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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
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Universidad Nacional Autónoma de México Laboratorio Electrónica de Potencia
Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán
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
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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.
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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
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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
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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).
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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]
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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 .
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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
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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
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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
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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.
7. Observa la señal en el osciloscopio y obtén las mediciones de la tabla 1.3.
Cuadrada
Voltaje Práctico Teórico
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.
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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.
11. Observa la señal en el osciloscopio y obtén las mediciones de la tabla 1.5.
Triangular
Voltaje Práctico Teórico
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.
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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:
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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
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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
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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
7. Medir con el multímetro el voltaje eficaz en el primario y secundario de tu transformador y
anótalos en la tabla 2.3
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 2.3
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
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Canal Vp Vpp Frecuencia Periodo
CH 1
CH 2
Tabla 2.4.
10. Calcula los parámetros de rendimiento con los valores obtenidos en la práctica y compáralos con
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
12. Medir con el multímetro el voltaje eficaz en el primario y secundario de tu transformador y
anótalos en la tabla 2.5
Voltaje promedio en
la carga Vcd
Voltaje eficaz en la carga Vrms
Voltaje promedio
en el diodo Vd.
Corriente promedio de carga
Icd
Corriente eficaz de la
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.
Canal Vp Vpp Frecuencia Periodo
CH 1
CH 2
Tabla 2.6.
T1
R1
1kΩ
VpsV o
VVi
Carga
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15. Calcula los parámetros de rendimiento con los valores obtenidos en la práctica y compáralos con
los datos calculados en el previo.
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:
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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
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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).
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
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
2. Medir con el multímetro el voltaje eficaz en el primario y secundario de tu transformador y
anótalos en la tabla 3.1
T1
D1
R1
1kΩV
VoVi
Vp s
C1
680µF
Cargai o
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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 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
Canal Vp Vpp Frecuencia Periodo
CH 1
CH 2
Tabla 3.2
5. Calcula los parámetros de rendimiento con los valores obtenidos en la práctica y compáralos con
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
7. Medir con el multímetro el voltaje eficaz en el primario y secundario de tu transformador y
anótalos en la tabla 3.3
T1 D1
D2
R1
1kΩ
Carga
C1
680µF
Vp V
V s
s
Vo
i oVi
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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 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
Canal Vp Vpp Frecuencia Periodo
CH 1
CH 2
Tabla 3.4
10. Calcula los parámetros de rendimiento con los valores obtenidos en la práctica y compáralos con
los datos calculados en el previo.
Rectificador Onda Completa Tipo Puente
11. Arma el circuito de la figura 3.3, aliméntalo con el transformador 127Vca/24Vca.
Figura 3.3
12. Medir con el multímetro el voltaje eficaz en el primario y secundario de tu transformador y
anótalos en la tabla 3.5
Voltaje promedio en
la carga Vcd
Voltaje eficaz en la carga
Vrms
Voltaje promedio en
el diodo Vd.
Corriente promedio de carga
Icd
Corriente eficaz de la
carga Irms
Tabla 3.5
T1
R1
1kΩ
C1
680µF
VpsV
oVVi
oiCarga
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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
Canal Vp Vpp Frecuencia Periodo
CH 1
CH 2
Tabla 3.6
15. Calcula los parámetros de rendimiento con los valores obtenidos en la práctica y compáralos con
los datos calculados en el previo.
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
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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
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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.
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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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.
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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).
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
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.
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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.
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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
7. Desconecte el circuito.
8. Invierta el diodo, de la manera que se observa en la figura 6.7. Conecta el circuito a la línea.
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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
10. Desconecte el circuito.
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
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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
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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
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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
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
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.
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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
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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).
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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)
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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
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
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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?
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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
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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
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CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR DE CA
PRACTICA 6
CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR DE CA
APÉNDICE B
HOJAS TÉCNICAS
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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.
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