TRIACKS Y SCR'S

Facultad de Ingeniería Electrónica

TRIACKS y SCR’S FUNDACION UNIVERSITARIA LOS LIBERTADORES

PRESENTADO POR: SERGIO ANDRES VILLATE ULLOA COD: 200814007600

Electrónica Industrial y de Potencia

Abstract: This report presents circuits that were implemented or used devices like the triac and Scr for the development of these circuits were performed to corroborate the evidence adduced in some cases the data provided by the manufacturer, and then build a currents and voltages with which these devices will be activated properly. Similarly there is the use of new devices such as supplying power thyristors, perform a test circuit to understand its basic operation and analyze their configurations to fit basic circuits such as control over the entire power system.

Resumen: En este informe se presentan circuitos donde se implementaron o se usaron dispositivos como el triac y el Scr, para el desarrollo de estos circuitos se les realizaron las respectivas pruebas para corroborar en algunos casos los datos proporcionados por el fabricante; y por otro lado establecer unas corrientes y voltajes con las cuales estos dispositivos serán activados correctamente. De igual forma se plantea la utilización de nuevos dispositivos para suministrar potencia como lo son los tiristores, realizar un circuito de prueba para comprender su funcionamiento básico y analizar sus configuraciones para acoplarlos a circuitos básicos como control para todo el sistema de potencia.

1. Objetivos

1.1 Objetivo General:

Aplicar los conocimientos adquiridos en clase de elementos que soportan altas corrientes para

usos en dispositivos que requieran potencia y corrientes máximas para ddiseñar circuitos de

control de potencia con dispositivos de disparo, como lo son los triac y los scr’s.


1.2 Objetivo Específicos:

a. Realizar un circuito de prueba para verificar las características del SCR y del TRIAC.

b. Entender las características de los tiristores, su grafica de regiones de trabajo para que

este funcione para el momento en el cual sea diseñado.

c. Analizar cómo funcionan los dispositivos de control para acoplarlos a redes de alta tensión y potencia sin que estos se vean afectados por las diferencias de potencial.

d. Comprender que todos los dispositivos tienen 2 estados uno que es de bloqueo y el otro

que es de conducción y poder controlar este paso de estados con facilidad y pequeñas tensiones.

e. Implementar un Control Sincrónico diseñando un detector de cruce por cero, un

generador de diente de sierra y un PWM

2. Equipos e instrumentos utilizados:

Fuente de voltaje variable.

Protoboard.

Multimetro (Voltímetro, Amperímetro).

Diodos zener

Diodos 1n4004

Transistores npn y pnp

Resistencias de Potencia (alta y baja)

Amplificador Operacional TL 082

Moc 3021

Scr

Triac

3. Diseño y simulación

Como primera parte para el desarrollo de los circuitos propuestos se le realizaron los circuitos de pruebas respectivos a el triac y al scr para establecer los rangos de corrientes y voltajes en los cuales estos dispositivos tienen una mayor eficiencia, es decir lo que se quería era establecer los valores en los cuales estos dispositivos se encuentran en una zona de disparo seguro.

Facultad de Ingeniería Electrónica Según el tipo de configuración y aplicación de los circuitos de Control de Potencia utilizando tiristores, se realizaron los siguientes procedimientos de diseño:

SCR (RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO)

Para muchas de las aplicaciones de potencia es necesario determinar en qué momento hacer funcionar el circuito, es decir, el momento en el cual se disparará. El SCR es utilizado precisamente para esta aplicación. Pero para conocer en qué momento este dispositivo se dispara no basta con interpretar la hoja de datos del componente; es necesario hacer un circuito de prueba, lo cual se hace de la siguiente manera:

Se debe determinar inicialmente el (voltaje de disparo compuerta-cátodo), la (corriente de

compuerta para el disparo), la corriente (corriente de mantenimiento) y la corriente (corriente de enganche), y para ello se hizo un circuito de prueba como el de la figura 1.

