Electrónica de Potencia - Ingeniería Industrial TESCI

DIVISIÓN DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

MANUAL DE PRÁCTICAS

Electrónica de Potencia

FECHA: 01 /09 / 2014

ELABORÓ

Ing. Eduardo Gonzalo Manuel Tzul NOMBRE Y FIRMA DEL DOCENTE

REVISÓ

Ing. Eduardo Gonzalo Manuel Tzul PRESIDENTE Y/O SECRETARIO DE ACADEMIA

AUTORIZÓ

Ing. María del Carmen Rodríguez Pascual JEFE DE DIVSIÓN

Vo Bo

DESARROLLO ACADÉMICO

Ingeniería Electrónica Electrónica de Potencia

Ing. Eduardo Gonzalo Manuel Tzul 2/67

JUSTIFICACIÓN

La demanda de más y mejores sistemas industriales o de servicios que permitan el crecimiento y desarrollo del país, obliga a que se incorporen en los planes de estudio y en las instituciones de educación superior, experiencias educativas que brinden los conocimientos suficientes para que los estudiantes aprendan y dominen el uso y aprovechamiento de técnicas y dispositivos electrónicos que permitan el manejo de mayores corrientes y emplearlos en el control de sistemas específicos o en motores de todo tipo con mayor precisión y enmarcados dentro de un enfoque al ahorro de energía.

OBJETIVO GENERAL Propiciar que el alumno adquiera un panorama general de la electrónica aplicada a circuitos o sistemas de potencia eléctrica, sus fundamentos, aplicaciones, posibilidades y enfoques, que le permitan descubrir la importancia de la carrera en prácticamente todas las actividades de la vida moderna y como factor imprescindible en el desarrollo científico y tecnológico del país. Con este manual de prácticas se pretende atender los siguientes fines: Análisis, Desarrollo, experimentación e implementación de Sistemas. La formación intelectual, fomentando en los estudiantes el pensamiento lógico, crítico y creativo necesario para el desarrollo de conocimientos, propiciando una actitud de aprendizaje permanente que permita su autoformación. La formación social, fortaleciendo los valores y las actitudes que le permiten al estudiante relacionarse y convivir con otros; fortaleciendo el trabajo en equipo, el respeto a las opiniones que difieren de las suya y el respeto a la diversidad cultural. La formación profesional, la cual está orientada hacia la generación de conocimientos, habilidades y actitudes encaminados a saber hacer su profesión.



TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES

DE CUAUTITLÁN IZCALLI.


ELECTRÓNICA DE POTENCIA.

Práctica No 1 “SCR”

GRUPO: ___________

NOMBRE DEL ALUMNO: _______________________________________________

NUMERO DE CONTROL: _______________________________________________

FECHA: _______________



PROPÓSITO. Comprender cómo es que al controlar el ángulo de disparo de un dispositivo como el SCR conectado en serie con la carga, realmente se está controlando la potencia de la carga. INTRODUCCIÓN TEORÍA Y OPERACIÓN DE LOS SCR. Un rectificador controlado de silicio (SCR, rectificador controlado de silicio) es un dispositivo de tres terminales usado para controlar corrientes más bien altas para una carga. El símbolo esquemático del SCR se presenta en la figura 1.

Símbolo esquemático y nombres de las terminales de un SCR.

Un SCR actúa a semejanza de un interruptor. Cuando esta encendido (ON), hay una trayectoria de flujo de corriente de baja resistencia del ánodo al cátodo. Actúa entonces como un interruptor cerrado. Cuando está apagado (OFF), no puede haber flujo de corriente del ánodo al cátodo. Por tanto, actúa como un interruptor abierto. Dado que es un dispositivo de estado só1ido, la acción de conmutación de un SCR es muy rápida.

El flujo de corriente promedio para una carga puede ser controlado colocando un SCR en serie con la carga. Este arreglo es presentado en la figura 2. La alimentaci6n de voltaje es comúnmente una fuente de 60-Hz de CA, pero puede ser de CD en circuitos especiales.

Si la alimentación de voltaje es de CA, el SCR pasa una cierta parte del tiempo del ciclo de CA en el estado ON, y el resto del tiempo en el estado OFF. Para una fuente de 60-Hz de CA, el tiempo del ciclo es de 16.67 ms. Son estos 16.67 ms los que se dividen entre el tiempo que está en ON y el tiempo que está en OFF. La cantidad de tiempo que está en cada estado es controlado por el disparador.



Si una porción pequeña del tiempo está en el estado ON, la corriente promedio que pasa a la carga es pequeña. Esto es porque la corriente puede fluir de la fuente, a través del SCR, y a la carga, só1o por una porción relativamente pequeña del tiempo. Si la señal de la compuerta es cambiada para hacer que el SCR este en ON por un periodo más largo del tiempo, entonces la corriente de carga promedio será mayor. Esto es porque la corriente ahora puede fluir de la fuente, a través del SCR, y a la carga, por un tiempo relativamente mayor. De esta manera, la corriente para la carga puede variarse ajustando la porci6n del tiempo del ciclo que el SCR permanece encendido.

Relación de circuito entre la fuente de voltaje ,un SCR y la carga

Como lo sugiere su nombre, el SCR es un rectificador, por lo que pasa corriente sólo durante los semiciclos positivos de la fuente de CA. El semiciclo positivo es el semiciclo en que el ánodo del SCR es más positivo que el cátodo. Esto significa que el SCR de la figura 2 no puede estar encendido más de la mitad del tiempo. Durante la otra mitad del ciclo, la polaridad de la fuente es negativa, y esta polaridad negativa hace que el SCR tenga polarizaci6n inversa, evitando el paso de cualquier corriente a la carga.

FORMAS DE ONDA DE LOS SCR

Los términos populares para describir la operación de un SCR son ángulo de conducción y ángulo de retardo de disparo. El ángulo de conducción es el numero de grados de un ciclo de CA durante los cuales el SCR esta encendido. El ángulo de retardo de disparo es el número de grados de un ciclo de CA que transcurren antes de que el SCR sea encendido. Por supuesto, estos términos están basados en la noción de que el tiempo total del ciclo es igual a 360 grados.

En la figura se muestran las formas de onda de un circuito de control con SCR para un ángulo de retardo de disparo. Al momento que el ciclo de CA inicia su parte positiva, el SCR está apagado. Por tanto tiene un voltaje instantáneo a través de sus terminales de ánodo y cátodo igual al voltaje de la fuente. Esto es exactamente lo que se vería si se colocara un interruptor abierto en un circuito en lugar del SCR. Dado que el SCR interrumpe en su totalidad el suministro de voltaje, el voltaje a través de la carga (VLD) es cero durante este lapso. La extrema derecha de las ondas ilustran estos hechos. Mas a la derecha en los ejes horizontales, se muestra el voltaje de ánodo a cátodo (VAK) cayendo a cero después de aproximadamente un tercio del semiciclo positivo. Esto es el punto de 60°. Cuando VAK cae a cero, el SCR se ha "disparado", o encendido. Por tanto, el ángulo de retardo de disparo es de 60°. Durante los siguientes 120° el SCR se comporta como un interruptor cerrado sin voltaje aplicado a sus terminales. El ángulo de conducci6n es de 120°. El ángulo de retardo de disparo y el ángulo de conducci6n siempre suman 180°.



