DIgErc Y CÍIIETRI.ESISI DE I'IA FIEilTE RENT-ADA DE Vq-TAIE

r EaTADO gq-¡DO Pm lmrtlw D.C.

RI.IEE¡{ PERDÍTOlr

fl-Vffif! VELffiO PNIJA

TrrbeJo de grrdo prurntrdotrm rrqulrito prreirl prre

optrr el tftulo dr IngrnlrroElretricilür -a-.--+ <iltei

UniYasidod ",r,,oms ic

-Occ¡drntr

Serrión 8ib!¡otoo

.Ya

85 0 0'ñrCtNPMffiIqtI UTIIVERBITffiIE fl,,T$ES DE OCCIDENTE

DIVIAIÍIII DE I]5E]IIIERIffi

PRÍFR*|A DE r1€Er{rERtA EI_EETRTCñ _ .

ce,i.,e'r-l8f rr|||ffi¡¡||||

{t, 3r3zP+3#

Aprobado por el tromitÉ de trabajo

de grado en cumplimiento con los

requisitog exigidos por la

Eorporación Universitaria Autonoma

de Occidente pará optar al tltulo

de Ingeniero Electricista.

PRESIDENTE DEL JURADT]

JURADtr

trali, l'layo de 1"97.

JURADO

AERADEtrII.IIENTT]S

Los autores expresan Eus agradecimientos :

A ALBERTB FRANtrg PIISADA. I.E. ' U.tr. Profesor en eI área

de electrónica de la trorporación Universitaria Autonoma

de Occidente y Director del trabajo.

A LA trtrRPORAtrItrN UHIVERSITARIA AUTtrNtrl'IA DE trtrCIDENTE.

A Terdas aquellas persclna=i que Etn una u otre forma

colaborarEln en la realizaciÉn del presente trabajo.

u

TABLA DE TOÍIITENIDO

IHTRODUtrtrION. ¡¡.¡¡

1. SEI.IICONDUtrTORES, ... r.

1.1 EENERALTDADES. ¡¡.¡.¡¡....¡¡¡.

1.2 rf'lPUREZA5... ......r.

1.3 JUHTUEAS PH.. ....¡¡.

1.4 DrttDtls. .¡...

I.5 JUHTURAS HPN Y PNP

t.á TRANSISTtrRES EIPBLARES. -. ¡ I - "

T.7 TRANSISTOR UNIJUNTURA.

1.8 REtrTIFItrADOR CONTROLADtr DE SILItrItr StrR

I.9 TRIAtrS.

1.10 PUT.

5

3

10

19

Fás

t

?h

2g

sÉ

44

47

50

41

ur

1.T1 INTEERADTIS..

I, 12 LA LOEItrA Y trOFIPUERTAS LtrEItrAs

f.1?.1 Euffers y Drivers.

t. 12..2 l'lultiplexores.

l.l?.3 Decodi'ticadoreE... .....

t-12.4 Demultiplexore=

2.5. I Valor l'ledio y Valor Ef icáz de una SeFral

Perfodica.

7.=.2 Factor de Riple de una Sefrat. . . .

?.5.3 Filtro trapacitivo.

2. FUENTES DE ALIFIEHTAtrIOH trC.. 74

2, I EENERALIDADEE.

2. ? REtrTIFItrADOR DE ¡'IEDIA ONDA.

74

75

?.3 REtrTIFItrADtrR DE trHDA trtrT'IPLETA 77

2.4 REtrTIFItrADAR EN PUENTE DE hIIEN. 81

2.5 FILTRADB DE SEFIALES REtrTIFItrADAs. a5

Pág

5l

5E

6á

bq

77.

72

E5

EB

rv

E9

?.5.4 Análisis Sobre el RiPle.

2.5-5 Filtro Inductivo..

?.5.É Filtro Eapacitivo Activo. ¡....

2.b REEULADORES ELEFIENTALES.

2.É.1 Reguladores csn Diodo Zener.

?..h.2 RegulaciÉn Serie Simple de (Seguidor

de Emisor).,

?.ó.3 Regulador Paralelct...

?.7 REEULAtrItrN SI''IPLE DE trORRIENTE

3.7. I Reguladores Simples l'lejorados.

2.7.2 UtilizaciÉn de flontajes Tipo Darlington....

?. B REEULADtrRES 5II'IPLES VARIABLES.

?.9. I Reguladores Variables de

Variables de

Tensión

Eorriente...

Pág

9ó

r02

107

111

115

t2l

?31

13é

150

150

155

156

15?2.El.? Reguladores

3. trtrNTROLEs DE VELtrCIDAD PARA I'IOTtrRES Dtr

v

1ál

3. I EEHERALIDADES.

s.2 EL l'ltrTtrR D.tr.

5.?. I l'láquinas de Eorriente trontf nuá.

3.?.2 Regulación de la Velocidad del l'lotor

ElÉctritro,.

3.?,3 Earacaterlsticas de Trabajo en E=tado

Estable de Diferentes Tipos de l'lotores Dtr.

3.3 FUNtrItrNAFIIENTO DEL StrR. ..¡¡¡¡¡

3.3-1 trebado del StrR.

5.4 trIRCUITOS DE CEBANO.

3.4. f Di=paro con 9eflal Dtr.

Fág

1&1

th7

tÚ7

1Eé

195

210

713

??s

?2s

?73

?30

234

?40

?47

I

3.4-2 Disparo con

3.4,3 Disparo con

Eiefial A, tr

Pulsos...,..

3.5 trStrILADOR DE RELAtrIBN

3.8.1 trebado ccln Transistor UJT.

vr

5.6 trEBADTl trON PUT.

3.7 trEBADO trON DIAC

Pág

?49

3,9 trEEADO trON SUs, ?51

5.? TÍTNTRTTLESi FRAtrTItrBS. I¡"' 25S

4. ESTAFILIZADtrRE5 DE VOLTAJE ?'É.2

4. T EEHERALIDADES. ?h7

4.2 TIPO$ DE ESTAEILIZADORES,. ?'h4

4.?. I Electromecániccts trrrn Relevos.¡¡¡.. ?b4

+.2.2 Electro¡necánicos con Servomt¡tor ?64

4.2.3 Nrlcleo Saturado, .¡¡.¡.¡ ?,h3

4.2.4 Electrónicos de Húcleo Siaturado. ?'áh

4.2.3 ElectrÉnicos a Base de Triac . t... ?'Éé.

?'É74-2.h ElectrÉnicos con Varios Trietr's.

4.5 EETABILIZADOR DE VTTLTAJE DE 34O + IO'A

4.3. f Fuicionamiento-

+.3.2 tralibración iel estabilizador..

267

268

2a,3

vrr

5.

4.4 LISTA DE PARTES...

Páq

??3

FUEHTE REEULADA DE O A 125 UDtr. ?97

5.1 EENERALIDADES. ..... 2q7

5, ? FUNtrIONAFIIENTtr DE LA TARJETA DE COI{ANDtr. . . . . . 298

5.3 CONSIDERAtrIONES FARA EL DISE¡IO DEL trTlNTROL

DE VELOtrIDAD. 307

8.4 ESPEtrIFItrACIBNES 3t?

É. FUEHTE REEULADA DE O A 4É VDtr st3

é.1 EENERALIDADE5. 313

6. ? CIRtrUITtrS BASItrfTE¡ Y FUNtrIONAI'IIENTtr. 31+

h.7.1 trriterios para el Disefto de la Fuente

Regulada de O a 4E Voltios. ...... ¡.... 320

É.3 LISTA DE FARTES.-.

vrlr

3?É

Pág

7. trFERAtrION. I'IANTENIT{IENTO Y UStr DE LAS FUENTES

D.tr. .....

7. 1 FUENTE REG¡ULADA DE O - 1?5 VDtr 4 AFIPS 328

B. trBNtrLUSItrNES.

BIBLISERAFIA. 53ó

D(

LISTA DE FIEURAS

FIEURA 1. Bandas de energfa de un aislador

Pág

5

FIGURA 2. Estructura de las bandas de energfa

para el diamante (C)' silicio (Sil V

germanio (Eie). b

FIEURA 3. Resistividad de un conductort

semiconductor y aislador tlpicos' - lt

FIEURA 4. Estructura reticular para un meterial

semiconductor Furo. r.... 13

FIEURA 5. Estructura reticular del material tipottn".

' 15

FIEURA 6. Estructura reticular del material tipo

"Ptt.. ..... 17

FIGURA 7- Di{usión de portadores en la unión-.... 20

x

Fás

FIEURA A. Eradiente de potencial a travÉs de la

región de carga espacial 22

FIGURA 9. trirculaciÉn de la corriente de

electrones En las junturas "P-n"

polarizadas. =4

FIGURA 10. Descripción de elementos

semiconductores' 27

FIGURA 11. Folarización en junturas NPN y FNP---- 291

FIEURA 12. trirculaciÉn de portadores en lasjuntura= ttp-nrr de entrada y salida por

separado 3?

FIEURA 13. Circulación de portadores en la

estructura NFN y flujo de corriente en

toda la estructura respectivamente... - 34

FIEURA 14. trirculación de portadores en la

estructura PNP. 37

FIGURA 15. Sentido de corriente en los

transistE¡rErs NPN y PNP

XI

3q

FIEURA 1ó. Circuito equivalente del UJT-

Pás

4?

FIEURA 17. Analogla estructural del StrR 45

FIEURA 18. Analogfa estructural del TRIAtr- 4E

FIEURA 19. trompuertas AND de 2, 3 y 4 entradas- - - áT

FIEUEA ?O. trompuertas trR de 2 y 4 entradasI

ó3

FIEURA 21. Eompuertas negadoras. h4

FIGURA ??. Eompuertas EtrUI Y OR-EX á5

FIEURA 23. Eompuertas NAND Y NtrR. b7

FIEURA 24. Eompuertas TRE-STATE. 68

FIEURA 25. Diagrama en bloques de una

recombi natori a. . . 70

FIE1JRA 26- Diagrama en bloques de un núltiple XtrR

xrr

7l

Pág

FIGURA ?7. Diagrama en bloquEr de un demúltiple

xtrR- 75

FIEURA ?8, Rectificador de media onda y sus formas

de onda. 7A

FIEURA ?9, Rectificador de media onda con el diodo

invertido y sus {ormas de onda. 7E

FIEURA 30, Rectificador de onda completa y. sus

forrnas de onda. BO

FIEURA 31. Rectificador de onda completa con los

diodos invertidos y sus formas de onda 82

FIEURA 32. Rectificador fuente de I'lien y *orrnas

de onda. BS

FIEURA 53- Seflales recti{icadas de media y onda

completa. E7

FIEURA 34. Filtraje Fara media y onda completa.

Forrna= de onda despuÉs de filtrar.

Formas de onda para la carga de

capacitor. 90

XITI

Fág

FIGURA 35. Efecto de la capacidad sobre laa

corriente en el diodo y la tensión de

salida-. 95

FIEURA 3ó. AproximaciÉn triangular para facilitar

el estudio... qA

FIEURA 37. Filtro inductivo Para media onda y

efects de la inductancia. r... r ¡. ¡ ¡. - - - l0s

FIGURA 38- Filtro inductivo Para rectificador de

onda completan reFrErsentación

equivalente, formas de onda t05

FIEURA 39. Fittro capacitivo activc¡.. lOE

FIEURA 40. Filtro capacitivo activE trrrrl DarlingtÉn llO

FIEURA 41. Regulador Zener simpler recta de cargat

efecta de regulación trasos I Y 2,

esquErtna equivalente Fera variaciones.. 115

FIEURA 42. Regulador Ecln carqlar circuito

transformador Thevenin... llEl

xrv

Pág

FIEURA 43. Regulador serie, visto de otra forma

circuital, regulador comPensado

térmicamente para el diodo base emisor 122

FIEURA 44. Esquemas Para transistor hfbrido

simplificado y de giacoletto

simplificado. r..r-i¡¡-¡ t?4

FIGURA +5. Determinación de Rs y Sv. i ¡ -. ¡ 127

FIEURA 46, Regulador paralelo, Zener equivalente- l5.z

FIEURA 47. Earacterfstica de salida en emisor

conuln y base coruln. .......-- 137

FIEURA 4E|. Regulador de corriente... ¡ '. 139

FIEURA 49. Regulador serie de tensiónr obtención

de Ie trte, regulador de corrientt..... 1+1

FIEURA 50. l'lontaje teórico en bage tromtlnt

reprErsentaciÉn equivalentet circuito

prácticoU = V YV =Ue-Vz'... 142

xv

Fás

FIEURA 51. Recta de carga y punto. de polarización,

efecto de un aumento de R (caso 1l t de

Ve (casa 2).. ¡. ¡ r ' 143

FIGURA 5?. Regulador de corriente con polo

negativo comrln..... 145

FIEURA 53. Eompensación tÉrmira de la juntura

base - emie¡orr caso del montaje PNP- - - l4q

FIGURA 54. Regulador Zener mejorador aFlicación

al regulador seriEr compensado.. ¡.... ¡ - 151

FIEURA 55. !'lontaje tipo DarligtÉn,..... 153

FIGURA 56. Regulador serie cctn Darligtónt

regulador mejorado con Darligtón NPN -

FNP, regulador paralelo por Darligtón. 154

FIEURA 57. Reguladores Zener variebles. 157

FIGURA 58. Reguladores de voltaje variable. ' 15El

FIEURA 59. Reguladores variables de corriente.... 160

ryI

Pág

FIEURA áO. Diagrama en bLoques de un sistema de

control con realimentaciÉn.. - - -.. - lhb

FIEURA É1. l'láquina de contf nua elemental 169

FIEURA 6?. Densidad de flujo en eI entrehierrro

de una máquina D.E elemental y forma

onda entre escobillas. - l7O

FIEURA 63. Representaciún esquemática de una

máquina de contlnua. 174

FIEURA É4, Tensiones de bobinas rectificadas y

tensiÉn resultante entre escobillas de

una nráquina de D.C'.......r¡. l7h

FIEURA ó5. Eurvas de magnetización de una máquina

de contfnua, - lEO

FIEURA áé. Sistema magnÉtico rotatorio con dos

{uentes de escitación. ' lCll

FIEURA É7. l.lotor D.tr. de campo controlado. 185

FIGURA 68. Flotor D.C. de ar¡nadura contro1ada..... lB7

)TWI

Fág

FIEURA É9. Flotor derivación D-tr- ¡notor compuesto

D.tr. motor serie Dtr- I97

FIEURA 70. trircuitos equivalentes para operación

en estado estable pare motor derivación

nrotor compuesto, ¡Rotor serie- 19El

FIEURA 71. Earacterfsticas de par Vs corriente de

armadura para los motores DCr tD

derivación, conpuesto y serie--- . 2Ol

FIEURA 72. Earacterfsticas de par Vs velocidadt

velocidad angular de los motoreg DE-

derivación, serie (valores pequeFtos de

Ia), serie (valores grandes de Ia) t

=erie (curva conrbinadal . 2O4

FIEURA 73. Earacterfstica velocidad angular Vs

corriente de arrnadura de los motores

Dtr- en derivación, serie y trctmFuesto- - ?OE

FIEURA 74. Eurva caracterlstica de corriente

contra voltaje en un EiER

rwilr

?11

Pás

FIEURA 75. Diferentes curvas carestertsticas

.o..i=nte - voltaje Eln un EitrRr Pera

varias tensionels de Puerta- - - "13

FIEURA 7á. Efecto del disparo del StrR con dos

ángulos de abertura dif erentes.,..... . ?th

FIEURA 77. UbicaciÉn del bloque de disparo en el

$trR (media onda) ?lE

FIEURA 7El. Fotencia transferida a la carga con

ángulo de abertura de O grados (media

onda) ... ¡... ¡.. ?.?.O

FIEURA 79. Potencia transferida a la caFga tron

ángulo de abertura de 9O grados (media

snda) ¡. ¡..... ?,2l

FIEURA BO. Ubicación del bloque de disparo en un

SCR (onda comPleta) 2?2

FIEURA g1- Disparo del SCR con voltaje directo- - - 224

FIEURA 92. Cebado del SCR alimentado con CA- r FEr

medio de resistencia fija- - - 22&

xxr

Pág

FIEURA 83. trebado del EitrR alimentado con EA. r Ftrr

medio de resistencia variable... ¡.. ¡. . 2?'B

FIEURA 94. Eiistema de cebado Pera obtener ángulo

de abertura entre O y lBO grados-..... ??q

FIEURA Els. Eurva caracterlstice de los

dispositivos de disParo StrR'5 Y

diagrama en bloquErs Fera lograr de

abertura de O a lElO gradoE- - 233

FIEURA AÉ. Oscilador de relajación con UJT ?55

FIEURA El7. Formas de onda del oscilador de

relajación.. ¡r-¡-- "37

FIEURA EB. Diferente5 zonas de trabajo en la

trurva Ve contra Ie en un UJT 238

FIEURA B?. Regulación de motores Dtr. con UJTr ED

media onda y onda completa ?+L

FIEURA 90. trircuito de control básitro trEn UJTr

utitizando sel¡al retroalimentada - 245

nr

Pág

FIEURA ?1. Adición del Zener estebilizador para

los transi=tores en el circuito de la

{igura. - 244

FIEURA 92. Resultado Eln puerta al comparar las

seFtales de referencia Y

retroalimentaciÉn... ¡. ¡.... r ¡ 24b

FIEURA 93. PUT slmbolo rePresGrntaciÉn interna y

circuito de cebado con el ¡nismo- . 24É

FIEURA 94, Slmbolo y trurva caracterlstica del

diat 25CI

FIGURA 95. Disparo con Dial.. ?5?

FIEURA 9é. Eiimbolos y trurvas caracterfsticas del

SUS. ?s4

FIEURA 97. Disparo con SUEi. 255

FIEURA 98. Eontrol Pare motor universal... 25É

FIEURA ?9. Eontrol para motor DC. con excitación

independiente- ?58

xxr

Pág

FIEURA 1OO. Diagrama en bloquEls de un

estabilizador de Atr. ?bs

FIEURA lO1. Diagrama general del regulador....... ?71

FIEURA 1O2. Temporizador¡.... r,.. r ..... 774

FIGURA fOS. Shmit Trigger.... r. r ¡ . 277

FIEURA 1O4. Decodif icaciÉn conf iguraciÉn driver

para el rango de los relÉs TAPS 285

FIEURA fOS. Eircuito impreso de fa tar¡eta de

control del estabilizador ?AE

FIGURA 106. Diagrama de conexiones de un integrado

4011 uB,. ?89

FIGURA lO7. Diagrarna esquemático. . ?9O

FIEURA tOE. Diagrama lÉgico. . ?91

FIGURA 1O9. Diagrama en bloquErs de los comandos

para motores DE

)OTII

2q9

Pág

FIGURA 110- Diagrama circuital de la tarjeta de

nando, para ct¡ntrolar un ¡notor DC. . .. 3OO

FIEURA flt. Equivalencia entre circuitos Eln

configuraciÉn de emisor comün 309

FIEURA ll2. Fuente regulada de O - 24 VDC. trcln

integrado 515

FIEURA 113, Eorrientes en eI integrado regulador. 31El

FIEURA 114. Diagrama interno del integrado LF|517K S19

FIEURA 115, Diagrama en bloques de Ia fuente

regulada variable de O - 4BVDC 3?l

FIEURA lt6. Esquema circuital completo de la

{uente regulada de O - 4EVDtr.... ¡ ¡... 32?