Figura 1. Circuito de prueba SCR

Con la ecuación (1) se calcula la resistencia Rg, el y la son los valores máximos

proporcionados en la hoja de datos del fabricante. Para determinar el real se varia la

resistencia R2 y se cierra el pulsador, si no se enciende el LED1 es necesario variar de nuevo la resistencia R2, hasta conseguir que se encienda el LED1; cuando se encienda se debe medir los valores del e tal y como se muestra en la figura 2.

D1BT151_500R

LED1

R1

1kΩ

V120 V V2

4 V

J1

Key = A

R2

220Ω


Figura 2. Simulación circuito de prueba SCR

De igual forma es necesario medir la corriente de enganche y la corriente de mantenimiento , para ello se varía la resistencia R1 hasta que el LED1 se encienda y midiendo la corriente que pasa por esta resistencia encontramos la . Para hallar la simplemente disminuimos la resistencia R1 o el voltaje V1 hasta que el LED1 se apague y de igual forma medimos la corriente que en ese instante pasaba por el Ánodo del SCR, en la figura 3 se muestra el montaje correcto para medir estas corrientes.

Figura 3. Circuito para e

D1BT151_500R

LED1

R1

1kΩ

V120 V

V25 V

J1

Key = A

R2

435Ω

U1DC 10MOhm1.483 V

+

-

U2

DC 1e-009Ohm

8.084m A

+ -

D1BT151_500R

LED1

V120 V

V25 V

J1

Key = A

R2

435Ω

U1DC 1e-009Ohm0.019 A

+

-

R11kΩ

Key=A

10%


De esta forma se establecieron los valores de e y los valores fueron los siguientes.

Los valores de las corrientes no son iguales a los de la simulación, puesto que para lograr estos valores toca tener una gran precisión y el simulador no nos ofrece esto.

CIRCUITO DE PRUEBA TRIAC BT 138

De igual forma para circuitos que necesiten como método de disparo un Triac es necesario conocer los valores reales del (voltaje de disparo compuerta-cátodo), (corriente de

compuerta para el disparo), (corriente de enganche) e (corriente de mantenimiento).

Figura 4. Circuito de prueba triac

Con la ecuación (2) se calcula la resistencia Rg, el y la son los valores máximos

proporcionados en el Datasheet del fabricante. Para determinar el real se varia la resistencia

R2 o el voltaje V2 y se cierra el pulsador, si no se enciende el LED1 es necesario variar de nuevo la resistencia , hasta conseguir que se encienda el LED1; cuando se encienda se debe medir los valores del e tal y como se muestra en la figura 2.

D1BT138

LED1

V120 V

V25 V

J1

Key = A

R2

435Ω

R11kΩ

Key=A

100%


Figura 5. Simulación circuito de prueba triac

Para realizar la prueba fue necesario tener en cuenta la potencia Pgm (potencia de compuerta máxima) la cual se determinó de la siguiente forma:

< 5w (3)

Los 5W es una potencia dada por el fabricante y para este caso el valor del fue:

=0.25w

De igual forma es necesario medir la corriente de enganche IL y la corriente de mantenimiento IH, para ello se varia la fuente que está en ánodo y Cátodo del Triac y pulsando el switch hasta que el LED1 se encienda y midiendo la corriente que pasa por la resistencia Ra encontramos la IL.

Para hallar la IH simplemente disminuimos la resistencia Ra hasta que el LED1 se apague y de igual forma medimos la corriente que en ese instante pasaba por el ánodo del SCR.

`

D1BT136

Ra

3.3kΩ

Rg

350Ω

LED1

Vg5 V

V20 V

U2DC 10MOhm5

.000

V

+-

J1

Key = A

U1DC 1e-009Ohm

5.2

71m

A

+-


TRIAC BT 138 Y ENCENDIDO DE LA BOMBILLA DE 120V

Para el desarrollo de esta práctica se diseño un circuito con un lm 555 o timer; Este circuito está compuesto por el temporizador 555 el cual genera una señal cuadrada con frecuencia variable que será acoplada a la compuerta del Triac BT 138 mediante un Optoacoplador Moc 3021 para de esta manera controlar el encendido de una lámpara conectada a la red doméstica de 120VRMS.

