c i ó n del p u l s o

del monoestable esta dada por:

tm - 0, 45 R Cext ext

Si se da un t i e m p o de apagado

t = 0,1 ms eg

a s u m i e n d o C ^ = 0,1 u F .ext

entonces:

ext1 x 1 0 = 22 K-n.

0 , ^ 5 x 0 , 1 x 10-6

La f i g u r a 2 . 1 5 m u e s t r a como debe c o n e c t a r s e e l

g r a d o SN 7 ^ 1 2 3 p a r a su uso como m o n o e s t a b l e .

i n te-

ce

I VW

'extM L ' \!rr

, , ext cc

- -

ct

A

ll~S~] 14 16

15

7

^ 2.

10,

c r 'v^2ext ulext ce

^lext Q.1 m

_ B T ' Q2m .

.B2 TI2m .

A A rr\3

4

_5

-'2-

1 y 8

F i g . 2 . 1 5

-36-.. \\n la sección 1.5 se d e f i n i ó t come? \ 1. tiempo necesa

m \río que deben retardarse l a s señales de las-, compuer-

tas de los t i r i s t o r e s p r i n c i p a l e s , a p a n± J r del ene e n_

d í d o d e los t í r i s t o r e s a u x i l i a r e s , para e v i t a r corto-

c i r c u i t o s que se formarían s í dos tiristore^s comple-

m e n t a r i o s conducen s i m u l t á n e a m e n t e .

Estos retardos se los r e a l i z a n con la ayuda de Tos mq_~

noestables SN 7^123, pero ahora la r e s i s t e n c i a exte- %

r i o r se reemplaza por un potenciómetro de 100 Kxi y e 1

c a p a c i t o r . C exterior s i g u e s i e n d o de 0,1 uF, con lo

que se consiguen v a r i a c i o n e s de t entre O y 4,5 m i l im —

segundos, las nuevas señales para los SCR'S p r i n c i p a -

les serán los p u l s o s t complementados m u l t i p l i c a d o sr m

por las señales: de GA

G , respectivamente.

2.2.6 O s c i l a d o r M o d u l a d o r

Las señales para los t i r i s t o r e s p r i n c i p a l e s son modu-

lados para bajar el consumo de p o t e n c i a en la etapa

a m p l i f i c a d o r a y para mantener e n c e n d i d o s a estos t E T

ristore.s, que en su trabajo a baja frecuencia y sin

carga t i e n d e n a apagarse por f a l t a de c o r r i e n t e de

manten ím.i.ento.

Para el c á l c u l o de la frecuencia del o s c i l a d o r mod u 1 _a_

dor se parte de que el tiempo que debe permanecer la

señal en la compuerta ha de ser mayor que el t i e m p o

de en c e n d i d o de éste, a p r o x i m a d a m e n t e 3 useg, pero me_

ñor que el tiempo de a p a g a d o , que está en el orden de

unos T O O useg. Luego la frecuencia del o s c i l a d o r mo-

d u l a d o r estará entre 10 KHz y 333 KHz. Se ha esco-

g i d o esta frecuencia i g u a l a 20 KHz.

-37-

El c f r c u i ' t p pa.ra. ej o s c t * l a . d p r - m o d u l a d o r e s t 3 hecho

con co /T jpueptqs- fnY eps-o pg s- d e ] I n teg rado SN 7^04... El

c t r c u t t o de la f i gu ra . 2 ..16 mues t ra d f c h o o s c i ' l a d o r ,

donde la f r ecuenc i ' a es tá dgda p o r :

f « 0 . 7 2 2KC

s r c = o ; i u p

en t o n c e s :

' 0 , 7 2 2

20 x 103 x 0 ,1 x

= 361

S A L ! D A

F i g . 2 , 1 6

C o n l o q u e f i n a l m e n t e l a s s e ñ a l e s p a r a l a s c o m p u e r t a s

d e l o s S C R ' s p r i n c i p a l e s son :

Gl = DO . D] . D2 . Qea . . M

G2 = DI . D2 . D3 . Qea . Qm5 - M

G3 = D2 . D3 - DV . . Qmb . M

= D3 .D^ .05 - Qea . Qm1 . M

G5 = D 4 . D 5 - Ü O ' . Q.ea . Qm2 , M

-38-

G6 = D5- DO. DI . Qea

donde :

de DO a D5 son las s a l i d a s del d e c o d i f í c a d o r

Q.ea es la señal de e n c e n d i d o y apagado

de Qm1 a Qm6 son las señales de retardo, de

d u r a c i ó n t p r o d u c i d a s por los monoestablesm

comandados por las señales GÂ, G5A, G6A, G 1 A ,

G2A _ y G3A respectivamente.

M es la señal de m o d u l a c i ó n .

Las señales para las compuertas de los SCR'S a u x i l i a

res son :

G1 A = D3 - Qm

G2A = D¿f . DO . (lea

G3A = D5- DO.Qm

G¿fA = DO.+ Qea

G5A = DI.Qm

G6A = D2 +

donde:

de DO a D5 son l a s s a l i d a s del d e c o d i f i c a d o r .

Q.m señal de a p a g a d o , del monoestable.

Q.ea señal del encendido y apagado.

La f i g u r a 2.17 muestra el d i a g r a m a completo del c i r r

c u i t o l ó g i c o de control de d i s p a r o de los t í r i s t o r e s

del i n v e r s o r t r i f á s i c o Me M u r r a y .

Gl

G'6

-4o-

2.3- D I S E Ñ O DEL A M P L I F I C A D O R DE PULSOS PARA EL

D I S P A R O DE LOS S C R 1 S

Esta etapa constituye una ínterfase entre el c i r c u i t o

l ó g i c o y la parte de^potenci a , c o n s t i t u i d a por los tj_

r i s t o r e s . Para cada señal de d i s p a r o , se e m p l e a r á . u n

a m p l i f i c a d o r como el que se muestra en la f i g u r a 2.18

V ce V

S A L Í DATTL

ce

compue rta

cátodo

F i g . 2.1

La p o t e n c i a m e d i a que se r e q u i e r e a la s a l i d a del am-

p l i f i c a d o r es de 1W. Esta potencia se entrega en

cada período sólo durante m e d i o c i c l o . Si el voltaje

V es de 5V. entonces I 0 = 400 mA. La r e l a c i ó n ence c2

el transformador es de 1 : 1. Como Q2 es un t r a n s i s -

tor de potencia 60 „ = 20, entoncesr r̂ 'm i n

400 mAB2 20

= 20 mA.