Formas de ondas ideales del voltaje de la terminal principal (VAK) y el voltaje de carga de un SCR. Para un

ángulo de retardo de disparo de unos 60o, un ángulo de conducción de 120o.

En la figura la forma de onda del voltaje de carga muestra que, al dispararse el SCR, el voltaje de la fuente es aplicado a la carga. El voltaje de carga entonces sigue al voltaje de la fuente por el resto del semiciclo positivo, hasta que el SCR nuevamente se apaga. El estado OFF ocurre cuando el voltaje de la fuente pasa por cero.

En general, estas formas de onda muestran que antes de que el SCR se dispare, el voltaje es retirado de entre las terminales del SCR, y la carga ve un voltaje cero. Después de haberse disparado el SCR, la totalidad del suministro de voltaje es retirado a través de la carga, y el SCR presenta voltaje cero. El SCR se comporta como un interruptor de acción rápida.

CARACTERÍSTICAS DE LA COMPUERTA DE LOS SCR

Un SCR es disparado por un pulso corto de corriente aplicado a la compuerta. Esta corriente de compuerta (IG) fluye por la unión entre la compuerta y el cátodo, y sale del SCR por la terminal del cátodo. La cantidad de corriente de compuerta necesaria para disparar un SCR en particular se simboliza por IGT. Para dispararse, la mayoría de los SCR requieren una corriente de compuerta entre 0.1 y 50 mA (IGT = 0.1 - 50 mA). Dado que hay una unión pn estándar entre la compuerta y el cátodo, el voltaje entre estas terminales (VGK) debe ser ligeramente mayor a 0.6 V. En la figura 4 se muestran las condiciones que deben existir en la compuerta para que un SCR se dispare.



Voltaje de compuerta a cátodo (VGK) y corriente de compuerta (IG) necesarios para disparar un SCR.

Una vez que un SCR ha sido disparado, no es necesario continuar el flujo de corriente de compuerta. Mientras la corriente continué fluyendo a través de las terminales principales, de ánodo a cátodo, el SCR permanecerá en ON. Cuando la corriente de ánodo a cátodo (IAK) caiga por debajo de un valor mínimo, llamado corriente de retención, simbolizada IHO el SCR se apagara. Esto normalmente ocurre cuando la fuente de voltaje de ca pasa por cero a su región negativa. Para la mayoría de los SCR de tamaño mediano, la IHO es alrededor de 10 mA.

EQUIPO REQUERIDO:

ü 1 Generador de Funciones. ü 1 Multímetro digital. ü 1 Osciloscopio.

MATERIAL REQUERIDO:

ü 1 Resistencia de 560Ω a ½ W (R3) ü 1 Resistencia de 270Ω a ½ W (R1) ü 1 Potenciómetro de 5 KΩ (R2) ü 1 Diodo Rectificador 1N4001 (D1) ü 1 Rectificador Controlado de Silicio 2N1599 (SCR) (C106B)



DESARROLLO: 1. Arma el siguiente circuito y llena la siguiente tabla según el disparo del SCR.

Botón V1 V2

OFF

ON

2. Arma el siguiente circuito y llena la siguiente tabla según el disparo del SCR.

Botón V1 V2

OFF

ON



R 1270Ω

D1

R 25kΩKey=A 81%

R 3560Ω

S C R

V e

3. Arma el circuito siguiente teniendo cuidado de ajustar tu Potenciómetro con la máxima resistencia

(5KΩ).

4. Calibra tu Generador de Funciones, con una señal Senoidal de 20 Vpp y una frecuencia de 100Hz. Y alimenta tu circuito.

5. Coloca el canal A del osciloscopio en la Compuerta y el canal B en el ánodo del SCR. Observa

cuidadosamente lo que ocurre. Dibuja cuidadosamente ambas señales, anotando su Amplitud, Periodo y Frecuencia de cada una. Y calcula aproximadamente el ángulo de disparo del SCR.

6. Ahora desconecta los dos canales del Osciloscopio, y coloca sólo el canal A entre las dos terminales de

la Resistencia de Carga (Rcarga). Observa lo que ocurre, dibuja la señal del osciloscopio anotando Amplitud, Periodo, Frecuencia y ángulo de conducción. Comenta acerca de las señal observadas.

7. Mide con el Multímetro los valores del Voltaje de CD y RMS de la Resistencia de Carga (Rcarga).

8. Ajusta ahora el Potenciómetro con la mínima resistencia (0Ω), y repite los pasos 3, 4 y 5.

9. Coloca los canales del osciloscopio de igual manera que el punto 3, y mueve lentamente el

Potenciómetro para que puedas observar los cambios que esto provoca.

10. Elige 2 puntos intermedios del Potenciómetro (teniendo cuidado de anotar su valor) y repite los puntos 3, 4 y 5.



CUESTIONARIO: 1.- ¿Cuál es la relación que hay entre las formas de onda de los puntos 3, 4 y los voltajes medidos en el punto 5, de los diferentes momentos del procedimiento? Explica ampliamente al respecto. 2.- Realiza una tabla comparativa, donde se pueda observar: El valor del Potenciómetro, El Voltaje pico en la Compuerta, El ángulo de Disparo, El ángulo de Conducción, El Voltaje CD de la carga y el Voltaje RMS de la carga; para los 4 puntos de ajuste que realizó del Potenciómetro. 3.- ¿A qué conclusión llegas, después de analizar tus respuestas de los dos puntos anteriores? 4.- ¿Qué necesitarías hacer para controlar el ángulo de disparo más allá de los 90º? 5.- ¿De qué otra manera se te ocurre generar pulsos de disparo para un SCR? 6.- ¿Qué cambios le harías al circuito de la Figura 1.1, para controlar a un TRIAC? CONCLUSIONES: Elabora un resumen que muestre las conclusiones a las que hayas llegado después de realizar todas las actividades de esta práctica. Recuerda que las conclusiones son individuales. BIBLIOGRAFÍA: (Anote todas las fuentes de información que tuviste que consultar para la realización de tu práctica)



TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE CUAUTITLÁN IZCALLI.



Práctica No 2 “TRIAC”

GRUPO: ___________



FECHA: _______________



PROPÓSITO. Ø Al finalizar la práctica el alumno podrá analizar el comportamiento de un circuito de disparo de un

TRIAC. Ø El alumno tendrá los conocimientos necesarios para diseñar un circuito de disparo que se adecue al

tipo de TRIAC que tenga disponible. Ø El alumno desarrollara la habilidad de armar de manera correcta un circuito de disparo para un

TRIAC.

INTRODUCCIÓN TEÓRICA El TRIAC es un dispositivo semiconductor de tres terminales que se usa para controlar el flujo de corriente promedio a una carga, con la particularidad de que conduce en ambos sentidos y puede ser bloqueado por inversión de la tensión o al disminuir la corriente por debajo del valor de mantenimiento. El TRIAC puede ser disparado independientemente de la polarización de puerta, es decir, mediante una corriente de puerta positiva o negativa.

Cuando el TRIAC conduce, hay una trayectoria de flujo de corriente de muy baja resistencia de una terminal a la otra, dependiendo la dirección de flujo de la polaridad del voltaje externo aplicado. Cuando el voltaje es mas positivo en MT2, la corriente fluye de MT2 a MT1 en caso contrario fluye de MT1 a MT2. En ambos casos el triac se comporta como un interruptor cerrado. Cuando el triac deja de conducir no puede fluir corriente entre las terminales principales sin importar la polaridad del voltaje externo aplicado por tanto actúa como un interruptor abierto. Debe tenerse en cuenta que si se aplica una variación de tensión importante al triac (dv/dt) aún sin conducción previa, el triac puede entrar en conducción directa.

