UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE...

Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán

Ingeniería en Telecomunicaciones, Sistemas y Electrónica

Departamento de Ingeniería

Sección Electrónica

Asignatura: Electrónica de Potencia.

Clave de la carrera: 130 Clave de la asignatura: 1832

SEMESTRE 2021 -1

Fecha de Elaboración: 2015 Fecha de Revisión: Agosto de 2020 Autores: Ing. Lourdes Maldonado López

Ing. Julio Cesar Vázquez Fuentes

Manual de Prácticas de Laboratorio

Electrónica de Potencia

Universidad Nacional Autónoma de México Laboratorio Electrónica de Potencia


ING. MA. DE LOURDES MALDONADO LÓPEZ

ING. JULIO CESAR VÁZQUEZ FUENTES 2021-1

ÍNDICE I

OBJETIVO DE LA ASIGNARURA II

OBJETIVO DEL CURSO EXPERIMENTAL II

INTRODUCCIÓN III

REGLAMENTO DE LABORATORIO IV

INSTRUCCIONES PARA LA ELABORACIÓN DEL REPORTE V

Práctica 1 ANALISIS DE SEÑALES DE C.A. 1

Tema 1.1 Introducción a la electrónica de potencia

Práctica 2 RECTIFICACIÓN 8

Tema 2.1 Conversión AC-DC

Práctica 3 RECTIFICACIÓN CON FILTRO 13

Tema 2.5 Rectificadores monofásicos

Práctica 4 CONTROL DE POTENCIA CON SCR 18

Tema 3.3. Características Dinámicas del SCR´s .

Práctica 5 UJT COMO DISPOSITIVO DE DISPARO 22

Tema 4. Circuitos de Disparo del SCR’s.

Practica 6 CONTROL BIDIRECCIONAL CON TRIAC’s 26

Tema 4.3. Encendido y bloqueo de TRIAC’s

Práctica 7 CONTROL DE MOTORES CA CON TRIAC 32

Tema 6.2. Circuitos para control de motores de CA.

Práctica 8 CONVERTIDOR DC-DC (TROCEADOR) 36

Tema 7.2. Troceadores (Chopper)

APÉNDICE A BIBLIOGRAFÍA 41

APÉNDICE B HOJAS TÉCNICAS 42

ÍNDICE


Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán 2021-1

ING. MA. DE LOURDES MALDONADO LOPEZ ING. JULIO CESAR VÁZQUEZ FUENTES

II

OBJETIVO GENERAL ASIGNATURA

Al finalizar el curso el alumno conocerá los conceptos fundamentales y el funcionamiento de los

principales dispositivos semiconductores empleados en la Electrónica de Potencia y los aplicará en el

diseño de circuitos electrónicos de control de potencia.

OBJETIVO DEL CURSO EXPERIMENTAL

Analizar y comprobar de manera práctica los diferentes circuitos estudiados en la asignatura de Electrónica de Potencia.

Familiarizar al alumno con las características y aplicaciones de los diferentes dispositivos de estado sólido en base a su ficha técnica.

Comprender la diferencia entre circuitos de control y circuitos de potencia.




III

La electrónica de potencia es aquella parte de la electrónica que se encarga del control y la conversión de

la energía eléctrica. Una de las necesidades más frecuentes en la industria es la del control de la velocidad de un

motor así como regular la velocidad de estos.

Los sistemas electrónicos de potencia presentan una estructura básica similar conformada de tres bloques siendo

el primero el circuito de potencia, después el circuito de disparo y bloqueo y finalmente el circuito de control.

El circuito de potencia abarca los dispositivos semiconductores de potencia, encargados de actuar sobre la

energía eléctrica presente a la entrada del sistema para convertirla en la energía eléctrica con la forma

demandada, disponible en la salida.

Por lo que los circuitos de disparo y bloqueo se encargan de dar las señales provenientes de los circuitos de

control los niveles de voltaje y corriente adecuados para poder disparar y bloquea los semiconductores de

potencia, al mismo tiempo de proporcionar el aislamiento galvánico necesario entre la etapa de potencia y la de

control.

INTRODUCCIÓN




IV

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA

REGLAMENTO INTERNO DE LOS LABORATORIOS DE ELECTRÓNICA

El presente reglamento de la sección electrónica, tiene por objeto establecer los lineamientos, requisitos y condiciones que deberán de conocer y aplica, alumnos y profesores en los laboratorios dentro de sus cuatro áreas: comunicaciones, control, sistemas analógicos y sistemas digitales.

1. Dentro del laboratorio queda estrictamente prohibido.

a. Correr, jugar, gritar o hacer cualquier otra clase de desorden. b. Dejar basura en las mesas de trabajo y/o pisos. c. Sentarse sobre las mesas d. Fumar, consumir alimentos y/o bebidas. e. Realizar o responder llamadas telefónicas y/o el envío de cualquier tipo de mensajería. f. La presencia de personas ajenas en los horarios de laboratorio. g. Dejar los bancos en desorden. h. Mover equipos o quitar accesorios de una mesa de trabajo a otra sin el consentimiento previo del profesor de laboratorio en turno. i. Usar o manipular el equipo sin el conocimiento previo del profesor. j. Rayar las mesas del laboratorio. k. Energizar algún circuito sin antes verificar que las conexiones sean las correctas (polaridad de las fuentes de voltaje, multímetros,

etc.). l. Hacer cambios en las conexiones o desconectar equipo estando éste energizado. m. Hacer trabajos pesados (taladrar, martillar, etc.) en las mesas de las prácticas. n. Instalar software y/o guardar información en los equipos de cómputo de los laboratorios.

2. Se permite el uso de medios electrónicos y equipo de sonido (celulares, tabletas, computadoras, etc.) únicamente para la realización de las prácticas.

3. Es responsabilidad del profesor y de los alumnos revisar las condiciones del equipo del laboratorio al inicio de cada práctica. (encendido, dañado, sin funcionar, maltratado, etc.) El profesor reportará cualquier anomalía al encargado de área correspondiente o al jefe de sección.

4. Los profesores deberán de cumplir con las actividades y tiempos indicados en el “cronograma de actividades de laboratorio”.

5. Los alumnos deberán realizar las prácticas de laboratorio. No son demostrativas.

6. Es requisito indispensable para la realización de las prácticas, que el alumno cuente con su manual completo y actualizado al semestre en curso, en formato digital o impreso, el cual podrá obtener en: http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_ingenieria.

7. Es requisito indispensable para la realización de las prácticas de laboratorio que el alumno cuente con las hojas de datos técnicos de los dispositivos a utilizar.

8. El alumno deberá traer su circuito armado en la tableta de conexiones para poder realizar la práctica, de no ser así, tendrá una evaluación de cero en la sesión correspondiente.

9. En caso de que el alumno no asista a una sesión, tendrá falta, (evaluándose con cero) y será indicada en el registro de seguimiento y control por medio de guiones.

10. La evaluación de cada sesión debe realizarse en base a los criterios de evaluación incluidos en los manuales de prácticas de laboratorio y no podrán ser modificados. En caso contrario, reportarlo al jefe de sección.

11. La evaluación final del laboratorio, será en base a lo siguiente:

A - (Aprobado); Cuando el promedio total de todas las prácticas de laboratorio sea mayor o igual a 6 siempre y cuando tengan el 90% de asistencia y el 80% de prácticas acreditadas en base a los criterios de evaluación.