FIGURA Il7. Vista externa de la *uente regulada

de0-1?5VDtr-4Al.lP. 329

FIEURA 118, Vista externa de la fuente regulada

deO-4AVDtr-SAl.lP

xxrlr

s53

LISTA DE TABLAS

TABLA 1. A, B, E, Dr E salida de 5 comparadores-.

Pág

2go

nilf

RESUIIEH

Este proyecto es el estudio de di=eftlo y construcción de

cuatrs {uentes reguladas y variables de vtrltaje de estado

sólido, tron capacidad de suministrar una potencia máxima

de 5OO wattio= cada unar para poder alimentar el mismo

nrlmero de motores ¡nonofásicos de D.tr. t de | | 3 H.P. t

voltaje de 125 VDtr y un trc¡rrsumo de 4.O amperios trE¡rt¡c¡

caracterlstica.

Ademá= se disefiÉ y construyó ur¡a fuente regulada y

variable de D.tr. de estado sÉlido con una potencia máxima

de l+4 wattios, para poder alir¡entar dispositivos

electrónicos.

Eon Éste proyecto Ia Universidad adquiere dispositivos

propios para prácticas en el laboratorio de máquina=.

)ow

INTRODUCCItrN

El prtrpósito de Éste proyecto es suministrar

adecuada alimentaciÉn Dtrt regulada y variable

motores DE, para el laboratorio de máquinas.

forma

cuatro

de control

logrando asf

lo= altibajos en la redr anteponiendo

potencia de 5 KVA.

ert

a

Se implementaron cuatro subsistemas

independientes, L¡no para cada motort

versatibilidad en el nuevct sistema.

5e desplazó asi 1a antigua fuente de alimentaciónt la

cual adotecla de serias insuficiencias, que conllevaban a

dificultades en las prácticas del laboratorio. Sie

proyecto independizar lss subsistemas de control de la=

variaciones en la cargar regulando s;u modo de

funcionamiento y

un estabilizador

de

de

trada subsiste¡na de control para motor DEr puede entregar

una tensión entre O - 1?5 VDtrr tron una corriente nominal

de 4 amps, logrando asl variar la velocidad Dtrt desde un

mfnimo hasta un valor máximo y viceversa.

Las proteccione=; de entrada y salida en Éstos controles,

se efectúan por medio de fusibles adecuados.

El estabilieador puede entregar una tensiÉn de 34O VAC,

tron una corriente nominal de 1É amps, su protecciÉn sEt

efectúa mediante interruptores adecuados, dispuestos en

la entrada y salida del mismo.

La frecuencia de trabajo son óO He.

Se construyó también una fuente

con una entrega de O - 4B VDtr y

con un rizado de O.OIZ para

dispositi vos el ectrÉni cos.

regulada y variable Dtr,

ur¡e coFriente de 3 arnps,

alimentar especialmente

trada sistema {uÉ implementado con dispositivos de estads

sól ido, tales trctrrio diodos, transistrrres, i ntegrados,

tiristores, triac, etc,, según la necesidad pere obtener

asf gren confiabilidad en los circuitos diseFlados-

7

1. SEI'IItrANDUCTORES

1. I EENERALIDADES

Las bandas de energfa asociadas con las capas completas

internas de los átomos originarios, tienen Las cuotas

exactas de electrones que! le permite el principio de

exclusiÉn de Pauli, que dice "Eada nivel puede acomodar

dos electronesr y una banda de energla trorresFondiente a

un estado atómico dado, puede acomodar un máxino de ?n

electrones, É dos electrone=i por ión, donde n es el

nrlmero de nivel ". En Éstas bandas los electrones están

más ct rnrncls locsl i eados. Sin embargo, la banda

trorre=podiente a la traFa atómica ¡nás externa, ocupada por

los electrones de Valencia es la más interesante en lo

gue se refiere a las propiedades de los sÉlidos. Si ésta

banda nE¡ está completamente llena, se llama banda de

conducciÉn, pero si está llena se llama banda de Valencia

PHTLTPS, trutl er. Análisis de circuitssEd. l'lc Eran Hill. p. 14

3

semiconductores.

V Ia banda vacfa que queda justamente enci¡na de Ésta

última recibe el nombre de banda de conducción. Entre las

bandas de conducciÉn y dt Valenciat hay una regiÉn

energÉtica de transiciÉn, a la cual ge le denomina banda

prohlbida.

Sie considera, el traso de una sustancia en la cual la

banda más baja está completamente llena y no sct suPerPctne

con la siguiente que está completamente vacfar como se vÉ

en Ia Figura l.

Eon¡o todos los estados de la banda de Valencia están

ocupados, la energfa del electrón está congeladar ésto

ESr los electrones no pueden cambiar eiu estado dentro de

la bandar sin violar el principio de exclusiÉn de Pauli-

La única posibilidad para excitsr utr eleetrón es

transferirlo a la banda de csnducción vacfar percr Ésto

requiere una energta de algunos electrón-voltios. En

trclr¡secuGrnci a r u[ tr;rrnpE elÉctri co apl icado no puede

acelerar los electrones en la banda de Valencia, y por lo

tanto no producir una rorriente elÉctrica.

Esta sustancia es entonces un aislante. La mayorfa de los

sólidos covalentes los cuales están conrpuestos de átomos

que tienen un númertr Far de electroncls de Valencia, son

aisladores. La Figura 2 muestra un Ersquelm;r simplificado

4

Lott-9.9oC3o!tC'C'soEoottoC'!tco@

É,:tI|¡.

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o(,JocIEbo(,t¡-I.9o=o--(,eo.Fcl'EEc¡¡IL0eI

bttsocooga0!c0atgaEobt.F.'=b.F¡l¡l

o¡

É,

=IIL

de las bandas en el diamante (cl - Las bandas

correspondientes a lo= niveles atÉmicos 2s y ?9 de1

diamante, los cuales pueden acomodar hasta ocho

electrones. 5in embargo el átomo de carbono tiene

solamente cuatro electrones disponibles Fara éstos

niveles. A medida que los átomos están más cerca el uno

del otro, las bandas 2s y 2p comienzan a superponerser- A

rrenor distancia interatómica, =e desdoblan en dós bandas,

aco¡nodando cada una cuatro electrones por átomo. Entsnces

los cuatro electrones están normalmente en Ia banda más

baja {o de Valencia}, mientras que la banda superior está

vacla. A la distancia de equilibrio en el diamantet

alrededor de 1.5 x lO-to m, indieada con E en la Figura 2.

La discontinuidad que sErpare La banda más baja ó de

Valencia de la superior ó vacla Els treFtra de 5 eV.

Esta es una discontinuidad

grande, que explica porqué

aislador.

energfa relativamente

diamante es tan buen

de

el

El mismo esquema de bandas sEt aplica también al silicio y

al germanio (excepto que las bandas corresponden e

diferentes energfasl. TambiÉn se muestra en la Figura 2

la separaciÉn de equilibrio de los átomos en el estado

sól i do-

7

Sin embargor En Éste casct, el espatriamiento entre las

bandas de Valencia É de conducción a la distancia

interatómica de equilibriE EtB mucho menor (1,1 eV Silicio

y O.1 eV en el Eermanio) y Ésto hace más fácil excitar a

los electrones más altos de la banda de Valencia a la

banda de conducción. A medida de que la temperatura

trrecr, más electronEls Eon cepace=i de saltar a la banda

siguiente. Esto dá lugar a dos resultados:

Los pocos electroncrs de la banda superior ú de conducción

actúan tromo si estuvieran en un metal y los estados

vacfos É huecos que quedan en la banda in{erior ú de

Valencia actúan de modo similart pero trErr¡o si fueran

electrones positivos (además su masa efectiva puede str

diferente, ya que están en una banda diferente de

energfa.

De Éste modo hay conducciÉn elÉctrica proveniente de los

electrones excitados ein la banda de valenciei la

conductividad aumenta rápidamente con la temperatura

porque más electrones son excitados a' la banda de

conducciÉn. Por ejenrplo, en el Siliciot el número de

electrones excitados au¡nenta en un factor de 1O cuando Ia

temperatura se eleva de 25O"K hasta 4501(. Por tantor los

semiconductores son aisladores en los cuales la

discontinuidad de energfa entre la banda de Valencia y la

B

de conducción es de aprcl¡{imadamente I eV ó menos, de modo

que esi relativamente fáci1 excitar tÉrmicamente e los

electrones desde Ia banda de Valencia a la de conducción.

La conducción que se ha descrito es denominada

conductividad intrfns'etra. Resumiendo las notas anteriores

se puede decirr QUt en general, todos los materiales

pueden clasificarse en tres categortas principalest

conductoFes, semiconductores y aisladorest según Eiu

aptitud para conducir una corriente eléctrica. Eomo 5u

nombre lo lndicar uR material semiconductor tiene menor

conductividad que un conductor, pero mayor productividad

que un aislador.

Los materiales que se utilizan frecuentemente

dispositivos semiconductores scln el Eermanio

Siilicio.

en

v

los

el

El Germanio tiene rnayor conductividad elÉctrica (menor

resistencia a la conducciÉn de la corrientel que el

Silicio y sE! lo utiliza E¡n numclrctsos diodos Y

transistores de mediana y baja potencia' Una razón de

ello es que él puede emplearsEr a rnayor temperatura. En

general se prefiere el Silicio y el Eermanion porque las

técnicas de pFocesemiento del prioero proporcictnan

dispositivos ¡nás econÉmicos,

Unir¡ridrd rutonrmo d¡ 0ald¡nhS¡cción lfbltof¡o

El

La aptitud de un material para conducir corriente es

directamente proporcional aI nú¡nero de electronet libres

(unides dÉbilmentel del material- Los buenoE' trEnductores

taleg camo la plata, el cobre y el aluminior tienen gran

cantidad de electrones Iibres¡ sus resistividades son de

unas poca=i millonÉsimas de ohm Por centfnetro- Los

aisladores tales como el cauchor el vidrio y la mitret

tienen muy potros electrones unidos dÉbilmentet For Erscl

tienen resistividades que alcanzan varios millones de ohm

por centlmetro. Los materiales semiconductores =ie ubican

entre Égtog dos extremc¡E cE¡t¡to se muestra Er¡ la Figura 3-

El Eermanio puro tiene una resistividad de 6O ohm Por

centfmetro.

El silicio puro FosEe una resistividad considerablemente

mayclr, del orden de ÉüOO0 ohrn por centlmetro.

1.2 IT.IPUREZAS

Los materiales semiconductores usados Eln los dispositivos

de estado sólido contielnen cantidades cuidadosamente

controladas de ciertas impurezas que reducen 5u

resistividad aprclximadamente dos ohm por centtmetro a la

temperatura ambiente.

Los materiales semiconductores prtparados cuidadosarnente

10

aooaa-a-¡.o€.Eao

Lgot€co(tEo¡-so.Ft,€Co(,É=oEgIgta-oaoE

art

ÉD(,tr

l¡lF(J=

rt lÚJ(,= l¡¡3tÉ(,

oo

F(,=o-oo

o2.Éu¡I

l¡lF-l¡,(,l¡¡É,('ootF9!al¡¡É

.t,t-ao

11

tienen uria estructura cristalina- En Éste tipo de

estructura, los electrones perifÉricos o de Valencia de

cada átomo están lntirnamente unidoEi e los electrones de

los áttrmos adyacentes, en las ligaduras de Pares de

electrones

la Figura

electrones

ó ligaduras trclvalentes tal cotltct se observa en

4- Debido a que tal estrutrtura no tiene

unidos débilmente, los materi al es

semiconductoreS sr¡n malos conductores Elrl condiCiones

normalesn siendo necesario aplicar altas temperaturas É

campos el éctri cos intensos r Fara poder EiErpareF las

ligaduras trovalentes y proveer electrones libres Fara la

conducción eléctrica.

trtra trianera de obtener electrones librest es alternar La

estructura cristalina, agregando pequeftas cantidades de

otros elementos, con una estructura atómica diferentet

mediante el agregado de cantidades casi infinitesimales

de esos el ernentos , I I amados i mpurezas t Els posi bl e

modificar y controlar las propiedades elÉctricas básicas

de los meteriales semiconductores-

Euando el átoms de impureza tiene un electrÉn de Valencia

más que el átomo del semiconductorn este electrÉn

adicional no puede for¡nar una ligadura covalente debido a

que nct hay electrón de Valencia adyacente. Este electrón

adyacente es entonces atrafdo dÉbilmente por el átomon

12

ob=eLo-¡,tEC'oC'

Eoa-obo.FIEÉ=gLgeLEt('

'a) obgLt'.F(,=L.FI¡¡l

tf

É,D(9tr

¡¡¡JsoooÉeIJ

13

corfio E¡e vÉ en la Figura 5, y 5É1tr requiert una ligera

excitación para sePaFarsErr Eln tronsecuencia, la presencia

de tales elptrtranes extredtntes hace al material fnejor

conductor; es detrir su r6rsistencia a [a cirtrulación de la

corritnte disminuyEl.

Los elenrentos de impurezas, qut se agregan a los

cristales de germanio y silicio Para ProvGrErr electrones

excedente5, incluyen al {ósforo, arsénitro y el antimtrni¡3.

Euando se introducen Éstos elementtrsr el material

resultante se deno¡nina tipo n debido a que los electrones

libres excedentes tienen carga negativa.

Debe hacerse notarr QuE la trarga ntgativa de los

electrones se equilibra con la carga positiva equivalente

situada en el nrlcleo de los átomos de impureza- Por

consiguiente, 1a cárga elÉctrica neta del material

se¡niconductor no- varf a.

5ie produce un e{ecto diferente cuando en la estructura

cristalina, se incluye un áto¡no de imFureze gue tiene un

el.ectrón de Valencia mentts que el átomo del

semiconductor.

Aquf una de las ligaduras de la estrutrtura cri=talina no

14

I cIoe---E-La.FrE-I'

bo-=f,.-.FoL0L='¡o=b-al¡l

a

tat

<É,DIIL

ÉoFC'tozoI-l¡¡!,Jl¡¡c¡

zl¡¡JsoooeDoIJ

15

puede tromplemgntarte debids a que aI átomo de impureza Ie

falta un electrón de Valencia. Eomo tronsetruencia aparece!

un vacfo É hueco, corllo se clbserva en I'a Figura 6- Un

electrón de Ia ligadura covelente adyacente puede

absorver suficiente energfa com¡¡ para llenar el hueco. AI

igual que el caso de log electranes excedentest la

presencia de huecos favorece la circulación de electrtlneg

en el material semiconductor; en consetruGlncia 1a

conducti vi dad au¡nenta.

5e considera que el hueco en la estructura cristalina

tiene una carga elÉctrica positiva porgue representa Ia

ausencia de un electrÉn. Sin embargo, aqul tambiÉn la

carga neta del cristal perfnanetre invariable. El material

semiconductor que tiene Éstos huecos ó cargas positivas

se denomina tipo p.

Lss materiales tipo p Ee forman rnediante el agregado de

boro, aluminio, galio ó indio. Aunque existe pctca

diferencia eln la composiciÉn qufmica de los materiales

tipo p y tipo n, la diferencia de las caracterlsticas

elÉctricas de los dog tipos son sustanciales y resultan

rr¡uy importantes en el -funcionamiento de 1o= dispositivog

semi conductorts.

Aungue un =emiconductor tipo n conduce csn ¡nás facilidad

16

totoAa-

ILo

iF0E

o€Lgtc,

.FaLIb=-C'

=b¡]d

coF()tozo(,-¡¡¡oJ¡¡o

J

áIn

E)o.'f

d

É,DI-IL

L7

que unc' dEll tipo p, Ésto no significa que hay un yoltaje

dado, el +lujtr de corriente en el primera será mayor quEt

en el segundo. La cantidad de corriente que fluye en cada

uno depende de} número de portadoreg extrá que contengant

es decirn de las ifnFurezas que hayan sido inyectadag.

Los portadores estudiados, es decir los electrones libres

producidos por la inyección de impurezas en el tipo nt y

los huecos producidos de la migma manera en el titro pt 5e

llaman portadores extras de un tipo u otro, generados Por

inyectado.

Hay stros portadores que ee originan debido a la

agitación tÉrmica:

Los electrones de Valencia que al desprenderse dejan un

número igual de huecos. En el tipo n los electrones de

Valencia se convierten en portadores mayoritariosr PE¡rque

sEr agregan a los electrones libres extra que ya estaban

en eI semiconductor, debido al inyectado. For otra parte

los huecos que se mueven en dirección opuesta se

convierten en portadores minoritarios. En resumen cuando

s€r aplica un voltaje a un semiconductor tipo rlr 5e

obtiene una corriente mayoritaria de huecos quE! fluye en

direcciÉn opuesta a la anterior.

1E

Es un semiconductor del tipo p los huecgtg¡ que produce la

agitatriÉn térmica 5e unerl a los huecos extra producidos

por el inyectado y se csnvierten Etr¡ Portadt¡reg

mayoritarios. Los electrones liberados pc¡r la agitación

tÉrmica son Eln éste trasc portadort= minE¡Fitarios. Asf al

aplicar un voltaje en uri semitronductor del tipo Pr sE!

obtiene una corriente mayoritaria de huecos, y otra

minoritaria de electrones libres que f1uye! Eln dirección

contraria a la primera.

trtro modo de describir las dos clases de trE¡rrienter es

decir una está formada por electrones libres extra que sEr

de=plazan en la capa de Valencia, mientras que la otra 5e

{orma For electrones de Valenciat liberados de =;us

uniones covalentes que 5e desplazan hueco a huecs-

1.3 JUNTURAS PN

Euando sr unen los materiales tiPE.n y tiPo pr tromo 5e

muestra en 1a Figura 7r sEl produce un fenómeno

importantfsimo, en el lugar donde se porreln en contactot

llamado Juntura pn.

En las vecindades de la última se produtrEl una iteraciÉn

tromo resultado de los electrones y huecos excedentes elrt

uno y otro material.

