llamas unidad 2

Electrónica de Potencia Aplicada Ingeniería en Mecatrónica

Docente: Ing. Raúl Llamas Esparza

Nombre del (la)

Estudiante:

Rafael de Jesús Flores Palos

Calificación

Apuntes:

UNIDAD II

Semestre: 9°

ELECTRÓNICA DE POTENCIA

Objetivo general del curso: Diseñar circuitos electrónicos de potencia y convertidores de energía, para el

arranque, control y protección de motores eléctricos de corriente alterna y directa de uso industrial con

dispositivos electromagnéticos y de estado sólido.

Unidad II

TIRISTORES

2.1. Características y parámetros.

2.1.1 Rectificador controlado de silicio (SCR)

2.1.2 TRIAC.

2.1.3 DIAC

2.1.4 UJT.

2.2. Circuitos de descarga.

2.3. Control de fase.

2.4. Relevadores de estado sólido.

2.5. Aplicaciones en sistema macarrónicos.

2.5.1 Control de un motor de c.a. polifásicos.

2.5.2 Módulos de potencia para control de motores.



Tiristor.

Un tiristor es uno de los tipos más importantes de los dispositivos semiconductores de potencia. Los

tiristores se utilizan en forma extensa en los circuitos electrónicos de potencia. Se operan como

conmutadores biestables, pasando de un estado no conductor a un estado conductor. Para muchas

aplicaciones se puede suponer que los tiristores son interruptores o conmutadores ideales, aunque los

tiristores prácticos exhiben ciertas características y limitaciones.

2.1. Características y parámetros.

2.1.1 Rectificador controlado de silicio (SCR)

El SCR. Es un dispositivo semiconductor vi estable formado por tres uniones pn con la disposición pnpn.

Está formado por tres terminales, llamados Ánodo, Cátodo y Puerta. La conducción entre ánodo y cátodo es

controlada por el terminal de puerta. Es un elemento unidireccional (sentido de la corriente es único),

conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez.

Símbolo y terminales del SCR

Figura 1: Símbolo del SCR. Figura 2: Estructura básica del SCR.

Curva característica.

En la región de polarización en directo el SCR se comporta también como un diodo común, siempre que

el SCR ya haya sido activado (On). Ver los puntos D y E.

Para valores altos de corriente de compuerta (IG) (ver punto C), el voltaje de ánodo a cátodo es menor (VC).



Si la IG disminuye, el voltaje ánodo-cátodo aumenta. (Ver el punto B y A, y el voltaje ánodo-cátodo VB y

VA).

Concluyendo, al disminuir la corriente de compuerta IG, el voltaje ánodo-cátodo tenderá a aumentar antes

de que el SCR conduzca (se ponga en On / esté activo).

CARACTERÍSTICAS GENERALES.

• Interruptor casi ideal.

• Soporta tensiones altas.

• Amplificador eficaz.

• Es capaz de controlar grandes potencias.

• Fácil controlabilidad.

• Relativa rapidez.

• Características en función de situaciones pasadas (memoria).

Practica 1

Material:

1 SCR 2N6394, 12 A, 800 V, o similar mínimo 200 V, 5 A.

1 Resistencia 100 Ω, ½ W, (RG)

1 Resistencia 1k Ω, 1 W, (RC)

1 Potenciómetro 50KΩ

Equipo del laboratorio de eléctrica:

1 Multímetro con escala de 300mA

1 Interruptor de cuchilla



1 Fuente de voltaje de 5V

Metodología

Obtener del manual los parámetros de operación del SCR seleccionado

2.1.2. TRIAC (transistor de tríodo bidireccional)

Un TRIAC puede conducir en ambas direcciones y normalmente se utiliza en el control de fase de corriente

alterna (por ejemplo, controladores de voltaje de c.a del capítulo 6). Se puede considerar como si fueran

dos SCR conectados en anti paralelo, con una conexión de compuerta común, como se muestra en la fig 4-

15a. Las características v-i aparecen en la figura 4-15c.

Dado que el TRAC es un dispositivo bidireccional, no es posible identificar sus terminales como ánodo y

cátodo. Si la terminal IMT2 es positiva con respecto a la terminal MT1, el triac se puede activar aplicando

una señal de compuerta positiva entre la compuerta G y la terminal MT1.