NA - (No Aprobado); No se cumplió con los requisitos mínimos establecidos en el punto anterior. NP - (No Presentó); No se entregó reporte alguno.

http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_imgenieria




V

12. Profesores que requieran hacer uso de las instalaciones de laboratorio para realizar trabajos o proyectos, es requisito indispensable que notifiquen por escrito al jefe de sección. Siempre y cuando no interfiera con los horarios de los laboratorios.

13. Alumnos que requieran realizar trabajos o proyectos en las instalaciones de los laboratorios, es requisito indispensable que esté presente el profesor responsable del trabajo o proyecto. En caso contrario no podrán hacer uso de las instalaciones.

14. Correo electrónico del buzón para quejas y sugerencias para cualquier asunto relacionado con los laboratorios ([email protected]).

15. Los casos no previstos en el presente reglamento serán resueltos por el Jefe de Sección.

NOTA: En caso de incurrir en faltas a las disposiciones anteriores, el alumno o profesor será acreedor a las sanciones correspondientes.

INSTRUCCIONES PARA LA ELABORACIÓN DEL REPORTE

1. Los reportes deberán basarse en la siguiente metodología: objetivo(s), introducción, material, equipo,

procedimiento experimental, cuestionario, conclusiones y bibliografía.

2. Las prácticas deberán tener el siguiente formato de portada (obligatorio).

Universidad Nacional Autónoma de México


Laboratorio de Grupo:

Profesor

Alumno

Nombre de la Práctica No. De Práctica

Fecha de realización Fecha de entrega

Semestre

Los criterios de evaluación para el laboratorio son los siguientes: C1 (Criterio de evaluación 1): Actividades previas indicadas en el manual de prácticas (40%) C2 (Criterio de evaluación 2): Habilidad en el armado y prueba de circuitos de la práctica (10%) C3 (Criterio de evaluación 3): Uso adecuado del equipo para la toma de mediciones durante la práctica (10%) C4 (Criterio de evaluación 4): Reporte entregado con todos los puntos indicados en el manual de prácticas (40%)

mailto:[email protected]




1

OBJETIVO

El alumno demostrara que cualquier forma de onda periódica puede ser representada como una serie de ondas sinusoidales de diferentes frecuencias y fases,

INTRODUCCIÓN

La generación, transmisión, distribución y consumo de energía eléctrica se da en estado estacionario

senoidal, las señales senoidales son aquellas que se pueden expresar a través de una función seno o coseno,

en donde el valor de la onda es un instante cualquiera en el tiempo.

En la corriente alterna (AC) su característica fundamental es su polaridad o sentido de circulación a través

de un circuito; no es único y sobre todo no tiene un valor constante a través del tiempo, sino que dicho

valor varia cíclica o periódicamente.

El comportamiento de la corriente puede comenzar en cero, se incrementa progresivamente hasta alcanzar

un valor máximo positivo posteriormente regresa gradualmente a cero, a partir de ese instante la corriente

crece desde cero hasta alcanzar un valor máximo negativo y luego disminuye gradualmente hasta retornar

otra vez a cero, finalizando lo que se denomina un ciclo y dando origen al siguiente. El número de veces

que se repita será la frecuencia de la señal.

En los circuitos electrónicos en general pueden ser excitados por formas de onda no necesariamente

sinusoidales, estas pueden ser cuadradas, rizado, diente de sierra, triangular y pulsos.

Todas estas señales tienen un patrón regular, que son periódicas, es decir en su forma de onda se repite

exactamente en el tiempo a intervalos regulares, cualquier señal periódica compleja siempre es el

resultado de la superposición o suma de varias señales sinusoidales relacionadas armónicamente.

Una característica adicional de esta corriente es que su forma armónica se conserva cuando la corriente es

modificada por el efecto de elementos lineales, a saber: resistencias, condensadores, bobinas,

transformadores, etc.

Debido a que cualquier función periódica puede expresarse como la suma de diferentes armónicos, el

estudio de la corriente alterna constituye la base para el análisis de señales variables en el tiempo en redes

lineales.

En un sistema equilibrado, la onda está centrada en torno a cero, los armónicos son múltiplos sobrantes

del fundamental. En una onda cuadrada o casi-cuadrada, la amplitud de cada armónico es inversamente

proporcional a su orden, es decir, cuanto mayor es la frecuencia, menor es su amplitud.

PRÁCTICA 1

ANÁLISIS DE LAS SEÑALES DE C.A .




2

ACTIVIDAD PREVIA.

NOTA: RECUERDA QUE ÉSTE CUESTIONARIO PREVIO LO DEBES ENTREGAR ANTES DE

INICIAR EL DESARROLLO DE TU PRÁCTICA.

1. Calcular el voltaje instantáneo, Vp, Vpromedio y eficaz de cada una de las señales que a continuación se dan.

V1 (t)

V 2 (t)

V3 (t)

t

V1(t)

t

V2(t)

t

V3(t)

f = 5KHz

f = 200Hz

f = 20KHz




3

2. Para la señal periódica que se muestra a continuación, obtenga: a) El voltaje promedio

b) el voltaje eficaz

c) La potencia media disipada en una resistencia de 2.25

EQUIPO

1 Generador de funciones. 1 Osciloscopio 1 Multímetro

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

1. Calibra tu Generador de Funciones, para obtener la señal V1 (t) que se pide en el previo.

2. Conecta tu generador de funciones al canal 1 del osciloscopio en acoplo de C.D.

t(us)

Vg(t)

Generador

de funciones

Osciloscopio

30 67.5 100 130 167.5 200 230 267.5




4

3. Observa la señal en el osciloscopio y obtén las mediciones de la tabla 1.1.

Senoidal

Voltaje Práctico Teórico

Vp

Vpp

V prom

V eficaz

Tabla 1.1

4. Observa el espectro de la señal en el osciloscopio, para lo cual realiza los siguientes pasos.

a) Oprime el botón de menú matemático (Math Menu) del panel frontal del osciloscopio.

b) Elegir en la pantalla Operación FFT.

c) Ajusta la ‘perilla Sec/Div’, hacia un lado o hacia el otro de modo tal que se visualicen al menos 10

armónicas.

d) Coloca la señal en posición central de la pantalla.

e) Dibuja la señal observada teniendo cuidado de anotar el valor de dB y frecuencia de al menos 8

armónicas (Apóyate de los cursores del osciloscopio para este punto), y anota sus valores en la

tabla 1.2.

Senoidal Armónica Frecuencia dB

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Tabla 1.2




5

5. Calibra tu Generador de Funciones, ahora para obtener la señal V2 (t) que se te pide en el previo.

6. Conecta el osciloscopio como en el punto 2 de este procedimiento.


Cuadrada


Vp

Vpp

V prom

V eficaz

Tabla 1.3.

8. Observa el espectro de esta señal en el osciloscopio, siguiendo los mismos pasos que en el punto 4

a) Coloca la señal en posición central de la pantalla.

b) Dibuja la señal observada teniendo cuidado de anotar el valor de dB y frecuencia de al menos 8 armónicas y anota sus valores en la tabla 1.4.