Este circuito con operación astable se realizó tratando de mantener un ciclo útil de la señal del 50% y buscando una frecuencia que variara entre los 0 Hz y los 60 Hz de la red doméstica. Para ello fue necesario interpretar la gráfica de frecuencia VS R1, R2 Y C1 especificada en la hoja de datos del 555. En el datasheet de este dispositivo nos explicaban cómo establecer cada flanco (de subida y de bajada), establecíamos los condensadores y se hallaban las resistencias para así establecer el tiempo de cada uno. En la ecuación (4) y (5) se explica cómo se hallaron las resistencias para tener un pulso de 4 segundos, es decir con un flanco de subida de 2 segundos y un flanco de bajada de 2 segundos.

De la ecuación (5) asumimos un condensador y conociendo el tiempo de cada flanco despejamos la resistencia R2.

Obteniendo R2 de la ecuación (5) lo reemplazamos en (4) para obtener R1

De esta manera establecimos cada una de las resistencias para posteriormente realizar el montaje respectivo para tener un pulso para así realizar el circuito establecido. En la figura 6 se muestra el montaje para el 555.


Figura 6. LM 555

De igual forma se presenta el circuito ya implementado con el triac bt138 y el encendido de la bombilla de 120V, para realizar el acople para encender la bombilla se utiliza un moc; Este elemento se utilizó para aislar el circuito digital de control de disparo con el circuito de control de potencia gobernado por el Triac BT 138. Se conectó una resistencia de 220Ω al ánodo de Optoacoplador para limitar la corriente que fluye por este dispositivo, de igual forma es un dispositivo de emisión y recepción que funciona como un interruptor excitado mediante la luz emitida por un diodo LED que satura un componente optoelectrónico, normalmente en forma de fototransistor o fototriac. Con la ayuda de este dispositivo se pretende disparar una bombilla de 120V pero para efectos de simulación no se coloca un moc 3021 ya que en el simulador este dispositivo no se encuentra, pero para generar la simulación correcta se implemento un dispositivo que se asemejara al moc 3021 y se decidió colocar un interruptor activado por voltaje ya que al fin y al cabo un optoacoplador no es más que un interruptor activado por un voltaje. En la figura 7. Se muestra la simulación del Triac BT 138 y encendido de la bombilla de 120V, pero con el interruptor activado por voltaje en vez del moc.

Figura 7. Circuito encendido de la bombilla de 120V.

U1

LM555CN

GND

1

DIS7

OUT 3RST4

VCC

8

THR6

CON5

TRI2

VCC

5V

LED1

R1

220Ω

2

C1100nF

C247uF

5

R3400Ω

VCC

1

0

R461kΩ

6

4

U1

LM555CN

GND

1

DIS7

OUT 3RST4

VCC

8

THR6

CON5

TRI2

VCC

5V

R1

220Ω

2

C1100nF

C247uF

5

R3400Ω

VCC

J12 V 0mV

D1BT138

V1

120 Vrms

60 Hz

0°

X1

120V_100W

0

LED1

1

0

3

7

U2

1 A

9

8R461kΩ

4

6


NOTA: Para cuestiones de simulación para el Moc 3021 se utilizo un interruptor activado por voltaje puesto que se asemeja al funcionamiento del optoacoplador.

Circuito Sincrónico.

Se plantea un circuito que permite sincronizarse con la red, para cuando esta cruce por cero y así poder controlar por medio de un circuito PWM la cantidad de tensión a un dispositivo según la temperatura ambiente ya sea un ventilador una bombilla etc. Este circuito se compone de tres partes; la primera parte consiste en realizar un detector de cruce por cero, la segunda es la Modulación de Ancho de Pulso (PWM) y la última consiste en realizar el control de potencia con el Triac BT 138.

Cruce por cero

Figura 8. Cruce por cero

Para realizar este circuito se utilizó la red monofásica la cual nos muestra una señal como la de la figura 9 de color amarillo la cual es la señal de entrada; esta señal se hizo pasar por un puente de Diodos para rectificar la señal de entrada, es decir la onda completa y generar una señal como el de la figura 9 de color azul que es la señal después del puente de diodos.

