martes, 10 de junio de 2014
martes, 6 de mayo de 2014
INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS
INTRODUCCIÓN
Los
tiristores son los dispositivos semiconductores de potencia más antiguos y uno
de los más empleados en la actualidad. En un primer momento se les
denominó SCR(Semiconductor Controlled Rectifiers) y surgieron a mediados del
siglo XX como
resultado de las investigaciones llevadas a cabo en los
laboratorios de investigación de la General Electric.
Los
tiristores se comportan, de forma aproximada, como un diodo rectificador con
Iniciación
de la conducción controlada por un tercer terminal denominado puerta.
Poseen
casi todas las ventajas de los diodos de silicio, como son el funcionamiento a temperaturas
muy altas, fiabilidad, robustez, etc. Presentan, además, una disipación pequeña
y, por tanto, un elevado rendimiento, característica fundamental en todo dispositivo
semiconductor de potencia.
La
importancia de los tiristores en los circuitos de electrónica de potencia
reside en su
capacidad de bloquear grandes tensiones y conducir grandes
corrientes. En este capítulo se estudia su estructura básica,
formas de funcionamiento y circuitos de protección de los
tiristores convencionales SCR. También se analizan en detalle diversas
variantes de
los tiristores, en concreto los denominados GTOs, TRIACs, SCSs y
DIACs.
OBJETIVOS
1)Desactivación de
un Tiristor en un circuito DC:
2)
Desactivación
con switch
3)Desactivación con
otro tiristor
4)Aplicación práctica
5)Control del
ángulo de disparo con resistencia
6)Control del
ángulo de disparo con condensador
lunes, 5 de mayo de 2014
ELABORACIÓN DE LAS PRUEBAS EN EL LABORATORIO.
1) DESACTIVACIÓN DE UN TIRISTOR EN UN CIRCUITO DC.
Elementos para la elaboración de este laboratorio:
El rectificador controlado de silicio (SCR) es un dispositivo pn-pn de 4 capas, en las cuales tiene tres terminales: ánodo, cátodo y compuerta. El SCR tiene dos estados posibles de operación. El estado de apagado actúa idealmente como un circuito abierto entre el ánodo y cátodo; en realidad, en vez de haber un circuito abierto existe una impedancia muy alta. En el estado de encendido, el SCR actúa como un corto circuito del ánodo al cátodo; en realidad se tiene una pequeña resistencia en directa. Se realiza el montaje del circuito en la protoboard para realizar las pruebas concernientes al laboratorio.
a) Monte el circuito de la
figura 1
Se activa el SCR con el pulsador , Medimos la corriente en el SCR y es de 0.004 DC se midió en el bombillo, la corriente de Mantenimiento (IH) es de 3 mA. Al abrir el SW1 lo que pasa es que el bombillo se apaga.
¿Sugiere el uso de este circuito para la desactivación en una red de alta tensión?
No se sugiere apertura por este medio puesto que tiene que tener una etapa de control si es una red de alta tensión.
No se sugiere apertura por este medio puesto que tiene que tener una etapa de control si es una red de alta tensión.
Elementos para la elaboración de este laboratorio:
- Osciloscopio
- Multimetro
- Sonda
2) DESACTIVACIÓN CON SWITCH.
Se activa el SCR con S1 y medimos en:
Vo= 13.66 VDC
Al oprimir S2 se desactiva el SCR
Características de desactivación del SCR
Vo= 13.66 VDC
Al oprimir S2 se desactiva el SCR
Características de desactivación del SCR
Para desactivar un tiristor, debemos reducir la corriente de ánodo por debajo de la de mantenimiento (IH). Esto se puede lograr en forma natural, por el cambio de polaridad de la tensión externa de alimentación, o por métodos de conmutación forzosa, por medio de circuitos auxiliares. Una vez lograda que la corriente este por debajo de la mínima de mantenimiento, es necesario esperar un tiempo relativamente largo, de manera tal que todos los portadores de carga en exceso, en las cuatro capas se eliminen; caso contrario, el tiristor volverá a activarse, cuando se le aplique una tensión directa, sin necesidad de aplicar una señal de compuerta. De ocurrir esto ultimo, por sobrepasarse la frecuencia de conmutación máxima del dispositivo, se pierde el control de la potencia convertida.
trr : Corresponde al tiempo de recuperación inversa de las junturas J1 y J3.
trc : Corresponde al tiempo de recuperación inversa de la juntura J2.
Qrr : Es la carga de recuperación inversa durante el proceso de desactivación; representa el área encerrada por la corriente (área rayada). Su valor depende del tipo de tiristor, de la corriente previa a la conmutación y de la velocidad de reducción de la corriente.
Los fenómenos de activación y desactivación, producen perdidas de potencia.
3) DESACTIVACIÓN CON OTRO TIRISTOR.
Monte el circuito de la
Figura
Cuando se activa el Tiristor (U3) con el pulsador (S1) se tomamos las medidas en:
VC= 11.30 VDC
VA-K= 0.845 VDC
Vo= 11.30 VDC
Ahora activamos el Tiristor (U4) con el pulsador (S2) y volvemos a medir en:
VC= 11.30 VDC
VA-K= 0.779 VDC
Vo= 0.299 VDC
Se activa el tiristor TP explique el funcionamiento del circuito desactivado, cual debe ser la condición inicial del condensador C2.