Cuadrada Armónica Frecuencia dB

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Tabla 1.4.




6

9. Calibra tu Generador de Funciones, para obtener la señal V3 (t) que se te pide en tu previo

10. Conecta tu generador de funciones al canal 1 del osciloscopio. En acoplo de C.D.


Triangular


Vp

Vpp

V prom

V eficaz

Tabla 1.5.

12. Observa el espectro de esta señal en el osciloscopio, siguiendo los mismos pasos que en el punto 4

a) Coloca la señal en posición central de la pantalla.

b) Dibuja la señal observada teniendo cuidado de anotar el valor de dB y frecuencia de al menos 8 armónicas y anota sus valores en la tabla 1.6.

Triangular Armónica Frecuencia dB

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Tabla 1.6.




7

CUESTIONARIO:

1. ¿Qué es voltaje pico?

2. ¿Qué es el voltaje eficaz?

3. ¿Qué es Voltaje promedio?

4. ¿Qué son los Decibeles, y para qué se utilizan?

5. ¿Cómo calculas un valor en decibeles de |Cn|?

6. ¿Qué significa que un valor en decibeles te dé positivo o negativo?

7. ¿Qué es la componente fundamental de un espectro?

CONCLUSIONES:

BIBLIOGRAFÍA:




8

OBJETIVO

Comprobar los parámetros de rendimiento en las diversas etapas de rectificación.

Determinar la forma de medir los parámetros de rendimiento para cada circuito.

Implementación y observación de un circuito rectificador; media onda, tap central y tipo puente.

INTRODUCCIÓN

La rectificación se lleva a cabo por medio de uno o más diodos. Como es sabido, estos dispositivos

idealmente permiten el paso de la corriente en un sentido y lo bloquean en el otro. Existen varios tipos de

configuraciones rectificadoras elementales.

En un rectificador de media onda en el cual un diodo se interpone entre la fuente y la carga. Cuando el

voltaje de la fuente es positivo el sentido de la corriente es favorable y se produce la circulación.

Es importante destacar que el voltaje en la carga es unidireccional (positiva) pero no continua (constante).

Esta forma de onda no es la deseable para alimentar dispositivos electrónicos, que generalmente requieren

una alimentación constante.

Para la mayor parte de las aplicaciones, se puede suponer que los rectificadores de potencia son

interruptores ideales, pero los rectificadores prácticos o reales, difieren de las características ideales y

tienen ciertas limitaciones. Los rectificadores de potencia son similares a los rectificadores de unión pn.

Sin embargo, los rectificadores de potencia tienen mayores capacidades en el manejo de la energía.

ACTIVIDAD PREVIA:

1.- Realiza el análisis matemático de cada uno de los circuitos de esta práctica. Obteniendo en:

SECUNDARIO; Vs, Is

RECTIFICADOR; Id, Ir

CARGA; Vcd, Icd, Vrms, Irms.

PARÁMETROS DE RENDIMIENTO; η, FF, RF, TUF, PF, CF DF.

2. Gráfica LAS SEÑALES DE: Vsecundario, Isecundario, Vdiodo, Idiodo, Vcarga, I carga.

PERFECTAMENTE ACOTADAS DE ACUERDO A TU CÁLCULO DEL PUNTO ANTERIOR.

PARA CADA RECTIFICADOR.

3. Realiza la simulación de todos los circuitos y entrega de forma impresa, señales de onda y circuito,

para cada uno.

PRÁCTICA 2

RECTIFICACIÓN




9

EQUIPO

Osciloscopio con puntas atenuadas.

Multímetro.

MATERIAL

Transformador monofàsico con derivación central de 127/24 Vca a 1 Amp., con clavija para

conectarse.

2 Diodo 1N5399 y un puente rectificador 2W04M.

1 Resistencia de 1KΩ, (la potencia de la resistencia será en base a los cálculos del análisis previo).

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Rectificador Media onda

1. Arma el circuito de la figura 2.1, aliméntalo con el transformador 127Vca/24Vc, (deja el tap

central sin conectar)

Figura 2.1

2. Medir con el multímetro el voltaje eficaz en el primario y secundario de tu transformador y

anótalos en la tabla 2.1

Voltaje promedio en

la carga Vcd

Voltaje eficaz en la carga

Vrms

Voltaje promedio en

el diodo Vd.

Corriente promedio de carga

Icd

Corriente promedio del diodo

Id

Corriente eficaz de la

carga Irms

Tabla 2.1

3. Conecta el CH1 del osciloscopio al secundario del transformador, el CH2 en la resistencia de carga.

4. Dibuja las formas de ondas obtenidas en el CH1 y CH2. Anotando cuidadosamente Vp, Vpp,

frecuencia y periodo en la tabla 2.2.

T1

D1

R1

1kΩV

VoVi

Vp s

Carga




10

Canal Vp Vpp Frecuencia Periodo

CH 1

CH 2

Tabla 2.2

5. Calcula los parámetros de rendimiento con los valores obtenidos en la práctica y compáralos con

los resultados del previo.

Rectificador de onda completa Tap Central

6. Arma el circuito de la figura 2.2, aliméntalo con el transformador 127Vca/24Vca y la derivación

central a tierra.

Figura 2.2



Voltaje promedio en

la carga Vcd


Vrms

Voltaje promedio en

el diodo Vd.


Icd


Id


carga Irms

Tabla 2.3

8. Conecta el CH1 del osciloscopio al secundario del transformador, el CH2 en la carga.

9. Dibuja las formas de onda obtenidas en el CH1 y CH2, anotando cuidadosamente Vp, Vpp,

Frecuencia y periodo en la tabla 2.4.

T1 D1

D2

R1

1kΩ

Carga

Vp V

V s

s

Vo

Vi




11


CH 1

CH 2

Tabla 2.4.


los datos calculados en el previo.

Rectificador onda completa Tipo Puente

11. Arma el circuito de la figura 2.3, aliméntalo con el transformador 127Vca/24Vca.

Figura 2.3



Voltaje promedio en

la carga Vcd

Voltaje eficaz en la carga Vrms

Voltaje promedio

en el diodo Vd.


Icd


carga Irms

Tabla 2.5

13. Conecta el CH1 del osciloscopio en la carga.

14. Dibuja las formas de onda obtenidas en el CH1 anotando cuidadosamente Vp, Vpp, Frecuencia y

periodo en la tabla 2.6.


CH 1

CH 2

Tabla 2.6.

T1

R1

1kΩ

VpsV o

VVi

Carga




12



16. Compara todo tu análisis teórico del previo con todo tu análisis práctico y comenta al respecto.

CUESTIONARIO:

1. ¿Cuáles son las aplicaciones típicas para los rectificadores?

2. Al incrementar la temperatura a la que trabaja el diodo rectificador ¿Que ocurre con la capacidad

de conducción?

3. ¿Qué representa el voltaje pico inverso PIV del diodo rectificador y que sucede al sobre pasarlo?

4. Investiga la capacidad máxima de corriente del puente rectificador que utilizaste en esta práctica.

5. ¿Qué efectos causará en nuestros rectificadores si cambiamos la carga resistiva por una inductiva?

6. Investiga ¿Qué se debe hacer para disminuir el factor de rizo?

CONCLUSIONES:

BIBLIOGRAFÍA:




13

OBJETIVO

Determinar la forma de medir los parámetros de rendimiento para cada circuito.