V1

120 Vrms

60 Hz

0°

U1

1 A D1

1N4004

D2

1N4004

D3

1N4004

D4

1N4004

21

3

R12kΩ

R218kΩ

50

U2A

TL082CD

3

2

4

8

1

4

R3560Ω

R45.1kΩ

0

6

VCC

20VVCC

VCC

20VVCC

VSS-20V

VSS


Figura 9. Simulación señal de entrada y puente de diodos.

Para esta primera etapa se realizo un montaje en el cual se rectifico la señal de entrada por medio de un puente de diodos, este diseño cuenta con dos divisores de voltaje y un amplificador operacional, se asumieron dos resistencias y se calcularon las otras además de establecer el voltaje en cada punto del amplificador. En la ecuación 6 y 7 se calcularon las resistencias R2 y R4 respectivamente cada una con un voltaje distinto, esto según el punto y las propiedades del amplificador, puesto que el voltaje de entrada del terminal negativo tiene que ser 1-3V menor que el voltaje de entrada del operacional y el voltaje de entrada en el terminal positivo tiene que ser 1 o 2V, esto es según las propiedades de los amplificadores operacionales.

Asumimos R1=2KΩ y despejamos R2

De igual forma se realizo esta operación en el otro divisor y se hallo R4 pero en este caso asumimos R3= 560Ω


Se realizo el respectivo montaje y se miro las señales de entrada y la señal después del puente de diodo para verificar que nos estuvieran dando igual a las simuladas y el resultado fue las señales de la figura 10a y 10b y la señal que representa el cruce por cero se muestra en la figura 10c.

Figura 10a. Señal de entrada de la red monofásica

Figura 10b. Señal rectificada con el puente de diodos.


Figura 10c. Cruce por cero

Modulo PWM

Figura 11. Modulo PWM

Para generar una señal PWM fue necesario generar un oscilador de diente de sierra, para ello se implementó una fuente de corriente compuesta por un diodo Zener 1N4738A con un voltaje nominal de 8.8 V, a través de un circuito de prueba como el de la figura 12.

R5

61kΩ

R65.1kΩ

R7169Ω

Q1

2N39041

Q2

2N3906

2

C11µF

3

D11N4738A

4

VCC

5V

VCC

0


Figura 12. Circuito de Prueba Diodo Zener 1N4738

Con estos datos se procedió a hallar las resistencias R6 y R7 además del voltaje en el condensador, la corriente o la corriente que cae sobre R6.

El tiempo t se hallo tomando 8.33ms y le restamos 480µs que se tomaron del ancho del cruce por cero que se obtuvo en la primera parte. Por tanto decimos que la corriente que cae sobre R6 es:

Después de tener todos estos valores se acoplaron las dos partes para generar el diente de sierra y esta señal se obtiene mirando con el osciloscopio en el condensador. La señal que se obtuvo se observa en la figura 13.

D11N4738A

R1266Ω

V130 V


Figura 13. Diente de sierra (voltaje en el condensador).

Para generar el PWM es necesario llevar a cabo un comparador con la señal de diente de sierra y la proveniente de un divisor de voltaje el cual varía su tensión de acuerdo a la temperatura del ambiente, lo cual se hizo con un termistor NTC de 10kΩ a temperatura pero para cuestiones del ángulo asignado se calculo la resistencia respectiva. En la figura 14 se muestra la simulación del modulo PWM.

Figura 14. Simulación modulo PWM

Facultad de Ingeniería Electrónica Para mirar generar el ángulo establecido se realizo una regla de tres muy sencilla donde se estableció que:

Donde

Este es el ángulo de disparo que se debe de obtener en la salida; es decir, en el bombillo. Posteriormente se tomo la ecuación 11 y se reemplazo este valor puesto que equivale al tiempo de carga del condensador y se hallo el voltaje en el condensador para posteriormente despejar la resistencia que se debe de colocar para que el ángulo de disparo sea el correcto en la ecuación 12 se muestra el procedimiento que se utilizo para establecer la resistencia R9 la cual es la encargada de generar el disparo para nuestro ángulo.