Al comenzar a circular corriente positiva por la puerta, la corriente de ánodo a cátodo se concentra en las zonas situadas entre los terminales de puerta, aumentando la densidad de corriente en estas zonas .
De esta forma, el GTO no comienza a apagarse hasta que la corriente de ánodo a cátodo ha quedado reducida a pequeños filamentos entre los terminales de puerta. Entonces la tensión VAK, hasta entonces muy pequeña al estar el GTO en funcionamiento, comienza a aumentar. Como la gran densidad de corriente que circula por estos pequeños filamentos podría ocasionar su destrucción, se utiliza un condensador snubber en paralelo con el GTO, que ofrece a la corriente un camino alternativo por donde circular. Así, cuando vAK comienza a aumentar el condensador comienza a cargarse, por lo que parte de la corriente que circulaba por el GTO lo hace ahora por el condensador.
4)APLICACIÓN PRACTICA
Monte el circuito de la
Figura
CIRCUITOS DE RECTIFICACIÓN CONTROLADA (RC) EL CONTROL DE FASE
El control de fase se aplica siempre en corriente alterna, y si es obterido por medio de un tiristor, el resultado es siempre corriente continua, por la sencilla razón de que el tiristor es un diodo, que se puede hacer conducir, o no. Al hacer conductor un tiristor (disparo) durante el semicilo positivo, la conducción permanece hasta que la polaridad de la corriente alterna cambia a su semiciclo negativo. No puede ser llevado a no conducción (bloqueado) por otro medio. El control de fase consiste en disparar el tiristor, pasado un ángulo de fase determinado respecto del cruce por cero hacia tensión positiva. Por lo tanto exige el conocer cuando el cruce por cero se produce. Como la medida de la fase de la corriente alterna es dificultosa, el control se sustituye por uno del tiempo que transcurre, desde el cruce por cero y la fase deseada, habida cuenta de que la duración del semiperido es igual a una fase de 180º. La forma en que varía la tensión continua producto del control de fase de un semiperíodo de corriente alterna, respecto del tiempo de retraso de cebado, toma la forma de, es decir de cosinusoide, es decir es máxima cuando el tiempo es cero y cero cuando el tiempo es máximo, e igual al semiperíodo, t max = T/2.
5) CONTROL DE ÁNGULO DE DISPARO CON RESISTENCIA.
ángulo de disparo: número de grados de un ciclo de ac que transcurren antes de que el SCR sea encendido.
Ø Verifique los componentes y
ubique R3 al máximo
Ø Disminuya R3 hasta tener un
ángulo de disparo de 45°
Ø Mida Vs, Va-k, Vg, Vo.
MIDA:Vs MIDA: Va-K MIDA: Vg MIDA:Vo
OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
Pudimos observar el cambio de disparo en el circuito de los bombillos gobernado por los pulsos mandados por el tiristores utilizado mediante la variación en la excursión del potenciómetro y su cambio en amplitud en cada una de las etapas del montaje, notando el comportamiento con y sin carga y con y sin fuente. También observamos la variación en el ancho del pulso mediante el uso del potenciómetro pero esta variación siempre fue simétrica, igual el tiempo en alto que en bajo y el tiempo de uno en alto era igual al del otro en bajo. Se nos presentaron problemas al momento de trabajar con la fuente del zéner puesto que no nos brindaba el voltaje exactamente con los mismos componentes de amplitud y rizado del que nos brindaba la fuente, pero con algunos arreglos de resistencias y un capacitor se corrigió fácilmente. Pudimos observar los picos de corriente cuando hay cambios o conmutación en el circuito.
DESCRIPCIÓN DE ELEMENTOS
POTENCIÓMETRO
Un potenciómetro es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. de esta manera indirectamente se puede controlar la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo o la diferencia de potencial al conectarlo en serie.
normalmente los potenciómetros se utilizan en circuitos de poca corriente. para circuitos de corrientes mayores se utilizan los reóstatos, que pueden disparar más potencia.
TIPOS
Potenciómetros de mando. Son adecuados para su uso como elemento de control en los aparatos electrónicos. El usuario acciona sobre ellos para variar los parámetros normales de funcionamiento. Por ejemplo, el volumen de una radio.
Potenciómetros de ajuste. Controlan parámetros pre ajustados, normalmente en fábrica, que el usuario no suele tener que retocar, por lo que no suelen ser accesibles desde el exterior. Existen tanto encapsulados en plástico como sin cápsula, y se suelen distinguir potenciómetros de ajuste vertical, cuyo eje de giro es vertical, y potenciómetros de ajuste horizontal, con el eje de giro paralelo al circuito impreso.
Potenciómetros lineales. La resistencia es proporcional al ángulo de giro esto nos da a entender que son aquellos que modifican su valor de uno en uno. Ósea girando su cursor tendremos como ejemplo 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 etc., siempre de uno en uno
Logarítmicos. La resistencia depende logarítmicamente del ángulo de giro. El logaritmo es lo contrario del lineal, al girar su curso el mismo modifica su resistencia de uno y luego salta a valores mas altos, como ejemplo.1.2.3.4.5.6.10.20.30.40.etc.