-41-

V = 037 V, a s u m i e n d o 1 D , = I R O / 1 0.3 K 3 D Z

s e t i e n e 1 = 2 m A

con lo que R3 = —^ = 3502mA

se ha u t i l i z a d o P. 3 = 3 3 O ,n

1 el ~ 'E1 'R3 + 'B2 = 22 r

s i f r = 50

I ,

c l = 44o uA

La s a l i d a de los i n t e g r a d o s de la f a m i l i a TTL, en TÓTEM

POLE EN 1 1óg i co t i er

y -800 uA. Entonces:

POLE EN 1 l ó g i c o t i e n e un Vn u = 3,4 V e I... entre-400Un uH

V = 3 ,^ V e I = 800 uA

R7 - (3,4 - 1,4) V _R2 -- uA --

Si la compuerta da por lo menos 400 uA, a través de R1

deben pasar como m í n i m o los restantes 40 uA, entonces:

R « (.5 : 3,4) V = 4Q K^1máx íóÜA

cuando la s a l i d a de la compuerta está en O l ó g i c o

VO L = 0,2 V e I Q H = 16 mA

por lo que R T = (5 - 0,2) V = 330 ̂l m l n 16 mA

se ha u t i l i z a d o Kl = 3,3 K -&-

-42-

Puesto que la etapa a m p l i f i c a d o r a sera usada pos te-

r i o r m e n t e para d i s p a r a r t i r i s t o r e s cuya potencia en

compuerta puede ser mayor o menor a l a c a l c u l a d a , R2

se ha reemplazado por un potenciómetro de 10 K .n en

s e r i e con una r e s i s t e n c i a de 3 - 9 K _ n _ o b t e n í é n d o s e así

una potencia m e d i a a la s a l i d a de 250 mW a 1200 mW .

El d i o d o DI- s i r v e para descargar la energía almace-

nada en el transformador y proteger al t r a n s i s t o r .

M i e n t r a s que D2 s i r v e de carga en caso de cortocir-

c u i t o en los t e r m i n a l e s del s e c u n d a r i o del trans f o_r_

m ador.

Los transistores u t i l i z a d o s son: di el 2N 1700 y Q.2

el RCA 40408 .

2.4 D I S E Ñ O DE LA ETAPA DE P O T E N C I A

En esta sección se establecerán las e s p e c i f i c a c i o n e s

para los t i r i s t o r e s p r i n c i p a l e s , los elementos de

conmutación L-C y las e s p e c i f i c a c i o n e s de los t i r í s -

to res aux i 1 i a res.

2.4.1. E s p e c i f i c a c i o n e s de los T i r i s t o r e s P r i n c i p a l e s

Para obtener un voltaje de l í n e a de 1-10 V eficaces co_n_

s i d e r a n d o la forma de onda del voltaje a la s a l i d a , c_o_

jn o el que se i n d i c a en la f i g u r a 1?. 1 O, se t i e n e que:

¡TV RMS ~ V T Vdc

donde V, representa el voltaje de la fuente de ten-de r

s i ón con t i nú a .

En tonces:

•43-

dc RMS

= - 110 V =

de donde se escoge una fuente V . = 130 V.de

La potencia total que se debe entregar es de 500 VA,

ésta potencia en un c i r c u i t o t r i f á s i c o está dada por

PT = VCT~ V . I L eos

donde:

V = Vol taj e de 1 Tnea RMS.

I. = C o r r i e n t e de l í n e a RMS

ijj = Factor de potencia

A s u m i e n d o un factor de p o t e n c i a i g u a l a 1 , para carga

r e s i s t i v a p u r a , se t i e n e que:

500 V A

3 x 1 1 O V= 2,62 A

Al tenerse una carga r e s i s t i v a p u r a , se obtendrá una

d i s t r i b u c i ó n de corriente como la mostrada en la fi-

gura 2.19, de donde^se deduce que:

LMáx 2j6 'LRMS |- 2,62 =.3,2 A

y la c o r r i e n t e m e d i a por s e m i p e r í o d o

Lmed Lmáx = 2,13 A

Cuando el t i r i s t o r p r i n c i p a l se encuentre en estado

de bloqueo tendrá un voltaje reverso i g u a l al de la

fuente o sea 130 V.

Como la frecuencia de trabajo está entre 10 y 100 Hz

El período m í n i m o de c o n d u c c i ó n será de 10 mseg. El

tiempo t í p i c o de a p a g a d o de los SCR'S es de 100 useg

por lo que c u a l q u i e r t i r i s t o r con un t i e m p o de apag_a_

d o s i m i l a r s e r v i r á perfectamente para e l i n v e r s o r ,

pued¡endose aumentar la frecuencia de s a l i d a consi de_

r a b í e m e n te.

Respecto al d i / d t , este puede ser c a l c u l a d o a p a r t i r

del tiempo en que el t i r i s t o r p r i n c i p a l alcanza la

c o r r i e n t e | . ^ : o sea:Lmax

I 3 , 2 A ^ i n£ A /= — -* -- = 1,06 A/usegT =-d t 3 u seg

Al f i n a l del período de c o n m u t a c i ó n el voltaje crece

en forma r á p i d a , t í p i c a m e n t e en 1 useg alcanza un

voltaje i g u a l a 130 V, por lo que:

130 V i ,rt w /= 130 V/useg^ a-rdt 1 useg

Por lo tanto las c a r a c t e r í s t i c a s que deberán tener

los SCR'S p r i n c i p a l e s son:

V o l t a j e de bloqueo d i r e c t o r e p e t i t i v o m á x i m o

VDRM^13° V

Voltaje de bloqueo i n v e r s o ^ r e p e t i t i v o máximo

RRMCorriente m e d i a I . ~ : 2 ,13 A

C o r r i e n t e p i c o r e p e t i t i v o m á x i m o ~^, 3 , 2 A

85 A/useg

30 V/useg

Potencia m á x i m a d i s p o n i b l e para a c t i v a d o de los

-45-

t i r i s t o r e s = 1,2.W

Voltaje máximo d i s p o n i b l e para compuerta = 5 V

2,4.2 C á l c u l o de L y C

Los elementos de conmutación L y C serán c a l c u l a d o s a

p a r t i r de las ecuaciones 1 . 1 y 1.2.

V • t,

L = 0,595

T

V . t,

donde:

I es la c o r r i e n t e que c i r c u l a por el t í r i s t o r

p r i n c i p a l

V. es el voltaje i n i c i a l al que se carga el c_a_

pac i to r

t, es el t i e m p o t í p i c o de apagado de los SCR'S

L = 0,595 130 x 100 x ID"6 V seg ^

2.62 A

C - 1 . 3 4 "' X X = 2,70 uF130 v

Para el caso del f u n c i o n a m i e n t o del i n v e r s o r con car-

ga i n d u c t i v a , u t i l i z a n d o el a n á l i s i s del período de

c o n m u t a c i ó n y o p t i m i z a c i o n de L y C, r e a l i z a d o en la

referencia *[l] del p r i m e r c a p í t u l o , se o b t i e n e que la

c o r r i e n t e p i c o m á x i m a del i m p u l s o de conmutación ¡TT

l l e g a al v a l o r I , en t- * , . con lo que el v o l t a -a L 1 ^ü)

je sobre el c a p a c i t o r será:

de

S i Q. = 10 entonces el voltaje que a d q u i r i r á el

c í tor será V ^2,5 V, -325 Vc deLos v a l o r e s de L y C escogidos son:

capa'

L-= 2 mH

C = k uFAOO V

2.4-3 E s p e c i f i c a c i o n e s d e l o s T i r i s t o r e s A u x í l i a res

Con los v a l o r e s c a l c u l a d o s de L y C se o b t i e n e un se-

m i p e r í o d o de o s c i l a c i ó n de i , de 281 useg (ir /ÜC) .

imáx

= 27Tf = - = 22.360T seg

como el p u l s o es s i n u s o i d a l esta función será:

i (t) = A,8 sen 22 .360 t

P a r a c a l c u l a r l a c o r r i e n t e RMS e n l o s S C R ' S a u x i l i a

res se lo h a r á con la a y u d a de la f i g u r a 2 . 1 9 .