Asumimos R8=1KΩ

Los resultados obtenidos después de haber realizado el respectivo montaje fueron satisfactorios puesto que el PWM resulto como lo esperábamos; este resultado se puede observar en la figura 15. La cual re miro a través de un osciloscopio en el segundo amplificador del circuito propuesto, el resto simplemente es acoplar la parte de potencia; es decir, acoplar el Moc y la bombilla para mirar el ángulo de disparo establecido anteriormente.


Figura 15.Modulo PWM

Por último con el Optoacoplador MOC 3021 y el TRIAC BT 138 se asume un voltaje entre el rango de la red monofásica y se calcula la resistencia que generará la corriente Igt necesaria para el disparo del Triac y que encenderá la bombilla con más o menor intensidad de acuerdo al ancho de pulso del PWM. Y mirar el ángulo que genera el bombillo, y entre más exacta la resistencia que se hallo más exacto será el ángulo de disparo del bombillo. En la figura 16 se observa la simulación del circuito final con todos los dispositivos puestos correctamente y con el bombillo encendido y en la figura 17 se muestra el ángulo mirándolo desde el bombillo, y se puede observar que tenemos un pequeño error pero esto ya es por cuestiones de exactitud de la resistencia R9 que es la encargada de disparar el bombillo en el ángulo establecido.

Figura 16. Montaje Final Circuito Sincrónico.

V1

120 Vrms

60 Hz

0°

U1

1 A D1

1N4004

D2

1N4004

D3

1N4004

D4

1N4004

R12kΩ

R218kΩ

U2A

TL082CD

3

2

4

8

1

4

R3560Ω

R45.1kΩ

0

6

VCC

20VVCC

VCC

20VVCC

VSS-20V

VSS

1

5

0

R5

20kΩ

R65.1kΩ

R7200Ω

Q1

2N3904

Q2

2N3906

C11µF

D51N4738A

VCC

5VVCC

9

8

711

0

U3A

TL082CD

3

2

4

8

1

VSS

-20V VSS

VCC

20V

VCC

10

R81kΩ

R92.53kΩ

VCC

20VVCC

12

0

D6BT138

J1

1mV 0mV

0

X1

120V_100W

14

R10

220Ω

15

R11

330Ω 17

16

D7

1N4004

318

13

2


Figura 17. Angulo de disparo desde la bombilla.

Desfasador Horizontal:

Para diseñar este Desfasador se utilizó dos amplificadores operacionales TL082, el primero para que el divisor de voltaje realizado con la red monofásica no afectara la impedancia del circuito Desfasador. El circuito propuesto se puede observar en la figura 18.

Figura 18. Circuito desfasador horizontal.

Los datos que se asumieron fueron los siguientes:

Va=17V (voltaje que se desea tener en el divisor de voltaje)

Vi=170V

V1

120 Vrms

60 Hz

0°

R129.7kΩ

R23.3kΩ

R3

2.38kΩ

R4

1kΩ

R5

1kΩ

R6

220Ω

R7

330Ω

U1A

TL082CD

3

2

4

8

1

U2A

TL082CD

3

2

4

8

1C11µF

VCC

20V

VSS

-20V

J1

1 V 0mV

VCC

20V

VSS

-20V

D1BT138

X1

120V_100W

Facultad de Ingeniería Electrónica R6= 220Ω

R7=330Ω

R4=R5=1KΩ

C=1µF

R2=3.3KΩ

R1 se despejo de la ecuación 12, es decir del divisor de voltaje.

Únicamente falta hallar R3 la cual es la encargada de realizar el disparo del bombillo en el ángulo deseado. Para esta resistencia tuvimos en cuenta la frecuencia de entrada es decir los 60Hz de la señal de entrada.

Finalmente y después de tener todo se realizo el respectivo montaje y se miro el ángulo deseado es decir, los 3.88ms. Esto lo observamos sobre el bombillo, en la figura 19 se puede observar el resultado de este circuito.

Figura 19. Angulo de disparo, desfasador horizontal.