Unir¡ridod Áuronomo ¿o Oa¡dclnScrción libllot¡o

tg

c.octgcoaoLo!0rFLoe

I'

c'9att-a

ñ

ÉDglt

lDtÍzoGFol¡¡

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IÉ

IFJscl¡lE-

lll¡lllllltrlt|\flll1.)))-l)

Jl¡l

GFsÉ,

I

ooooqOOOOO.oooooooooo

9ppp_p

20

Euando se #orma la Juntura Pn, alguncts de los electrones'

Iibres del material tipo n, certrano=i a la junturat 5e

difunden a través de la misf¡re y llenan los huecos libres

del ¡nateri al ti po n, rnás trercar¡Ets a uni ón. Esta

interacciÉn eE puesta en equi I ibrio PEr una PequElfila

regiÉn de carga espatrial. Asf el material tipo P adquiere

en la vecindad una ligera trarga negativa, rnientras que el

material tipo n adquiere una traFga Ptrsitiva en la

cercanfa a la uniÉn'

Debido. al protre=o descrito anteriormenter tE decir debido

:r Ésta circulación de portadores de trergar que sGl

denomina corriente de di{usión, se Frersenta en la juntura

una barrera de potencial, gue 5El puede presentar somo lo

fndica la Figura Ir mediante una baterfa imaginarfa

conectada a travÉs de la juntura Pnr Y Que impiden que sEl

sigan difundiendo los portadares de carga a travÉs de la

unión. En efecto los electrones tipo n que tienden a

pa=er, son repelidos Ftlr la ligera trarga negativat

ubicada sln la vecindad de la juntura, mientras que lss

huecos Eon repelidos por Ia ligera carga positiva ubicada

al otro lado. A la EEn:r de carga especial se le llama

Barrera de Potencial-

Euando se tronecta una baterla externer la cantidad de

corriente que circulará a travÉg de Ia junturat está

2l

Io0etoILgato€

.5ooL0oE

^aot¡.FoIoco.FoeoEa.Fcoggb('

d

É39tr

¿J

É"i9¡¡ 6

=Eg<J lu

Efsts)É-'r Éff é

-.i--T¡

-J-----

22

determinada por la polaridad de la tensión aplicada y pgr

su efetrto en la región de cBrga especial. En la Figura 9r

el borne positivo de la baterfa, egtá conectado al

material tipo n y el borne negativo al material tipo p.

En Ésta disposiciÉn los eletrtFones libres de1 material

tipo n son atraldos hacfa el borne positivo de Ia

baterla, alejándolos de la juntura. Al mis¡¡o tiempo lo

huec¡1s del material tipo p.5¡¡n atrafdo= hacia el bsrne

negativo de !a baterta separándolos de la juntura. Eomo

resultado de Ésto la región de trarga espacial en Ia

juntura se hace mayor y crsrtre Ia barrera de potencial. En

éstas condiciE¡n6ls 5,E! dice que la juntura pn está

polarizada inversamente.

Se ha analizado lo que ocurre con los portadores

mayoritarios en una y otra sección del msterial

se¡niconduCtor. Eie verá que crcurre! corl lss portadores

minoritarios, pués 5e puede originar una corriente

inversa aprovechands Éstos portadores. Ahora bienr la

secciÉn p {ué inyectada Para que tenga un extrtscl de

huecos pertr, comtlnmente hay alguncls electrones que 5e

liberan debido a la agitaciÉn tÉr¡nica. Además aunque la

secciÉn n {uÉ inyectada Para tener un exceso de

electrones libres, algunos electrones de Valencia 5e

liberaron y produjerctn huecos en ella. Al aplicarse la

polarizaciÉn inversa los potenciales de la beterfa

?3

aI€0J!bgoe

t cIo

I¡ItbECt.qagcaaocoL.F(,!oI'

o-C!bbo(tgoECroE.Eto:C'

oi

É,

=IIL

oG||¡

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Joo.

g,lr¡zocbl5Iillol6fEJt(,g(t

ou¡zoÉForlr-t

Tl¡¡ |olalC)

Jtoe,()

--t+l-J-Ttl

24

repp1len los portadores minoritarios hacla la junturar Eln

donde se combinan los electrones con los huecos. Entonces

otros elttrtrones pueden entrar a la setrtriÉn tipo P Y

salir por la sección tipo n. Sin embargo cctmo los

portadores minoritarioE 5on muy pocos 1a corriente

resul.tante es PequeFtisima.

En la Figura 9, el borne Positivo

está conectada al material tiPo P

material tipo n.

1a baterla externa

el borne negativo aI

de

Y

En Ésta disposiciÉn log electrones del material tipo P

cErcano=; al borne posÍtivo rolnpen sus ligaduras

covelente5, y entran en la baterla, creando nuevos huecos.

Al mismo tiempo los electrones del borne negativo de la

baterfa, entran en el material tipo n y 5e di{unden hacfa

la juntura. Asf la región de trarga espacial se estrecha y

la barrera de potenciat disminuye hasta un valor

insignificante.

Los electrones excedentes pueden entrar en la regiÉn de

trarga espacial, trirculer a trevés de 1a junturar y

dirigirse pcrr medio de los huecos del material tipo p

hacfa el borne positiva de la baterfa. Se tiene asf que

la juntura está polarizada directamente.

z3

En cuanto a los portadores ¡ninoritarios c' sea los

electrones en el segmento tipo p y los huecos en eI

segmento tipo n, ssn atraldos por los bornes de la

baterla y alejadss de la juntura, razÉn por la que en

Éste rnomento no contribuyen Para formar corriente.

1.4 DTODOS

Estos son ele¡nentos que trE¡n5tan de una uniÉn pn pueden

ser germanio É silicio. Tienen dos terminales denominados

cátodtrs (regiÉn de material tipo n) r y ánodo (regiÉn de

material tipa p).

5u principal caracterlstitra es permitir el Faso de la

corriente en un sÉls sentido, eE decir si están

directamente polarizados hay flujo de corriente Es

directamente proporcional al nivel de excitación¡ pero si

5¡e polariean inversamente no hay flujo de corriente

inversa de ánodo a cátodor c¡ue es tan pequeFla que 3e

puede despreciar.

El sfmbolo del diado, asl como su estructura interna y

curva de transferencia (V Vs I) r =e puede observar en

Figura 10.

{uncionErg

5|J

Ia

Algunas de

?6

recti'f icadorest

NOTBREESTRUCTURA

IT'ITERNA9mBOLO

CURI'A DE

TRANSFERElICIA

D¡ODOr-$rr

ID

E" PNP

Ei ilPN

EaPlxlrt{a -,ul¡r-f tc

""@-*..

E¡tÉss

CA¡IIAL II

AANAL P

"@:,.-*¡#**4_,

TRANSISTORLnh¡ultTuRA

u.J.T.

PUT

gcR

TRIAC Y

DlODro ZElilER

FlcuRA lo. Dcrcripcirín d¡ ¡rcmcnfor ¡¡miconduclorc¡

demoduladores, sujetadores, conformadores de onda. A los

dispositivos que sirven para realizar Éstas tareas se les

denomina diodos de uso cotnún.

Los diodos de referencia de tensión ó diodos Zener s¡r¡n

recti{icadores de silício en los cuales La corriente

inversa permanece pequeFta hasta gue se llega a la tensián

de rupturar aumentando rápidamente, mientras que la

tensiÉn aumenta ezcasamente- Euends a Éstos dispositivos

se les polariza directamente, trabajan de franera similar

a los diodos de uso común. $on rltiles, los diodE¡s ZErner

corno dispositivos estabi I izadores, y cctflio {uentes de

re{erencia capaces de suministrar trarg;rs de corriente muy

constantes.

Sus dos ter¡ninales se denominan cátodo Y ánodo-

rÉrpFEr=;entaciÉn f f sicar slmbolot y su trurva

transferencia se pueden observar en la Figura 10.

1.5 JUNTURAS NPN Y PNP

La Figura 11 muestra que una juntura pn polarizada en

sentido inverso es equivalente a un elemento de alta

resistencia (baja corriente para una determinada tensiÉn

aplicada! r y la otra juntura está polarizada en sentido

directo (alta corriente).

5u

de

2A

G-o.

=G-oEbt.Fc=.-¡coc'o'6I.!bgoo.

j

É,D(9IL

Univ¡nidod ¡utonúmo ds 0ccid¡nl¡Serción Bibtiotcco

2ct

En razÉn de quE Ia potencia desarrollada Por una

determinada corriente els mayor en un elemento de alta

resistencia que uno de baja resistencia (F = I Rl r tS

posible obtener ganancia de potencia-

En una estructura que contiene dos junturas pn

polarizadas eln gentidos opuestosr 5t puede lograr 1a

ganancia de potencia antes dicha.

Denominando

directamentet

polarizada

{uncionamiento

circuita de entrada a la uniÉn pn polarizada

y circuits de salida a 1a unión Pn

inversamente se puede explicar eI

de los dispositivos de uniÉn ntrn y FnF.

De acuerdo con lo estudiado atrerca de las uniones pnt la

corriente directa que atravie=a la juntuFa 5e forma Por

los portadores mayoritarios, debido a le interección de

electrones y huecosr psF tanto el segmento tipo n el

borne negativo de la baterla repele las electrones libres

que se desplazan hacla la junturar Y la cruzan llenando

los huecos En el material tipo tr. Sin embarga a

di'ferencia de los diodosr Eñ éste caso la región central

(tipo pl es más delgada y esta mucho menoti inyectada que

la región tipo r¡, razÉn por la cual contiene mEnos

portadores meyori tari os.

30

Eomo resultado los portadsres mayoritarios que van desde

!a región n (electrones) r sgn mayg¡re5 en cantidad que los

FortadEreE¡ maytrritariEs Fresentes Eln la región tipo P

(huesos). Debido a ello, fi¡utrhos de Éstos electrones no

pueden llenar huecos y se atrumulan en 1á región tipo P.

Lo anterior, se ilustra en la Figura 1?.

Si se csnecta sÉla la juntura Pn de galida y que está

polarizada inversamenter 5E tiene el caso del Figura l?.

La corriente inversa está formada por los portadores

minoritarios (huecos en la región tiPo n y electrctnes en

la región tipo pl y está constitufda por el nrlmero de

electrones que pasan de la reglon tipo P a la región tipo

n. Esta última E]s construlda de tal nenerat que tiene los

portadores minoritarios suficientes para dar ur¡a

corriente inversa útil. Sin embargo en Éste trasEl la

csrriente inversa circulante eE ,nuy Pctca-

Euando están, conetrtados los tres segmentos nFnr 1a

operaciÉn del dispositivo cambia considerabler¡ente. En el

trasc¡ anterigr la corriente en eI circuito de entrada se

mantuvo a un nivel bajo porque la región tipo pr no tenla

suficientes portadores mayoritariost gue interactuararl

tron los electrsnes lihreg de la regiÉn tipo n. Adenrást la

corriente inversa tuvo un valor bajor Pclrque en forma

análoga el segmento tipo P tenla pocEls portadores

3t

ogobEeoab

EL

oEoa

0€0L-Coog

I cIetaI¡.=.FE=.-a.9caaob0€l'a-boeoEEro'6g=('ÉC)

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ÉÉ,ot.ol¡¡ÉooÉEoG

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2

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z I9rqi9;9rI t rl I r I tlllil¡lltttttl| | | | I | | | | | | I tltillllllililll

G

32

minoritarios, que se csmbinar:rn trE¡l los huecos de Ia

regfon tipo n. Ahora bien, al tener conectado tsdo el

dispositivo trclmo Ée observa En la Figura 15t lss

electrones libres que llegan en extrElsio a la región tipo p

y nE entruentran huecos Fara llenar, fácil,mente pueden

paser a la otra regiÉn tipo n, para llenar huecos allf t

por otra parter rr Ia regiÉn tipo n a la entrada hay

muchos portadorErs mayoritarios (electronesl que pueden

Fasar For la juntura, difundirse en la región tipo p V

entrar en la región tipo n a la salida! allmentando de

Ésta manera el flujo de corriente directa en a la regiÉn

tipo tr de entrada. Además la región tipo p a la salida

aurnenta !a corriente, Porque tiene más huecos de los gue

pueden llenar los electrones libres, que llegan desde la

región tipo p.

Puesto que la polarización aplicada al circuito de salida

es inversan Ésta rlltima influye IigÉramente en Ia

cantidad de corriente gue {luye a travÉs de la juntura de

sal i da.

Esta, más bien, depende del nú¡nero de electrones libres

que suminigtra el excesp la regiÉn tipo n en el circuito

de entradar a la regfon tiPtr P. Por otrs parte eI

circuito de entrada está Polarizado directamenter de

fnanera que la corriente en Égta juntura au¡nenta É

33

goEIcoo-Bobb0o

€o.-=}h

-o'-Ib

=-o¿LtOg

eo

l¡¡

JE<Jc,<t¡l q,o

| ¡*G

ot-ac>o:E-0=>b¡-Prt5o-e=aYO

:5eo3.EE=t.g;C)o

a

E

ÉDIIL

I tttt I I| ¡ I llt I

tlr I llllr | | I

34

disminuyer según ls hace la polarizaciÉn aplicada.

Estas variacionels tambiÉn determinan 1a cantidad

corriente que rnana de la'secciÉn tipo n en el circuito

sa1 i da.

Una disposiciÉn pnp rlpera de for¡na semejente aI tipo ñpñr

excepto que tiene los portadores mayoritarios y

minoritarios opuestos. La polarizaciÉn directa Eln el

circuito de entrada, aleje los electrones de Valencia de

la uniÉn en un segmento tipo pn y hace que los huecos

(portadores mayoritarias del segmento tipo n electrones),

atraviErsrn la juntura para llenar huecos en el segmento

tipo p. Sin embargo la secciÉn tipo n es delgada y potrs

inyectada de impurezas, de manera que ordinariamente no

tiene su{icientes portadorels mayoritarios, Fara llenar

todos lss huecsg de la sección de la secciÉn tipo p¡

razón por la que la corriente en el circuits de entrada

de

de

es baja. Asf En la secciÉn tipo

extreso y Éstos se atrufnulan cerca

hay muchos huecos en

la uniÉn.

Pr

de

Eomo el circuito de salida está polarizado inversamente,

en Ia sección tipo p, el borne negativo de la baterla

empuja hacla la uniÉn los electrones libres (portadores

minoritarios) - E=tos cruzan la uniÉn para llenar los

huecos de la sección tipo n (portadores n¡inoritsriosl.

35

Sin embargo en ésta última secciÉn hay pocos huecos de

manera que Ia mayor parte de los electrones libres

procedentes del segmento tipo p tienden a atrurnularse en

ella.

Por otra parte Éstos electrones libres ahora sEl

convierten er¡ portadorEls Í¡ayoritarios, en la sección tipo

n y serán etrafdos a través de la unión en el circuito de

entrada para llenar los hueccls acumulados en el primer

segmento tipo p. Debido a Ésto habrá un gran flujo de

ccrrriente tanto en el segmento tr de entrada tromcl en la

sección p de salida.

La cantidad de corriente está determinada por el número

de huecos en el segmento p de entrada, en el tcual se

introducen los electrones que llegan desde el segmento pt

ubicado a la salida, y que se difunden a través de la

base. El nú¡nero de huecos a :;u vElz está determinado por

la polarización directa aplicads al circuito de entrada,

V se pueden obtener mayor ó rttenor corriente en el

circuito de salida, au¡nentando É disminuyendo el velor de

polarización, en el circuito de entrada respectivamente.

En la Figura 14 se observa el gráfico que explica lo

antes dicho.

3h

G-Go¡.E('tbBo.EGaaobo!C'-LoeoEC!toctgt.go

túc¡

JÉ<fE6

a

!f

É,3(ttr

++r-t t+++

I | | I I tl

37

1 - & TRAHSISTORES BIPCILARES

Estos dispositivos están formados por tres trapa=i

semiconductoras alternadasr lrFn ó PnPr y sion construldos

de silicio ó de germanio. Tienen tres terminales guel se

denominan e¡nisor base y colector. Recardando lo estudiado

en el numeral anterior, entsnces el circr¡ito de entrada

lo componen el emisor y la base, y el circuito de =alidala base y el colestor.

Las aplicaciones de los transistores san diversatr pueden

trabajar tron osciladores, amplificadoresr impulEiores

driverg, conmutadores, mezcladore=, etc.

En el traso tlpico de amplifiradorest

conf iguraciones bien def inidas:

For cada terminal, circula

éstas =;Er puede observar

presentan lss dos tipos

una trE¡rrienten y el

en la Figura 15,

de transistsr npn

3E

sEl troftocErn tres

sentido de

donde sie

y pnp en

Emisor comúnn colector común (seguidor de emisor) r base

común. Se usa cada una de ellas dependiendb de las

necesidades (gananciat adaptación de impedanciat

amplificación de voltajet amplificación

etc. l.

de potencia,

c=G

-o.-a)bI!acEL-to-coaoa-cobbooo€oP-eoeD

Ia{Gota.S

aIÉ=IE

Unircridod ¡utonomo dc 0cridcnlr

5orción liblioteco

39

tron+igurarión de emisor común.

Los transistores bipolares tienen dos zonas definidas:

Eorte y saturaciÉn (elegidas Para lo= circuitos de

conmutaciónl. En Éstas zonas el transistsr no conduce É

conduce completamente. Hay otra zona que es la de

trabajo, V en la cual se logra proyectar al transistor

trorno amplificador. Esta zona está comprendida entre las

de corte y saturación.

La forma flsica interna, su sfmbolo y las curvas de

transferencia cuando se utílizan los transistores tr¡

configuración de emisor común.

Se define para cada transistor la ganancia en base contln

oc cc¡mcl:

"C- Ic t Ie

De la misrna forma la ganancia en emisor común B es:

B-Ic I Ib

Y la ganancia en configuraciÉn del calector co¡nún serár

40

)3+1-Is / ro

L.7 TRANSISTORES UNIJUNTURA

El UJT es un transistor de una uniÉn pn y consta de tres

terminales; base lr base 2 y emisior. Eajo determinadas

condiciones presenta dos estados perfectamente definidost

bloqueo y conducción.

El valor trhmico entre las basest

R"e -Re, *R",

cuyo valor oscila entre 4 y 12 K-ohm depende del tipo

UJT que se utilice.

Et diodo que aparece en la Figura 1ó es equivalente a la

uniÉn de las bases (capa N) y el emisor tipo Pr siendo

V eI voltaje de umbral de dicho diador euEt puede estar

comprendido entre Or4 y Or7 voltios. Sobre el punto Ar

áparErcrl un voitaje dado por la expresión:

VA = (Re, tR", +Rsz ! Vo, tlv""

Y

de

Al aplicar un

cortado, hasta

voltaje en el emisc¡rr el

gue el voltaje aplicado

diodo apárPtrE

see igual al

41

F?D

-ogo.Fc!ItItoo-tc,b(,

o

9

GtI|l

42

voltaje de umbral más el vsltaje en A, asl:

Vp=Vo*Vl

Si el diodo entra en conducciónn fluye una corriente I t

la que hace que disminuya el valor de R., al aumentar

Ésta.

5e dá la curva de transferencia de V, , I, y en la cual

'podemos vrr las diferentes zonas de funcionamiento del

UJT:

RegiÉn de bloqueo, donde IE Es menor quel Ip y el diodo

está polarizado inversamente.

RegiÉn de resigtencia negativa que está comprendida entre

Ip e Iv , aqul haY conducción.

RegiÉn de saturaciÉnr Efi la cual Ia corriente es tan alta

que la resistencia presenta una pendiente positivat la

corriente está por encima de Iv

Et UJT es usado tromE¡ generador de pulses Para di=parar

StrR'5 y TRIACS.