Si la terminal MT2 es negativa con respecto a la terminal MT1, se activara al aplicar una señal negativa a la

compuerta, entre la compuerta G y la terminal MT1. No es necesario que estén presentes ambas

polaridades en las señales de la compuerta y un TRIAC puede ser activado con una sola señal positiva o

negativa de compuerta. En la práctica, la sensibilidad varia de un cuadrante a otro, el TRIAC normalmente

se opera en el cuadrante 1+ (voltaje y corriente de compuerta positivos) o en el cuadrante III- (voltaje y

corriente de compuerta negativos).



Material y Equipo

1 DIAC

1 TRIAC – MAC 12 o similar 200v, 10ª.

1 Potenciómetro de 100k (R2)

1 resistencia de 1k R1

1 Resistencia de 10k R3

1 lámpara de 60 W a 100 W

1 Osciloscopio

2 Capacitores (C1 de 0.1 micro faradios y C2 de 2.2 micro faradios) no polarizados

Circuito 1

Medir cuando el potenciómetro sea 0 y R2 Max

R2min=0 el Angulo es de 45grados

Vrms=117v

R2max= 28.54Ω el ángulo es de 90 grados

Vrms= 72.1v



Cambiando el capacitor y poniéndole un diodo DIAC

Circuito 2

Cuando R2=0

Angulo es de 5 grados y Vrms=130v

Cuando R2=Max

Angulo es de 170 grados y Vrms=29.1v

Circuito 3

Cuando R2= 0;

El ángulo es de 40 grados y Vrms= 123v

Cuando R2= Max;

El ángulo es de 90 grados y Vrms=67.0v



2.1.3 DIAC

2.1.4 UJT.

2.2. Circuitos de descarga.

GALCO transistores

2.3. Control de fase

Tiristores de control de fase este tipo por lo general opera a la frecuencia de línea, y se desactiva por

conmutación natural. El tiempo de desactivación, tg es del orden de 50 a 100 Ms, esto es muy adecuado en

especial para las aplicaciones de conmutaciones a baja velocidad. También se les conoce como tiristores

convertidores. Dado que un tiristor es básicamente un dispositivo controlado y fabricado de silicio, también

se conoce como un rectificador controlado de silicio (SCR).

El voltaje de estado activo, VT, por lo común varía desde aproximadamente 1.15V para 600V, hasta 2.5V

para dispositivos de 400-V; y para un tiristor de 550-A 1200-V es típicamente 1.25V. Los tiristores

modernos utilizan una compuerta amplificadora, en la que se dispara un tiristor auxiliar TA mediante una

señal de compuerta, y de allí la salida amplificada de TA se aplica como señal de compuerta al tiristor

principal TM. Esto se muestra en la figura 4-11. (Página 107 del libro de Rashid) la compuerta amplificadora

permite características altamente dinámicas con dv/dt típicas de 1000V/Ms y di/dt y los circuitos de

protección dv/dt.

Control por elementos pasivos (circuitos R y circuitos RC)

Control por dispositivos de disparo: (DIAC, UJT, PUT)



Libro: 4, 5,6.

2.4. Relevadores de estado sólido.

Los relevadores de estado sólido o SSR (solid-state realys) son dispositivos

que usan transistores y tiristores o triacs en sustitución de contactos

metálicos, para controlar elevadas cargas de potencia a partir de señales de

control de bajo voltaje e intensidad.

Los SSR nos dan muchas ventajas en comparación a los relés de contactos electromecánicos: son más

livianos, sencillos, rápidos y confiables, no se desgastan, son inmunes a los choques y vibraciones, generan

muy pocas interferencias, conmutan altas corrientes y voltajes sin producir arcos, proporcionan varios

kilovoltios de aislamiento entre la entrada y la salida.

Como desventajas tienen: son muy costosos los modelos comerciales, son dispositivos de una sola

proporción. Esto significa que un solo SSR no puede conmutar al mismo tiempo varias cargas independientes

como lo hacen los relés.

Por todo lo anterior es conveniente que nos construyamos nuestro propio SSR y tendremos las siguientes

ventajas.

- No necesitaremos comprar los costosos e inflexibles modelos comerciales

- Podemos construir por un precio mínimo con componentes a nuestro alcance

- En caso de falla podemos repararlos, cosa que no sería así con los SSR comerciales.

- SSR para 220vac/5A

- Diseño del impreso.



Unidad

II

TIRISTORES



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