Desfasador vertical o 90°

Se plantea la realización de un sistema que permita por medio de una señal desfasada 90 grados y un sumador subirla o bajarla un nivel DC para reducir el ciclo útil sobre la carga a la cual esta acoplado un tiristor. Para el desarrollo de este circuito se acoplo el desfasador horizontal pero en este caso lo desfasamos primero 90 grados y posteriormente se acoplo a la parte de los sumadores para así lograr el desfase y poder subirla o bajarla según el ángulo de disparo deseado. El circuito propuesto se puede observar en la figura 20.

Figura 20. Desfasador vertical o 90°

Los datos que se asumieron fueron los siguientes:

R8=R9=R10=R11=R12=10KΩ

R4=R5=R6=1KΩ

R1=66.8KΩ

R3=3.3KΩ

El voltaje que queremos en el primer divisor es de 8V por tanto la resistencia R1 es tan alta para disminuir el voltaje que teníamos en el anterior circuito.

V1

120 Vrms

60 Hz

0°

R129.7kΩ

R23.3kΩ

R3

2.38kΩ

R4

1kΩ

R5

1kΩ

U1A

TL082CD

3

2

4

8

1

U2A

TL082CD

3

2

4

8

1C11µF

VCC

20V

VSS

-20V

VCC

20V

VSS

-20V

R61kΩ

R723.09kΩ

R8

10kΩ

R9

10kΩ

VCC

20V

U3A

TL082CD

3

2

4

8

1

R10

10kΩ

VCC

20V

VSS

-20V

R11

10kΩ

U4A

TL082CD

3

2

4

8

1

R12

10kΩVSS

-20V

VCC

20V

J11mV 0mV

D1BT138

R13

220Ω

R14

330Ω

X1

120V_100W


Lo primero que se hizo fue calcular la resistencia 3 (R3) para establecer los 90 grados de desfase que se quiere, esto lo hicimos con la ecuación 13.

Ω

Posteriormente se calculo el tiempo de desfase que debe de tener esta señal calculándolo con la ecuación 14.

Para establecer el nivel DC el cual se quiere subir la señal; se hallo con la ecuación 15 y posteriormente se reemplazo en la ecuación 16 para despejar la resistencia R7 que es la encargada de establecer el nivel DC para este circuito.

Ω

Después de tener estos cálculos se realizo el respectivo montaje y se miro el comportamiento de las señales para verificar que los cálculos estuvieran correctos.

Dispositivos de disparo (UJT)

Se propone un circuito que permite la conmutación del dispositivo y poder controlar su tiempo de encendido y tiempo de apagado para realizar la conmutación de un SCR. Para este circuito se requería disparar el SCR con un ángulo de 84°.


Parámetros de los dispositivos

UJT

RBB=7kΩ

ɳ=0.655

Ip= 1 µA

Iv = 4 mA

Vv= 3.5V

Después de haber seleccionado el diodo zener y de haber realizado su respectivo circuito de prueba los valores obtenidos fueron los siguientes.

Iz = 25.97mA

Vz = 23.1V

El circuito propuesto se observa en la figura 21. Y posteriormente sus respectivos cálculos para la realización correcta de este circuito, además de que se mostrara el circuito final con cada uno de los elementos calculados.

Figura 21. Circuito UJT.


Con la ecuación 16 hallamos el voltaje pico del dispositivo principal para posteriormente poder hallar la resistencia R1. Por tanto decimos que:

Con la ecuación 17 se halla la resistencia R1 pero antes de eso se estableció el rango en la cual se debe de tener esta resistencia y posteriormente si se hallo por medio de la media geométrica; de la siguiente manera:

Luego hallamos en condensador con la ecuación 18.

El tiempo en off se despejo de la siguiente forma y luego se reemplazó en la ecuación 18 y se despejo el condensador.


Hallamos la resistencia R1 asumiendo un condensador comercial. Despejando R1 de la ecuación 18 obtenemos:

Después de hallar la resistencia nuevamente puesto que es más fácil encontrar una resistencia aproximada a nuestro valor que un condensador proseguimos hallando los elementos faltantes para terminar el circuito.


Finalmente se realizo el respectivo montaje y su circuito final con cada uno de los elementos calculados se puede observar en la figura 22.