CONSTRUCCIÓN BÁSICA, SÍMBOLO, DIAGRAMA EQUIVALENTE Se fabrican para intensidades de algunos amperios hasta unos 200 A eficaces y desde 400 a 1000 V de tensión de pico repetitivo. Los triac son fabricados para funcionar a frecuencias bajas, los fabricados para trabajar a frecuencias medias son denominados alternistores En la figura se muestra el símbolo esquemático e identificación de las terminales de un triac, la nomenclatura Ánodo 2 (A2) y Ánodo 1 (A1) pueden ser reemplazados por Terminal Principal 2 (MT2) y Terminal Principal 1 (MT1) respectivamente. El Triac actúa como dos rectificadores controlados de silicio (SCR) en paralelo Fig. 3 , este dispositivo es equivalente a dos latchs



CARACTERÍSTICA TENSIÓN – CORRIENTE

En la figura siguiente se describe la característica tensión – corriente del Triac. Muestra la corriente a través del Triac como una función de la tensión entre los ánodos MT2 y MT1.

El punto VBD (tensión de ruptura) es el punto por el cual el dispositivo pasa de una resistencia alta a una resistencia baja y la corriente, a través del Triac, crece con un pequeño cambio en la tensión entre los ánodos.

El Triac permanece en estado ON hasta que la corriente disminuye por debajo de la corriente de mantenimiento IH. Esto se realiza por medio de la disminución de la tensión de la fuente. Una vez que el Triac entra en conducción, la compuerta no controla mas la conducción, por esta razón se acostumbra dar un pulso de corriente corto y de esta manera se impide la disipación de energía sobrante en la compuerta.

El mismo proceso ocurre con respecto al tercer cuadrante, cuando la tensión en el ánodo MT2 es negativa con respecto al ánodo MT1 y obtenemos la característica invertida. Por esto es un componente simétrico en cuanto a conducción y estado de bloqueo se refiere, pues la característica en el cuadrante I de la curva es igual a la del III

MÉTODOS DE DISPARO Como hemos dicho, el Triac posee dos ánodos denominados ( MT1 y MT2) y una compuerta G. La polaridad de la compuerta G y la polaridad del ánodo 2, se miden con respecto al ánodo 1. El triac puede ser disparado en cualquiera de los dos cuadrantes I y III mediante la aplicación entre los terminales de compuerta G y MT1 de un impulso positivo o negativo. Esto le da una facilidad de empleo grande y simplifica mucho el circuito de disparo. Veamos cuáles son los fenómenos internos que tienen lugar en los cuatro modos posibles de disparo.

1 – El primer modo del primer cuadrante designado por I (+), es aquel en que la tensión del ánodo MT2 y la tensión de la compuerta son positivas con respecto al ánodo MT1 y este es el modo más común (Intensidad de compuerta entrante).



La corriente de compuerta circula internamente hasta MT1, en parte por la unión P2N2 y en parte a través de la zona P2. Se produce la natural inyección de electrones de N2 a P2, que es favorecida en el área próxima a la compuerta por la caída de tensión que produce en P2 la circulación lateral de corriente de compuerta. Esta caída de tensión se simboliza en la figura por signos + y - .

Parte de los electrones inyectados alcanzan por difusión la unión P2N1 que bloquea el potencial exterior y son acelerados por ella iniciándose la conducción.

2 – El Segundo modo, del tercer cuadrante, y designado por III(-) es aquel en que la tensión del ánodo MT2 y la tensión de la compuerta son negativos con respecto al ánodo MT1 (Intensidad de compuerta saliente).

Se dispara por el procedimiento de puerta remota, conduciendo las capas P2N1P1N4.

La capa N3 inyecta electrones en P2 que hacen más conductora la unión P2N1. La tensión positiva de T1 polariza el área próxima de la unión P2N1 más positivamente que la próxima a la puerta. Esta polarización inyecta huecos de P2 a N1 que alcanzan en parte la unión N1P1 y la hacen pasar a conducción.

3 – El tercer modo del cuarto cuadrante, y designado por I(-) es aquel en que la tensión del ánodo MT2 es positiva con respecto al ánodo MT1 y la tensión de disparo de la compuerta es negativa con respecto al ánodo MT1( Intensidad de compuerta saliente).

El disparo es similar al de los tiristores de puerta de unión. Inicialmente conduce la estructura auxiliar P1N1P2N3 y luego la principal P1N1P2N2.

El disparo de la primera se produce como en un tiristor normal actuando T1 de puerta y P de cátodo. Toda la estructura auxiliar se pone a la tensión positiva de T2 y polariza fuertemente la unión P2N2 que inyecta electrones hacia el área de potencial positivo. La unión P2N1 de la estructura principal, que soporta la tensión exterior, es invadida por electrones en la vecindad de la estructura auxiliar, entrando en conducción.

4 – El cuarto modo del Segundo cuadrante y designado por III(+) es aquel en que la tensión del ánodo T2 es negativa con respecto al ánodo MT1, y la tensión de disparo de la compuerta es positiva con respecto al ánodo MT1(Intensidad de compuerta entrante).

El disparo tiene lugar por el procedimiento llamado de puerta remota. Entra en conducción la estructura P2N1P1N4.

La inyección de N2 a P2 es igual a la descrita en el modo I(+). Los que alcanzan por difusión la unión P2N1 son absorbido por su potencial de unión, haciéndose más conductora. El potencial positivo de puerta polariza más positivamente el área de unión P2N1 próxima a ella que la próxima a T1, provocándose una inyección de huecos desde P2 a N1 que alcanza en parte la unión N1P1 encargada de bloquear la tensión exterior y se produce la entrada en conducción.

El estado I(+), seguido de III(-) es aquel en que la corriente de compuerta necesaria para el disparo es mínima. En el resto de los estados es necesaria una corriente de disparo mayor. El modo III(+) es el de disparo más difícil y debe evitarse su empleo en lo posible.

En general, la corriente de encendido de la compuerta, dada por el fabricante, asegura el disparo en todos los estados.



FORMAS DE ONDA DE LOS TRIACS La corriente promedio entregada a la carga puede variarse alterando la cantidad de tiempo por ciclo que el triac permanece en el estado encendido. Si permanece una parte pequeña del tiempo en el estado encendido, el flujo de corriente promedio a través de muchos ciclos será pequeño, en cambio si permanece durante una parte grande del ciclo de tiempo encendido, la corriente promedio será alta.

Un triac no esta limitado a 180 de conducción por ciclo. Con un arreglo adecuado del disparador, puede conducir durante el total de los 360 del ciclo. Por tanto proporciona control de corriente de onda completa, en lugar del control de media onda que se logra con un SCR.

Las formas de onda de los triacs son muy parecidas a las formas de onda de los SCR, a excepción de que pueden dispararse durante el semiciclo negativo. En la siguiente figura se muestran las formas de onda tanto para el voltaje de carga como para el voltaje del triac ( a través de los terminales principales) para dos condiciones diferentes.