45

1.8 REtrTTFrtrADOR TÍ]NTROLADB DE STLItrIO, StrR

EI SCR es un dispositivo unidireccionel pEr la unión de

dos capas tipo p y dos traPas nr alternadas-

Tiene tres terminales que srln:

Anodo, cátodo y compuerta (gatel.

Para comprender el funcionamiento del StrRt 5e puede

considerar constituldo por dos transistores npn V PnFr

interconectados entre sf , trtr¡no se ¡nuestra en la Figura 17

si entre ánodo y cátado =e polari¡a en sentido inverso

(positivo de la fuente al cátodo) r 5t observa que los

transistores Tt y Tz se hayan en estado de corter Y PE¡r

ésta razón no hay circulación de corriente entre ánodo y

cátodo.

Euando el StrR presenta estado de corte se dice que está

en bloqueo inverso. Al polarizar en sentido directo

(positivo de la fuente al ánodol r 5t puede hacer qus

Tt y Tz conduzcan si 5e polariza adecuada¡nente la

compuerta. Este estado se denomina de bloqueo directo.

Polarizado adecuadFmente la compuerta, estando el StrR en

el estado de blEquecl.directo, Tz entra en conducciÉn

originando la corriente de base T, haciendo que entre

44

ÉC'3n

E-ELE.'tLtogc.9Itt

É=IlL

ill

I]i

-

"ffi0

ill"ff(,

4-¿

en condutrtrión y a su v€lz originando la csrriente Icl r que

Ets; la rnisma trorriente de base T" i 5e establElEer Ict

entonces, una .malla trerrada Para Froducir realimentación

p65itiva, hasta que los transistores lleguen al estado de

saturación. En éste momento el SitrR entra en el estado de

condutrtrión y {luirá corriente desde el ánodo al cátsdo'

Eornúnmente, se diEt qut truanda el SCR pasa del estado de

blaqueo directo al estado de conducción se dispara.

Et disparo del StrR se puede lograr mediante sellales Dtr y

Atrn pulsos, etc. atrlicados a la compuerta.

Disminuir la

la corriente

corriente del ánodo

de sustentaciÉn.

Una vez disparado el StrR su estado

relr modi{icado por ninguna acciÉn

para desactivarlo es necesario

siguientes pracescs:

de conducciÉn no puede

sobre la compuerta, y

realizar uncl de los

por debajo del valsr de

Interrumpir la alimentación aI ánodo.

Folarizar inversanrente el StrR.

tales trctmoi

4É

El StrR tiene muchos ue;ctst control de fase y

potentria, interruptar electrÉnico, etc. Se puede usar

también trE¡fnct recti{icador ye que direcciona la corriente

en un sÉlo sentido y tromo amplificador de corrientet pués

la carriente de compuerta eE muy pequefta comparada con la

corriente que pasa del cátodo al ánodo-

1.9 TRIAtrS

Este elemento es tr¡uy parecido al StrRr tron la di{erencia

notable de qut puede conducir Etn los dos sentidos.

Internamente consta de uniones Fn alternadast Íl sear uh

pnpn y otro npnp. Tiene tres terminales:

Anodo I, Anado ? y trompuerta'

Las caracterlsticas del TRIAC son muy parecidadas a las

que presentan dss StrR colocados en antiparalelo trrtrncl ssr

vÉ en la Figura lEl.

Sin seFlal de compuerta no hay canducción entre A, Y Az t

y el TRIAtr puede considerarge circuito abiertor a Pesar

de polarizar los terminales A, y Az . Teniendo el TRIAC

polarizado adecuadamente. Positivo de 1a baterfa al

terminal Al y negativo de Ia misma al terminal A¿ r É aI

contrario y aplicando una polarización y asf t su

conducción.

47

(,fÉF-a€Ebta-(,2b-tO

€r9oc

aIGtC,¡L

48

Lo mismo que el SER una vez el TRIAtr se ha disparadot Ia

compuerta pierde control sobre é1, necesitándose cumplir

cualquiera de las candicione= necesarias para desactivar

el StrR, anteriormente descritas.

El TRIAtr puede dispararse aplicands en trc¡mPuerta seftales

AE, Dtr ó pulsos, y en cuatro cuedrantes diferentes a

saber:

Pri¡ner cuadrante:

Eon A" positiva y seFtal de compuerta positiva.

Segundo cuadrante:

Eon A, positiva y seftal de compuerta negativa.

Tercer cuadrante¡

Eon A" negativa y sef¡al de conpuerta negativa.

Euarto cuadrante:

tron A, negativa y sefial de compuerta positiva-

En mucho más sensible al disparo en el primer y tercer-.v,t.*....|¡l

Unircrid¡d rufonomo dc 0dünhSrción llblloho

.49

cuádrante.

Tal como eI

control de

StrR, el TRIAtr tiene

potencia y fase.

1- 10 ' PUT

El transistor de una sóla uniÉn Frograrnablet

pequeFlo tiristor compuerta de ánodo.

muchas aplicaciE¡r¡es trorns

e5 un

La razÉn de llamarlo UJT Frctgremable es el hecho de que

presenta las misraas caracterfstitraE que UJTr pero algunos

de sus parámetros pueden Prograrrarst mediante las

resistencias exteriares Rr y Rz

Frogramables sctn:

Estos parámetras

Io t Iv Y Ree

Si Ia compuerta se mantitnE! a un potencial constanten eI

digtroaitivo permanetrerá en estado de bloqueor ha=ta que

el voltaje de ánodo sea ligéramente superior al

de conpuerta en donde conduce.

voltaje

Una caracterlstica importante del PUTr gue 1o hace

particularmente útil para disparar tiristores de alta

corriente en su elevado pico de corriente de salida.

50

Debido a su naturaleza pnpn, la conductividad de sentido

directo Ers friuy elevada y el tiempo de subida rápido. La

resistencia dinámicá Érrl la regiÉn de saturación resulta

del orden de 3 ohmios.

I.11 IHTEERADOS

El avantre de Ia tecnologla del estado =Élido ha sido

trausa de que la electrÉnica sei aplique con más {recuencia

cada vez a diversos asPetrtos de nuestra vida diaria-

Eon Ia apariciÉn de los circuitos integradost los usos y

aplicaciEneE de la electrónica están creciendo a ritmo

considerable, incluss Eln áreas gue 5E consideraban

anteriormente pertenecientes a la ingenierla mecánica ó

industrial, más que a Ia electrÉnica.

Et circuito integrador uñ circuito funcional completot

fabricado en una minúscula placa de silicior permite

ahora al usuarior ya sea ingeniero electrónico É

industrial, Freotruparse tnencts de los detalles internos

del circuito que de un funcionamiento general t de{inido

por varios parámetros de entrad¡ y salida.

5e e=tá convirtiendo Eln una necesidad fundamental para

tado ingeniero el tener un cclncttrimiento general básico de

51

AI

5e

la tecnologla del estado

integrados en sus Productos.

sÉlido y de los circuitos

Tal vez el rnaytrr efecto recaerá sobre el

usuario de los circuitos integrados.

En Ia actualidad, tiene a =iu alcancer a uri

reducido por circuitor una serie de circuitos

pequeftos V de mejor calidadr Eon un

semejante, sino ¡nejorr tB muchas ocasiones.

precio más

que son más

rendimiento

anal.izar el gran impacto de los circuitos integradost

deben de tener en cuenta los siguientes asPElctos:

cliente ó

El fabricante de equipo electrónico, tradirionalmenter 58

presentaba los distintos cotttPonentes, y entoncest llevaba

a cabo el disefio del circuito y una fabricación del

prototipo antes de la construcción del equipo.

En eI circuito integrado monollticot todos los

EomFcrnentes, tanto activos trorntr pasivcrsr se for¡nan al

mis¡no tiempo dentro de una pequefta placa de silicit:t

normalmente entre 1ré y Ér45 mmz. De ésta {orma el

encapsulado puede ser de Sr?5 mm de ancho por 65 mm de

largo, lográndose Ia primera gran ventaja del circuito

integrado, o sea la reducciÉn de espacio.

52

Otro aspecto del tamaf{o reducido concierne a la operación

del circuito. El pequeffo volumen de los elementos

diversos y sus interconexiones dentro de la unidad reduce

la posibilidad de sef¡ales elÉctrícas expuestas, debidas a

1o= camFos magnÉtitrE¡s variables. Debido a que, los

circuitos integrado= pueden trabajar a niveles de seftal

más reducidos, permiten el uEitr de tensiotlEls de

alimentaciÉn frenore=, ccln la consiguiente reducción en los

requerimientss de potencia.

Los términos microelectrÉnico y circuito integrado =;cl

emplean en el mismo sentido, lo cual no es estrictamente

csrrecto. Flicroelectrónica es' la denominaciÉn general

dada a lss componentes electrÉnicos y montajes de

circuitos extremadamente pequeFlos, construldos con las

tÉcnicas de pelfcula delgada, pelfcula gruesa ó

semicsnductor. Un sircuito integrado Els un cesct

particular de la microelectrÉnican y se asigna Ésta

denominaciÉn a un circuito que ha sido fabricado cotl¡Et un

conjunto inseparable de trorfiFonentes elertrónitrosr en una

única estructura, la cual no puede ser dividida sin que

se destruyan Errs; Fropiedades electrÉnicas.

De éste modo, los circuitos integrados se hayan bajc¡ la

categorfa general de la microelectrÉnica, pero no todas

las unidades microelectrÉnicas tienen que ser

53

neltresariamente circuitos integradtrs-

Hay dos divisiones básicas en la microelectrÉnicat los

circuitos integrados monolfticos y los cicuitos

pel iÉulaFe=i.

En los prifrero=; todss los ele¡nento=r tanto activos ctrnro

pasivos, EGI forman simultáneamente srrbre una única Y

diminuta placa de silicio. Dichos elemento:i sEl conectan

entre sf, para construfr el requerido circuito

electrÉnico, por medio de tiras metálicas depositadas

sobre la super*icie oxidada de la placa de silicio

empleando tÉcnicas de evapclreción.

Los circuitos peliculares son circuitos eleetrónicos

microminiatura construfdos por la formación directa de

los componentes electrónicos pasivos y las

interconexiones metálicas sobre la superficie de un

=ubstrato aislanter tron'la subsiguiente adiciÉn de los

trornponentes semiconductores activosr generalmente bajo 1a

{orma de platras diferentes, Hay dos tipos de circuitos

peliculares; de pelfcula delgada y pelfcula gruesa. En

lo= primeFos, los tromponentes pasivos y el tronexionado se

forma sobre substratos cerámicos ó de vidrion empleando

técnica= de evaporación. Los componentes activos se

*abrican en placas semiconductoras EeFaradasn y 5e rnontan

54

en el circuito. Los de pellcula gruesa se Preparan de

forma anál¡¡gar excepto que los tr¡¡fitptrnentes pasivos ee

forman sobre substratos cerámicos Por tÉcnicas

serigráficas.

Its circuitos integrados hfbridos Eon formados FDr

combinaciones de las tÉcnicas monolftica y Pelicular.

Los circuitos integrados s'e dividen en dos grandes ramast

segrln su aplicación a saber:

Los digitales.

Los lineales.

Los circuito= integrados han encontrado 5u maytrr

utilizaciÉn hasta el momento en aplicaciones digitalest

especialmente en los computadEtres digitales los que

precisan gran número de circuitos lógicos idénticrrs-

Los {abricantes han adoptado diferentes métodos er¡ el

disefto de circuítos, habiendo aparecido en el mercads una

serie de familias de circuitos lógicos, espetrializándo=e

cada compaftfa en su disefio pre{erido.

Los diferentes tipos de familiares son=

55

Lógica de acoplo directo de transister DtrTL-

Lógica de resigtencia transistor RTL-

LÉgica de diodo transistor. Transistor TTL-

Lógica de acoplo por emisor EtrL-

LÉgitra trcln Fet Eanal P. PFIOS.

LÉgica con Fet Canal N. Nl'|trS.

Lógica con Fet's complementarios trl'185.

trada familia tiene sus cualidades V sus desventajas

frente a las otrasr y Éstas se miden en base a criterios

ccrmEt:

Eosto relativo por trorttpuerta.

Tiempo de propagación por compuerta.

Disipación de potencia por compuerta-

l'lárgen de ruido tlpico.

5É

Abanico de entrada tfPico.

l'táximo abanico de salida.

Las circuitog integrados digitales trabajan normalmente

con seHales que presentan bajo É al'to nivel (O y I

1ógico), sin embargo algurios tronvierten seftales análogas

en digitates ú viceversa. Las aplicaciones de Éstos 5ctn

muy variadas y asl podemos encontrar:

FlultiplExorersr trontadoresr Fegistros, flip-flopst

nemorias, compuertas andr EFr nor, nandn codificadorest

mi cropro.==-io.==,

Un circuito lineal es aquÉl en gue 5e trctnserva en todo

momento una relación proporcional entre las seffales de

entrada y salida.

{otoacopladoresr negadorErst

conversic¡res A-Dt D-Ar etc.

La {unción usualmente llevada a cabo por

linealeE es la amplificaciÉn.

lss circuits

Ltrs circuitos integrados linealeE se han popularizado en

la última dÉcada y ahora Ers rnuy comtln encontrarlos en

diversos aparatos de uso industrial y doméstico.

57

Entre las aplicacitrnes de éstos últimos se puede seflalar

las siguientes:

Bsciladores, mezcladorElst amplificadores de frecuencia

intermediat amplificadores de radiofrecuencian

amplificadoreg de audio, amplificadores de banda ancha y

videon amplificadores operacionales, amplificadores

comFarados diferencialesr trircuitos integrados Para

microondas, amplificadores de potencia, reguladores, etc.

Los traropos

vastos, asl

de

5E!

aplitración de los circuitos integrados son

disefia equipo como el siguiente:

Eomputadorts, calculadoras de mesa, control industrial t

equipo electrónico de aviaciÉn, misiles y vehfculos

espaciales, equipos electrónicos Pera automóvilest

instrumentos de medida electrÉnicosr telefonos Y

comunicaciones, usos recreativos, utensilios domÉsticos,

equipo electrónico mÉdicot etc.

1.12 LA LOEItrA Y COI{PUERTAS LOEItrAS

La lógitra es la ciencia del razonamiento guE! nos permite

hacer deducciones' En la electrÉnica, los circuitos

encargados de hacer deducciones lÉgicas son lbs circuitos

lógicos. La lÉgica electrónica sóltr tronotre dos

5B

posibilidades si y no (cierto y falstl). Egtos sfmbolos

elenentales sGr pueden relacionar tron dos niveles de

voltaje diterentEs o sE!a:

Verdadero = I = voltaje alto

Falss=0=voltajebajn

En la lÉgica se utilizan los conectivos binariost los

cuales relacionan a dos propo=iciones trclfnFtrnentes. PuÉs

el interés de la lógica apaFecer cuando se reúnen varias

proposiciones paF¡r demostrar en base a la veracidad E

falsedad de Éstas primeras, otras proposiciones {ormadas

por el agocio de el las. Los di'terentes tipos de

conectivctEi =¡c¡n!

Eonectivo AND¡

Relaciona prtrposicionts mediante la conjunciÉn Y.

Eonectivo 0R:

Ftelaciona dos proposiciones mediante la disyunción

Uniwnidod ¡'utonrog dc 0ctfd¡nt¡

S¡cci6n l¡blfot¡o

59

tr.

-- ,.-.9--¡{

Eonectivo trR-EX:

Relaciona dos propo=iciones mediante el operador BR-

exclusi vo.

Eonectivo NEEADOR:

Nos aclara quEl para cualquier proposiciÉn positiva hay

una prffposiciÉn negativa trEtFrespondiente, y viceveFse.

Eonectivo EtrUI:

Relaciona dos proposiciones mediante el operador

equivalente (Es la condición opuests al CIR-ex)-

Se denomina unidad 1ógica aquella que re¡liza una

actividad lógica especrfica. veamos algunas de É=tas

unidadeg de interés¡

Eompuerta ANDI

Sion di=positivE¡s tron dtrs ó mÉs entradas y una salida que

toma el valor lÉgico I si todas las entradas 1o tt:man-

En la Figura 19 se observa el esguErr¡a de dispositivos

HAND de dos, tres y cuatro entradas-

áo

tIIoL..F

5tt

lft-ñ¡

€c¡=aoObo=AEo(,

aIG3('-l¡.

Eoo€

9!

61

Eompuertas OR:

Son dispositivos con dos ó más entradas y una salida que

tonra el valor lógico I s,i al menos una de las entradas lo

toma.

Su gfmbolo se ¡nuestra en la Figura 2O-

Eompuerte NEGñDOR:

Es un dispositivo tron une entráda y uná salida que tama

el valor lógico I, si la entrada no la torna. Los slmbolos

de la trornpuEtrta se muestran en la Figura ?1-

Eompuerta EEUI=

' Es un dispositivo csn df]s entradag y una salida que toma

el valor lógico 1, sóto si las dos entradas son iguales-

5u slmbolo aparece en la Figura 22-

Eompuerta OR-EX:

Es un dispositivc¡ tron dos entrada y una salida que toma

el valor lógico I, si las dos entradasr son diferentes-

Siu sfmbolo aparetre en la Figura 23.

b2

ag€ob-cottrNO€Éoag-bo=eEoo

on|

EtIIL

9áo9

63

¡gLoggItoC3

a|'rFba=eEoC'

a

N

É3I]L

N

+

N

+

N

64

xl¡¡

a

Éf,ht{=olrlag-Lo=BEoC'

a

NN<É,

=IlL

O -O

9A

65

Eompuerta NAND:

Es una compuerta AND seguida de un negador.

aparE!trE! en la Figura ?5.

Eompuerta NtlR:

Es una compuerta trR seguida de un NEEADOR.

aFaretre en la Figura 23.

5u sfmbolo

5u sfmbols

Eompuerta TRE STATE¡

Eomo su nonrbre lo indica Éste tipo de compuertas, además

de las dos posibles salidas lÉgicasr euE tienen las

compuertas, tiene una tercer salida de alta impedancia

que ncl trarga. La salida de alta impedancia Ee ¡naneja

desde un pln adecional que tiene éstas compuertas. La

relpre:ientación simbólica se observa en la Figura ?4.

1.12.1 Buffers y Drivers

Este tipo de

tienen mucha

digitales.

compuertas,

apl icaci ón

que set encuentran integrada=

práctica Ern las técnicas

separadores que enLos Buffers =on

66

muchas circunstancias

Éo-

cl.--tE.Fb'o=oEoo

a

rft(\|

ÉDI¡L

g5

E|o

6?

l¡¡F

tI

1úGFaIlrto=cEo()

atNÉD(9E

68

se utilizan Fara trEmpensar retardss de compuerta.

Los Drivers son manejadores puesto que el nivel

corriente que pueden manejar es muchfsimo maycrr que

las compuertas generales.

L.LZ.? Flultiplexore=

Una red combinatoria es aquella en la cual el estado

salida depende únicar¡ente del estado (combinsciónl de

variables de entrada a la red. La Figura 25 nuestra

diagrama en blutqurs de una red combinatoria.