Identificar las diferencias de un circuito rectificador on filtro capacitivo (resistivo capacitivo).

Implementar y observar circuitos rectificadores: media onda, onda completa tap central y onda completa tipo puente con filtro.

INTRODUCCIÓN

EL rectificador con filtro cumple una función fundamental en la operación de las Fuentes de Voltaje DC.

La función del transformador es doble: Aísla la Fuente del sistema AC y ajusta el valor pico del voltaje al

valor deseado. El rectificador con filtro transforma la señal alterna en una señal de una sola polaridad

(aunque todavía con variaciones considerables del nivel de voltaje).

Finalmente, el regulador produce el voltaje DC de salida requerido y reduce las fluctuaciones de dicha

salida hasta mantenerlas dentro de los límites estipulados.

El Voltaje de rizo debe especificarse indicando la carga de la fuente con la que se ha realizado la medición, entendiendo por "carga" la cantidad de corriente que dicha fuente debe suministrar al circuito conectado a

ella. Usualmente el Voltaje de Rizado se especifica para la máxima carga que puede manejar la Fuente de

Voltaje DC.

La Regulación de carga es una medida de la capacidad de la fuente de Voltaje DC de mantener constante

su voltaje de salida cuando varía la carga conectada a ella, es decir, la cantidad de corriente que debe

proporcionarle al circuito que está alimentando.

El valor rms del voltaje en el secundario del transformador es simple y directo, ya que consideramos que

la forma de onda del voltaje es sinusoidal (sin tomar en cuenta el efecto del ruido eléctrico existente en la

línea), pero es necesario calcular cuidadosamente el valor rms de la corriente en el secundario, ya que

debido a la operación del circuito rectificador con filtro, la forma de onda de dicha corriente dista mucho

de ser sinusoidal.

PRÁCTICA 3

RECTIFICACIÓN CON FILTRO




14

ACTIVIDAD PREVIA 1.- Realiza el análisis matemático de cada uno de los circuitos de esta práctica. Obteniendo en:

SECUNDARIO; Vs y Is RECTIFICADOR; Id, Ir CARGA; Vcd, Icd, Vrms y Irms. PARÁMETROS DE RENDIMIENTO; η, FF, RF, TUF, PF,CF.

2. Gráfica las señales de: vsecundario, isecundario, vdiodo, idiodo, vcarga, icarga. perfectamente acotadas de

acuerdo a tu cálculo del punto anterior. para cada rectificador.

3. Realiza la simulación de todos los circuitos y entrega de forma impresa, señales de onda y circuito,

para cada uno.

EQUIPO

Osciloscopio con puntas atenuadas.

Multímetro.

MATERIAL

Transformador monofásico con derivación central de 127/24 Vca a 1 Amp., con clavija para

conectarse.

2 Diodo 1N5399 y un puente rectificador 2W04M.

1 Capacitor 680F a 100 V.

1 Resistencia de 1KΩ, (la potencia de la resistencia será en base a los cálculos del análisis previo).


Rectificador Media onda

1. Arma el circuito de la figura 3.1, aliméntalo con el transformador 127Vca/24Vc, conectando un

capacitor en paralelo con la carga.

Figura 3.1



T1

D1

R1

1kΩV

VoVi

Vp s

C1

680µF

Cargai o




15

Voltaje promedio en

la carga Vcd


Vrms

Voltaje promedio

en el diodo Vd.


Icd


Id


carga Irms

Tabla 3.1

3. Conecta el CH1 del osciloscopio al secundario del transformador, el CH2 en la resistencia de carga.

4. Dibuja las formas de ondas obtenidas en el CH1 y CH2. Anotando cuidadosamente Vp, Vpp,

frecuencia y periodo en la tabla 3.2


CH 1

CH 2

Tabla 3.2


los resultados del previo.

Rectificador Onda Completa Tap Central

6. Arma el circuito de la figura 3.2, aliméntalo con el transformador 127Vca/24Vca y la derivación

central a tierra.

Figura 3.2



T1 D1

D2

R1

1kΩ

Carga

C1

680µF

Vp V

V s

s

Vo

i oVi




16

Voltaje promedio en

la carga Vcd


Vrms

Voltaje promedio en

el diodo Vd.


Icd


Id


carga Irms

Tabla 3.3

8. Conecta el CH1 del osciloscopio al secundario del transformador, el CH2 en la carga.

9. Dibuja las formas de onda obtenidas en el CH1 y CH2, anotando cuidadosamente Vp, Vpp,

Frecuencia, periodo. En la tabla 3.4


CH 1

CH 2

Tabla 3.4



Rectificador Onda Completa Tipo Puente

11. Arma el circuito de la figura 3.3, aliméntalo con el transformador 127Vca/24Vca.

Figura 3.3



Voltaje promedio en

la carga Vcd


Vrms

Voltaje promedio en

el diodo Vd.


Icd


carga Irms

Tabla 3.5

T1

R1

1kΩ

C1

680µF

VpsV

oVVi

oiCarga




17

13. Conecta el CH1 del osciloscopio en la carga.

14. Dibuja las formas de onda obtenidas en el CH1 anotando cuidadosamente Vp, Vpp, Frecuencia y

periodo. En la tabla 3.6


CH 1

CH 2

Tabla 3.6



16. Compara todo tu análisis teórico del previo con todo tu análisis práctico y comenta al respecto.

CUESTIONARIO

1. ¿Cuál es el comportamiento de los circuitos rectificadores?

2. ¿Cómo se le llama a la división en el devanado secundario?

3. Explica que es una magnetización, esta se da en los rectificadores de onda tipo puente.

4. ¿Qué entiendes por armónico?

5. ¿Qué entiendes por carga?

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFIA




18

I. 4: CONTROL DE POTENCIA CON SCR

OBJETIVO

Observar la operación y formas de onda de un SCR operando una carga resistiva.

Control de fase en conducción de un SCR.

Calcular las capacidades de resistencia y capacitancia, de un circuito de disparo para un SCR.

INTRODUCCIÓN

El rectificador controlado de silicio o tiristor es uno de los dispositivos más usados en electrónica

industrial por su facilidad de trabajar en alta potencia y altas corrientes. Ya existen SCR para controlar

potencias tan altas como 10MW con corrientes del orden de 2000 A y voltajes de 1800V. Está formado

por cuatro capas PNPN y tiene tres terminales: Ánodo, cátodo y la puerta.

Se polariza de tal forma que el ánodo sea siempre positivo con respecto al cátodo y para que conduzca el

tiristor es necesario aplicar un pulso positivo a la puerta de una amplitud suficiente que garantice el

disparo.

Un SCR se puede disparar por corriente continua, corriente alterna y por pulsos.

Cuando no circula corriente por G, es decir, IG=0 no hay disparo, el SCR está cortado. Al circular la corriente

IG, el SCR se dispara, o sea conduce.

Un SCR se puede disparar por pulsos positivos aplicados a la puerta. Uno de los métodos más comunes es

usando un transistor de Unijuntura (UJT)

Un rectificador controlado de silicio (SCR) es un dispositivo de tres terminales utilizado en electrónica de

potencia para controlar corrientes elevadas en una carga resistiva o inductiva. El flujo de corriente

promedio de una carga, puede ser controlada colocando un SCR en serie con la carga, la cual

generalmente es de CA pero con algunas adiciones en la compuerta se podría controlar una carga de CD.