En la figura, las formas de onda muestran apagado el triac durante los primeros 30 de cada semiciclo, durante estos 30 el triac se comporta como un interruptor abierto, durante este tiempo el voltaje completo de línea se cae a través de las terminales principales del triac, sin aplicar ningún voltaje a la carga. Por tanto no hay flujo de corriente a través del triac y la carga.

La parte del semiciclo durante la cual existe esta situación se llama ángulo de retardo de disparo.

Después de transcurrido los 30 , el triac dispara y se vuelve como un interruptor cerrado y comienza a conducir corriente a la carga, esto lo realiza durante el resto del semiciclo. La parte del semiciclo durante la cual el triac esta encendido se llama ángulo de conducción.



EQUIPO REQUERIDO:

ü 1 Generador de Funciones. ü 1 Multímetro digital. ü 1 Osciloscopio. ü 1 Fuente Variable

MATERIAL REQUERIDO:

ü 1 Taladro ü 1 Potenciómetro de 100 Kohms ü 2 Resistencias de 47 Kohms ü 3 Capacitores de 0.1 uF a 200v ü 1 Resistencia de 100 ohms ü 2 TRIACs MAC310-4 (MAC310A4) ü 1 Clavija ü Protoboard

DESARROLLO

1. Arme el siguiente circuito que se muestra en la figura.

Inicialmente, configuraremos la tensión en dc en cero, y luego la aumentaremos hasta que el dispositivo esté en conducción. Utilizaremos el osciloscopio para observar y medir las tensiones en el circuito, y mencionaremos las características del DIAC.



Observe el rápido incremento de VR producido por la resistencia negativa.


La forma más simple de utilizar estos controles es empleando el circuito representado en la Figura siguiente, en que la resistencia variable R carga el condensador C hasta que se alcanza la tensión de disparo del DIAC, produciéndose a través de él la descarga de C, cuya corriente alcanza la puerta del TRIAC y le pone en conducción. Este mecanismo se produce una vez en el semi ciclo positivo y otra en el negativo. El momento del disparo podrá ser ajustado con el valor de R variando como consecuencia el tiempo de conducción del TRIAC y, por tanto, el valor de la tensión media aplicada a la carga, obteniéndose un simple pero eficaz control de potencia.




R147kohm

R2

47kohm

R3100ohm

50%100kOhmKey = a

R4

C10.1uF

C20.1uF

C30.1uF

D12N6146

S1

MOTOR

M

V1127V 1000Hz 0Deg

NOTA: Tenga mucho cuidado al conectar la clavija, cerciórese que este de la forma correcta que se muestra a continuación. Neutro Fase

4. Realice las actividades que se mencionan a continuación y anote las observaciones que resulten de cada una de ellas.

a) Después de realizar el correcto armado del circuito anterior analice la señal de entrada de la compuerta

con ayuda del osciloscopio y dibuje un esquema de la grafica. b) Analice la señal de cada uno de los ánodos del TRIAC con ayuda del osciloscopio, y dibuje las graficas

correspondientes.



CUESTIONARIO

1) ¿Qué significan las siglas TRIAC?

2) ¿Cómo es disparado un TRIAC?

3) ¿En qué cuadrantes trabaja un TRIAC?

4) ¿Qué es un semiciclo?

5) ¿Qué es tensión de ruptura?

6) ¿Qué modo de disparo es el más conveniente de utilizar?

7) ¿Qué entiende por ángulo de retardo?

8) ¿Qué significa Ih?

9) ¿Qué Representa Vbd?

10) ¿Qué sucede cuando el voltaje que recibe el TRIAC pasa por cero?

CONCLUSIONES: Elabora un resumen que muestre las conclusiones a las que hayas llegado después de realizar todas las actividades de esta práctica. Recuerda que las conclusiones son individuales. BIBLIOGRAFÍA: (Anote todas las fuentes de información que tuviste que consultar para la realización de tu práctica)






Práctica No 3 “UJT Y PUT”

GRUPO: ___________



FECHA: _______________



PROPÓSITO. • Ensayar circuitos osciladores de disparo para SCR y TRIAC mediante PUT y UJT. • Medir rango de frecuencia y observar el efecto de la variación de la resistencia del potenciómetro. • Observar y graficar formas de onda de Vc y del voltaje de salida en ambos casos.

INTRODUCCIÓN TEORÍA Y OPERACIÓN DE LOS PUT Y UJT.

PUT: Características

El PUT (Transistor Uniunión programable) es un dispositivo que, a diferencia del transistor bipolar común que tiene 3 capas (NPN o PNP), tiene 4 capas.

El PUT tiene 3 terminales como otros transistores y sus nombres son: cátodo K, ánodo A, puerta G.

A diferencia del UJT, este transistor permite que se puedan controlar los valores de RBB y VP que en el UJT son fijos. Los parámetros de conducción del PUT son controlados por la terminal G

Este transistor tiene dos estados: Uno de conducción (hay corriente entre A y K y la caída de voltaje es pequeña) y otro de corte cuando la corriente de A a K es muy pequeña.

Este transistor se polariza de la siguiente manera:

Del gráfico, se ve que cuando IG = 0, VG = VBB * [ RB2 / (RB1 + RB2) ] = n x VBB donde: n = RB2 / (RB1 + RB2)

La principal diferencia entre los transistores UJT y PUT es que las resistencias: RB1 + RB2 son resistencias internas en el UJT, mientras que el PUT estas resistencias están en el exterior y pueden modificarse.

Aunque el UJT y el PUT son similares, El Ip es más débil que en el UJT y la tensión mínima de funcionamiento es menor en el PUT.



Como funciona? Ver gráfico anterior.

Para pasar al modo activo desde el estado de corte (donde la corriente entre A y K es muy pequeña) hay que elevar el voltaje entre A y K hasta el Valor Vp, que depende del valor del voltaje en la compuerta G

Sólo hasta que la tensión en A alcance el valor Vp, el PUT entrará en conducción (encendido) y se mantendrá en este estado hasta que IA (corriente que atraviesa el PUT) sea reducido de valor. Esto se logra reduciendo el voltaje entre A y K o reduciendo el voltaje entre G y K .

UJT



EQUIPO REQUERIDO:

ü 1 Generador de Funciones. ü 1 Multímetro digital. ü 1 Osciloscopio. ü 1 Fuente Variable

MATERIAL REQUERIDO: • 2 UJT 2N2646 ó equivalente • 2 PUT 2N6028 ó equivalente • 1 Capacitor 0.047 uF /25V (473 /25V) • 1 Capacitor 0.22 uF /25V (224 /25V) • 1 Potenciómetro de control de 100K • 1 Potenciómetro de control de 500K • Protoboard



DESARROLLO:

1. Montar en el protoboard el experimento mostrado en el siguiente diagrama eléctrico

1 . Oscilador con UJT 2.Oscilador con PUT

Figura 5. Diagrama eléctrico para la práctica de circuitos osciladores de disparo

2. Oscilador de relajación con UJT. a. Ajustar el potenciómetro a medio recorrido. Energizar y observar los voltajes Vc y VB1. b. Graficarlos indicando los valores de voltajes en cada caso y de la frecuencia c. Gráficas de Vc y de VB1. d. Variar el potenciómetro y medir el rango de frecuencias F MÁX = F MÍN = ¿Para qué valores de resistencia del potenciómetro la frecuencia es máxima? _____________________________________________________________________ 3. Oscilador de relajación con PUT a. Ajustar el potenciómetro a medio recorrido. Energizar y observar los voltajes Vc y VK. b. Graficarlos indicando los valores de voltajes en cada caso y de la frecuencia. c. Variar el potenciómetro y medir el rango de frecuencias F MÁX = F MÍN = ¿Para qué valores de resistencia del potenciómetro la frecuencia es máxima? _____________________________________________________________________



3. Actividad complementaria a. Realizar un bosquejo del experimento indicando los componentes en el protoboard con los dos circuitos osciladores, fuente, multímetro, osciloscopio y valores de las magnitudes eléctricas. b. Anotar los contratiempos y errores tenidos durante la práctica y cómo fueron corregidos.