Los multiplexores son redes sombinatorias que constan de

¡n entradas de datos, n, lfneas de selecciÉn y una salida

7.. En bloques se observa un multiplexor en la Figura ?É.

Donde m = Eanales de datos

n = Llneag de selecciÉn

Z = Salida

5e debe cumplir la condición de que 2n = m- A cada canal

corresponde una direcciÉn dada por la combinaciÉn de las

lfneas de selección.

de

en

de

las

el

Unircsidod . uronomo da 0aidcnt¡

Sctción libliot¡o

áq

gLoa-0c-aEo('EoLItto!aOttEcooEItLIga

atoN

ÉDIIL

trao€

0IIo

70

ÉoxoA=-rtEctogao=EIáC'ooEgo.9a

roN

EtIIL

-NO t

7L

Al tener cuatro canales de datos 5e netresitan dos llneas

de selección pera direccionar. Et número de canales de

datos de un multiplexor colotra eri la salida el valor del

dato trorrels¡pondiente al canal seleccionado.

l. 12.S Decodificadores

Los decodificadores sc¡n redes combinatoriaE que generan

los productos canónicos de una combinación binaria

aplicada a sus entradas, dependiendo, de que sus salidas

puedan á no.

l. 12.4 Demultiplexoreg

Los demultiplexorEs Eon redes combinatorias con D datos

de entrada a multiplexarr n lfneas de selección Y Í¡

sal idas.

Sie debe cumplir la condiciÉn de que:

m=2n

En la Figr¡ra ?7 se observa un diagrama en bloques de un

demultiplExor.

7?

Gox.!o.ts¡tE€ct€aotIIatooEg0.9C¡

ñN

É3Ilt

E

ttlt

N

73

2. FUEHTES DE ALII.IENTAGION Ctr

2.I EENERfl.IDADES

La mayorfa de máquinas y aparatos que utilizan

dispositivos electrónicos, trabajan con corriente

contfnua¡ puÉs Ésta sirve para prrtveer la potencia para

su polarización.

Asf para asErgurer el funcionamiento correcto de los

transistores, integrados y nuchos otros dispositivos de

estado sólido, Els necesario aplicarles determinados

voltajes de operación. Por lo general dichos vsltajes se

obtienen de una *uente de alimentación trtr,

Tales fuentes convierten

corriente alterna, er¡ unct

contfnua. La función de

consi=te en¡

Rectificar la potencia de entrada

la potencia de entrada de

ó varios voltajes de corriente

una #uente de alimentaciÉn

CA

74

sinusoidal.

Ali=ar ó +iltrar la corriente fluctuante.

l'luchas fuentes de alirnentaciÉn utilizan un transformador

Fara elevar y/o reducir gl voltaje CA, anteg de que tenga

lugar la recti{icación y rl filtrado. Además, algunos

están provistos de circuitos reguladores pera evitar

fluctuaciones en los voltajes de trtr.

2.? RECTIFItrADOR DE I.IEDIA ONDA

La principal ventaja del diodo es siu facultad de

convertir la corriente alterna en contfnua pulsetoria.

En la Figura ZEl se observa el gráfico de un rectificador

tlpico de media onda- La seftal sinusoidal de trA, tomada

de la red es aisladar elevada 6 atenuada Ftrr el

transformador según la necesidad y aplicada al circuito

serie formado pE¡r la cargar y el diodo-

El diodo sÉlo conduce Eln una direcciÉn (cuando está

polarizado directamente) t y Ésto otrurre cuando la

alternancia positiva ataca al ánodo del mismo. Se produce

entonces una trtrrriente que parte desde el cátodo hacia eI

ánodo, y cierra el circuito a travÉs del secundario del

trans{ormador y le trerga.

73

to

iic

¡'6

t'g5ogaIELorFaaa

gEoggoEOEl-o€¡'-9l¡aFooÉ

aoG|

É=IIL

76

Dicha corriente tiene la misma forma del semiciclot puÉs

el diodo dejará pasiar mayor É menor corriente dependiendo

de Ia amplitud de la alternancia-

Euando llega la alternancia negativa al ánsdo el diodo se

polariza inversamente, razÉn por la cual no hay

circulación de corriente. Luego viene otra vrz 1a

alternancia positiva y se repite el ciclo.

Se logra obtener en la carga una cafda de tensión de

forma de onda, similar a la de la corriente, pués la

carga es pasiva.

En la Figura 2E| se pueden observar las formas de onda de

Éste tipo de rectificador.

se invierte el diodo, las condiciones antes aclaradas

invierten y asf se obtendrá el caso de la Figura 29.

2.5 RECTIFICADOR DE ONT}A trOI.IPLETA

Et rectificador de media onda toma potencia de la fuente

de alimentación Atr, sóIo durante la mitad del ciclo de

entrada, por tanto, es limitada la cantidad de corriente

que a su vErz puede suministrar a la trarga.

Si

5E!

77

0gcoI'

a|'Eso|Fata

og-bocoC'Eo5tIg5o.-EoEo€Lo€t'|'

=.FC,OG

a

ol(\|

E,tIIL

to

llPtlD'. l¡¡

78

Otra desventaja de dicho rectificador¡ ES euelr 'eI flujo

de electrones en el secundario del transformador siempre

sEr efectúa en la misma dirección, debido a ella se

produce una elevada saturación en el núcleo del mismo,

reduciendo la eficiencia de éste.

Las desventajas enu¡neradas se pueden e;upErraF utiLizando

un rectificador de onda completa. En Éste traso Ee

utilizan dos diodos, y un transformador trctn toln-

central, de tal forna que cada uno de ellos csnduzca

durante los semiciclos alternados de EA.

La Figura 30 muestra el circuito básico de un

rectificador de onda completa. Los ánodos de los diodos

están conectados a dos extremos opuestos del secundario

en el trans#ormadorn los cátodos están unidos entre sf V

cErn un extremo de la trarga.

La Figura 5O muestra las formas de onda del circuito

anterior. Se pueden observar gue las alternancias AC

presentes En los extremos del transformador, están

desfasadas tBCI una respecto a la otra.

Razón por la cual cuando la alternancia positiva ataca al

ánodo Dl pera hacerlo conducir, D2 está cortado, puÉs en

su ánodo está presente una alternancia negativa. Asf

Uniycrsidcd .u1un0m0 do 0ccld¡nt¡

S¡rción lib!iotco

7q

g!togaIEbot-a=a

r-o-eEoC,

l'gt€bog0|'l-tooÉ

!rt

!:

;

¡H

a

|r'

É3IIL

Fla

¡+

80

trirtrula corriente, partiendo desde el cátodo de Dlt hacfa

su ánodo y cerrado el circuito vfa el devanado superior

del transfornador y Ia cerga.

En 1a alternancia siguiente se invierten las condicionest

de tal manere que Dl se cortar Y D? conduce partiendo de

Eu cátodo hacia su ánodo y cerrando circuito a través de

devanado inferior en el secundario y la carga.

Luego viene le otra alternancia y se repite el ciclo.

puede observar que el sentido de la corriente a través

la carga, es el mismo en los dos semiciclos.

En la Figura 5O se presenta la forma de onda de la

corriente y del voltajer producido tn la carga. Euando se

invierten los diodosn cambia el sentido de la corriente y

se obtiene el resultadcr quEr se presenta en la Figura 51.

2.4 RECTIFICADOR EN PUENTE T}E TdIEN

La Figura 32 muestra un tipo especial de recti{icador de

onda completa, trr¡yo circuito incluya una red de cuatro

diodos, y necesita sólo un transformador con dos llneas

en su secundario.

Durante los semiperiodos en la entrada trAr que hacen

Se

de

B1

E€to

€aIELortsata

TgrFLoEao€o-!

!cE0-!eE8ogcooT'Lo€oc,Ea¡(,oÉ,

-:Ít

ÉDC,|¡.

Bx

PPD

;

\

¿t-

e-r|ts

+-F

fl 6r

82

-\/\/\/\-

:lrt€co€aoEbo|F-cg=€o-C'o=eLo€Ea-tooG

eoo¡l¡eo

aoIag

q¡

a

n¡tt

É,D(9tr

B3

positiva la parte superior del secundario del

transformador, la red funciona co¡no si el voltaje del

secundario 5E! aplicara dos divisEtres de voltaje

compuesto= por: Dr , R y Dg para el primero; Dz t R y D+

para el segundo. Se tiene asl que D" y D+ =ie cortant

mientras que D, y Da conducen , dando paso a Ia corriente

asf:

Partiends del cátodo de D, hacfa =u ánodo, luego pasando

Ia trarga para atravesar a Dz de cátodo a ánodo y

finalmente cerrar el circuito por medio del secundario

del transfor¡nador.

Durante los otros semiciclos en que eI transformadorr EE

positivo en el extremo inferior de su secundariot sEl

cortan Dr y D¡ y ahora conducen D¿ Y D+ dando pa=io a la

corriente de la siguiente manera:

Partiendo del cátodo de D4 hacla su ánodot siguiendo por

la cerga Fara atravesar D, de cátodo a ánodo y trerrar el

circuito por medio del secundario del transformador.

Las formas de onda asociada= a Éste circuito se observan

en la Figura 5?.

E4

2.5 FILTRADO DE SEIIALES RECTIFItrADAS

Eie ob=ervará en ésta sección los medios de que dispone en

electrónica, para filtrar una seFfal rectificadat con

elementos pasivos, Fara hacerla lo ¡nás constante posible.

Para justificar tromparacionesr sera necesario ErxPresar

matemáticamente las seFtales que se obtuvieron en los

recti{icadores de media y onda completa.

2.5.1 Valor l'ledio y Valor Eficáz de una Seltal Periódica

Euando se utiliza un dispositivo pera medir una seffalr se

debe saber quÉ representa exactamente la indicación del

aparato.

Dispositivos medidores de corriente alternat tales tromo

voltfmetros AC ó miliampe¡lmetros Atr indican el valor

eficáz de Ia señ¡al medida. En cambio aparatos medidores

de corriente contlnua, tales tromo voltfmetros DC É

miliamperfmetros Dtr indican el valor promedio de la sefilal

medida. Asf mismon un vatfmetro indica eI valor promedio

del producto de la corriente instantánee por la tensión

instantánea.

Para ilustrar las definiciones quE EEr darán

E5

continuatrión, se utilizarán las seftales rectificadoras de

la Figura 33, pare las cuales la ecuación de la seftal

original era Vp sen d r corl d, = trft.

El valor medio Vmed de una función periódica vlt)

representa el área algebralca Eln vuelta durante un

perlod.or por la función v(tlt dividida por el perlodo T'

o Eiea:

Imed =

T

Iv(tl dt =

zTld¿. tron {. = hlt

=O.52Vp

=0- 64Vp

rÑ'I vt*!

JoIPara un rectificador de media onda.

v 1 fu vP-m,ed = lVp sen'Éd&= -'---a4 , =T,

¿lluo

vlr¡med =

",| VO Een4.d&=

ZTí ro

Para rectÍficador de onda completa-

rfrvpl- co¡=& | = -----ltnL'O

vp l- lií zvp_f_ f cos.clo= _T__

Por definición el valor eficáz Vef de une funciÉn

periÉdica representa la rafz cuadrada del área envuelta

durante un perfodo, por la función Vz (t) dividida por el

pertodo T.

Bá

oa.ooÉütIIco-.9EoEo€o0EI.9lra-(tobagoGoo

a

tf,trt

É,DIIL

B?

Por medio de procedimientos matemáticos obtenermrs que:

n&, J21 Sent.c d 39 = t t 2í t <, - sen{. tros 6c i -t&tJ&r

Para el traso de un rectificadsr de media onda.

senz oc dc.J'h = vp I z = o.5 vp

Para eI tre=ct de un rectificador de onda completa.

ve+=ff-lÍl sen2oc d {, JYL vp t G = o. zt vp

2.3.2 Factor de Riple de una Sefial

Una sellal rectificada consta de una componente contfnuavmed, e la cual se Ie sume una ondulación É riple.

vef ri"=tlf2ÍVo

Ivo

z f'u3Jo

Et factor riple-r traduce

riple respecto e laprocedimientos matemáticos

trooto:

la importancia relativa del

componente contfnue. Por

se define el factor de riple

Para el caso de un rectificador de media onda.

gB

( r tz,[; f -l

Para el castr de un rectificador de cinda completa.

Rr = 0.48

En una fuente de cc se busca que las variaciones Eean

mfnimasr en otras palabras que el factor de riple sea lo

más pequeFlo posible, En los rectificadores estudiados el

factor de riple es amplio, lo que justi#ica el asocio de

#iltros, cuya función es reducir el factor de riple.

2.5.3 Filtro trapacitivo

La salida de un rectificador se caracteriza por su=;

ondulaciones, porque la energfa aplicada a la trarga

sEl suministra a Ésta en pulsos. Te1es ondulaciones s;El

podrlan atenuar considerablemente, si se alnacenara una

parte de la salida produci{a, por los pulsos, a fin de

liberarla y sumini=trarle a la cerga en los intervalos

que hay entre el pulso y pulso. Este principio se basa en

el funcionamiento de un tipo especial de condensador.

Según sEr apretria en la Figura 34, Éste circuito consta de

un condensador conectado en paralelo con la carga, Dicho

capacitor, despuÉs de unos cuantos ciclos alcanza ufl

Unircridod rur000m0 dc 0aid¡ntrScrci6n libliot¡o

E9

r:o.FEEe

dE¡. É=

EEgs€ E

5 3.9-Fe€€B!ogEgEoE5iesoa,.=o gtrEEEEñltl

I

úrt

ÉDI¡L

1,.ér'-r---- ll,-r-5+- -

e

I

co

:

itKI

I

II

I

rI

\I

u\

I

a<

a

f-{,s--f,Hf'*rrT'-liFttrf-l

G

rTlt-l

l"l.l>l

-'[oJ

n

90

nivel de voltaje igual al voltaje de pico que entrega el

rectificador, cuando la salida de Éste se reduce a certt

en los intÉrvalos que separan los pulsos, el condensador

suministra a la trarge energla, trrtn lo cual comienza a

descargar=;tr-

Eiin embaFgor su ritmo de descarga es lento en ccrnparación

cttn Io que dura un intÉrvalo entre pulso y pulso, por

tantor Erl voltaje del condensador no se reduce a cerE¡,

después de cada intÉrvalo.

Además el rectificador le proporciona al condensador un

nuevo pulso, despuÉs de cada intÉrvalo, de nodo que

vuelve e cergarsEr, ál nivel de voltaje a la carga.

Observando la Figura 34, se puede analizar lo que cttrurre

en el circuito rectificador de media onda, cctn ó sin

trerga.

Euando no hay trarga, a partir del instante t = T f 4 el

condensador resulta cargado a Ia tensión Vs = Vp. Desde

entonces el condensador conserva su carge, pueito que el

diodo no puede servir troÍto medio de descargar ya que Fara

ello deberla conducir en forna inversa.

La tensiÉn soportada por el diodo en éste montaje es:

9l

UD = Vz - Vs - Vp sen hft - Vp Fara hft = S'Il I 2

Resulta

VD=-zvP

Es decir la tensión inversa máxima aplicada al diodo es:

(Vin! max = ZVb

Co¡no se sabe qutr cuando no hay condensador se tiene:

(Vinlmax=Vp

Cuando hay carga R * a V trolr tanto a partir del instante

To en el cual el diodo se bloquea, el condensador no

tronserva =;u trarge sino que tiende a evacuarla

ErxponErntrialmente a travÉs de la trarga Rr .Út una

constante de tiempo RE.

Si admitimos; que, al instante To

Vs = Vp, la ecuación de descarga del condensador es:

,.Yt -vp r- (t-t tRc l

92

Este FrotrElso exponencial de descarga que empieza

instante to , dura hasta guE nuevamente la tensión V"

vuelva mayEr que Vs.

E=to se produce en el instante t, En el instante T" el

diodo se bloquea y empieza urra nuelva descarga parcial del

condensador a travÉs de la resi=tencia de trarga.

al

5E!

Se vÉ euEr mientras el diodo conduce el

almacena una energfa que es igual a:

condensador

hf=E(vñ -Vzmax, fZ

Y la transmite a la carga cuando el diodo está bloqueado.

En la Figura 54 tambiÉn podemos observar que la corrientesuministrada por el rectificador al conjunto RC está

constitulda Fclr una serie de pulsos, que cclrr==p#d=r, tlos instantes de carga del condensador, (conducciÉn del

diodol.

La ecuaciÉn de Ésta corriente (válida sólamente cuando eI

diodo conduce) es!

/ tg-' ¡rRc I V.I

i=(1 /R+JrrclVz=t

93

Puesto que V tiene una tensiÉn de pico V resulta:

i-vp Sen (hft + Fl traln fr = tg-l wRc

Para que Ia descarga del condensador sea potra en la

ausencia de pulsos, =ie a=iume:

Rc >> I / w para fl = 'lt/ 2

Esta expresión muestra que al utilizar un condensador de

Ia capacidad elevada para ¡nejorar el filtrador Et au¡¡enta

Ia intensidad de los picos de corriente. Además en la

Figura 35, se nota que al aumentar E los pulsos de

corriente en cuestión se hacen más agudos y los tiempos

de conducción del diodo ¡nás cortos. Sie recuerda que scr

trata aqui de la corriente qutl cruza el rectificador y nó

la trarga. La corriente a través de la carga R tiene

evidentemente una forma similar a la de tvl , pués=

iR =Vs /R

Fara facilitar trornFaratrioneg la gráfica de la Figura 34

numerales I y II están a la misma escala y corresponden a

valores idénticos de R y tr, asf trctmct de Vp . De Ésto

resulta que los valores de Imed correspondientes son

sensiblemente idÉnticos tambiÉn, cctsa que gráficamente se

94

t'g=0aa€c

'.9oCio.F.9

oEog¡Coo-c.gbLoc,

.Eobao¡€o€ct0e0o.Eo€o.Foo|Fl¡¡

a

tolf,

É,D(DIL

Éot-oo()É(,

afl¡¡Fz¡¡l-fFJl¡¡e

ct6É(,

-oóJl¡¡

95

traduce por el hecho siguiente; el área delimitada por un

pulso de corriente en la Figura 54 II, es igual a la

mitad del pulso de Ia Figura 34 f, ya que los primeros

aparEtren con frecuencia doble.

Otra observación interesante es guer considerando

individual¡nente uno cualquiera de dos diodos de la Figura

54 I, Éste sÉlamente es atravesado por un pulso de

corriente cada dos, es decir que Ia corriente media en

cada diodo es igual a la mitad sólamente de la corriente

total.

L,EImedl2.L,mco

En los reeti#icadores de onda completa Ia tensión inversa

máxima aplicada a los diodos es, independiente de la

presencia del condensador.

Rectificador en puente de hfien (Vin) max = VF

Rectificador difásico (Vin) máx = 2 Vtr

2.5.4 Análisis sobre el Riple

Para Erscoger un { i I tro adecuadamente, Els importante

expresar el valor medio de la tensión filtradan asl trErno

th

el factor de riple en funciÉn de la capacidad tr. El

estudio se simplifica mucho, si asimilamss las seffales

reales de la Figura 36, a las de las señ¡ale=i aproximadast

aproximaciÉn justi f i cada.