Figura 22. Circuito Dispositivos de disparo (UJT)

V1

120 Vrms

60 Hz

0°

D11N4748A

R44.4kΩ

R1

39.12kΩ

C10.1µF

Q1

2N3370

R2

233Ω

R3

144Ω

D2BT151_500R

X1120V_100W


4. Análisis de resultados.

Circuito de prueba Scr

Se pudo observar que existe una zona de posible disparo del dispositivo en el cual es muy inestable, por lo tanto se debe trabajar por encima de esta, esta área está determinada por el rango que hay inferior de Vgt y de Igt, pero también hay que tener en cuenta no superar los valores de el voltaje máximo de compuerta para el cual se diseñó el dispositivo y su potencia máxima. Existe un valor de corriente de mantenimiento que según los datos podemos observar que el dispositivo tiene una zona de bloqueo que se encuentra comprendida entre el Voltaje máximo accidental directo y la corriente de enganche. La corriente de enganche para este circuito según el promedio realizado es 8mA más grande que la corriente de mantenimiento. Analizando los resultados es importante destacar que es necesario siempre hacer un circuito de prueba para estos elementos ya la información dada por el fabricante muchas veces difiere con obtenida en el laboratorio. Si comparamos la Igt teórica con la práctica encontramos una diferencia aproximada de 10 mA, lo cual es bastante y podría afectar diseños que dependan exclusivamente del desempeño del SCR. En la tabla 1 se muestran los valores obtenidos de la corriente de enganche y en la tabla 2 se muestran los valores obtenidos de la corriente de mantenimiento y Donde el voltaje V2 es el suministrado a los terminales ánodo y cátodo del SCR; en la tabla 3 se muestran los valores obtenidos de la corriente Igt del SCR donde El voltaje V1 es el aplicado en los terminales cátodo y compuerta, los cuales contienen un voltaje Vgt del SCR.

Tabla corriente de enganche

IL V2

20.23mA 3.3

19.60mA 3.2

18.94mA 3.1

19.30mA 3.1

19.58mA 3.2

Tabla 1. Corriente de enganche SCR.

Tabla de corriente de mantenimiento

IH V2

12.1mA 3.03

11.85mA 3.02

12.54mA 3.03

12.34mA 3.03

11.97mA 3.02

Tabla 2. Corriente de mantenimiento SCR


Tabla de corriente compuerta

Igt V1

3.5mA 730mV

3.71mA 740mV

3.39mA 725mV

3.29mA 723mV

3.40mA 730mV

Tabla 3. Corriente Igt SCR

Finalmente en la tabla 4 se muestran los valores finales promediados los cuales son los medidos y fueron los que se utilizaron para realizar los circuitos propuestos anteriormente, versus los valores teóricos o los valores según el datasheet del fabricante.

Valores teóricos Valores medidos

Vgt 1.5 1.475

Igt 15 mA 5.805mA

IL 10-40mA 19.6mA

IH 7-20mA 12.16mA

Tabla 4. Valores finales circuito de prueba SCR.

Circuito de prueba Triac BT138

El procedimiento para el circuito de prueba de este dispositivo se realizo de la misma manera en que se realizo el circuito de prueba del SCR, los datos obtenidos se muestran en la tabla 5 donde se muestran los valores teóricos o del fabricante versus los valores obtenidos en el laboratorio;

analizando estos resultados es importante destacar que la corriente Igt varió significativamente respecto a la dada por el fabricante esto pudo deberse a la impresión al variar la fuente que

suministra el voltaje Vg o podría ser que realmente esta es la corriente Igt de este dispositivo.