Los términos populares para describir la operación de un SCR, son ángulo de conducción y ángulo de

disparo o retardo. El ángulo de conducción es el número 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 en un ciclo de CA que

transcurren antes de que el SCR sea encendido, estos términos están basados en la notación de que el

tiempo total del ciclo es igual a 360º.

PRÁCTICA 4

CONTROL DE FASE DE UN SCR




19

EQUIPO

1 Generador de funciones. 1 Osciloscopio. 1 Multimetro digital.

MATERIAL

1 Resistencia de 560Ω a ½ W (R3) 1 Resistencia de 270Ω a ½ W (R 1) 1 Potenciómetro de 5KΩ (R 2) 1 Potenciómetro de 500KΩ (R 2) 1 Potenciómetro de 1MΩ (R 2) 1 Diodo Rectificador 1N4001 (D1) 1 Rectificador Controlado de Silício C106B (SCR)

ACTIVIDAD PREVIA.

1. Realiza un resumen del SCR, indicando:

a. Lo qué significan las siglas SCR.

b. Quién lo lanzó al mercado y en qué año.

c. Su estructura interna.

d. El nombre de todas y cada una de sus terminales.

e. Su símbolo.

f. Circuito equivalente.

g. Su curva característica V-I.

h. La explicación sucinta con tus propias palabras, de su funcionamiento.

2 Investiga en Internet el Data Sheet del SCR C106B (D), y anota A MANO las características

principales y su configuración de pines. (Conserva todo el Data Sheet a la mano, en archivo

electrónico o en papel).

3 Realiza la simulación del circuito de esta práctica, observando cuidadosamente cómo se comporta

la señal de salida al movimiento del potenciómetro. Y comenta lo observado. NOTA: puede ser

también con el SCR 2N1599. Imprime por separado el circuito armado y las gráficas del

osciloscopio.




20


1 Arma el circuito de la Figura 4.1, teniendo cuidado de ajustar tu Potenciómetro (ya sea el de 5kΩ ó de 500kΩ ó de 1MΩ de acuerdo al que funcione con el SCR adquirido) con la máxima resistencia.

Figura 4.1 Control de fase de un SCR

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

3 Con los 2 canales en acoplo de CD, conecta el CH1 del osciloscopio en la compuerta y el CH2 en

el ánodo del SCR. Dibuja las dos señales cuidadosamente, anotando su amplitud, periodo,

frecuencia, ángulo de disparo y ángulo de conducción.

4 Mueve cuidadosamente tu potenciómetro hacia un lado y hacia el otro. Observando tus señales en

el osciloscopio. Anota tus comentarios acerca de lo que ocurre.

5 Deja fijo tu potenciómetro exactamente en el instante de disparo de 90 º. Mide la resistencia que el potenciómetro tiene entre las terminales que estas usando y anótala. (Recuerda que una

resistencia nunca se mide conectada).

6 Dibuja cuidadosamente ambas señales, anotando su Amplitud, Periodo y Frecuencia de cada una. Y calcula con ayuda de tus cursores el ángulo de disparo y el de conducción del SCR.

7 Con cuidado de no mover el potenciómetro, desconecta los dos canales del Osciloscopio, cambia de posición la Rcarga del Ánodo del SCR, al Cátodo.

8 Coloca sólo el CH1 entre las dos terminales de la Resistencia de Carga (Rcarga). Dibuja la señal observada anotando Amplitud, Periodo, Frecuencia y Ángulo de conducción. Anota tus

comentarios de lo que observas.

D1

R1

270Ω

R2

0 %

R3

680Ω

D2

Ve




21

9 Mide con el multímetro los valores del Voltaje promedio y eficaz de la Resistencia de Carga (Rcarga) y anótalos en tabla 4.1

Carga

V p rom V ef f

Ic d

Tabla 4.1

10 Calcula la potencia que se obtiene en la carga en este momento. Y anótala.

11 Ahora mide con el Multimetro, la corriente de CD que circula por la Rcarga, y anótala en la tabla 4.1

12 Mueve cuidadosamente tu potenciómetro hacia un lado y hacia el otro observando la señal de la carga en el osciloscopio. Anota tus comentarios acerca de lo que ocurre.

CUESTIONARIO

1. ¿Cuál es la relación que hay entre el valor del potenciómetro, el ángulo de disparo y la potencia de

CD en la carga? Explica ampliamente al respecto.

2. Realiza una tabla comparativa, donde se pueda observar: El valor del Potenciómetro, El ángulo de

Disparo, El ángulo de Conducción, El Voltaje CD de la carga, el Voltaje RMS de la carga, la

corriente CD en la carga y la Potencia de CD en la carga; todos los valores a los que ajustaste el

Potenciómetro.

3. ¿A qué conclusión llegas, después de analizar tus respuestas de los dos 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?

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFÍA




22

PRÁCTICA 3: UJT COMO DISPOSITIVO DE DISPARO

OBJETIVO

Comprender al UJT como dispositivo de disparo para los Tiristores.

Analizar el funcionamiento del circuito oscilador de relajación con UJT.

Diseñar un circuito de disparo con UJT a una frecuencia especifica.

INTRODUCCIÓN

El nombre UJT proviene de las siglas inglesas Unijunction Transistor (transistor uniunión), con las que

designa un elemento compuesto de una barra de silicio tipo N de en cuyos extremos se obtienen las

terminales base 2(B2) y base 1 (B1). Dicha barra de silicio consta de un grado de dopado característico que

le proporciona una resistencia llamada resistencia interbases (RBB).

En un punto determinado de la barra, más próximo a B2 que a B1, se incrusta un material .tipo P para

formar una unión P-N respecto a la barra original, dando lugar a la terminal del emisor (E). Considerando

el lugar de inserción del material tipo P, se obtiene un divisor de voltaje sobre la resistencia RBB original;

el formado por las partes correspondientes de la barra N comprendidas entre B22 y E y entre E y B1. A

estas resistencias así obtenidas se las denomina RB1 Y RB2, respectivamente. La relación existente entre

ellas es de suma importancia, de manera que se define el parámetro «η».

El cual depende del proceso de fabricación, del grado de dopado, de la geometría del elemento, etc. El

fabricante suele proporcionar este dato entre sus hojas de especificaciones.

ACTIVIDAD PREVIA

1.- Realiza un resumen del UJT, indicando:

a) ¿Qué significan las siglas UJT?

b) Su estructura interna.

c) El nombre de todas y cada una de sus terminales.

d) Su símbolo.

e) Su curva característica V-I.

f) La explicación sucinta con tus propias palabras, de su funcionamiento.

PRÁCTICA 5

UJT COMO DISPOSITIVO DE DISPARO




23

2.- Investiga en Internet el Data Sheet del UJT 2N2646, y anota A MANO los parámetros principales y la

configuración de pines. (Conserva todo el Data Sheet a la mano, en archivo electrónico o en papel).

3.- Realiza el diseño de un circuito oscilador de Relajación con un UJT (2N2646) alimentado con 18 V, de

manera que entregue un pulso cada 1.666mseg. Dibuja el circuito resultante y las formas de onda en

el Capacitor y en la Resistencia de salida, que te resultan del diseño.