O 28 ¡o m scg

F i g . 2 . 1 9

-1*7-

Trabajando a l a m á x i m a f r e c u e n c i a , 100 Hz> el perío-

do entre conmutaciones es de 10 ms eg , el s e m i p e r í o d o

de la onda de c o r r i e n t e Í (t), es de 28 1 useg. Luego:

2

RMS

281 useg1

RMS

1 0 x 1 0

0,35 A

,8)2 sen2 22.360 tdt

para c a l c u l a r el d i / d t a que esta s o m e t i d o , se t i e n e

que :

(t)= 22.360 x ¿t,8 eos 22.360 t A/seg

la p e n d i e n t e a la f u n c i ó n o d i / d t m á x i m o se t i e n e pa-

ra t = O, como puede a p r e c i a r s e en l a f i g u r a 2.19.

Con lo que: d i / d t .- = 0,11 A/useg^ max

El voltaje reverso -y directo que soportará el t í r í s -

tor a u x i l i a r es el de V = 325 V.c

En cuanto al dv/dt éste será menor que el de los t i -

ristores p r i nc i pa 1 es», ya qHje al f i n g í de su período

de conducción t i e n e un voltaje reverso mayor, que pe_r_

m i t e una mejor recuperación y el c r e c i m i e n t o del vo 1 ̂

taje directo se a l c a n z a r á en un t i e m p o mayor. Con lo

que 1 a. s es-pec t f t ca c i ones para los SCR'S a u x i l i a r e s

son :

Voltaje de b l o q u e o d i r e c t o y reverso, repetitj^

v o máximo V > - 3 2 ^ V -

•48-

C o r r í e n t e eficaz m á x i m a ̂^ O,3 5 A

C o r r i e n t e p i c o r e p e t i t i v o máximo ̂> 4.8 A

d i / d t >0, 1 1 A/useg

dv/dt ̂ 1 00 V/useg

Potencia máxima d i s p o n i b l e para e l a c t i v a d o

de l o s t i r i s t o r e s - 1,2 W

Voltaje máximo d i s p o n i b l e p a r a compuerta = 5V

Los t i r í s t o r e s u t i l i z a d o s son los 10RC40A de la í n t e r

n a t i o n a l R e c t i f i e r , cuyas c a r a c t e r í s t i c a s se dan a con-

t i n u a c i ó n :

V RRM

AV= 1 6 A

t, = 3 0 u s e gb

d í / d t no r e p e t i t i v o = 100 A/useg

dv/ d t m í n i m o = 20 V/useg

Potencia m á x i m a en compuerta = 500 mW a 6 V.

C a r a c t e r í s t i c a s s u f i c i e n t e s para su u t i l i z a c i ó n en el

i n v e r s o r , excepto por el bajo dv/dt por lo que se re-

q u i e r e u n a r e d a m o r t i g u a d o r a q u e l i m i t e e l dv/dt.

La f i g u r a 2.20 muestra d i c h a red.

Red a m o r t i g u a d o r a

h

JÉ7

R e d

-_

F í g . 2.20

Los valores de R y C son optimizados en forma expe-

p i m e n t a l . Típicamente están a l r e d e d o r de: C = 0,1

u F y R -: T 1 O O n .\o el inversor trabaja s i n c arga, es el caso más

c r í t i c o para los d i o d o s a n t í p a r a l e l o s ya que deberán

c o n d u c i r toda la c o r r i e n t e de conmutación, que está

dada por l a expresión:

ecuación tomada del a n á l i s i s realizado en la refe ren_

c í a ["i J del p r i m e r c a p í t u l o . Para los v a lores cal cu_

lados de L y C y con un Q = 10 se tiene que esta co-

r r i e n t e es de 1 3 , A^ A. Los d i o d o s usados son de p r£_

pósito g e n e r a l , de c o r r i e n t e máxima 25 A y ^00 V de

b1oqueo d i recto.

2.5 C o n s i d e r a c i o n e s Para el Montaje

El montaje del inversor se lo ha hecho en forma modu_

lar con el fin de que las diferentes etapas puedan

ser u t i l i z a d a s posteriormente, en forma i n d i v i d u a l .

La foto 2.1 muestra el c i r c u i t o impreso del sistema

1óg ico de control.

La foto 2.2 muestra l a tarjeta con los c i r c u i t o s ín_

tegrados, los mismos que están conectados m e d i a n t e

zócalos, f a c i l i t a n d o así su r e t i r a d a de la tarje-

ta por f a l l a s del mismo o para su uso en otro c i r -

oiito. Puede observarse la i n s t a l a c i ó n de regletas

t e r m i n a l e s , las m i s m a s que g a r a n t i z a n , junto al cij^

c u i t o impreso una buena conexión de los elementos y

s o l i d e z para el mane jo de la tarjeta, además evitar^

dose las s u e l d a s para cada conexión.

o rt- O

o rt- O

I un o i

-51-

M e d f a n t e el potenciómetro se puede v a r i a r la fre-

cuencia de trabajo, y para el encendido y apagado

del inversor se tiene un i n t e r r u p t o r i n c l u i d o en

l a tarjeta.

La etapa de interfase entre el c i r c u f t o l ó g i c o y

la etapa de potencia está compuesta de tres c i r c u í

tos impresos, cada uno de éstos tiene cuatro a m p l i

ficadores de p u l s o s . Dos de estas tarjetas poseen

en el transformador de pulsos d o b l e secundario, pa

ra el caso en que se desee c o n t r o l a r dos t i r f s ^

tores con una sola s e ñ a l . Los t ra n s-f o rma do res de

pulsos se los ha hecho con núcleos de f e r r Í t a (POT

CORE) que tienen 400 uH por v u e l t a al cuadrado. Se

ha comprobado experimentalrnente que se obtfene una

d u r a c i ó n del p u l s o s u f i c i e n t e para d f s p a r a r a los

t i r i s t o r e s con una i n d u c í a neja de 1 m H con lo que

el numero de v u e l t a s en el p r Trna r í'o es- ?

N = .. ro'. = enM p ~4— — -5 |J

La foto 2.3 muestra la etapa de í'nterfase.

El c i r c u i t o de potencia ha s f d o montado en tres ta-

bleros cada uno con cuatro t i r i s t o r e s , como puede

a p r e c i a r s e en la foto 2.4. De los cuatro SCR'S dos

son p r i n c i p a l e s y dos a u x i l i a r e s .

Los d i s i p a d o r e s para los t i r i s t o r e s a u x i l i a r e s no

son necesarios, porque c o n d u c i r á n una corriente ef_i_

caz bastante baja. Pero se los ha puesto en d f s Tpa_

dores, para su f u n c i o n a m i e n t o posterior en otros

c i r c u i t o s . Los elementos R y C de la red de amortj_

g u a m i e n t o para la protección del dv/dt han s i d o i n£

talados directamente sobre- los tiristores, para ob-

-52-

tener una protección segura

Foto 2,3

-53-

Así m i s m o se han puesto a todos los t í r í s t o r e s esta

protección p u d i é n d o s e u t i l i z a r i n d i s t i n t a m e n t e c u a J_

q u i e r a de e l l o s como p r i n c i p a l o a u x i l i a r .