Siempre que el riple nct sea demasiado grande RC

Para una seFlal rectificada de media onda, de la Figura 3é

se desprende la expresiÉn siguiente:

Vmed=Vp ¡V/2

El valor eficaz del riple sE! puede calcular

matemáticamente, a partir de la definición:

n=l'vref = t t f T 2 ['u. dt 7V2 con Vr =av / T tJo

vref =Ez(av'z/Tl t¡a f s{2 =o av/21;

La descarga siendo exponencial la ecuación de la porción

de curva es en -realidad:

J= = vmed Éoh"

De modo euer en el origen, la pendiente de la curva es:

97

o€=Eo-aLEa---oIt-oLIe¡.I=ttcrtL-tol'IE-tobg

2oC'

=xoÉG

J¡¡¡e

c(z¡¡lu,

,--F- --I

sÉDIE

9,Q

ds I dt = Vmed ./ RC

Entonces ¡¡uestra aproximaciÉn triangular conduce a:

AV = TV"€d ./ Rtr

Observando que la {recuencia es:

+ = | f T (5O É 6O Hz en general)

Resulta finalmente¡

Valor eficáz del ruido:

Vref = Vmed / zfRC tlr;

TensiÉn promedio:

Factor del ruido:

Vmed=Vp-VmedI?+Rtr,

Vmed=Vpf (1 f/4+Rtr)

r=Vref/Vmed=t/ZfRC/;

9q

Es interesante ver

salida en funciÉn del

trono varfa la tensiÉn pi-omedio

consumo promedio Imed.

de

Imed=VmedlRsEr tiene pués:

Umed = VF Imed f Z+tr

La resistencia de salida es:

Rsal = AVmed I Almed = t I Z+tr

Notamos euEr al aumentar la capacidad E se disminuyE Ie

resistencia de salida asf como el factor.de riple, ptrr

eEE se deben utilizar condensadores de capacidad elevada

(usualmente 20 l"l+ a ?OOO Fl+}.

Esto se logra con trapacitores electrolfticos.

Para un filtrado correcto, lo quEr en realidad debe ser

elevado es el producto RCn puesto guEr trclmercialmente la

capacidad de los condensadores disponibles no pasa de

unos mi I es de l'lf , vemos que Éste f i I tro resul ta

insuf iciente para circuitos de alto consuno (R pegueftlol .

Al hacer una anáIisis similar a un rectificador de onda

completa nos darfa:

100

Vmed=Vp ¿Vl2

Si tenemos en cuenta que:

Vref = bv t 2 rltr

V=TVmed/2Rtr

J=ll+

r=rt4+RtrG

Expresando Vmed en funciÉn de Imed:

Vmed = Vp Imed I 4+tr,

El valor eficáz del ruido Vref = Vmed / 4+RC V 3

Tensión promedio:

Vmed=Vp-Vnedf4+RC

,Vmed=Vpl (1 f/4+RtrUSl

Factor de ruido¡

101

La resistenria de salida será:

Rsal= AV./Imed =lf 4+tr

Vemos que la seftal rectificada de onda completa es más

fácil de filtrar que la de media onda, puesto que tron los

mi=¡nos valores de R y tr, se obtiene una resistencia de

salida y un valor de riple dos vecErs metnctr. Dicha razón

nos lleva a esitrogErr un rectificador de onda completa-

Para atenuar el riple hemos visto que se puede poner u¡l

condensador en paralelo con Ia carga. Intuitivamente EEI

adivina que por medio de una inductancia en serie tambiÉn

se podrá impedir parcialmente que el riple crlrce hacia la

carga.

2.5-5 Filtro Inductivo

El filtro inductivo, sin embargctr no se utiliza Fara

rectificadores de media onda. De acuerdo con la Figura 37

la ecuaciÉn del circuito es:

vz=vP sen ¡rt = L di tdL +Ri

Es necesario observar que la solución

ecuación es válida sólmente mientras que

i

el

(t! de Ésta

diodo conduce

t02

goE0e.o=€t

a-

ooEoa-oobo

0Eto.9€oEoboeo

a-.Fot9coLJ

IL

ñn

ÉD(,IL

tr

trlc|

o'o tNci ct ct

oC'

I

G

- A. A^'\.

¿El

TiJrfll

J

103

ti > ol .

En la Figura 57 se representa el efecto del filtro

inductivo, para diferentes valores de Lhf / R, sobre la

tensiÉn de salida Vs, (Vs = Rit.

La Figura 37 muestra que el filtro inductivo eE

inapropiado para extraer una comFonente contlnua a partir

de un recti{icador no alterno.

Una sefifal rectificada de doble alternancia se puede

expresar como una serie de Fourier. En Ésta expresiÉn

aparetre un termino constante y términos alternos de

pulsación 2w, 4r*.

Sabemos que una bobina en =erie con una resistencia

rnontados cErmo muestra Ia Figura SEI, constituyen un filtro

pasa bajon que idealmente sÉlo deja pasar la componente

contlnua, perFct que en realidad tambiÉn dejará paser

atenuadas componentes de pulsación ?u, 4wr... De Éstas la

menos atenuada será la de más baja pulsación 2w razÉn por

la que en Éste estudio sE! desprecia el efecto de los

demás cornponentes. Se nota que Ésta aproximación queda

justificada, porque la pulsación 4r¿ es sálamente el ?O7/.

de la pulsación 2w. Las siguientes pulsaciones Ew, 16w,

etc., serán mucho más pequeftas,

104

ja¡gA

óoi9€FCE'O

€€

gEEE

=:6roc!b!s-EItorooi:Eoo=El-l a-e,E-O aetÉ3

drt

¡E3Ilt

tJ

105

De éstas consideraciones resulta que:

V = Zvp ./Tf R - 4Vp t sl Eos (aut - ñl I

Eon É = tdl ZnL/R

Fara atenuar las ondulacitrnes mlnimas L / R

Esto justifica la gráfica de la Figura 58.

Las formas de onda de tensión se observan en la Figura

38.

Las expresiones establecidas son válidas, =iemprEr que no

impliquen une inversión de la corriente en Ia bobina,

trosa euGrr los diodos no permiten. Esta inversión

empezarfa a producirse cuando el valor de pico ( J; Irefl

de la corriente de riple se vuelve igual a Ia

promedia:

Imed=VmedlR

Vmed f R > 6 rref

corriente

10ó

2.3.h Filtro trapacitivo Activo

DespuÉs de una etapa de rectificación v filtración,

subsiste siempre en la.salida cierta ondulación residual.

Eliminar casi total¡nente Éste riple se podrfa hacer

utilizando trclmct filtros condensadores, y eventualmente

inductancias de muy altos valores¡ y con costos altos.

Una solución racional para eliminar más eficázmente el

riple consiste en utilizar, suponiendo que los niveles de

consumo nct sean prohibitivosi un filtro capacitivo activo

(Asociación transistor - condensadorl r rD un montaje como

el que se aprecia en la Figura 59.

Si l¡l es la pulsación del riple existente en la seFlal

Ee netresita para un buen filtrado Rtr

Ia resistencia efectiva vista por el condensador.

En la Figura 39 se puede ver que el valor de R es:

Ve

R

R=R, ll ""ll tF* 1l RL

Eii sEl guiere que la cualidad de la filtración

independiente de R r sE escogerta la relaciÉn:

r,/3* ll Rull"" <(Rl

t07

c

oioIot.Fo0oC'oo¡.a¡-l!

o;lf,

ÉDIIL

108

No obstante no se deberá tampoco Elscoger Rr y Rz muy

pequeñlas porque al disminuir R, disminuye eI producto

REe, ltre = capacitor de entradal y el filtrado pierde

calidad. Además el tronsumo aumenta intltilmente en eI

divisor R, , Re

Vemos qur para que Ésta condiciÉn se pueda cumplir

fácilmente, serfa bueno utilizar un transistor de

ganancia rnuy elevada, É uti I izar un montaje tipo

Darlington, como el de la Figura 4O.

El divisor Rr , R¿ es nEtresario para garantizar una

polarización correcta del transistorr eue siempre debe

estar funcionando en su Eona activa. (tensión de colestor

superior a la de la base en todo instantel.

Puesto que para el trensistor funcione correctamente hay

necesidad de perder uncl=; voltios entre su colector y su

e¡nisorr sr vGr que necesariamente la tensiÉn de salide

deberá (e todo instantel menor que el voltaje de entrada.

Se nota que se tiene Vs = Vb - Vbe es decir que latensión de salida es determinada por la tensión de base

Vb del transistor.

tlSuponiendo R, ll^"

{{ ( F+ 1) Rr-

ünircridod rslonomo ds 0aidcnh

Sctci6n libliotco

I

ii

109

co-rtc=bItocooo

-ooot-l,t'e0l,olt

=¡L

o$

ÉDIIL

FL-r"t,

110

El potentrial Vb resultante en Ia base es:

Vb¡¿ Rr / Rr Rz Vmed con Ven = Ve maz ^t 2

2. b REBULADTIRES ELEFIENTALES

En el estudio hecho anteriormente, hemos observado que

asociando un rectificador con un filtro se puede obtener

una tensión conttnua constante, pero Eln realidadr si

varfa la amplitud de la tensián sinusoidal de entrada, la

¡nisma variación relativa se hace sentir Eln la salida. Por

otra parte, si el tronsumo de corriente media no eEi

constante, la tensión de salida tampoco Io será debido a

que Eu resistencia de salida no es despreciable.

La funciÉn de los circuitos reguladorels, es atenuar esog

efectos manteniendo la salida casf constante, a pesar de

las pertubaciones que puedan actuar sobre el sistema.

Tres efectos principales pueden ceusar variaciones en la

tensión de salida ,f=, a saber:

Variación de voltaje de entrada.

Variación del trclnsumc¡ de corriente de salida.

111

Variaci6n de Ia temperatura.

Para caracterizar cada uno de Esct=; factores se pueden

introducir los tres parámetros respectivos:

Sv = troeficiente de regulación:

Sv= ¡.¡fsla¡Ye Is=O AT=O

Rs = Registencia de salida Fls:

Rs = -avs /¡Is ¡Ve = O ¡T = O

St = troeficiente de temperatura:

st = avs I aT ave = o alb = o

De acuerdo con Ias definiciones anteriores, suponiendo

variaciones T, Is, Ve, la variación resultante de salida

será:

AVs=Sv AVe-Rs Is+St AT

Una fuente perfectamente regulada deberla tener:

Sv = Rs = 5t = Q (caso ideall

112

Las variaciones

de riple É a

distribución.

del Ve pueden

variaciÉn del

ser debidas a

voltaje de

la presencia

la red de

2.h.1 Reguladores con Diodo Zener

La caracterlstica inversa de un diodo presenta una

ruptura, que como sabemos puede ser debida al efecto

Zener É de la avalancha.

Los diodos Zener ccrn troírponentes especialmente fabricados

para que trabajen en la zona de ruptura, y presentan err

eria zE¡na una resistencia dinámica rz particularmente

baja.

En la tensión de ruptura Vzr sr obtiene una tensiÉn

prácticamente constante, e independiente de la corriente.

Existen diodos Zener desde un voltio a varios centenares

de voltios, Eon potencia máxima entre O- 1 bf a 10 hf según

el tipo.

Estos trompclnErntes son muy utilizados tronro referencia de

tensión en fuentes reguladas de alimentación.

El diodo Zener tromo todo semiconductor¡ E5 termosensible,

113

en trierta propErción de la temperatura-

Para caracterizar ese efecto se utiliza un coeficiente

llamado coeficiente de temperatura relativo.

porcentaje se tiene:

R7.=lfVz AVZ I T*100

Las curvas de K, dicen gue para diodos menores de cinco

voltios, el coeficiente de temperatura es negativo, y que

para diodos de más de cinco voltios es posihle obtener un

coeficiente de temperatura K nulo escogiendo

convenientemente Ia corriente.

Dtro parámetro importante para el diodo Zener e=i

resistencia dinámica r; en la zona Zener.

Los diodos Zener que prrsentan r menEr son los de seis

ocho voltios cuando sEl les exige uno=i lO miliamperios.

El regulador Zener más sensible se encuentra en la Figura

41.

K,

En

Suponiendo que el regulador trabaje sin carga (Is

la recta trerga y su funcionamiento trorree;pctndiente

qur se halla en Ia Figura 41.

o)t

la

114

E.oog=rol-od€oco9?o3.95r-9-tIe0bL

EE€se5.F-at9ot:EE3EoEEaL=,2g-o-lY ^a.(N)

EXE \-/=tÉtEE

oeJsoOC

=l¡¡<z-w6N_{ü¡ E

=6t8f-o

:Nu¡<DJIo-t¡¡ u¡

tlFt

tt

;tt¡a

o!Cg,(,Fo-

ÉooJt0l¡¡G

a

-tÉ3IlL

oj¡ll¡allFa tsa

11s

Se observa en la Figura 41r gue una variación importante

de la tensión Ve, no produce casi variación en Vs. Se

tiene Vs = Vz.

Siempre que Ve sea maytrr a Vz (casos I y ?).

5i Ve es inferior a Vz, el punto de funcionamiento se

sale de la zona Zener y resulta Vs s Ve, no hay

regulación.

t'lás precisamente, Eomct 1o confirma el Ersguerna equivalente

dinámico de la Figura 41, válido En la zona Zener

(Ve ) Vz), se puede vErr que una variación Ve provoca la

variación Vs siguiente:

AVs=r= t lr= *Rr ) * ¡Ve

Eonro R, es mucho maycrr que rz, la ecuación antericrr =iGl

puede aproximar a:

AVs = r= f R, * AVe

La re=istencia de salida Rs, del regulador considerado

E!5:

ilRs=r= ll Rr gVz yaque Rr 7|r,II

11ó

Las caracterlsticas esenciales del regulador Zenert

estudiado se pueden resumir asl:

troef iciente de regulaciÉn¡

Sv = AVs ./ AVe = ?z f r. * Rr & rz / Rr

Resistecia de salida:

troef iciente de temperaturar

Sir = AVs / aT = KIZ) Vz f lOO (propio del diodo)

En la realidad el regulador debe servir para alimentar un

circuito, es decir, que la corriente Is de salida no será

nula trctmo se ha supuesto hasta aqut.

Et diseñlo debe hacerse, justamente, para que el regulador

funcione aún en el caso de cons'umo máximo,

Observando la Figura 42¡ sE puede asegurar que si (Is)

max es la corriente máxirna que debe suninistrar el

regulador, ésta corrErsponde a la resistencia de trarga

mfnimar

Rs = -¡vs / ars = r= llR,e F=

ll

tt7

t

tEooaFogIELo|tsa.E0bIF

o1u':¡l,to-Eobtrococ'l-oggteoG

ll

¿¿a

O

Nt

ÉDI¡t

.l

Irts

+1

118

Eomo se indica

puede cambiar

transformaciÉn

reemplazando Ve

Rmin = Vz I (Isl rnar(

en la Figura 42, el circuito

a un equivalente, For

TheveninaVthVRth,por Vth y R por Rth, asi:

VerRrRse

medio de

Ers decir,

Vth=R/R, +R *Ve y Rth=R, //n=n, R/R, +Ril

Fara aEegurar que el punto de funcionamiento está en la

zona Zener es necesario cumplir 1o siguiente:

Vth ) Vz o sea Ve ) Vz (Rr + Rmin) ./ Rmin É

Rf{(VeRminfVz}-Rmin

Esa mis¡ra condición

tensione=i =iEl puede

expresada

escribir¡

trctn trorriente, en lugar de

Iz>O esdecirlt fs >O Ir > (Isl rnax

For otra parte es r¡ecesario

eI diodo ntl :iea excesiva,

potencia máxima (Pz) max

siempre:

que Ia potencia disipada en

Ésta debe e;er mrnclr quE la

del diodo. 5e debe tener

UniY¡ridod rulonomo dc 0aid¡nhSccriún libliot¡o

119

Iz { (Iz} max con {Iz} max = Pz mex I Vz

5e nota que la corriente Iz en el diodo es máxima cuando

Is=O.

Iz=I, Is

Es decir en vacfo (R = 4 !.

En ese tra=¡o debemos tener:

Ve-Vz/R,

es decir,

Rl

Rr ncl sEl puede escoger ni demasiado grande, ni demasiado

pequefton puesto que debe satisfacer las condiciones A y B

a la vez.

En la práctica ErE razonable trabajar el diodo Zener a un

nivel de potencia igual a Pz roax f 3 aproximadamente.

120

2.b.2 RegulaciÉn Serie Simple de (Seguidor de Emisor)

El regulador por diodo Zener simplc! Gr:i eficiente Para

bajos niveles de corriente, perct es insu#iciente cuando

se quieren alcanzar consumos del orden del amperiot tron

buena constancia de tensión.

En esos ca=¡cl=¡ e¡e necErsita una resistencia de salida

inferior, a la que sEl puede obtener con un regulador

Zener simple. Por otra parte será necesario utilizar un

Zener de alta potencia (decenas de wattiosl muy costostt y

diffcil de conseguir.

Es preferible asociar el diodo Zener con un transistor

como lo muestra la Figura 43, en el cual =iEr ve que dicho

transistor está en serie en la carga. En éste traso las

funcisnes quedan repartidas, asf eL transistor será el

componente de potencia y el diodo el componente de

referencia.

Eonsiderando

observando que

gue se trata de

43.

la

la

un

tensiÉn del Zener comE¡ entrada y

trarga está en el enisor, podemos notar

montaje de emisor, observar la Figura

diodo Zener asociado con R,EI

t?1

constituye un regulador

il

qa5I

!+I¡s L

€¡tctEi5L¡O

EÉt!to-=€oo

b

¡'!E¡8sl-gt-oo

-€2€E-:-'.E€¡3o-E6gEiFEEE

t¿lo!IN

II

Jr,rf

É=IE

L22

elemental, que suministra a la base del transistor una

tensión tronstante y prácticamente igual a vz. si vbe es

la tensión del diodo base e¡nisor en esa juntura del

transistor, cuando Éste último conduce, la tensiÉn de

salida resulta igual:

Vs = Vz - Vbe con Vbe s: O.ó (para transistores de

silicio).

Eon el objetc¡ de adelantar el estudio de Éste reguladort

utilizaremos para el transistor la representación hfbrida

simplificada de la Figura 43, en la cual se desprecia el

parámetro de reacciÉn h,a tromParando Ésta con{iguración

tron el esqueroa simplificado de giacolettor Figura 44 se

pueden deducir Éstas relaciones:

h,, E = Fbb + rge (Il

tron rÉe = tl, I 16 = I/3+ 1) Vr f Ig

I I h',.,z t = Fce tron r@. = rc' f F + I

F=gmr6" tron gm= .Ft.6" =Ic f V,

(transcsnductancial .