Práctica No 4 “CIRCUITO DE DISPARO DE UN TRIAC POR MEDIO DE UN UJT”

GRUPO: ___________



FECHA: _______________



OBJETIVOS

Ø Al finalizar la práctica el alumno podrá analizar el comportamiento de un circuito de disparo de un TRIAC utilizando un UJT.

Ø El alumno tendrá los conocimientos necesarios para diseñar un circuito de disparo que se adecue al tipo de TRIAC que tenga disponible.

Ø El alumno desarrollara la habilidad de armar de manera correcta un circuito de disparo para un TRIAC.

INTRODUCCIÓN TEÓRICA En el siguiente diagrama se muestra un circuito práctico de disparo de un TRIAC utilizando un UJT. El resistor RF es un resistor variable que se modifica a medida que las condiciones de carga cambian. El transformador T1 es un transformador de aislamiento, y su propósito es aislar eléctricamente el circuito secundario y el primario, para este caso aísla el circuito de potencia CA del circuito de disparo.

La onda senoidal de CA del secundario de T1 es aplicada a un rectificador en puente y la salida de este a una combinación de resistor y diodo zener que suministran una forma de onda de 24 v sincronizada con la línea de CA. Esta forma de onda es mostrada más adelante.

Cuando la alimentación de 24 v se establece, C1 comienza a cargarse hasta la Vp del UJT, el cual se dispara y crea un pulso de corriente en el devanado primario del transformador T2. Este se acopla al devanado secundario, y el pulso del secundario es entregado a la compuerta del TRIAC, encendiéndolo durante el resto del semiciclo. Las formas de onda del capacitor( Vc1), corriente del secundario de T2 ( Isec) y voltaje de carga (VLD), se muestra en las graficas siguientes.

La razón de carga de C1 es determinada por la razón de RF a R1, que forman un divisor de voltaje, entre ellos se dividen la fuente de CD de 24 v que alimenta al circuito de disparo. Si RF es pequeño en relación a R1, entonces R1 recibirá una gran parte de la fuente de 24 v , esto origina que el transistor PNP Q1 conduzca, con una circulación grande de corriente por el colector pues el voltaje de R1 es aplicado al circuito de base, por lo tanto C1 se carga con rapidez. Bajo estas condiciones el UJT se dispara pronto y la corriente de carga promedio es alta.



Por otra parte se RF es grande en relación a R1, entonces el voltaje a través de R1 será menor que en el caso anterior, esto provoca la aparición de un voltaje menor a través del circuito base-emisor de Q1 con la cual disminuye su corriente de colector y por consiguiente la razón de carga de C1 se reduce, por lo que le lleva mayor tiempo acumular el Vp del UJT. Por lo tanto el UJT y el TRIAC se disparan después en el semiciclo y la corriente de carga promedio es menor que antes.

Para el circuito del esquema anterior, suponga las siguientes condiciones, R1 = 5 kohms,

Rf = 8 kohms , R2=2,5kohms, C1=0,5 u F, n = 0,58.

Supóngase que R1 y Rf están en serie, , luego

, de la ecuación

,

El capacitor debe cargarse hasta el Vp del UJT, que esta dado por,



El tiempo requerido para cargar hasta ese punto puede encontrarse en

, permite que simbolice el ángulo de retardo de disparo.

Dado que 360 grados representan un periodo de un ciclo, y el periodo de una fuente de 60 HZ es de 16.67 ms, se puede establece la proporción

, Para un ángulo de retardo de disparo de 120 grados, el tiempo entre

el cruce por cero y el disparo seta dado por la proporción

, El punto pico del UJT es aun 14.5 V, por lo que para retardar el

disparo durante 5.55 ms, la razón de acumulación de voltaje debe ser,

, luego

que nos da , entonces podemos encontrar Rf

, trabajando con seta ecuación y resolviendo Rf se obtiene

, por tanto, si la resistencia de realimentación fuera incrementada a 25K, el Angulo de retardo

de disparo se incrementa a y la corriente de carga se reducirá proporcionalmente



MATERIAL Y EQUIPO

ü 1 Clavija ü 2 Transformadores de 24 v con devanado central. ü 1 Diodo zener de 24 v ü 1 Puente de diodos ü 1 Resistencia de 5 Kohms ü 1 Resistencia de 2.5 KOhms ü 1 Potenciómetro de 10 Kohms ü 2 Resistencia de 1 Kohm ü 1 Capacitor de 0.5 uF. ü 1 UJT 2N2646 ü 2 TRIACs MAC310-4 (MAC310A4)

DESARROLLO EXPERIMENTAL

I. - Arme el siguiente circuito que se muestra en la figura con los valores que previamente calculo.

II.- Realice las actividades que se mencionan a continuación y anote las observaciones que resulten de cada una de ellas. c) Analizar la señal de salida del diodo Zener y dibuje su grafica correspondiente.

d) Analizar la señal de salida del capacitor y dibuje su grafica correspondiente.

e) Después de realizar el correcto armado del circuito anterior analice la señal de entrada del emisor del UJT, con ayuda del osciloscopio y dibuje un esquema de la grafica.

f) Analizar la señal de salida del diodo Zener y dibuje su grafica correspondiente.

g) Analice la señal de cada uno de los ánodos del TRIAC con ayuda del osciloscopio, y dibuje las graficas

correspondientes.



CUESTIONARIO

1) ¿Qué es un transformador de aislamiento?

2) ¿Qué características debe de tener un transformador de aislamiento?

3) ¿Qué características tiene el UJT, para poder dispara al TRIAC?

4) ¿Qué comportamiento tiene el C1 dentro del circuito?

5) ¿Qué es ángulo de retardo?

6) ¿Qué función tiene la Rf?

7) ¿Por qué es importante la Ic dentro del diseño del circuito de disparo?

8) ¿Qué significa Ih?

9) ¿Qué es tiempo de carga de C1?

10) ¿Qué sucede cuando el voltaje que recibe el TRIAC pasa por cero?