Los elementos L y C de confutación y los d f o d o s de

retorno de energía se los ha conectado directamente

a los t e r m í n a l e s de los SCR'S, pero en forma interna

La foto 2.5 muestra al inversor trifásico Me Murra y -

con todos sus módulos. A l i m e n t a n d o a v a r f a s lampa.0

ras, como carga r e s i s t i v a y a dos motores de fnduc-^

c i ó n , uno t r i f á s i c o y el otro monofásico, como car-^

g'a reactiva.

Foto

C A P I T U L O 1 1 1

R E SULTADOS E X P E R I M E N T A L E S

.Y C O N C L U S I O N E S

RESULTADOS E X P E R I M E N T A L E S Y CO'NC LUS'I ON'ES

3 - 1 M E D I C I O N E S Y FORMAS DE ONDA O B T E N I D A S

3 - 1 - 1 Formas d e Onda del C i r c u i t o Lógico

Las fotos que a c o n t i n u a c i ó n se presentan fueron ob-

t e n i d a s de un a n a l i z a d o r l ó g i c o por lo tanto no se

i n d i c a r á n las escalas verticales ya que todas las

señales tienen a m p l i t u d e s t í p i c a s en O y 1 l ó g i c o s ,

e s t a b l e c i d a s en la f a m i l i a TTL. En cuanto a la es_

c a l a h o r i z o n t a l , a no ser que se i n d i q u e otro v a l o r

ésta será de 50 mseg/dlv. Para i n d i c a r el orden

de las señales se lo hará en forma descendente,

En la foto 3 - 1 se muestran las señales de;

E n c e n d i d o y apagado Q.ea

Os c í 1 a d o r

Reloj

Y s a l i d a s del contador; Q.A, Q.B y Q.C

Estas señales pueden compararse con las de la f i g u r a

2.9.b) .

En la foto 3-2 se muestran las señales de:

Reí oj

Q.A, QB y Q.C del contador

DO, DI, D2 y D3 s a l i d a s del decodif. ¡cador

Como por cada seis señales del d e c o d í f i c a d o r se tie-

ne un c i c l o de cada fase, entonces cada señal del

-56-

d e c o d f f í c a d o r e q u i v a l e n a. 6 O grados, con las c u a l e s

es más f á c i l la obtenc 16n de l a s señales para las

compuertas de los t f r í s t o r e s .

Foto 3 - 1

fo.to 3.2

-57-

La foto 3-3 [lustra l a s señales para la conforma^

ción de la señal para la. compuerta de Thl es d e cfr

Q.ea , e n c e n d i d o y apagado

DO primeros 60 grados de conducción

DI Segundos 60 grados de conducción

D2 terceros 60 grados de conducción

D O . D1 . J) 2 180 grados de conducción

Q.m4 retardo respecto a la señal del G^

M m o d u 1 a c i 6n

Qea . DO . DI .02 Qm . M que es la

s eña1 G1 .

Foto 3 .3

En la foto 3 - A se muestran las señales: Q.ea de ence_n_

d f d o , y todas las señales para los t í r í s t o r e s a u x i -

l i a r e s , t a m b i é n se muestra Q.ea. Puede verse que al

i n s t a n t e d e l i n i c i o d e l f u n c i o n a m i e n t o d e l inversor

aparecen las señales: G2A, GÂ y G3A para dar las

cargas i n i c í a l e s a los capacitores sí, como en efec-

•58-

to ocurre, aparecen en el mismo instante las seña-

les para los t i r í s t o r e s p r i n c i p a l e s G5, G1 y G6.

Lo que puede aprecfarse en la foto 3.5 donde se in

d i c a n : Qea, de G1 a G6 y Qea.

Foto 3-4

Foto 3,5

-53-

Al comparar las señales de las fotos 3-^ y 3-5 con

las de la f i g u r a 2.12 éstas c o i n c i d e n en su tota 1j_

dad.

En la foto 3-6 se muestran las señales: GÂ , G1 , G1A

G5A, G2, G2A, G6A y G3 , Donde puede a p r e c i a r s e el

retardo t de las señales para los t i r i s t o r e s p r í n -mc f p g l e s respecto a las de los a u x i l i a r e s complemen-

ta r tos , excepto en la señal G3 donde t = 0.' m

Foto 3.6

3 . 1 - 2 Formas de Onda d e l C i r c u i t o de Potencia

A c o n t i n u a c i ó n se presentan v a r i a s fotos con formas

de onda que se consideran 'de interés, o b t e n i d a s

con el f u n c i o n a m i e n t o del inversor en el que existe

la p o s i b i l i d a d de tener un s i s t e m a t r i f á s i c o con

tres conductores y neutro, o t r i f á s i c o de tres con ~

d ucto res.

•60-

La foto 3-7 muestra los voltajes entre l a s líneas

R-S y S -T , en la que puede a p r e c i a r s e el defasaje

de 120 grados entre las dos ondas.

Foto 3.7

Voltaje R - S , onda s u p e r i o r

Voltaje S-T, onda i n f e r i o r

Vert i ca1 : T O O V/d i v

H o r i z o n t a l : 5 mseg/dív

En la foto 3-8 se í n d i c a el voltaje entre las l í n e a s

R-S y que es la onda t í p i c a del voltaje de s a l i d a de

un inversor t r i f á s i c o , cuyo a n á l i s i s de contenido a _r_

m ónico se lo hizo en la sección 1 . ̂ . La f i g u r a 3-1

muestra la d i s t r i b u c i ó n del c o n t e n i d o a r m ó n i c o en el

voltaje entre l í n e a s . Puede observarse que la te rce_

ra a r m ó n i c a es aproximadamente el 5% de la fundamen-

tal v a l o r que no c o i n c i d e con el teórico en v i s t a de

que no se tiene una conducción de 120 grados r e a l ,

debí'do a la presencia de los monoestables que redu-

cen el ti'empo de conducción de los SCR'S p r i n c i p a l e s .

•61-

Foto 3

Voltaj e R-S

V e r t i c a l 50 V/di.v

HORIZONTAL 2 mseg/d fv

% de la

fundamenta 1.

1 00

90

80

70

60

50

30 $

20

10

5 6 7 8 ' 9 10 TI A'RMON I CAS

fi;g. 3 - 1

M o d i f i c a n d o los valores de R y- C en el o s c i l a d o r

p r i n c i p a l se obtuyferon frecuencias- de 2 a ^00 Hz

a las que el inversor respondTó perfectamente.

I g u a l fuñe Tono con voltajes de fuente de 30 a 130V.

En un motor de i n d u c c i ó n si se m a n t i e n e la r e l a c i ó n

voltaje/frecuencia constante se podra a r r a n c a r con

el m i s m o torque que se tendría con sus v a l o r e s de

voltaje y frecuencia típicos de trabajo.

Con ayuda del inversor, con un voltaje de 65 V efi-

caces y a una frecuencia de aproximadamente 18 Hz

se hizo a r r a n c a r a un motor de i n d u c c i ó n t r i f á s i c o

que no r m a l m e n t e f u n c i o n a con 208 V y a 60 Hz. Des-

pués se r e a l i z a r o n v a r i a c i o n e s de frecuencia obte-

niéndose así cambios en la v e l o c i d a d del motor.