Esos parámetros sGr definen asl:

123

o€gt'-|ts=eE-ao.Fa-'gol,Ia-('

€hogg.9rF.-oEa-t

EEbot'-Erb-oLIetgEotIta

. l¡¡

a

Ct

É,3IIL

z3.ooÉog!

=u¡

zt=óÉE-l¡¡

124

t'

f,s = Resistencia repartida de base.

= ResiEtencia inversa del diodo colector base. (l'l-G'.

Vr = TensiÉn termodinámica (V = ?6 mV a SOO Kl

La ecuación (I) es interesante porque relaciona á h,, e

tron r6e es decir, con el valor de Ia corriente de emisor

fE . Los parámetros dependen del punto de funcionamiento.

Recordarrt¡rE¡s gurr si la base de un transistor ve una

resistencia RB, la resistencia aperente que se vÉ desde

el emisor es¡

RB*h,,ef,P+1

Recfprocemente

resistencia que

el emisor ve une

ve desde la base

resistencia Re,

c!5:

5t

5E!

la

h,rEr+l,f¡3+tlRE

El efecto de reacción en el transistor es debido e la

variaciÉn del ancho efectivo de la base con la tensión

colector base. Este efecto se puede despreciar en el traso

de impedancias de carga bajas (ganancias de tensiÉn

moderadasl. Eon objeto de simplificación y claridad de

125

los resultados se ha adoptado e=quemes equivalentes que

no tiErncrn en cuenta ese efecto.

Vea¡nos las caracterfsticas esenciales del regulador.

Eon aVe = O ¡T = O

Si utilizamos el esguema de la Figura 45 vemos que la

resistencia vista e{ectivamente por la base del

transistor es:

RB = .. ya que Rr )) r"I

La resistencia aperente por emisor es:

Rs=Rz*h,,el /3+l=.= *rub'f F+ 1 +vr f rÉ

Eon 4 Is = O. AT = O (factor de regulación!

La tensión de salida es:

Vs = Vz - Vbe con Vbe cte (tensión del diodol base

emisor conduciendol.

RB =.. 11 R,

lt

t?b

oo-zodl¡¡

oEt(,Ga,

tohaGoEctoEo.EEbo-oc¡

a

--- I)lf

E3(,-E

fJ

==odu¡

oF)(,g(¡

a

L27

Sv = AVs I AVe s AVz I AVe

De acuerdo con el ee;quema de la Figura 45 y suponiendo:

tlp+ lt R + h' el |i r=

Sv= aVz./AVee?- /Rr +rze?= /R,

ya que R, |Í r,

Eon aUe = O. AIs = O (coeficiente de temperatura).

Un aumento de temperature prctvtlca una variación AVz de

la tensión Zener y une variación AVbe de la tensión de

conducción del diodo base emisor.

Puesto que se tiene:

Vs = Vz - Vbe resulta AVs = AVz AVbe

tron AVbe = K AT (K s - 2.5 mV / "E)

yAVz=K?(llOO*VzAT

Finalmente obtenElmc¡s:

t2a

EiT = AVs f a,T = H 7. f lOO * Vz - K

Se sbserva guEr para tener una registencia baja e=;

necesario r" y rbb' , sean pequeFtas¡ Y guEl sea grande.

Fara tener un buen coeficiente de regulaciÉn se debe

tener:

)Vz

Para tener un buen comportamiento tÉrmico es preferible

utilizar un diodo Zener de bajo coeficiente de

temperatura H. Se observa que si se tiene H Z Vz ./1OO =k

hay trompensación tÉrmica entre el diodo Zener y la

juntura base emisor del transistor (S, = g¡.

Sie puede neutralizar el efecto tÉrmico de variación de

Vbe conectando en serie con el. Zenerr un diodo del mismo

tipo que el transistor (Sii ó Ee), Entonces la tensiÉn

disponible a la salida queda prácticamente igual a Vz:

Vs=Vz+Vd-Vbe*Vs

Donde Vd es la tensiÉn de conducción del diodo en sentido

directo.

R,

Unir¡ridod ruloncmo d¡ llddmf¡Sóaión libliorco

t29

Bbservando que la configuración de la Figura 45, El=;

equivalente a la del regulador Zener simplen reemplazando

R por h,, e + l.l3+ l) R, podemos deducir que eI estudio y

Las condiciones de diseFlo serán similares.

Eie precisa pués que el regulador Zener simple, el diodo

Zener toda la corriente de salida Is, en el caso del

presente circuito el Zener suministra sÉlmente r¡na

pequefta fracción de Is, Io = Is I 1 ,/g + 11.

En transistor se entrarga de la multiplicación Folr F + 1.

Esta es la ventaja esencial del presente montaje con

respecto al anterior. Al hacer el disefto es necesario

tener en cuenta la pérdida de tensión en eI diodo base

emisor del transistor. Se recuerda que:

Para transistores de silicio Vbe vale de O.5 a 0.7 V.

Para transistores de germanio Vbe vale de O. I a O.2 V.

a

TambiÉn hay que tener en cuenta

lfmites del transistor que son:

Tensión colector e¡nisor

colector, potencia máxina,

las caracterfsticas

máxima, corriente náxima

etc. y asegurarse de que no

130

de

Eie

sctbrepasen. Se puede observar tambiÉn que si For algrln

motivo sEr coloca la salida del regulador en corto

circuito, la corriente en el transistor será muy elevadan

por lo que el resultado será Ia averfa del mismo.

2.b.3 Regulador Paralelo

trtra configuraciÉn posible de regulador .trEn transistor

único Ets la de la Figura 46, En la cual se vÉ que el

tran=istor está en paralelo con la carga-

En realidad, vista por los puntos A y B, la combinasiÉn

diodo-transistor presentada es equivalente a un diodo

Zener, comrr se observa en la Figura 4á.

Se observa que para quEr pueda haber conducción, es

necesario que la tensión V¡6 eiEra mayor que Vz más el

umbral de conducción del diodo emisor-base.

Uea¡nos ahora cuálEs s¡E¡n las caractertsticas del Zener

equivalente:

Tensión de ruptura:

Vrz = Vz + Vbe

131

GÉ

.¡¡¡ ti¡=s(r¡

=3o

.oa-Co0tttoLocoN

aoOoboAso€0tIoÉ

J'-}¡>Ll#¡aH

+Gt

J|l{

a|ott

É,3IIL

L32

Resistencia dinámica¡

r! -- rz * h,, e I ¡3+ I - lr= + roul.F+ l) * V" I Ie

Ya que Rt e = ( /l+ 1! * Vr f Ie

troeficiente térmico relativo¡

K',7.st1 T.+ 100*HlVz

tron V = Tensión termodinámica

Vr = KT / Gl = ló mvq para T = SOO.K

Ie = Eorriente de emisor

H = Eoeficiente tÉrmico de la juntura E-B para k 3! - 2.5

mv / "8.

Las caracterlstitres esenciales de éste regulador.' =ion las

mismas que las del regulador Zener simple, reemplazando

los parámetros Vz, rz , Kil por los del Zener equivalente

V'z , FL, K 11,

Expresando Éstas caracterfsticas en funciÉn de los

parámetros propios del transistolr v del diodo Zener

133

rE¡sul ta:

Resistencia de =alida:

Rs s rj =.. * hu e f ¡g+ I = (r. + rbb, f P+ 1) * Vr fle

Coef iciente de regulaciÉn:

Sv= rj f R, = (. * h,r e / R, lF+ 1) =f., * t"o, I RrlB+ 1l)

*Vr /R, Ie

Coeficiente de temperatura

Eir = K'7. Vz I lOO = KL r.lz t lOO + k

Vemos que para obtener una resistencia de salida pequeftla

es nc!trEls;ario tener r= y ru6 pequeñlos y 73 elevado. Además.,

para una buena regulaciÉn hace falta tener:

R, >> ri un buen comportamiento tÉrmico es reconrendable

que kZ sea lo más bajo posible. Hay que tener en cuenta

que la tensiÉn de salida es distinta de Vz, pués en Éste

ceso se tiene:

Vs=Vl =Vz+Vbe

154

Debemos de a=;egurarnos de quel ncl sEl sobrepasen las

caracterfsticas lfmites del transistor, tromo sc¡n:

Eorriente de colector máxima, voltaje colector emisor

máximo, potencia máxima del transistor etc.

5i por inadvertencia =;e coloca la salida en corto

circuito queda bloqueado el Zener equivalente, es decir

hay autoprotección para el transistor.

En Éste circuito la resistencia R soporta une tensiÉn

Ve - Vs con una trorriente I, =Is * r,z, ccrn l'z ='l.F+ lllz

Esto nos dice que R debe ser de alta potencia.

Esa condición queda automátisamente satisfecha

asegurándose euEr aún con el valor mfnimo de Ve, se tenga

I > Is ó ¡nejor dicho:

Ve-Vz lR,

es decir,

R¡

135

2.7 REEULACION SII.IPLE DE trORRIENTE

Para realizar una fuente tensiónr sE utiliza un

componente que idealmente puede suministrar una tensiÉn

constante e independiente de la corriente,

Zener-

el diodo

Para realizar una {uente de corriente se buscará utilizar

un componente que suministre una trE¡Friente constante Et

independiente de la tensión.

Observando, las caracterlsticas de salida de un

transistor, vernos guErr para cada valor de la corriente de

entrada la caracterfstica trorrespondiente de salida es

casf constante- Esto nos sugiere que el transistor se

puede utilizar tromct fuente de corriente. Eomparando las

caracterlsticas 'base común (Ib cte) y emisor común (Ie

cte) en la Figura 47, sEr vet que el montaje base común

permite obtener referencias de corriente de mejor calidad(caracterfsticas más horizontales) . E{ectivamente se sabe

que la resistencia de salida en una base común es iB + I

veces mayor a Ia misma en emisor común.

Idealmente la resisteneia de salida de una fuente de

corriente debe ser infinita (conductancia nula).

13á

.a

trtEoooaIa

.5Eo.,boaEoco|'go,a!ag.9a¡a-bo-c'0LI()

af-t

¡E3(,E

É,oFoo-É,F

Éob6zEF

!l(,

i

L37

Eeneralmente un regulador de corriente se presenta trorno

tn la Figura 4E y sus cualidades esenciales se puden

definir por los siguientes parámetrosn que tradutren la

amplitud de la corriente Is de salida a permanecer

constante cuando varfan.

La tensión de entrada Ve

La tensiÉn Vs aplicada en la salida

La temperatura T

SR = Eoeficiente de regulación (transconductancia):

Se=

E = Eonductancia de salida:

E= A I= ./ ¡Vs AVe=O aT=O

Sr = Coeficiente de temperatura:

sT= AIb./AT AVe = O AVs = O

coef icientes deberlan .ser todos nulos.

Ials./¡vel AVs=o AT=0I

Idealmente Éstos

lSB

oa-C!¡.boIt

€b€.9=ttoÉ

aolf

EDI¡¡

o!gttstH

Io!gtIg

Ia

Unircnidod rulGnomo dc 0ttidcnf¡

Sección Bibliotsto

139

Sabemos que el regulador gerie repFesentado en la Figura

4q perrnite tener entre emisor v masa, una tensión

constante. De Ésto re=ulta, que Fara obtener una

corriente de emisor constante, basta conectar una

resistencia pura R, ver la Figura 49. La corriente de

colector será:

Ic =oC fe + I"*

Esta corriente Ic se puede utilizar coi¡ectando la trarga

en serie, en el circuito colector, ver la Figura 49,

trtro modo de llegar al tnismo resultado

razonamiento de pa=os que se representan

e5

tn

por medio de

la Figura 5O.

Los esquemas trErresipondientes muestran que el transistor

está ef ectiva¡¡ente f uncionando en base co¡nún. (Esto

supone sin emabergo que s;el tenga R" )) r. , Si guerernos

representar el punto de {uncionamiento sobre las

caracterfsticas de salida del transistorr sr irá

observando gue la recta de carga está de{inida por la

siguiente ecuaciÉn:

Vcb - Vcc - RIc É tambiÉn Vcb = (Ve - Vzl - RIc

El resultadt se rnuestra en la Figura El. Esta nuestra que

140

aa¡to-sboo€bo€.EtItot-d.FtoFI

€

'.8c,coa¡áo-C3'o¡ca.F€!LoaboIg=ooÉ

aotÉ,DeIL

L4L

N

.Ei9r9|'EstLe_¡o>

'i 'iEE

3-Eac5€€E'E3ar .F

,r!g-3---I3g

oú)

EDIIL

142

jIoIÉo€IEoE=Ict€oa- a-3N!a-r!

i¡¡ (,.=vY'E=ñ-Est€o.Fc=e

gItb¡'to€I.Ft,oE

a

-Ít

¡/

143

si sE! aumenta R (caso 1) ó Ve tcaso 2), la corrienteresultante en el colector es prácticamente la ¡nisma. Es

importante que Vz no cambie, porque cambiarfa el valor Iey por consiguiente el de Ic.

En los circuitos de la= Figuras 4? y 5O, el punto en

común entre la salida y la entrada es el polo positivo.

5i se quisiera tener un punto común negativor sE lograrfautilizando un transistor PNP como lo muestra la Figura

52.

Se calcula los parámetros principales para el esquema gue

rerpresrnta la Figura 5O teniendo en cuenta la relación:

Is !:{ I"" + fcso

"C = Eanancia de corriente del transistor en base comün.

I""o= Eorriente de fuga (colector a base)

La transconductancia de regulaciÉn:

SR= AIs/aVE =¿( IRE/VE = {.f Rc *AVn¿ I AV,

Se observa que AVn= I AV= csnstituye el coeficiente de

144

r5Eo.,ot.5Iooc.9ttooo-E.!bboc,

€Lo€g=IoG

a

Nto

EDI|¡.

145

regulatriÉn ordinaria dE! un regulador sErrie de tensión y

aproximándolo resulta:

SRsl./RE*Fz /R,

Expresión válida si se tiene:

Rr i) r.

1/¿+ l) RE + h,r e )) r,

La conductancia de salida:

Es = - ars ./ avs g hrzb -- }rroe I (/3+ tt

5e nota que Éste resultado eE aproximado y suFone un

montaje en base comrln puro.

RE>>h'e*Fz

Para el coeficiente de temperatura, recctrdemos gue para

transistores de silicio l"ao es del orden de los mA

(general¡nente despreciable! y su valor se dobla cada seis

grados centfgrados.

Para transistores de germanio f""o es del trrden de los

t4é

rnicroamperic¡s y su val.or 5e dobla trada l0"tr-

Bbservando que AVne I tT constituye eI coeficiente de

temperatura ordinario de un regulador serie de tensiÉn

resulta finalmente:

Sr & | f Re tll<X, ¡ tOO)* Vz - l{l + alcso / aT

Se observa que si no Ee cumple la relación R. )) F= * h,l El

no rEr trata de un montaje de base común Puror y el

tÉrmino A Icso f AT se convierte en S ( a IcBo f AT) Eln

donde S es el factor de estabilidad tÉrmica propio del

transistor asf montado.

Recordemos que una exFresiÉn simple y válida Para es€l

siempre que se tenga lA+ 1l RE >> h' El + ?z

!i=[(h$e#rzlfR.+1]

o más generalmente

$i=E (h,,e *Rel lRr+ ll

La calidad de regulación aumenta con R es decir con Vzt

pués:

RE =V^" f I"r sVz f Is

L47

5e observa guErr al aumentar el valor de R= r aumenta Vz.

Para tron¡pren=iar las variaciones térmicas de la tensiÉn

base emisor del transistorr 5E puede colocar en serie

con el Zener un diodo co¡no se observe en la Figura 53-

Al hacer el disello debe asegurarse que el diodo trabaja

en la zona de ruptura (I, ) Ib ) es decir se debe tener:

(Ve-Vz)./R

Entonces,

R, ( 13 1Ve-Vzrl Is

La misma condición expresada en términos de Re sie

escribe:

(Ve-Vz'/Rr )Vzf (.P+ l)*Rr

Entonces,

R,

r48

G-o,o.qorFcoE

oEoaot-Lote,o!ot|'sl'bt.Ft=.-gogc.9E

.b.F

C:9a,oacoeEo(,

a

]ri)ro

É,t(,IL

Univcsidgd auronomtI de Occidcnt¡

Scrción Bibliotcco

149

2.7-l Regulbdores Simples l'lejorados

Se observa que la expresión de coeficiente de regulación

Zener simple, se vÉ que la regulación puede mejorar

aumentando R, pero si se quiere consgFvar la corriente

I, , Fn R,, sin cambio, ésto suFonEr que tambiÉn aunente

Ve.

Una soluciÉn consiste en reemplazar Ia resistencia R, Por

una fuente de corriente idÉntica a las que se acaben de

estudiar y que se puede observar en la Figura 54. Esta

solución permite obtener a la vez una corriente I,

deseada y una resistencia dinámica q elevada

(resistencia de salida de la fuente de corriente) r todo a

partir de un valor razonable de Ve.

En la Figura 54 se muestra que se puede aplicar la misma

solución al cascl del regulador serie de tensión

compensado.

7,7.2 Utilización de l'lontajes Tipo llarlington

Se sabE que pera obtener resistencias de salida bajas es

necesario utilizar transistores de ganancia /3 elevada.

trtra ventaja muy importante de tener gran valor de ,t¡ r ES

r50

a

lfto

É=(,tr

151

Qurr aún con fuertes trE¡nsumo de selida, el trong¡umo Ib en

la base es relativamente pequefftr v Égto permitirá

utilizar un diodo Zener de baja potencia. Una forma de

obtener ganancias .P elevadasr ES esociando dos

transistores ( o másl en montajes tipo Darlington-

Fecordar que el montaje Darlington de La Figura 55t eE

equivalente a r¡n transistor único cuye5, caracterfsticas

están indicadas Grn la misma figura.

Otras combinaciones tipo Darlington son posibles

asociando un transistor PNP con un HPN. La Figura 56

muestra por ejemplo tr6¡tr¡¡ se puede obtener un transistor

equivalente NPN cuya=i caracterlsticas se indican en la

misma figura.

Es importante anotar gue en éstos montajes la corriente

de fuga del transistor resultante, es igual a Ia primera

muttiplicar polrpZ + I del segundo PElr eso Els necesario

que el primer transistor tenga una fuga tÉrmica I

mlnima.

Se puede decir que el primer transistor (Tr l r determina

esencialmente la ealidad de transistor equivalente y el

segundo (T2), sus linitaciones en potencia.

1s2

iIl¡a

itligi El te¡ Él r*/----\

oIoFa-

G

-G.F

Co.Fo.sb0ao.9a-ao

.q0.FEo=

Itftú)

É,DIIL

Io¡!!g=+¡ñ_;-TTá:Ífl?---i _É¡i*t

I

c, lP!EId\(r\:

;tɡoota ta.- .-I

AG

z-ro'z-t

FF

aJ-- - --

153

-3+tt

d=GI-G-ÉoJo.E¡-gc¡co.,ogE¡.o?E¡.o€g3:¡ñ-E-gtooc3--arEEOEaFcEO

coEeo.gEb¡-o0ae-E¡E€-9l'=t=0tgdr)

754

La Figura 5É muestra como se puede aplicar Éstos montajes

el trastr del regulador serie, Y al regulador serla

mejorado respectivam.ente. En Ésta figura la {unción de

los diodos Grs trompensar térmicamente las junturas base

emisor de los transistores¡.