4.- Realiza la simulación del circuito diseñado, donde se vea el circuito armado (con valores comerciales

de sus elementos) y el osciloscopio con las formas de onda del Capacitor y de la resistencia de salida,

con sus valores de: Vp, Vpp, frecuencia y periodo.

EQUIPO 1 Fuente de Voltaje de C.D. 1 Multímetro. 1 Osciloscópio.

MATERIAL Enlista con detalle todo el material que finalmente requeriste para armar tu circuito diseñado.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Alimenta tu circuito oscilador diseñado, con 18 Volts.

2. Observa con ayuda del osciloscopio los voltajes obtenidos en el Capacitor CE y en la Resistencia

R1, al mismo tiempo.

3. Dibuja ambas señales una debajo de la otra, teniendo cuidado de anotar la Amplitud, el periodo y

la frecuencia de cada una.




24

4. Mide con el Osciloscopio y/o con el Multimetro los voltajes: Vp, Vpp, Vmed y Veff de las dos

señales y anótalas en la tabla 5.1

Voltaje Vp Vpp Vmed Veff

VCE

VR1

Tabla 5.1

5. Cambia la Resistencia RE por una resistencia R=4.7KΩ en serie con un potenciómetro P=500KΩ

(RE=R+P)

6. Observa en el osciloscopio el efecto que provoca en las dos señales anteriores, al mover el

potenciómetro desde 0Ω hasta su máxima Resistencia y explica lo que sucede.

7. De todo el rango de frecuencias observadas en el punto anterior, elige 3 de ellas para dibujarlas,

compáralas y evidenciar los cambios. Anota el valor de la Resistencia RE total de cada caso.

8. Dibuja las señales observadas en el capacitor CE y en la Resistencia R1, al mismo tiempo, anotando

en la tabla 5.2 la amplitud, periodo y frecuencia de cada una de las frecuencias elegidas.

Elección Señal Frecuencia Amplitud Periodo

1 VCE

VR1

2

VCE

VR1

3

VCE

VR1

Tabla 5.2




25

CUESTIONARIO 1. Realiza una tabla comparativa donde se muestre las 4 frecuencias de oscilación diferentes, sus

valores de RE respectivas y los comentarios correspondientes acerca de su forma de onda.

2. ¿Qué otros dispositivos pueden ser utilizados para realizar el disparo de un SCR?

3. ¿Cómo es activado un SCR? Y ¿Cómo es que un UJT es útil para disparar un SCR?

4. Aparte del UJT, el PUT, el SUS. Investiga y dibuja 3 diferentes circuitos de disparo para el SCR,

con diferentes dispositivos ya sean analógicos o digitales.

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFIA




26

II. 4: CONTROL DE POTENCIA CON SCR

OBJETIVO

Observar la operación y formas de onda de un TRIAC.

Comprender los conceptos bidireccional y unidireccional de un dispositivo de control.

En este caso se utilizara el TRIAC para comprender los conceptos antes mencionados.

INTRODUCCIÓN

Existen en el mercado dispositivos de control de potencia unidireccionales (SCR) y bidireccionales

(TRIAC), que permiten limitar la cantidad de corriente que circula a través de una carga, mediante la

manipulación del ángulo de conducción de dichos dispositivos. Dicho ángulo de conducción se logra

haciendo cumplir las condiciones de disparo IGT y VGT especificadas en el manual del fabricante.

Tomando como ejemplo el circuito de la figura 6.1, y las especificaciones de disparo para el TRIAC

“BTA08400B” del fabricante “SGS THOMSON” (ST), quien especifica un voltaje y corriente de

disparo VGT de 1.5 V e IGT de 50 ma, con lo que se entiende que para cada voltaje instantáneo en que se

requiera que se active el TRIAC, se deberán calcular los valores de R y C para que se cumplan dichas

condiciones; lo cual resultaría inoperante si se requiere tener un amplio rango de variación de disparos.

Esto se resuelve adicionando un potenciómetro quien nos ayudara a cumplir diferentes condiciones de

disparo (IGT, VGT) sin modificar el circuito; véase figura 6.2.

Cabe señalar que el capacitor C junto con la resistencia R y el Potenciómetro nos darán diferentes tiempos

de disparo (t).

PRÁCTICA 6

CONTROL BIDIRECCIONAL CON TRIAC




27

En la figura 6.3 se observa la señal de alimentación sin manipulación, y en la 6.4 la señal a través de la

carga correspondiente a un ángulo de disparo de 90°, que corresponden a 4.166 mseg (16.666mseg/4), lo

que traería como consecuencia una disminución en la intensidad luminosa del foco. Resulta obvio que

para obtener diferentes ángulos de disparo, y en consecuencia diferentes intensidades luminosas, bastara

con variar la magnitud del potenciómetro.

Debido a que el TRIAC es un dispositivo bidireccional, es capaz de controlar tanto el semiciclo positivo

como el negativo de la señal senoidal. El sentido de circulación de la corriente a través del dispositivo,

será de un potencial mayor (+) a uno menor (-); por ejemplo si existe un potencial mayor en la terminal

MT2 con respecto a MT1, la circulación de la corriente será de MT2 a MT1 en el momento en que se le

aplique el disparo en la terminal de puerta; de lo contrario el comportamiento es como si fuera un circuito

abierto. Cuando el potencial es mayor en MT1 con respecto a MT2, la circulación de corriente será en ese

sentido, hasta que se aplique el pulso de disparo.

El circuito que se está proponiendo para su implementación se le conoce en el mercado como dimmer,

regulador, atenuador; el cual sirve para regular la energía en uno o varios focos, con el fin de variar la

intensidad de la luz que emiten (siempre y cuando las propiedades de la lámpara lo permitan). Regular la

energía significa variar su intensidad, adaptándola de este modo al nivel deseado por el usuario.

Hoy en día la regulación es un aspecto de gran actualidad y de gran demanda, no sólo desde un punto de

vista de ahorro energético, sino también desde un punto de vista de confort, ya que podemos adaptar la luz

para cada estancia y cada momento.

EQUIPO 1 Osciloscopio. Puntas Atenuadoras. 1 Multímetro digital. 1 Foco Incandescente (60 W) 1 Socket cableado para foco.




28

MATERIAL 1 Resistencia de 10kΩ a 1 Watt 1 Resistencia de 1MΩ a 1 Watt 1 Potenciómetro 20kΩ (de preferencia de precisión) 1 Capacitor de 0.1µF 1 Diodo 1N40001 1 TRIAC BTA08 400B 1 Adaptador de clavija con tierra (convertidor de 3 a 2 sin tierra física)

ACTIVIDAD PREVIA.

1. Realiza un resumen del TRIAC, indicando: i. Lo qué significan las siglas TRIAC. j. Quién lo lanzó al mercado y en qué año. k. Su estructura interna. l. El nombre de todas y cada una de sus terminales. m. Su símbolo. n. Circuito equivalente. o. Su curva característica V-I. p. La explicación sucinta con tus propias palabras, de su funcionamiento.