Valores teóricos

Valores medidos

Vgt 1.5V 0.725V

Igt 10 mA 2.194mA

IL 3-25mA 4.6mA

IH 2.5-20mA 3.8mA

Pgm 5W 0.25W

Tabla 5. Valores circuito de prueba Triac BT138


TRIAC BT 138 Y ENCENDIDO DE LA BOMBILLA DE 120V

El diseño de este integrado como astable permite generar una oscilación y varar el ciclo útil del

mismo según la configuración de este, esto nos permite hacer una conmutación de un sistema

según lo que necesitemos, para este caso la carga es un bombillo el cual lo podemos ver conmutar

según la frecuencia que coloquemos en el 555, también podemos apreciar que si la frecuencia es

muy alta no podemos observar las conmutaciones sobre el bombillo y pareciera como si este

estuviera todo el tiempo encendido. Analizando el comportamiento de este circuito se encontró

que al variar la frecuencia del temporizador 555 el encendido de la bombilla variaba hasta el punto

de apagarse en un momento dado, esto es debido a que en la compuerta están variando los

impulsos que llegan del Optoacoplador lo cual produce un recorte en la señal de salida, es decir, el

área de esta señal es menor en ciertos instantes de tiempo lo cual produce que el voltaje RMS sea

menor al suministrado por la red doméstica de 120V.

Circuito Sincrónico.

Al Analizar el circuito se observó que al calentar el termistor, el PWM disminuyó su ciclo útil lo cual

hizo que la bombilla iluminara menos debido a que se redujo el área de la señal que alimenta la

carga. De igual manera que si el oscilador de diente de sierra no está bien sincronizado con el

detector de cruce por cero, la señal del PWM se mostraba con un pulso adicional el cual no

permitía que el voltaje eficaz en la bombilla disminuyera.

Desfasador Horizontal:

Para que el circuito desfasara la onda sin cambiar su amplitud fue necesario colocar un

amplificador seguidor de voltaje el cual mantuviera la impedancia muy grande en el amplificador

utilizado para el desfase. También se observó que al ir variando el ángulo de desfase la intensidad

del bombillo iba disminuyendo debido a que el área de la señal en la carga es menor.

Desfasador vertical o 90°

El principal elemento para que este dispositivo funcionara correctamente era la realización del

desfasador ya que este debe tener un ángulo de 90 para que pueda cortar la señal al subirla a un

nivel DC, Al ir aumentando el nivel Dc de la señal desfasada 90º esta comienza a recortar el ciclo

de la señal haciendo a su mismo tiempo que disminuya la intensidad del bombillo hasta el punto

en que se apague por completo, este corte se muestra en la grafica 23.


Figura 23. Desfasador vertical, análisis desde la carga o bombillo.

UJT

En el circuito podemos ver que el UJT funciona por medio de la carga y descarga de un capacitor;

en el instante en que el capacitor se descarga, se activa el UJT lo cual enciende el SCR en el

instante en que la señal de la red monofásica se encuentra a 84°, es decir, el tiempo de disparo

está en 3.88ms. Al realizar la comparación entre la salida del comparador y el funcionamiento del

UJT podemos ver que en el instante en que el condensador se descarga este activa el dispositivo

haciendo que este envié un pulso hacia el SCR excitándolo y permitiendo que entre en conducción

ya que supero el voltaje de compuerta.

5. CONCLUSIONES.

Los tiristores y otros dispositivos de disparo como el UJT son dispositivos muy eficientes para el control de etapa de potencia y utilizan realimentación interna para producir una conmutación. Estos elementos tienen unas características especificadas por el fabricante que es necesario siempre verificar con circuitos de prueba para tener precisión en los circuitos a los cuales va a controlar. Para la realización del control sincrónico debemos tener en cuenta un voltaje de referencia casi por el límite inferior soportado por el Amplificador Operacional para cuando la señal muestreada pase por cero y así poder realizar un circuito con menos probabilidad de error. El detector sincrónico es un circuito que vemos usualmente en nuestras casas, en el caso expuesto en este informe es una aplicación de dispositivos refrigeradores y de igual forma funciona para dispositivos de calefacción cambiando el termistor para que su variación de voltaje ingrese directamente al comparador del PWM.

Facultad de Ingeniería Electrónica En este tipo de circuitos es importante analizar la señal en la carga ya que de acuerdo al funcionamiento del dispositivo de disparo esta cambia su valor RMS lo cual es muy utilizado en aplicaciones como el movimiento de motores.

6. Bibliografía

MALONEY Timothy, Electrónica Industrial.

PASMSHOW Raymond, Electrónica de Potencia.

MUHAMMAD H.Rashid, Electrónica de Potencia.

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TRIACKS Y SCR'S

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