La f i g u r a 3-2 muestra la v a r i a c i ó n de la v e l o c i d a d

con la frecuencia, m e d i d o s experímentalmente.

v/RPM

3-000 -

2.000 -

1 , 000 -

25 50 75 150 f/Hz

La fo to 3 , 9 njues-t ra. el v o l t a j e s -obpe una. r e s i s t e n c i a

de 0 , 6 8 por la que c i r cu la , una. co r r i en te de l í n e a ,

con c a r g a r e s - T s t f v a p u r a . Como e ra de e s p e r a r s e , se

o b s e r v a que la f o r m a de onda es s f m M a r a la de la

fo to 3 - 8 .

Foto 3.9

Co r r i e n t e con carga r e s i s t i v a

V E R T Í CAL: 1 V/d iv

H O R I Z O N T A L : 5 m s e g / d i v

La foto 3 - 1 0 muestra el voltaje sobre u'na resisten-

c i a de 0,1-0. por la que c i r c u l a la c o r r i e n t e de l í -

nea, con carga r e s i s t í v a - r e a c t i v a . M i e n t r a s que en

la foto 3 • 1 1 se muestra el voltaje sobre la m i s m a

r e s i s t e n c i a pero con carga r e a c t i v a . C a r g a reacti-

va c o n s t i t u i d a por un motor t r i f á s i c o de i n d u c c i ó n

q ue tiene las s i g u i e n t e s características:

U

Foto 3.10

Cor r i e n t e de 1 ínea con carga R-L

V E R T Í CAL: 0,5 V / d i v

H O R I Z O N T A L : 2 mseg/div

Foto 3 , 1 1

C o r r i e n t e de 1 f n e a con carga r e a c t i v a

V E R T Í CAL: 0,5 V/d iv

HOR!ZONTAL: 2 mseg/div

MARCA

TI'PO

FK

VH

HP

HZ .

KPM

V o l

A

TA

CLASS

RELIAN CE

P

K 56

3

1/3

60

1725

208

Foto 3.12

C o r r i e n t e de c o n m u t a c i ó n , onda s u p e r i o r

V E R T I C A L : 0,5 V/d¡v

C o r r i e n t e sobre el d i o d o , onda i n f e r i o r

H O R I Z O N T A L : 0,1 mseg/d iv

-66-

La fo to 3 . 1 2 . m u e s t r a el p u l s o de. c o r r e a n t e de con'nju

t a c T ó n , o b t e n i d o con una. res^s-tenc tâ. de 0,1 JT . En

l a p a r t e s - u p e r f o r , m f e n t r a s - qtie en la f n f e r í o r s-e

m u e s t r a e l p u l s o d e c o r r f e n t e s o b r e e l d f o d o p a r a l e

l o a l t f r í s t o r p r í n c f p a l q u e s e d e s e a b l o q u e a r pu l -

so c o n s e g u M o con la a y u d a de una r e s f s t e n c i a de

0 , 6 8 -TI en s e r i e con el d i o d o .

En la onda s u p e r i o r puede verse claramente el segun_

do pero más pequeño p u l s o de corriente i qUe s i r v e

para e l apagado d e l t i r i s t o r a u x i l i a r .

La foto 3.13 muestra el voltaje ánodo-cátodo de un

t i r i s t o r p r i n c i p a l y el p u l s o de conmutación que lo

apaga.

Foto 3.13

Onda S u p e r i o r : VAK d e u n t i r t s t o r p r i n c i p a l

V E R T Í CAL: 50 V/d i v

Onda i n f e r i o r pulso de conmutación

V E R T I C A L : 1 V / d f v

HOR|ZONTAL: 0?5 mseg/d iv

En 1 g foto 3 13 3- puede ob.s-epya.rs-e que. el ttrfs-tor

p r t n c f p a i no s-e apsga. fn-roed ra ta.men te con el p u l s o de

conrnutacfon, justrfícándos-e as-f el retardo en l a e n ̂

trada a conducí'r del tí'rí'stor c o m p l e m e n t a r i o al b l o -

queado .

La foto 3.1^ muestra el voltaje sobre los bornes de

un c a p a c t t o r de la red de conmutación, en la que pue_

de aprecfarse que el c a p a c i t o r se carga a l t e r n a t i v a -

mente a un voltaje p o s i t i v o y n e g a t i v o respecto

al de referencia. Como se expl ico en la teoría de

funcionamiento del inversor.

Foto 3 .1

V o l t a j e s o b r e e l c q p g c f t o r

V E R T I C A L ; 5 0 V / d i v

H O R I Z O N T A L ; 2 / r j s e g / d [ v

3.2 C O N C L U S I O N E S Y .RECOMENDACIONES

El fnversor cons-truNo Eia demostrado ser muy -versá'^

t i' 1 ; aceptando variaciones de frecuencia, voltaje y

carga en rangos r e l a t i v a m e n t e grandes.

Como fuente de a l i m e n t a c i ó n se conectaron tres fuen-

tes de DC con 1 i m 11 a c i ó n de corriente, en s e r i e . Es

por esto que el s fs tema ex p e r i m e n t a l no posee circuj_

tos que determinen sobre corrientes ni sobre vo1ta -

j es .

Además puede o c u r r i r q u e u n t f r í s t o r f a l l e q u e d a n d o

cortoci'rcuitado o a b i e r t o . En el p r i m e r caso si el

t f r f s t o r está en c o r t o c i r c u i t o , cuando entre a c o n -

d u c f r su t i r í s t o r complementario se formaría un cor-

t o c i r c u i t o para la fuente DC. M i e n t r a s que en el s e_

gundo, la tensión de s a l i d a sería d i s t i n t a a la nor-

m a l . Los estados de conducción y b l o q u e o de los t i -

ri'stores pueden ser determinados medíante el c i r c u i -

to de la f i g u r a 3 -3 • Y las señales I I e I 4 serían

después m u l t i p l i c a d a s por las de los p r i n c i p a l e s evj_

tándose así los c o r t o c i r c u i t o s para la fuente.

Thl

FÍ9: 3 .3

Sí las- s-eña.les papâ. necan an un es-ta.do má> t C

que el del s-emtpepfodo a l a -má> Bajg frecuencia,, el

circuito d a r í a una a l a r m a y- debería a p a g a r el s f s te_

nía .

Para un control ex acto de la v e l o c i d a d de un motor

d e i n d u c c i ó n , e l o s c i l a d o r p r i n c i p a l d e l i n v e r s o r ,

puede ser c a m b i a d o por uno controlado por el v o l t a -

je, d i c h o voltaje sería p r o p o r c i o n a l al proveniente

de un comparador entre las señales de referencia y

otra o b t e n i d a de la v e l o c i d a d del motor, que podría

ser de un tacómetro.

Con la ayuda del inversor, podrán r e a l i z a r s e inves-

t i g a c i o n e s , sobre el comportamiento y efectos de

los motores de i n d u c c i ó n a l i m e n t a d o s con onda cua-

d r a d a .

-70-

R E F E R E N C I A S

1 Verhoeff A. "Basic forced commutated inver-

ters and t h e i r c h a r a c t e r í s t i c s " I E E E . Trans

I . A . V o l u m e n IA~9, número 5- sep t i emb re/oc_

tubre 1973- P á g i n a s 601-606.