2.- Calcule el voltaje Eficaz que se obtiene en la carga, para un ángulo de conducción del TRIAC:

a) del 100% y b) del 50%

3.- Calcule el voltaje Eficaz que se obtiene en la carga para un ángulo de conducción del TRIAC,

funcionando como SCR: a) del 100% y b) del 50%

4 Investiga en Internet el Data Sheet del TRIAC BTA08600B y anota A MANO las características principales y su configuración de pines. (Conserva todo el Data Sheet a la mano, en archivo

electrónico o en papel).


IMPORTANTE:

Debe tener cuidado en todo el desarrollo de esta

práctica puesto que se está utilizando alto voltaje.

Desconecte el circuito cada que vaya a hacer alguna

modificación en el circuito.

Cuide que los cables no se junten.




29

1 Arme el circuito de la figura 6.5.

2. Con una punta atenuadora del osciloscopio posicionada en el rango 10X (coloque en la punta una

resistencia de 1 MΩ), mida la señal que se presenta en el TRIAC.

3. Llene la tabla 6.1 con los valores que se te piden para 4 diferentes posiciones del potenciómetro.

Dibuje las señales visualizadas para cada caso. Y anota los comentarios pertinentes de lo que

sucede. (θD : Ángulo de Disparo. θC : Ángulo de Conducción.)

Posición Vpp θD (+) θC (+) θD (-) θC (-)

1

2

3

4

TABLA 6.1

4. Desconecte el circuito.

5. Coloque el diodo rectificador, como se muestra en la figura 6.6. Y conecte el circuito a la línea.




30

6. Repita los pasos 2 y 3, anotando los valores ahora en la tabla 6.2.

Posición Vpp θD (+) θC (+)

1

2

3

4

TABLA 6.2


8. Invierta el diodo, de la manera que se observa en la figura 6.7. Conecta el circuito a la línea.




31

9. Repita nuevamente los pasos 2 y 3, anotando los valores que te piden en la tabla 6.3.

Posición Vpp θD (-) θC (-)

1

2

3

4

TABLA 6.3


CUESTIONARIO

1. ¿A qué se refiere la especificación del fabricante “ALL QUADRANT” (TODOS LOS

CUADRANTES)?

2. ¿Cuantos métodos de disparo existen para los SCR y TRIAC´s? Explique ampliamente.

3. ¿Será posible hacer operar al TRIAC como un SCR y viceversa? Explique ampliamente.

4. ¿Qué otros dispositivos puedes utilizar para disparar a un TRIAC?

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFÍA




32

III.

IV.

V. PRÁCTICA 5: CONTROL DE MOTORES CA CON TRIAC

OBJETIVO

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

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

El alumno desarrollará la habilidad de armar de manera correcta un circuito de disparo con un TRIAC para carga alimentada con la línea.

INTRODUCCIÓN

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 más 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.

Considerando las formas de onda de los triac, 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 está 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 TRIAC’s 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 7.1 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.

PRÁCTICA 7

CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR DE CA




33

Figura 7.1: Ángulo de Control de un TRIAC.

ACTIVIDAD PREVIA

1. ¿Qué significan las siglas TRIAC?, ¿Cómo es su símbolo? Y ¿Cuáles son sus terminales?

2. ¿Qué se necesita para que un TRIAC se dispare y conduzca?

3. ¿En qué cuadrantes trabaja un TRIAC? EXPLICA AMPLIAMENTE

4. ¿Qué es tensión de ruptura? Y ¿Cómo se denota en el DATA SHEET de un TRIAC?

5. ¿Qué es la Corriente de Disparo? Y ¿Cómo se denota en el DATA SHEET de un TRIAC?

6. Investiga de tu taladro: ¿Cuáles son sus especificaciones de corriente y de potencia?

EQUIPO

1 Osciloscopio con puntas atenuadas (x 10). 1 Multímetro 1 Motor de C.A.

MATERIAL

1 Potenciómetro de 100 Kohms




34

2 Resistencias de 47 Kohms 3 Capacitores de 0.1 uF a 200v 1 Resistencia de 100 ohms 2 TRIAC`s 2N6344 (8A) ó MAC12D (MAC08) 1 Adaptador de clavija con tierra (convertidor de 3 a 2 sin tierra física) 1 Clavija cableada


1. Arma el circuito de la siguiente figura 7.2

Figura 7.2

NOTA: Tenga mucho cuidado al conectar la clavija, cerciórese que sea de la forma correcta, según se

muestra a continuación.

V1

120 Vrms

60 Hz

0°

S1

MOTOR

M

R147kΩ R3

100Ω

R4

100kΩ

Key=A

50%

C10.1µF

C20.1µF

C30.1µF

R2

47kΩ

IMPORTANTE:

Debe tener cuidado en todo el desarrollo de esta

práctica puesto que se está utilizando alto voltaje.

Desconecte el circuito cada que vaya a hacer alguna

modificación en el circuito.

Cuide que los cables no se junten.




35

2. Observa en el osciloscopio la señal de entraba V1, dibújala y anota cual es el valor de Vp, Vpp, periodo y frecuencia.

3. Mide con el multímetro el voltaje promedio y el voltaje eficaz de la señal de entrada V1 y anótalos.

4. Ubica el potenciómetro a un valor tal que el taladro funcione aproximadamente a media velocidad.

5. Observa en el osciloscopio la señal que se obtiene en la Compuerta del TRIAC y en A2 del

TRIAC. Dibújalas, anotando su amplitud, periodo, frecuencia, ángulo de disparo y ángulo de conducción.

6. Mide con el multímetro el voltaje promedio y el voltaje eficaz en el taladro y anótalo.

7. Separa el potenciómetro del circuito (con cuidado para que no se mueva), y mide la resistencia

que presenta. Regresa el potenciómetro a su lugar.

8. Ahora mueve lentamente el potenciómetro hacia un lado y hacia el otro, observando lo que sucede. Y explícalo.

9. Elije 4 posiciones distintas del potenciómetro y repite los puntos (5), (6) y (7).

CUESTIONARIO

1. ¿Cuántas maneras diferentes hay de poner en conducción un TRIAC?

2. De los 4 Modos de disparo, ¿Cuál es el más conveniente de utilizar?

3. ¿Qué es el ángulo de retardo o de disparo?

4. ¿Qué significa IH de la curva característica? y explica lo que representa.

5. ¿Qué significa IL de la curva característica? y explica lo que representa.

6. ¿Qué sucede cuando el voltaje que recibe el TRIAC pasa por cero? y Explica ¿por qué?

7. ¿En qué cuadrante trabajaste tu TRIAC en esta Práctica?

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFÍA




36

PRÁCTICA 8

CONVERTIDOR DC-DC (TROCEADOR)

OBJETIVOS

Comprobar el funcionamiento de un convertidor DC-DC, dentro de los rangos de voltaje 15/48V

Interpretar y observar las curvas características de un UJT, para la implementación de una señal

diente de cierra aplicada a un comparador.

INTRODUCCIÓN

Los convertidores CC/CC forman normalmente parte de un sistema de conversión CA/CC, donde su

alimentación es tensión continua no regulada, la cual es obtenida mediante la rectificación de la red

alterna. La misión de este tipo de convertidores es transformar la entrada de tensión continua no regulada

en una tensión regulada de salida y con un nivel deseado, para los rangos de carga especificados en su

diseño.