Práctica No 5. “CONVERTIDOR CD - CD, ELEVADOR”

GRUPO: ___________



FECHA: _______________



“CONVERTIDOR CD – CD, ELEVADOR” OBJETIVOS

Ø Al finalizar la práctica el alumno podrá comprobar el funcionamiento de un convertidor CD – CD,

elevador. Ø Aprenderá a realizar el diseño y armado de bobinas que serna utilizadas en el circuito. Ø Aprenderá a realizar los cálculos necesarios para el diseño de un circuito elevador. Ø Aprenderá a realizar los cálculos necesarios para diseñar el circuito de control de disparo del

convertidor elevador. Ø Aprenderá a sincronizar y analizara las señales de disparo que satisfagan las condiciones de

operación del circuito. INTRODUCCIÓN TEÓRICA Un convertidor cd-cd convierte en forma directa de cd a cd y se llama simplemente convertidor cd. Un convertidor cd es equivalente en cd de un transformador ca, con una relación de vueltas que varia en forma continua. Al igual que un transformador, se puede usar para subir o bajar el voltaje de una fuente. Los convertidores cd se usan mucho para el control de motores de tracción de automóviles eléctricos, tranvías, grúas marinas, montacargas y elevadores de mina. Proporciona un control uniforme de aceleración, gran eficiencia y rápida respuesta dinámica. Se puede usar en el frenado regenerativo de motores de cd para regresar la energía a la fuente. Los convertidores cd se usan en los reguladores de voltaje de cd, y también se usan en conjunto con un inductor para generar una corriente de cd. MATERIAL Y EQUIPO

ü Fuente de alimentación. ü Generador de funciones. ü Osciloscopio. ü Diodos 1N914 ü Resistencias según diseño para el circuito de control. ü CI 555 ü Capacitores según diseños ü Bobina según diseño ü Protoboard. ü Mosfet



DESARROLLO EXPERIMENTAL I.- Monte el arreglo que se muestra en la figura 1.

Figura 1

a) Realice los cálculos para elevar el voltaje de 5 volts a 1 Amp a 15 volts.

b) Realice los cálculos para armar la bobina que se requiere en el diseño anterior.

c) Realice los cálculos para armar el circuito de disparo necesario para el diseño del inciso a.

d) Arme el circuito según sus diseños y compruebe su voltaje de salida.

e) Conecte una carga en la salida y verifique que el voltaje no disminuya.

CUESTIONARIO

1. ¿Cuál es la diferencia entre corriente alterna y directa?

2. ¿Por qué la mayoría de los dispositivos son alimentados con corriente alterna, pero sus dispositivos funcionan con corriente directa?

3. ¿Qué es un convertidor?

4. ¿Qué es un elevador?

5. ¿Qué factores se ven afectados en la elevación de un voltaje?










Práctica No 6. “CONVERTIDOR CD - CD, REDUCTOR

GRUPO: ___________



FECHA: _______________



OBJETIVOS

Ø Al finalizar la práctica el alumno podrá comprobar el funcionamiento de un convertidor CD – CD, reductor.

Ø Aprenderá a realizar el diseño y armado de bobinas que serán utilizadas en el circuito. Ø Aprenderá a realizar los cálculos necesarios para el diseño de un circuito reductor. Ø Aprenderá a realizar los cálculos necesarios para diseñar el circuito de control de disparo del

convertidor reductor. Ø Aprenderá a sincronizar y analizara las señales de disparo que satisfagan las condiciones de

operación del circuito. INTRODUCCIÓN TEÓRICA



MATERIAL Y EQUIPO

ü Fuente de alimentación. ü Generador de funciones. ü Osciloscopio. ü Diodos 1N914 ü Resistencias según diseño para el circuito de control. ü CI 555 ü Capacitores según diseños ü Bobina según diseño ü Protoboard. ü Mosfet


Figura 1

f) Realice los cálculos para reducir el voltaje de 15 volts a 0.75 Amp a 8 volts.

g) Realice los cálculos para armar la bobina que se requiere en el diseño anterior.

h) Realice los cálculos para armar el circuito de disparo necesario para el diseño del inciso a.

i) Arme el circuito según sus diseños y compruebe su voltaje de salida.

j) Conecte una carga en la salida y verifique que el voltaje no disminuya.



CUESTIONARIO

1. ¿Cuál es la diferencia entre principal entre el reductor y el elevador?

2. Realice un análisis en el caso 1, donde el interruptor Q está cerrado.

3. Realice un análisis en el caso 2, donde el interruptor Q está abierto.

4. ¿Qué factores se ven afectados en la Reducción de un voltaje?

5. ¿Qué importancia tiene el Duty en este tipo de circuitos?







Práctica No 7. “INVERSORES MONOFÁSICOS DE MEDIO PUENTE”

GRUPO: ___________



FECHA: _______________



OBJETIVOS

Ø Al finalizar la práctica el alumno podrá comprobar el funcionamiento de un inversor de CD – CA. Ø Aprenderá a realizar el diseño y armado. Ø Aprenderá a realizar los cálculos necesarios para el diseño de un inversor de CD – CA. Ø Aprenderá a realizar los cálculos necesarios para diseñar el circuito de control de disparo un inversor

de CD – CA. Ø Aprenderá a sincronizar y analizara las señales de disparo que satisfagan las condiciones de

operación del circuito. INTRODUCCIÓN TEÓRICA.

A. Inversores monofásicos de medio puente. El circuito inversor está formado por dos pulsadores. Como se muestra en la Figura 2. Cuando el transistor Q1 está activo durante el tiempo T/2, el voltaje instantáneo a través de la carga Vo es Vs/2. Si sólo el transistor Q2 está activo durante un tiempo T/2, aparece el voltaje –Vs/2 a través de la carga. Q1 y Q2 no deben estar activos simultáneamente. Este inversor se conoce como inversor de medio puente.

Figura 2. Inversor monofásico de medio puente.

El voltaje suministrado es de 12V de cd entre las terminales del nodo cero y el nodo superior, los diodos se utilizan como dispositivos de protección. Para la generación de los pulsos se emplea una fuente de V-PULSE para cada transistor, así, mientras el pulso de medio ciclo de duración activa un transistor el otro transistor debe estar inactivo hasta el inicio del otro medio ciclo. La carga se conecta entre el punto intermedio de Vs y del otro extremo entre los diodos.



Para medir el voltaje en la carga se utiliza la marca de voltaje diferencial entre las terminales de la resistencia.

El voltaje rms de salida se puede encontrar a partir de: Para una carga resistiva las salidas de voltaje y de corriente son las que se muestran en las Figuras 3 y 4 respectivamente. Para una carga inductiva: La corriente de carga no puede cambiar inmediatamente con el voltaje de salida. Si Q1 se desactiva en T/2, la corriente de carga seguirá fluyendo a través de D2, hasta que la corriente llegue a cero. En forma similar, cuando Q2 se desactiva en t = T, la corriente de la carga fluye a través de D1, la carga y la mitad superior de la fuente de cd. Para una carga puramente inductiva, un transistor conduce únicamente durante T/2 (es decir 90 o ). Dependiendo del factor de potencia de la carga, el periodo de conducción de un transistor varía desde 90 hasta 180. La corriente para una carga puramente inductiva es la que se muestra en la Figura 5.





MATERIAL Y EQUIPO ü 2 Fuente de alimentación. ü 1 Generador de funciones. ü 1 Osciloscopio. ü 2 Diodos 1N914 ü Resistencias según diseño para el circuito de control. ü 2 Optoacoplador TLP521-B (En lugar de los Transistores Q2N2222) ü Multimetro. ü Protoboard


Figura 1 a) Armar el circuito anterior exceptuando los dispositivos de disparo.

b) Conecte el generador de funciones con una señal cuadrada de 5 V con una frecuencia de 60 Hz. a

la entrada de un inversor, estos serán los disparos de los transistores.

c) Analice en el osciloscopio que las señales de disparo estén invertidas una de la otra, antes de conectar al circuito.

d) Analice en el osciloscopio la señal de salida en la resistencia.

e) Mida el voltaje de salida con el multimetro._________________



CUESTIONARIO

1. ¿Cuál es la función de un inversor monofásico de medio puente?