2 Me Murray W. "SCR Inverter commutated by an

a u x i l i a r y i m p u l s e " I E E E Trans. Com. Electr.

volumen 83, no v i e m b r e 1964. P á g i n a s 824-829

3 P r i n c i p i e s of i n v e r t e r c i r c u í t s . Bedfor Hoft

John W i l e y & Sons, I n c . , 1964. USA. P á g i n a s

287-306 .

"SCR M a n u a l " . General E l e c t r i c , Q u i n t a Ed i ~

ción. 1977- USA. P á g i n a s : 352-368.

-71-

L- I O G R A F I A

M artínez García S. " C l a s i f i c a c i ó n de Inversores de Po_

teñera con SCR" Mundo E l e c t r ó n i c o (junio 1977, núme-

ro 63) .

Bedford and Hoft. P r i n c i p i e s of I n v e r t e r C í r c u í t s ,

John W i l e y & Sons, I n c . , New York, 1964.

M o r r i s Noel M.' E l e c t r ó n i c a I n d u s t r i a l Avanza'da, Mar-

combo S. A. Ba r c e l o n a 1977-

Ség u i e r G. E l e c t r ó n i c a de P o t e n c i a , G u s t a v o G i l í , S . A

B a r c e l o n a 1976.

L i l e n H e n r i , T í r í s t o r e s . y Trjacs, Segunda E d i c i ó n ,

Marcombo S.A., B a r c e l o n a 1978.

Ramshaw R.S., Power E l e c t r o n i c s , John W i l e y & Sons,

I n c . , New York.

F i n k D o n a l d G . ( E d i t o r ) , E l e c t r o n i c s E n g í n e e r s ' Hand-

book, Me G r a w - H i l l , Inc,. USA, 1975.

Verhoef A r i e , "Basic Forced-commuted I n v e r t e r s and

T h e í r C h a r a c t e r í s t i es", I E E E Trans. I . A . ; V o l u m e n

IA-9, numero 5 septiembre/octubre.

Me M u r r a y W. "SCR I n v e r t e r commutated by an a u x i l i a -

ry i m p u l s e " I E E E Trans. Com. E l e c t r . V o l u m e n 83, no-

v i emb re/1964.

-72-

A P É N D I C E

LINEARINTEGRATED C1RCU1TS

TYPES SE555, NE555PRECISIÓN TIMERS

BULUETIN NO. DL-S 7612053. SEPTEMBER 1973-REVISED JUNE 1976

FORMERLY SN52S55, SN72555

Timíng from MIcroseconds to Hours

Astable or Monostable Operation

Adjustable CXrty Cycle

TTL Compatible Output Can Sink orSource up to 200 mA

Desígned to be Interchangeable withSignetics SE555/NE555

description

The SE555 and NE555 are monolithíc timing círcuítscapable of producing accurate time delays or oscílla-tíon. In the time-delay or monostable mode of opera-tion, the timed ínterval ís controlled by a single ex-terna! resistor and capacitor network. In the astablemode of operation, the frequency and duty cyclemay be indepeodently controlled wjth two externalresistors and a single external capacitor.

The threshold and trigger levéis are normally two-thirds and one^thírd, respectlvely, of V&c. Theselevéis can be altered by use of the control voltageterminal. When the trigger input falls below thetrigger level, the fllp-flop Is set and the output goeshigh. When the threshold input rises above thethreshold level. the flíp-flop Ís reset and the outputgoes low. The reset input can override all other ínputsand can be used to inltiate a new timing cycle. Whenthe reset input goes low, the flíp-flop Ís reset and theoutput goes low. When the output Ís low, a low-ímpledance path Ís províded between the díschargeterminal and ground.

The output circuít Is capable of slnking or sourcíngcurrent up to 200 millíamperes. Operation Ís specifiedfor supplies of 5 to 15 volts. With a 5-volt supply,ouíput levéis are compatible with TTL ¡nputs.

functional block diagram

THíUSHOLD

JG OR P OUAL-IN-LINE PACKAGE

ITOP VIEW)

COMTROUDIS- THRES-VOLT-

VtxCHARGEHOLD AGE

GWD TR1G- OUT- RESETGEH fUT

LPLUG-IN PACKAGE

[TOP VIEWI

VcC

DISCHAHGE

THRESHOLD

PIN 1 IS IN ELECTRICAL

CONTACT WITH THE CASE

TEXAS INSTRUMENTSI N C O R P O R A T C O

295

TYPES SE555, NE555

PRECIS IÓN T1MORS

schematic

THRESHOLD

CONTROL (5 )VOLTAGE

OUTPUT

RaihlDf valuei ihown «r« pomin»! nrid In ohrn».

absoluta máximum ratings over operating free-air temperature range (unless otherwíse noted)"

Supply voltage, VCG (^& Note 1) ...... . . . . . ........... . ....... 18 VInput voltage (control voltage, reset, threshold, trigger) ...................... VQCOutput current ...................... . ............ ±225 mAContinuous total díssipation at (or below) 25°C free-air temperature (see Note 2) ........... 600 mWOperatíng free-air temperature range; SE555 . ...... . ......... "". . . — 55°C to 1 25°C

NE555 .................. . . . . 0°Cto70°CStorage temperature Tange ......................... . . . — 65°C to 150°CLead temperature 1/16 Tnch from case for 60 seconds: JG or L package ........ . ...... 300°CLead temperature 1/16 inch from case for 10 seconds: P package ................. 260°C

NOTES: 1. AII voK»5« v»Ju« mtt wlih reip«ct to natwork oround tarmtnat.

2. Fof operítion nbove 25* C íro«-«ir temp^raiuj-», r«í«r to Diulpition D-tnlns Cu , S*crlori 2.

recommended operating condítions

Supply voliage, VQC

Inpul vollape, V j (control voltage, reset, thrcshold, trísperl

Ouiput Curren^ 'o

Operating free-air temperature, T^

SE5KMIN NOM MAX

4J5 18

VCG^200

-55 125

NE555M1N NOM MAX

4.5 16

VCC

3.2OO

0 70

UNIT

V

V

mA

"C

29B TEXAS INSTRUMENTSI NCOKPORAT ED

POST OFFICC BOX

TYPES SE555 , NE555PRECIS IÓN T1MERS

electrical characteristics at 25°C free-air temperature, Vcc = 5 V to 15 V {unless otherwise noted)

NOTE

PARAMETER

Threshold vohage level as a

p«rcentage of lupply voltaoe

Threshold cunent («e Note 3)

Trigger voltao« level

Trigger curren:

Reset voltage level

Reset current

Control voltage

topen-círcuit)

Low-level output voltage

Hioh-Ievel output voltage

Supoly current

TESTCOfJDITIONS

vcc- is vVGC - s v

VCC- 15 V

V C C - 5 V

Vcc- 15 V

vcc - 5 v

VCG- is v

VCC - 5 V

Output low,

No load

Output hign.