Tipos de potenciómetros de mando
Potenciómetros rotatorios. Se controlan girando su eje. Son los más habituales pues son de larga duración y ocupan poco espacio.
Potenciómetros deslizantes. La pista resistiva es recta, de modo que el recorrido del cursor también lo es. Han estado de moda hace unos años y se usa, sobre todo, en ecualizadores gráficos, pues la posición de sus cursores representa la respuesta del ecualizador. Son más frágiles que los rotatorios y ocupan más espacio. Además suelen ser más sensibles al polvo.
Potenciómetros múltiples. Son varios potenciómetros con sus ejes coaxiales, de modo que ocupan muy poco espacio. Se utilizaban en instrumentación, autorradios, etc.
NOTA: Para el laboratorio utilizamos un potenciómetro rotatorio , puesto que este es el mas común
RECTIFICADOR AXIAL ( DIODO 1N4001)
Un diodo muy usado en electrónica como rectificador en fuentes de alimentación y supresor de picos en bobinas y relés es el 1N4001 y sus compañeros 1N4002, 1N4003, 1N4004, 1N4005, 1N4006 y 1N4007. El número mas grande indica que soporta un mayor voltaje.
Algunas de sus características mas interesantes son:
- Baja caída de tensión directa.
- Capacidad de picos elevados de corriente.
- Alta fiabilidad.
- Capacidad de alta corriente.
- Precio reducido unos 9 centimos.
- Encapsulado DO-41.
- Intensidad que soporta 1 Amperio.
Voltajes máximos soportados por:
- 1N4001 35V.
- 1N4002 70V.
- 1N4003 140V.
- 1N4004 280V.
- 1N4005 420V.
- 1N4006 560V
- 1N4007 700V.
Como el precio es muy similar a la hora de comprar un modelo u otro, escoger siempre el 1N4007.
CONDENSADOR C1= 0,1 uf, 50 V.
CONDENSADOR C1= 0,1 uf, 50 V.
Capacitor cerámico clase 2, de 0,1 mF (micro faradios) a 50 V, tolerancia de +80%-20% coeficiente de temperatura Z5B, de alta estabilidad, perdida de frecuencia mínima y dimensiones de 6x6 mm.
DEFINICION DE TIRISTOR Y REPRESENTACIÓN ESTRUCTURAL
TIRISTORES
Es un componente electrónico constituido por elementos semiconductores que utiliza realimentación interna
para producir una conmutación. Los materiales de los que se compone son de tipo
semiconductor, es decir, dependiendo de la temperatura a la que se encuentren
pueden funcionar como aislantes o como conductores. Son dispositivos
unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en un único sentido. Se emplea generalmente para el control de
potencia eléctrica.
Un tiristor se utiliza en forma extensa en los circuitos electrónicos de potencia. Operan como conmutadores biestables.
Representación: simbologia estructura de un tiristor.
En esta dirección electrónica podemos encontrar que es un (scr: silicon-controlled-rectifier.)
http://www.reocities.com/bosernitzan/utn/electr_indust/tiristores.pdf
domingo, 4 de mayo de 2014
RECTIFICADORES CONTROLADOS.
Rectificadores Controlados.
Para obtener voltajes de
salida controlados, se usan tiristores con control por fase en lugar de diodos.
El voltaje .de salida de los rectificadores de tiristor se varía controlando el
ángulo de retardo o de disparo de los tiristores. Un tiristor controlado por
fase se activa aplicando un pulso corto a su compuerta, y se desactiva por
conmutación natural o de línea; en caso de que la carga sea muy inductiva, se
desactiva disparando otro tiristor del rectificador durante el medio ciclo
negativo del voltaje de entrada. Estos rectificadores controlados por fase son
sencillos y menos costosos, y su eficiencia es, en general, superior al 95%.
Como convierten de CA a CD, a esos rectificadores controlados se les llama
también convertidores CA-CD, y se usan en forma extensa en aplicaciones
industriales, en especial en propulsores de velocidad variable, desde potencia
fraccionaria hasta niveles de mega watts.
En la siguiente dirección electrónica
podemos ver un vídeo, que nos da una introducción de que son los tiristores.
En la siguiente dirección electrónica podemos ver un vídeo que nos permite visualizar el montaje de un circuito en una protoboard para el funcionamiento de los tiristores
domingo, 6 de abril de 2014
BIENVENIDA
Durante mucho
tiempo ha existido la necesidad de controlar la potencia eléctrica de los
sistemas de tracción y de los controles industriales impulsados por motores
eléctricos, así pues la electrónica de potencia ha revolucionado la idea del
control para la conversión de potencia y para el control de los motores
eléctricos.
Bienvenidos a
este blogger donde publicaremos la elaboración de los laboratorios de electrónica de
potencia, y estamos pendientes de todos los comentarios de nuestras
publicaciones.
- CONMUTACIÓN FORZADA
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