2. Realice un análisis en el caso 1, donde el interruptor Q1 está cerrado.

3. Realice un análisis en el caso 2, donde el interruptor Q2 está cerrado.

4. ¿Qué características deben de tener las señales de disparo de los transistores?

5. ¿Por qué son necesarias dos fuentes de voltaje en el diseño de este circuito?







Práctica No 8. “INVERSORES MONOFÁSICOS EN PUENTE”

GRUPO: ___________



FECHA: _______________



OBJETIVOS

Ø Al finalizar la práctica el alumno podrá comprobar el funcionamiento de un inversor de CD – CA. Ø Aprenderá a realizar el diseño y armado de un inversor de CD – CA.. Ø Aprenderá a realizar los cálculos necesarios para el diseño de un inversor de CD – CA. Ø Aprenderá a realizar los cálculos necesarios para diseñar el circuito de control de disparo un inversor



A. Inversores monofásicos en puente. Un inversor monofásico en puente está formado por cuatro pulsadores. Como se muestra en la Figura siguiente. Cuando los transistores Q1 y Q2 se activan simultáneamente, el voltaje de entrada Vs aparece a través de la carga. Si los transistores Q3 y Q4 se activan al mismo tiempo, el voltaje a través de la carga se invierte, y adquiere el valor –Vs.

Figura 2. Inversor monofásico de medio puente.



El

voltaje rms de salida se puede encontrar a partir de: Para una carga resistiva las salidas de voltaje y de corriente son las que se muestran en las Figuras 3 y 4 respectivamente. Para una carga inductiva: La corriente de carga no puede cambiar inmediatamente con el voltaje de salida. Si Q1 se desactiva en T/2, la corriente de carga seguirá fluyendo a través de D2, hasta que la corriente llegue a cero. En forma similar, cuando Q2 se desactiva en t = T, la corriente de la carga fluye a través de D1, la carga y la mitad superior de la fuente de cd. Para una carga puramente inductiva, un transistor conduce únicamente durante T/2 (es decir 90). Dependiendo del factor de potencia de la carga, el periodo de conducción de un transistor varía desde 90 hasta 180. La corriente para una carga puramente inductiva es la que se muestra en la Figura 5.



MATERIAL Y EQUIPO

ü Fuente de alimentación. ü 1 Generador de funciones. ü 1 Osciloscopio. ü 4 Diodos 1N914 ü Resistencias según diseño para el circuito de control. ü 4 Optoacoplador TLP521-B (En lugar de los Transistores Q2N2222) ü Multimetro. ü Protoboard




Figura 1

a) Armar el circuito anterior exceptuando los dispositivos de disparo.

b) Conecte el generador de funciones con una señal cuadrada de 5 V con una frecuencia de 60 Hz. a

la entrada de un inversor, estos serán los disparos de los transistores.

c) Analice en el osciloscopio que las señales de disparo estén invertidas una de la otra, antes de conectar al circuito.

d) Analice en el osciloscopio la señal de salida en la resistencia.

e) Mida el voltaje de salida con el multimetro._________________ CUESTIONARIO

1. ¿Cuál es la función de un inversor monofásico de puente completo?

2. Realice un análisis en el caso 1, donde el interruptor Q1 y Q2 están cerrados.

3. Realice un análisis en el caso 2, donde el interruptor Q3 y Q4 está cerrado.

4. ¿Qué características deben de tener las señales de disparo de los transistores?

5. ¿Por qué en este circuito no son necesarias dos fuentes de voltaje en el diseño del circuito?










Práctica No 9. “INVERSORES TRIFÁSICOS”

GRUPO: ___________



FECHA: _______________



“INVERSORES TRIFÁSICOS”

OBJETIVOS

Ø Al finalizar la práctica el alumno podrá comprobar el funcionamiento de un inversor de CD – CA. Ø Aprenderá a realizar el diseño y armado de un inversor de CD – CA.. Ø Aprenderá a realizar los cálculos necesarios para el diseño de un inversor de CD – CA. Ø Aprenderá a realizar los cálculos necesarios para diseñar el circuito de control de disparo un inversor



A. Inversores Trifásicos.

Se puede obtener una salida trifásica a partir de una configuración de seis transistores y seis diodos, como se muestra en la Figura 8, a los transistores se les aplica una señal de control con conducción a 180. CONDUCCIÓN A 180. Cada transistor conducirá durante 180o. Tres transistores se mantienen activos durante cada instante de tiempo. Cuando el transistor Q1 está activado, la terminal a se conecta con la terminal positiva del voltaje de entrada. Cuando se activa el transistor Q4, la terminal a se lleva a la terminal negativa de la fuente de cd. En cada ciclo existen seis modos de operación, cuya duración es de 60o. Los transistores se numeran según su secuencia de excitación (por ejemplo 123, 234, 345, 456, 561 y 612). El valor y el ancho de los pulsos para activar los transistores para la conducción a 180O son los que se dan en la Tabla 5. La carga puede conectarse en delta o en estrella como se muestra en la Figura 9. Existen tres modos de operación en un medio ciclo, los circuitos equivalentes aparecen en la Figura 10 para el caso de una carga conectada en estrella.



El voltaje rms línea a línea se puede determinar a partir de: Los voltajes de fase son los que se muestran en la Figura 11 para una carga conectada en estrella y el voltaje de fase Van es el que aparece en la Figura 12 con una carga resistiva, se muestra además la corriente de fase ia que fluye a través de una carga inductiva en la Figura 13.



MATERIAL Y EQUIPO

ü 1 Fuente de alimentación. ü 1 Generador de funciones. ü 1 Osciloscopio. ü 6 Diodos 1N914 ü 3 Resistencias según diseño para delta - estrella. ü 6 Optoacoplador TLP521-B (En lugar de los Transistores Q2N2222) ü 1 PIC 16F628A ü Multimetro. ü Protoboard

DESARROLLO EXPERIMENTAL I.- Monte el arreglo que se muestra en la figura 1 sustituyendo los transistores por opto acopladores.

a) Armar el circuito anterior exceptuando los dispositivos de disparo.

b) Sincronice los circuitos de disparo con un duty de 33% cada uno, de tal forma que queden desfasados uno de otro.

c) Realice el armado de la carga en DELTA. Y compruebe y mida voltajes.



d) Realice el armado de la carga en ESTRELLA y compruebe y mida voltajes. CUESTIONARIO

1. ¿Cuál es la función de un inversor trifásico?

2. Realice un análisis en el caso 1, donde el interruptor Q1 y Q2 están cerrados.



5. Explique cómo debe colocarse la carga en el caso de inversores trifásicos.









Práctica No 10. “REGULADORES DE CORRIENTE ALTERNA DE CONTROL DIFERENCIAL”

GRUPO: ___________



FECHA: _______________



“REGULADORES DE CORRIENTE ALTERNA DE CONTROL DIFERENCIAL” OBJETIVOS

Ø Al finalizar la práctica el alumno podrá comprobar el funcionamiento de un regulador de corriente alterna de control diferencial.

Ø Al finalizar la práctica el alumno podrá comprobar el funcionamiento de un regulador de corriente alterna de control diferencial.