No load

IQL "10 mA

!OL" 50 mA

IQL • 100 mA

lOL" 2OO mA

|QJ_ • 5 mA

IQL " 8 mA

IOH 1°0 mA

IQH ~ — 2OO mA

IOH " ~ 100 mAVcc- 1S V

VCC - 5 V

VCG- is vV C C - 5 V

SES55

MIN TYP MAX

66.7

0.1 0.25

4.8 5 5.2

1.45 1.67 1.9

0.5

0.4 0.7 1

0.1

9.6 10 10.4

2.9 3.3 3.B

0.1 0.15

0.4 0.5

2 2.2

2.5

0.1 OJ25

13 13,3

12.5

3 33

10 12

3 5

9 11

2 4

NE55S

MIN TYP MAX

66.7

Q.l 0.25

5

1.67

0.5

0.4 0.7 1

0.1

9 10 11

2.6 33 4

0.1 0.25

0.4 0.75

2 2.5

2.5

0.25 0.35

12.75 133

12.5

2.75 3.3

10 15

3 6

9 14

2 5

UNIT

X

MA

V

MA

V

mA

V

V

V

mA

..iu- u R - RA*RB " 20 .-•--.operating characteristics, VCG = 5 V and 15 V

PARAMETER

¡nitral accuracy of

tírninginterval

Temperature coe(flcíent

of tirnlng ínterval

Sopply voítage seniítrvíiy

of tímíng iniervat

Output pulse rlse time

Output pulse fall timo

TESTCONDITIONST

RA - t ^n to IDO kn,

RB - o to 100 kn,

C - 0.1 pF

TA-25-C

TA - MIN

ta MAX

TA - 25°c

CL.- ISpF, TA- 25*C

SE 555

MIN TYP MAX

0.5 2

30 100

0.05 0^

TOO

100

NE555

MIN TYP MAX

1

50

0.1

100

1OO

UN1T

%

ppm/"C

x/v

r»

ni

*For conditloni iliown •» MIN or MAX, uní th» epproprlit* valu« ipociflod under r»cornm»ndad opmíing condlilonv

TEXAS INSTRUMENTSI N - C O R P O R A T CO

297

TYPES SE555, NE555

PRECISIÓN TIMERS

TYPICAL CHARACTERISTICSf

LOW-LEVEL OUTPUT VOLTAGE

LOW-LEVEL OUTPUT CURHEWT

lOW-LEVEL OUTPUT VOLTAGE

LOW-LEVEL OUTPUT CURREN!

LOW.UEVEL DUTTUT VOLTAGE

LCW-LEVEL OUTJ-UT CURREKT

FIGURE2

» BETWEEN SUPPLY VOLTAGE AND OUTFUT

HIGH4.EVEL OUTPUT CURREMT

SUPPLYCURRENT

SUFTLY VOLT AGE

1 t 7 >0 » *0 70 100

FIGURE 4

INIMUM PULSE MDTH REOUIREDFORTB1GGERIMC

LOStST VOLtACE LEVEL 0*=TRICGER PULSE

FIGURES FIGURES

HORMALIZED OUTPUT PULSE WIDTM NORMiUZEO OUTPUT PULSE «IDTH PRO-AGATICK D6LAY TJUE

o

>

í

J=

g

I

(WONOS1ABLE 0-ERATKXI [MONOSTABLE DPERATKXI «« - LO>V£ST VOLT AGE LEVEL

SUfTLY VOLTAGE FREE-AIR TEUpERATURE OF TRIGCER fVLSC

V __'"""'"

o

1-" 1XC6

>

E5*3?

1•5

vcc- i

1jI J

V

— -L_• __

~~-

115"™¿

t

TA.--65ÍA-C i

'Cs\étsM

±¿rf¿W

/̂

r^^^V-T.-^rc

£•Ai \TT.VC

V."A-

13'C

-75 -60 -25 O 2S M 75 100

X— Fíft-Ai

FIGURES FIGURES

tDaía for lamporsturra below 0*C «od nbov* 70*C «re epplicjible for SES55 clrculís i

298 TEXAS I N S T R U M E N T SI NCORPORAl £D

t-OST OFfICE BOX 5011 - OALUli. TCXî TSna

TYPES SE555 , NE555PRECISIÓN TIMERS

TYPICAL APPLICATION DATA

monostable operation

V c c ( S V t o l S V )

Í5J

p

SE555/NE55S

THRESHOLD

GND

{71

(6)

7

FIGURE n-CIRCUIT FOR MONOSTABLE OPERATION

Time—0.1 mi/cí¡v

FIGURE 12-TYPICAL MONOSTABLE WAVEFORMS

The SE555 and NE555 may be connected as shown ín Figure 11 for monostable operation producing an output pulsawidth independent of the ínput waveform and controlled by the RA ' C time constant. Prior to the negative-goingInput pulse, capacitor C Is held díscharged by transistor Ql ísee schematic). Application of a negative-going ínput-trigger-pulse sets the flip-flop, turns off Q1, and drives the output high. Capacitor C is now charged through RAwith a time constanf r = R^C. When the voltage across capacitor C reaches The threshold voltage of the comparator,the flip-flop U reset, energízing Ql and díscharging C; therefore drívíng the output back to the low level. Figure 12shows the actual resulíant waveforms.

Monostable operation is inítlated when the negative-going Ínput pulse reaches the trigger level. Once Inltiated, thetlming interval will complete even if retrigoering occurs during the tlmíng interval. Because of the threshold level andsaturation voltage of Q1, the output pulse width ¡sapproxímately tw = 1.1 RA^. Figure 13 is a plot ofthe time constan! for varíous valúes of R¿\d C. Thethreshold levéis and charge rates are both directlyproportional to the supply voitage, VCG- Thfi tímingínterval is therefore independent of the supplyvoltage, so long as the supply voltage ís constantduring the time interval.

Applyfng a negative-goíng trigger pulse símul-taneously to the reset and trigger termináis during thetíming inlerval will discharge C and re-inítiate thecycle, commencíng on the positíve edge of the resetpulse. The output Ís held low as long as the resetpulse Is low. When the reset ínput Ís not used, itshould be connected to VCG to prevent falsetríggering.

0.001 0.01 10 100

C— Capacita nce—p. F

FIGURE 13-OUTPUT PULSE WIDTH vi CAPACITANCE

TEXAS I N S T R U M E N T SI N C O K P O R A T ' E DBOX 1013 . OALL». TtXA» Í13U

299

astable operationTYPICAL APPLICATION DATA

NOTE A: Ducoupllno th* control vo]t«p« \npu\n 6) to

Bround wlth • opacltor m*v Impro«« op*r«tlor\

Thli ihould b. evaluíled for ]ndMdu»l »ppllc«tlofn,

FIGURE 14-CIRCUIT FOR ASTABLE OPERATION

Tím*—0.5 mi/div

FIGURE 15-TYPICAL ASTABLE WAVEFORMS

Addrtlon of a second resistor, RB, to the circuit oí Figure 11; as shown in Figure 14, and connection of the triogaiinput to the threshold inputwill cause the SE555/NE555 to self-trigger and run as a multivibrator. The capacitor C willcharge through RA ar>d ^B then discharge through RB only.The duty cycle may be controlled, therefore, by the valúaof RA. and RB.

This estable connection resulu ín capacitor C charging and discharging between the threshold-voltaoe levej(==0.67" VCG) an<í the tngger-voltage level (sKÜ.SS-Vcc)- A5 >n ̂ E monoslable círcuit, charge and discharge times (andthereforE the frequency and duty cycle} are independent of the supply voltag*.