En particular para una determinada tensión de entrada, la tensión media de salida es gobernada mediante

los tiempos en que el interruptor del convertidor conduce o no conduce.

El regulador proporciona una salida de corriente constante y un rizo de voltaje de salida muy pequeño,

amentado el ciclo de trabajo puede aumentar el voltaje de salida hasta un valor no mayor a su alimentación.

El regulador es muy útil ya que se puede variar el voltaje de salida mayor a la alimentación del

comparador, pero no se tiene suficiente control para valores muy pequeños o muy grandes del voltaje de

salida.

En particular para una determinada tensión de entrada, la tensión media de salida es gobernada mediante

los tiempos en que el interruptor del convertidor conduce o no conduce. Estos tiempos se denominan Ton -

Toff. El método más utilizado para el control de la tensión de salida es el denominado “Modulación por

Ancho de Pulsos (PWM)”, y consiste en emplear un periodo de conmutación constante, TS = Ton - Toff

de forma que variando el tiempo de conducción Ton, es posible controlar la tensión media de salida y el

parámetro ciclo de servicio δ (Duty Cycle).




37

ACTIVIDAD PREVIA

1. Realiza la simulación de la figura 8.1 y entrega un reporte con los puntos que pide la práctica.

2. Calcula la frecuencia de oscilación del UJT, en el punto A.

3. Calcula la corriente que circulara por el colector del TIP31A, considerando un voltaje de base de

9.7 V y una resistencia de motor de 10Ω.

EQUIPO

1 Osciloscopio.

1 Multímetro

MATERIAL

1 CI LM741

1 potenciómetro de 15KΩ tipo preset

1 UJT 2N2647

1 TIP31A, B, C (No usar TIP31)

1 Resistencia de 100KΩ

2 Resistencia de 10KΩ

2 Resistencia de 100Ω

1 Capacitor de 0.1uF

1 motor de 12Vcd (No mayor a 3 Amperes)




38


1. Arma el circuito de la figura 8.1 que se muestra a continuación. Los indicadores A, B y C, son los

puntos donde se tomarán mediciones.

Figura 8.1

2. Alimenta el circuito como se indica, ajusta el potenciómetro a su mínimo valor (0%) y el

osciloscopio en el punto A de la figura 8.1.

3. Anota los valores que se te piden en la tabla 8.1.

PARÁMETROS EN A

Mediciones

Vrms (V)

Frecuencia (Hz)

Vprom (V)

Tabla 8.1

4. Coloca la punta del osciloscopio en el punto B de la figura 8.1.

5. Dibuja las formas de onda para las 3 posiciones del potenciómetro que se indican en la Tabla

8.2, anotando los valores que se te piden.

B1

15V

R1100K

C10.1uF

Q1UJT 2N2647

R2100Ohm

R3100Ohm

R410K

POT

15K

3

2

6

74

U1

LM 741

Q2

TIP31 A,B,C

MOTOR CD

12V

B2

12V

A

B

C




39

PARÁMETROS

EN B

POTENCIÓMETRO

0%

POTENCIÓMETRO

50%

POTENCIÓMETRO

100%

Vrms (V)

Frecuencia (Hz)

Vprom (V)

Duty cicle (%)

Tabla 8.2

6. Con ayuda del multímetro y del osciloscopio, toma las mediciones que se te piden en la Tabla

8.3 en el punto C de la figura 8.1.

PARÁMETROS

EN C

POTENCIÓMETRO

0%

POTENCIÓMETRO

50%

POTENCIÓMETRO

100%

Vrms (V)

Frecuencia (Hz)

Vprom (V)

Duty cicle (%)

Tabla 8.3

7. Realiza una tabla comparativa, donde incluyas los valores obtenidos en la simulación y los

obtenidos en la práctica. Explica ampliamente tus resultados

CUESTIONARIO

1. ¿Qué función cumple el UJT en este circuito?

2. ¿Calcula el voltaje eficaz para las tres posiciones del potenciómetro, con los valores obtenidos en

el emisor del TIP31A?




40

3. Si se incrementa el valor del potenciómetro a 100KΩ, ¿Qué sucederá con el funcionamiento del

motor?

4. Investiga un sustituto para el comparador LM339, menciona sus características y tolerancias.

5. ¿Qué utilidad le darías a esta práctica?

6. ¿Qué voltaje máximo puede controlar este circuito?

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFÍA




41

1. Timothy J. Maloney ELECTRÓNICA INDUSTRIAL MODERNA

Prentice Hall

Tercera Edición

2. Thomas L. Floyd DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS

Pearson

Octava Edición

3. Muhammad H. Rashid ELECTRÓNICA DE POTENCIA

Prentice Hall

4. Heinz Piest ELECTRÓNICA DE POTENCIA IV

Edibosco

5. Charles K. Alexander FUNDAMENTOS DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS

Mc Graw Hill

6. Ramón Pallas Areny ADQUISICIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE SEÑALES

Boixareu Editores

7. Daniel W. Hart ELECTRÓNICA DE POTENCIA

Prentice Hall

APÉNDICE A

BIBLIOGRAFÍA




42


PRACTICA 6


APÉNDICE B

HOJAS TÉCNICAS




43




44




45

2W005M THRU 2W10M Single Phase 2.0 AMPS. Silicon Bridge Rectifiers

Voltage Range 50 to 1000 Volts

Current 2.0 Amperes

Features

- UL Recognized File # E-96005

- Surge overload ratings to 50 amperes peak

- Ideal for printed circuit board

- Reliable low cost construction technique results in inexpensive product

- High temperature soldering guaranteed: 260℃ / 10 seconds / 0.375” ( 9.5mm )

lead length at 5 lbs., ( 2.3 kg ) tension

Mechanical Data - Case: Molded plastic

- Lead: Solder plated

- Polarity: As marked

- Weight: 1.10 grams

WOB

Dimensions in inches and (millimeters)

Maximum Ratings and Electrical Characteristics Rating at 25℃ambient temperature unless otherwise specified.

Single phase, half wave, 60 Hz, resistive or inductive load. For capacitive load, derate current by 20%

Type Number Symbol 2W 005M

2W 01M

2W 02M

2W 04M

2W 06M

2W 08M

2W 10M

Units

Maximum Recurrent Peak Reverse Voltage VRRM 50 100 200 400 600 800 1000 V Maximum RMS Voltage VRMS 35 70 140 280 420 560 700 V Maximum DC Blocking Voltage VDC 50 100 200 400 600 800 1000 V Maximum Average Forward Rectified Current

@TA = 50℃ I(AV) 2.0 A

Peak Forward Surge Current, 8.3 ms Single Half Sine-wave Superimposed on Rated Load (JEDEC method )

IFSM

50

A

Maximum Instantaneous Forward Voltage @ 2.0A VF 1.1 V

Maximum DC Reverse Current @ TA=25℃

at Rated DC Blocking Voltage @ TA=100℃

IR 10 500

uA uA

Typical Thermal Resistance (Note) RθJA RθJL

40 15

℃/W

Operating Temperature Range TJ -55 to +125 ℃

Storage Temperature Range TSTG -55 to +150 ℃ Note: Thermal Resistance from Junction to Ambient and from Junction to Lead at

0.375” (9.5mm) Lead Length for P.C.B. Mounting.




46




47




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49




50




51




52




53




54

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