Ø Aprenderá a diseñar y armar los circuitos de un regulador de corriente alterna de control diferencial. Ø Comprenderá las ventajas y desventajas de estos circuitos así como su aplicación en las industrias.

INTRODUCCIÓN TEÓRICA Este método de control modifica la amplitud de la tensión aplicada a la carga utilizando un transformador con una relación variable de espiras en el secundario. La conexión del secundario del transformador a la carga se realiza mediante interruptores de potencia, típicamente tiristores. Cada SCR accede a un punto diferente del secundario, con lo que se varía la tensión aplicada a la carga. La figura muestra un esquema simplificado.

Recuerde que la relación de tensión en un transformador es directamente proporcional al número de espiras (idealmente). Para el regulador de la figura, si los 2 tiristores superiores están conduciendo, se tendrá una tensión de salida:



En el caso de que los tiristores inferiores estén conduciendo, la tensión de salida será inferior al caso anterior y vendrá dada por la siguiente expresión: A modo de ejemplo, si en la figura suponemos que N1 = N2 = N3 = N, y se realiza un control por amplitud con la siguiente secuencia: primero se dispara T3, luego T1, después T4 y finalmente T2, se obtiene en la salida la forma de onda que se muestra en la figura. Observando dicha figura anterior, cuando se dispara T1 la amplitud en la salida se duplica, puesto que el número de espiras que hay que tener en cuenta es N2 + N3 = 2N. Cuando conduce T3, el número de espiras en el primario es igual al número de espiras en el secundario, con lo cual la amplitud de salida es igual a la de entrada. Lo mismo se puede deducir para el semiciclo negativo, donde los SCR que conducen son T2 y T4. En éste caso, cuando conduce T4 la amplitud de salida es el doble de la de entrada y cuando conduce T2 las amplitudes de entrada y salida son iguales. Obsérvese que de este modo, se modifica la tensión de salida del convertidor. Como mayor inconveniente de este tipo de sistemas es que la variación de tensión se realiza a escalones, con lo que si se desea una regulación fina de tensión es necesario un número muy elevado de secundarios y de interruptores de potencia, algo inviable económicamente.



MATERIAL Y EQUIPO

ü 4 SCR ü Resistencias según calculo de circuito de disparo. ü Generador de Señales ü Osciloscopio ü Transformador ü Multimetro

DESARROLLO EXPERIMENTAL I.- Monte el arreglo que se muestra en la figura para un regulador de voltaje de 12 a 3 VCA.

Figura 1

2. Compruebe con ayuda del osciloscopio que: a) La salida de las señales de los SCR por separado. b) La salida de las señales de los SCR juntos c) Voltaje de entrada. d) Voltaje de salida

3. Compruebe con ayuda del multimetro.

a) Voltaje de entrada. b) Voltaje de salida



CUESTIONARIO

1. ¿Cómo deben de ser los disparos T3 y T4?

2. ¿Cómo deben de ser los disparos T1 y T2?

3. ¿Qué tipo de tiristor es el más conveniente usar?

4. ¿Cuál es la diferencia entre control de fase y la diferencial?

5. ¿Cuál es la importancia de las N? CONCLUSIONES: Elabora un resumen que muestre las conclusiones a las que hayas llegado después de realizar todas las actividades de esta práctica. Recuerda que las conclusiones son individuales. BIBLIOGRAFÍA: (Anote todas las fuentes de información que tuviste que consultar para la realización de tu práctica)







Práctica No 11. “REGULADORES DE CORRIENTE ALTERNA DE CONTROL INTEGRAL”

GRUPO: ___________



FECHA: _______________



“REGULADORES DE CORRIENTE ALTERNA DE CONTROL INTEGRAL” OBJETIVOS

Ø Al finalizar la práctica el alumno podrá comprobar el funcionamiento de un regulador de corriente

alterna de control integral. Ø Al finalizar la práctica el alumno podrá comprobar el funcionamiento de un regulador de corriente

alterna de control Integral. Ø Aprenderá a diseñar y armar los circuitos de un regulador de corriente alterna de control Integral. Ø Comprenderá las ventajas y desventajas de estos circuitos así como su aplicación en las industrias.

INTRODUCCIÓN TEÓRICA El circuito de potencia es el que se muestra en la figura. El control por secuencia consiste en conectar o desconectar la alimentación de la carga (en general una resistencia) durante un determinado número de ciclos de la tensión de entrada al regulador. De hecho, la regulación se consigue anulando la tensión en la carga durante ciertos periodos de la tensión de alimentación. El intervalo de conducción y el de bloqueo del interruptor es típicamente de varios ciclos de la red. Este tipo de control se utiliza en aplicaciones que tienen una gran Inercia mecánica o una elevada constante de tiempo térmica, es decir, se utiliza en situaciones en que la constante de tiempo de la carga es mucho mayor que el período de la red CA, (por ejemplo, en el calentamiento industrial o en el control de velocidad de grandes motores). Dado que se suelen utilizar tiristores como elementos de control, su disparo se realiza en el paso por cero de la tensión de alimentación. Ello permite una reducción importante en el número de armónicos generados. El control electrónico lleva incorporado un detector de paso por cero y un contador de semiperíodos para saber en qué instante se debe disparar cada tiristor. Un método para conseguir el control por secuencia es usar un generador de señal triangular de frecuencia fija que se compara con una señal continua de control. La señal diente de sierra establece la base de tiempo del sistema. La señal de referencia proviene del circuito de control de la variable a controlar (por ejemplo del circuito de control de la temperatura). La potencia entregada a la carga varia proporcionalmente a esta señal. La figura ilustra este funcionamiento. Durante “n” ciclos la carga permanece conectada a la alimentación, en cuanto queda “m” ciclos permanece desconectada.



La figura siguiente muestra una simulación de un control “ON-OFF”, en el que se conecta la tensión de red a la carga durante 3 (n) periodos completos y se desconecta durante 2 (m). La gráfica inferior representa los pulsos que se dan a los SCRs. Las otras dos gráficas muestran la tensión de entrada y la tensión de salida del convertidor.

Para una tensión de entrada senoidal, del tipo , considerando que se conecta la carga durante n ciclos de la tensión de entrada y se desconecta m ciclos, la tensión eficaz de salida puede obtenerse como:



Uno de los inconvenientes del método descrito es la presencia de oscilaciones de baja frecuencia en la carga que se está alimentando. Por ejemplo, en el caso de que la carga sea un motor, se pueden provocar vibraciones mecánicas. En el caso de que la carga sea una lámpara, pueden aparecer oscilaciones de baja frecuencia, apreciables por el ojo humano, nada deseables. Para solucionar estos inconvenientes, se suele utilizar otro método, denominado control del ángulo de fase, tal y como se describe en el siguiente apartado. MATERIAL Y EQUIPO

ü 4 SCR ü Resistencias según calculo de circuito de disparo. ü Generador de Señales ü Osciloscopio ü Transformador ü Multimetro

DESARROLLO EXPERIMENTAL I.- Monte el arreglo que se muestra en la figura para un regulador de voltaje de 12 a 3 VCA.

Figura 1

2. Compruebe con ayuda del osciloscopio que: e) La salida de las señales de los SCR por separado. f) La salida de las señales de los SCR juntos g) Voltaje de entrada. h) Voltaje de salida

3. Compruebe con ayuda del multimetro.

c) Voltaje de entrada. d) Voltaje de salida




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