Figure 15 shows typícat waveforms generatfed during astable operation. The output high-level duration, t^, is calculatedas:

100ktn = 0.693 (RA + RBÍC,

output low-level duration, t|, as:

tj- 0.693 ÍRB)C.

The total períod is T = tfc + t| and frequeficy ts

f =-L f = 1-^4T'°r (RA-h2RB)C*

The frequency of oscillatíon may be determined byreferring to the chart sho\vn Ín Figure 16, whichrelates free-running frequency, f, to the externalresistors RA and RB and the external capacitor C.Duty cycle, D, ¡s determined by the valúes selected forRA artd Rg and may be calculated as:

0.01

RA +

0.1 iC—Capa citance —ü.F

10 100

FIGURE 1S-FREE-RUNN1NG FREQUENCY

300 TEXAS INSTRUMENTSINCORPORATED

ro«T cx-f te* tox. solí • DAI.UAI. TEXAI TSIZÍ

TYPES SE555, NE555

PRECISIÓN TiMERS

TYPICALAPPLICATION DATA

míssíng-pulse detector VEC-I vA A - i m

•C-B.I.Í

VccISVto lSV)

(5]

TRIGGER

SE555/NE555DISCHARGE

CONTROLVOLTAGE THRESHOLD

(7)

(6)

FIGURE 17-CIRCU1T FOR MISSING-f ULSS DETECTOR

Time—0.1 rrWdív

FIGURE IB-MISSING-FULSE-DETECTOR WAVEFORWS

Thecircuitshown ¡n Figure 17 may be utilized to detect a missíng pulse or abnormally long spacing between consecutívepulses in a train of pulses. The timing interval of the mooostable circuit Is conílnuousty retrlggered by the input pulsetrain as long as the pulse spacing is less than the timing inísfvaJL A longer pulse spacing, missing pulse, or terminatedpulse train will penmit the timing interval to be completed, thereby generating an output pulse as illustrated in Figure 18.

frequency divider

By adjustíng the length of the timing cycle, the basíc círcuít of Figure 11 can be made to opérate as a frequency drvTder.Figure 19 ¡Ilústrate* a divide-by-3 circuit that makes use of the fact that retnggcring cannot occur during the tímingcycle.

X 0:Tím*—0.1 mt/div

FIGURE 1S-D1VIDE-BY-THREE CIRCUIT WAVEFORJ^S

TEXAS I N S T R U M E N T S 3011NCOKPORATE.D

TYPES SE555, NE555

PRECISIÓN TIMERS

TYPICAL APPLICATION DATApulse-width modulation

VCC 15 V t o l B V )

CLOCKINPUT

MODULATIONIHPUT •

|S« Noli A)

15]

(B)

RESET VCCOUTPUT

TRIGGER


CONTROLVOLT AGE THRESHOLD

O)

(7)

IB)

tu

NOTE A: Th« moduUlInp ilfjn»! m»y b» dtr»ci or c«p»d-ilvtly couptod to th» control volt»»» t»rm!n»l. FOTdlf*ci coupllng, th» •ffweu oí modulillon wjurc»volt»?* *nd lmp«d*r)c» on th* bj»> oí th*5E655/NE555 ihculd t» cont!d«r«3.

FIGURE 20-CIRCUIT FOR PULSE-V/IÜTH MODULATION

Time—0,

FIGURE 21-PULSE-WIDTH-MODULATIONWAVEFORMS

The operatíon of the timer may be modified by modulating the Tnternal threshold and trígger voltages. Thís "asccomplished by applyíng an exiernal voltsge (or current) to the control voltage pin. Figure 20 is a circuit forpulse-wídth modulation. The monostable círcuit ¡s triggered by a continuous input pulse train and the threshold voltageU modulated by B control signal. The resultant efíect ís a modulation oí the output pulse widtfi, as shown in Figure 21.A sine-wave modulation signal Ís ¡llustrated, but any wave-shape could be us«d.

pulse-position modulation

Vcc 15 V to 15 V)

(2)

MOOULAT1ON1NPUT~

Not» A)

RESET VQC

OUTPVJTTRIGQER


CONTROLVOLTAGE THRESHOLD

GND

i1

13)

(«1

1"

RA

RB

NOTE A; Th« modulctlng tlpn«l m»y b» d!r»ct or copact-tlv»]y coupled 10 th» control voltoc* i»rmln«!. Fordlr»ci coupllng, th« «ffect» oí moduliticxi iourc«voltnc?" »nd ImpKÍ»ne« oo th» blw oí th«SES55/NSS55 ihould b. com1d«r*d,

FIGURE 22-CIRCUIT FOR PULSE-POSIT1ON MODULATION

Time—0.1 mi/dív

FIGURE 23—PULSH POStTlOH-MODULATlOfJ WAVEFOKMS

The SE555/NE555 may be used as a pulse-position rnodulstorss shovi-nín Fûre 22. In this applicatlon, ihe thresholdvoltage, and thareby the time delay, of a free-running oscíllator is modul=ted. Figure 23 sho.vs such a cárcurt, wíth itríangular-wave modulation signal, hov.-evsr, any modulating ws-.-e-shape csxJ«d be ussd.

•301 TEXAS INSTRUMENTSINCORPORA7ED

office BOX

TYPES SE555, NE555

PRECISIÓN T1MERS

sequential timerTYP1CAL APPLICATION DATA

VCG

RA,- loofcn

S C|OMÜ mofTiootarJly «i t - Q.

• 121

(SI

"

RESHT Vcx

OUTPUTTR1GGER


CONTROLVOLTAGE THRES-

WJLDGKD

1»>_

P)

t7!1

1

~'

Rr- IDOVn

i

^Cc

CB-4.7..FR B - 100 kfl

FIGURE 24-SEQUENT1ALTIMER CIRCUIT

Many applicatlons, such as computers, require signáis f or initializing conditions during start-up. Other applícations sudías test equípment requtre activation of test signáis ín sequence. SE555/NE55S circuits may be connecíed tó provTdesuch sequential control. The tímers may be used in various combínations of astable or monostable circuit connections,with or without modulation, for extremely flexible waveform control. Figure 24 ¡Hustrates a sequencer circuit wTthpossíble applications in many systems and Figure 25 shows the output waveforms.

See Fít ure 24

OUTPl

OUTF

OUTF

ITA

UTB

J T C .

*-twAu

—

1

^vA

1*wB1

•< —

t

*-

= 0

= 1.1 R/

v B = 1-1

"twC "~

CA

RBCB

^ twC = 1.1 Rrcc

t—Time—1 s/div

FIGURE 25-SEQUENT1ALTIMER WAVEFORMS

fRINlfD IN U.SA.II (uiml i l lurní onj t t lf onlitililj ¡M anf til mil! ihu-nH K f H í i n l I h o l Ihif ni I l i t lltm p o l t n l ín l i in j fminl .

KSHUMÍKIS UStlVIS WE IICH1 IQ MiKE CHANCES AI ÍHT I I M F•1 10 l U f í D V E OHICH IHD 10 Ulfftl I H E EtSt f í O D U C l TOSSIBLE.

TEXAS I N S T R U M E N T SI N C O R P O R A T E D

303

Date post:	20-Nov-2018
Category:	Documents
Upload:	voque
View:	213 times
Download:	0 times

ESTUDIO TEÓRIC EXPERIMENTAO DEL L INVERSOR M...

Documents