La Figura 5á muestra una aplicaciÉn al caso del regulador

paralelo simple.

Algunas veces para disminuir la inpedancia de salida a la

alta frecuencia del regulador de tensiónr se conecta en

paralelo con los puntos de salida. Un condensador EZt de

capacidad relativa¡nente baja. Este traso se observa en C2

de la Figura 56. Sii la capacidad de éste condensador

fuera excesivamente alta Ia fuerte corriente instantánea

de carga podrla dafilar el transistor serie T2.

A veces se desacopla el diodo Zener por medio de un

condensador, truya función principal es observar los

ruidos propios eventuales que ese! componente podrfa

producir.

2.8 REEULADORES SII'IPLES VARIABLES

En algunas aplicaciclnes es netresario tener a disposición

fuentes reguladas que varfen de un margen preestablecido.

155

Se habla en Ésta

{uentes y de sus

secciÉn de las formas

principios básicos.

de obtener dichas

2.8.1 Reguladores Variables de Tensión

Et más simple es el regulador Zener assciado trE¡n un

divisor de tensión variable, Io que =;e lagra tron un

potenciÉmetro. En la Figura 57 se ilustra su circuito.

Evidentemente ésta con{iguraciÉn ngl es muy ¿consejable

pg¡rque conduce a resistencias de salida demasiado altas.

Una solución más racionel consiste ern reemplazart el

circuito anteritlr pc¡r un transistor serie ccrÍl6r aFaretre en

Ia Figura 57, puÉs de Ersa naneFa 5e reduce

considerablemente la resistencia de salidar Ye gue

resulta dividida por el factor ¡ + I del transistor.

Fara obtener rrayor ganancia el transistor serie puede ser

reemplazado por un montaje Darlington. Ver Figura 57.

Fodemos conseguir un Zener variabler utilizando el

tircuito de la Figura SElt consiguiendo de esa manera un

regulador paralelo variable. Este Zener variable tambiÉn

se puede utilizar tromE referencia para un regulador serie

resultando asl, el regulador serie variable de la Figura

5E|. Una ventaja de Éste montaje es que las junturas base

15é

tIItIt{

¡xgEa

a-o¡EEt

oo.Eo.9¡.ILocoNOoLo!t.E=CIoÉ,

IIN

txEt-o¡EEt

t{

¡xgEtaa

o¡EEt

ñ¡o

É,Dc,|!

157

agá0Lg

o0a-o

oEooLoÍt.E=ooÉ,

I

@tf)

É,

=I¡t!o+frl

¡i¡

158

emisor de los transistores 5e trEfi¡pensan mutuamente, desde

el punto de vista térmico.

2.A-? Reguladores Variables de Eorriente

Toda caracterlstica en un transistor en bese comrlnt

corresponde a un valor particular de la corriente Ie-

Variar la corriente de salida suPctne cambiar de

caracterfstica, es decir, cambia Ie.

La variación fe se puede lograr por varios métodos:

Eolocando una resistencia de emi=or variable como en la

Figura 59. Aquf se tiene una resistencia de protecciónt

que cuando el potenciÉmetro está en su valor orlnimot

impide que la corriente supere el valor llmite de la

corriente emiEiclr.

Utilizando comc¡ re{erencia un Zener variable tal corttc sEt

definió. Observar la Figura 59.

Un'rvrrs¡¿oO ruf0n0m0 dc (kll¡nt¡

S¡ción liblioho

159

5l

flEo .slIt

EEta¡l ll

oOc.gbbo(toE

-agso

ogo€otC'oÉ,

a;to

É,DIl!

tar>|G?i€Tr!

J'hÍlt ?h5l slE

É"l.:

160

3. trONTROLES DE VELOCIDAD PARA FIOTORES IE

5, 1 EENERALII}ADEs

Eradualmente la industria, buscando mÉtsdog de producciÉn

más rápidos y =;eguros;r ha adoptado imnu¡nerables equipos

electrÉnicos Fara cubrir sus Propias necesidades-

Podemos decir que la electrónica industrial estudia

fundamental¡nente la aplicaciÉn de las técnica=

electrónicas al control autornátieo de esos equipos y

procElscts industriales.

Las dos razrlnes {undamentales PaFa utiliuar contrsles

automáticos son de tipo económico:

Insuficiente número de operarios para realizar una cierta

función É demasiado costoso el utilizar el número

su{iciente.

l{ayor eficiencia del contrsl auto¡¡ático.

16t

Los controles automáticos eliminan la necesidad de una

supervisión constante de un FrotrElso rutinario. En Égte

Easo, los controles no hacen nada gue [¡n operario de

aptitudes tralificadas no Pudiera hacerr Pelro existen

procEr5o5, que supongln tareas suFGrriores a la habilidad de

cualquier opErrarir¡, bien sEla pr¡rque el prEcEr=;Er implica

parámetros que rio =icln sensibleE' el operario (demasiedo

rápidos, poco visibles, etc. l, bien sea gue el Proceso

impl ica paráfnetro5 sensibles el opererior pElrctr Pera

obtener un control óptimo 5e utilizan tel número de

variables, que un sÉlo oPerario ó variosr aún no altranzan

a rEalizar.

Por trtra partE!, los operarig's pueden trabajar con una

eticientria óptima sólo durante perfodctEi de tiempo

rel.ativamente cortos Y en condiciones ambiEntales

adetruadas. En cambio, los controles automáticos núnca É

rara vez Eie cang,an y pueden s6lr disefiados Para trabajar

prácticamente en trualquier tipo de ambiente.

Las printripales ventajas de lo= equiPos de control

electrónico pueden reEiumirse ast:

Velocidad. Los dispositivos electrónicos opErrari

trráctitramente en forma instantánea.

162

Adaptabilided. Las unidades electrónicas básicas pueden

combinar=;e en un nú¡nero prácticamente ilimitado Ern

formas, de modo que pueda coriseguirse cualquier forma de

seffal ó amplif icación que se desee.

Ausencia de partes mÉviles. Esto suFone menor costo de

mantenirniento y mayor vida útil.

Posibilidad de transmisión a larga distancia. Usando

equipos electrónicos es posible transmitir a distancia

las seftales de control a sitios alejados del operador o

inaccesibles para Él' Esto se tronoce comE telemando'

Etrag ventajas generales, Los equipos electrónicos 5c¡n

silenciosos en su funcionamientot y en condiciones

normales no necegitan cuidados especiales. La energla

requerida es a menuds muy pelquefta y puede obtenerse de

baterfas, tn lugares donde haya red de suministro Atr.

Eeneralmente las ventajas de los equipos electrÉnicos

siuperan en buen grado los inconvenientesr Y comparados

con otrag tÉcnicas de control n ninguna de ellas pueden

mejorar lo que hacen Els;os equiFos.

En modo general

control:

pueden consideraFsEl dos sisten¡as de

1É3

El de bucle cerrado y el de bucle abierto-

El sistema de bucle abierto constituye la fr¡rma más

sencilla, e implica el hecho de que el equipo de control

clpeFa independientemente de la carga controlada.

Ejemplos sencillos pueden ser el control de volúmen de un

radio receptor É el control de voltaje en un generador.

Egte sistema pude opErrar en dos formas diferentes:

trontlnua É discsntfnua (ON/BFFl. Como ejemFlo de la

discontfnua puede considerarse el funcionamiento de un

calefactor, el cual Ee conErcta a la red de alimentaciÉn

por intermedio de un interruptor, cerrando y abriendo el

interruptor puede lograrse una temperatura proil¡edio tromo

resultads final. Por el contrario, si en lugar del

interruptor se utitiza un reÉstator 5E tiene un control

de bucle abierto de forma contfnua. El circuito

permanecerá cerrado, Fero la tenperatura dada al

calefactor dependerá de la posición del reóstatot

pudiendo variárse de mfnimo a máximo de una maneFa

contlr¡ua, Iográndose mayoF exactitud.

En el sistema de bucle cerrado, la salida ó cárga

controlada esta Ligada al equipo É unidad de control a

164

travÉs de un siste¡na adicitrnal de realimentaciÉn- Un

ejemplo =encillo es el del horno ca=iErrct que mantiene 5u

temperatura constante con ayuda de un termÉstato- El

funcionamiento del termóstato depende de la temperatura

del hornor y a su vErzr el termógtato oPera cctmo

interruptor para el circuito del horno, estableciéndose

asf el prc¡cGlso de realimentación.

Este sistema tambiÉn puede funcionar en forma contlnua ó

discontlnua. El ejemplo anterior esi un cascl de control en

forma discontlnua.

A partir de 1940 tomÉ irnportancia el sistema de control

de bucle cerrado en *orma contfnua. Especialotente

tratándose de cargas de tipo mecánico. Este sistema se

troncrcEl con el nombre de servo sistema ó servo¡necanismor y

el diagrama en bloques de Éste puede verE¡Gr en la Figura

áo-

La seFlal de realimentaciÉn proporcional a la trergar =Et

trÉropara contfnuamente con la seflal de referencia a travÉs

de un detector de error para tratar de mantener une

salida de carga constante.

1É5

E:9ooa-coE0oL

6(toL.FEooottC'Eoa-oac=o!t0o3II4¡ÉooEC'LCD.9o

ao(o

EDIl¡.

1C6

5.2 EL t'lOTtrR D.tr.

Los dispositivos rotatorios de conversiÉn de energfa

electromecánica =;on tronocidos popularmente comct máquinas

rstatorias. Están clasificadas tromo máquinas de

corriente directa É si la energla de entrada a las

máquinas trroviene de una fuente de corriente directa. Se

llaman máquinas de corriente alterna, sri sus salida= s,on

periódicas ó si la energla primaria de entrada proviene

de una fuente de corriente alterna'

Una máquina rotatoria es; un generador si convierte

energla mecánica tn energfa elÉctrica y se denomina motor

si convierte energla elÉctritra en mecánica.

Los generadores son usados Para proporcionar energfa

eléctrica a las trasas e industrias, y los motores Para

hacer girar dispositivos mecánicos tales trorno

ventiladores, bombas, aplicacionEls en el uso de máquinas

en sistemas de control, Fara transportar in{ormaciÉn de

una parte a otra dentro del complejo en que operErn.

3.2.1 l'láquinas de trorriente Eontfnua

El debanado inducido de un generador de corriente

conttnua está situado en el rotorr tomándose la corriente

tb7

de É1 á través de escobillas

inductor está en el estator Y

contlnua.

carbón. El debanado

excita tron corriente

de

5e

En la Figura ó1 sel representa esquemáticamente una dfnamo

muy elemental de dos polos. El debanado inducido Eie

reduce a una única bobina con N espira5 truyo5 laterales

representados pcrr ay-a están situados paralelamente

al eje sobre generatrices diametralmente opuestas al

rotor. Este rtltimo gira a velocidad uni{orme arrastrando

mecánicamente For su eje. El flujo en el entrehierro st

distribuye según una onda aproximadamente plana tromo 5e

puede ver en la Figura b2..

La rotación de Ia bobina induce Eln ella una tensiÉn eln

funciÉn del tiempor truya forma de una es semejante a la

distribución espacial de la densidad de flujo. Aún cuando

el fin perseguido Els el de engendrar una tensiÉn

contfnua, Ia tensión inducida en una bobina única E!5

siempre alterna, por lo que se requiere rectificarla

posteriormente, lo que en ocasioneei se realiza en el

exterisr ¡nediante recti{icadores semiconductorers. En los

dlnamos clásicos la rectificaciún se hace mecánicamente

por medio del colectorr euEt es un cilindro formado For

segmentos de cobre (Delgas) aislados entre sf con nrica y

montado el conjunto sobre el mismo eje del rotor aunque

168

oa-c.,Egoo=.E.Fco(,o!toctC'to

=

a

(o

É,3IIL

coF(,l¡¡

dl¡¡f¡,o

Jfr8Éc,l¡,FE('ouroglo

Ro=É,2elr¡o

zoolJ

ü¡oo|

JJ

Universi,j.r.t , ,,t,r,CfI10 dg oCCidCnl¡

Sccrión Eibliotato

'- --Y--'-

169

dcioct

.EE oE:-.-. -E-oügoo5eEEgoEo.E5o

3oo!tITttlJ=:IaÉ-F

9!tOJ'I<o

g€3EEg€-

EEpóocEg

a

Ntg

E3(9l¡.

¡

I

I

I

I

.o¡3ñJ-El¡-a-oo<6ea3

=!!¡oo

OGI

L70

elÉctricamente aislado de É1.

Unas escobillas fijas qt¡e se apoyan sobre la superficie

del colector conectan el debanado inducido trcln el

circuito exterior. Se procede a la conmutación porque en

las máquinas de corriente contfnua el inducido se sitúa

en el rotor. En un generador elemental el colector serla

de la forma indicada en la Figura 6l

Para obtener el sentido de rotación seftaladot Ell lado de

bobina que en cualquier momento sel haya bajo eI polo sur

queda siempre conectado a Ia escobilla positivat y el que

=e haya bajo el polo norte a la negativa. Ef connrutador

realiza una rectificación de snda completa, trans{ormando

la onda de tensiÉn entre escobillas a Ia forn¡a de la

Figura 62.

Si circula una intensidad Por el circuito exterior

derivado de las escobillas, nacerá un Par debido a la

interacciÉn entre los campos magnéticos del rotor y del

estator.

5i Ia máquina actúa tromcl generador éste par se opone al

movimiento t y si actúa tro¡no motorr PáF V movimiento

tendrán eI misnro sentido.

17l

Eon el colector elemental descrito anteriormente e¡El

consigue una rectificaciÉn mecánica, que en el tra5o de

una bobina rlnica trofno la de la Figura ál r e5 una

rectifisación de onda tromPleta. Sitrlan daftos bajo el

supuesto de una distribución senoidal del flujor la forma

de onda de tensión media É contfnua exPreseda

matemáticamente asi:

Ea=tlf Sen ¡rt d(¡*tl =2Ai. *trlN/.,t

I lrJNp

¿

En las máquinas de corriente

expresar la tensión Ea en

mecánica }fm.

contf nua cts

función de

conveniente

la velocidad

Eo¡nolA=Pl2 *lllm

Donde P es el nú¡nero de polos de la máquina-

Haciendo eI reemplazo trorrespondiente:

Ea = PN ./fí p * Utm = ?PHF * n I bO

El devanado de bobina única supuesto carece de realidad

prácticar sE hará necesario exanrinar luego con mayor

atenciÉn la acción del colector, sin embargon Ios

resultados de la ecuaciÉn anterior son suficienter¡ente

172

correltrtc¡s para la rrayor parte de los devanados

distribufdos para corriente contfnuer siempre que N scl

tsme como número total de espiras en s'erie comprendidas

entre los terminales de inducido. Normal¡nentet la tensión

sEt er(pFesa en función del númertr total de condutrtores

activos Za y del ntlmero a de ramales paralelos en el

devanador ya que dos laterales de bobina forman una

espiran V I I a de Éstas están conectades en serie, el

número total de espiras Eln serie será N = Za / ?ar Por lo

tanto la ecuación anterior nos dá:

Ea=PZaf?'aií g lrfm=PZaf a I nlbO

La Figura É3, reFFtsenta esquemátisamente una máquina de

corriente contlnua. El estator es de polos salientes

exitado por una É mág bobinas truyo flujo se distribuye en

el entrehierFr¡ simétricamente alrededor del eje de los

polos inductores ó eje principal del carfipo. Las

escobillas están situadas de {orma que la .conmutacióntiene lugar cuando lss laterales de la bobina

trorrEr=lpclndiente están en la zona neutra media entre los

polos. El eje de la onda de fuerza magnetomotriz (F.m.m) n

del inducido queda situada alrededor de la lfnea de

escobillas. (La posición geomÉtrica de las escobillas en

una máquina real difiere uno=; 90 grados elÉctricos de Ia

posición indicada en el dibujot debido a la forma de las

173¡

0=carEoc,o!toÉE-ctEEÉ='oÍtC'.g€

Eo=¡too

:E(,oa-EoooLÉLoÉ,

tÍt(o

É,:tI|¡.

-.r}-Yog)2>\

¿''l :-5l5,3íE

L74

tronsrxiones del colector, Fara mayor sencillez normalmente

5e represEntan los circuitos como Puede verse en la

Figura É3.

Arln cuando tanto el Par magnÉtico tromo la tensiÉn

inducida son independientes de Ia forma de onda de

distribuciÉn de flujo, continuarcilnos g;uPoniendo que la

distrihuciÉn de ta densidad de flujo en eI entrehierro es

senoidal. El par puede determinar5e partiendo de lss

caroFE E¡ magnéticos, e¡(presandose en f unciónr de la

interacción del flujo de excitación por polo en el

entrehierro fr d y !a trg¡npon6rnte espacial fundamental r Fa

de la onda de F.t'l.l'1. del inducido,

Eon las escobillas en cuadratura, el ángulo formado por

Éstos trampos es 9O grados elÉctricos asl el par está dado

por:

J=itz (Pf2f frd*r

El valor punta

inducido y de su

vercEls Éste valort

de la onda

conponente

entonces¡

triangular de

fundamental Fo,

la F.l'1,l'l de1

e=deA¡¡Í

2iia f,r ia=f= PZa f

175

Ka * ñd i" (3. 1)

()cio

-cE.i:ot.--gr--¡'-E3=€=o-C'OE€

3É-41EgEotEgE

It(o

É,DIl!

i€6g'a=F5FL

176

Siendo Ia

inducido Za

inducido á

mismo, y

la intensidad en el circuito exterior del

el número total de conductores en el devanado

eI nú¡nero de circuitos en paralelo en eI

Ka = PZa f Z'if a

Una constante que depende del disefio del devanado.

El etecto de distribuir el devanado en varias Fanuras

puede verse en la Figura é4, en la que cada una de las

senoides rectificadas cctrresPonde a la tensión inducida

en cada una de las bobinasr siempre que la conmutación

tenga lugar en el momento en que sus laterales pasen pur

la rona neutra visto desde el colector la tensión

inducida no eE más que la suma de las tensione=i

ractificadas inducidas tn cada una de las bobinast

conectadas en serie entre escobillas y en Ia Figura É4t

está rErpresentada por e . Eon unos doce segmentos É del

gas por polo en el colectorn .las ondulaciones se hacen

muy pequeFfas. La tensión media inducidat observada desde

las escobillas, se obtiene de la ecuación:

ea = Pflbob fn gd * Ufm

número de espiras

t77

Siendo Nbob el de una bobina. EI

devanado distribufdo con E

paralelos entre escobillast

bobinas conectadas a circuitos

Ia tensión en Éstas es:

ea =E/a* e&bob = PHbobtr /.i| a *gd *l¡'fm

2 siendo 7a el número total

en el devanador Por tantol

Fero lt tr

conductores

=7-al

activos

de

ta = ( FZa f 211 a, * Od lrfm = l{a * ld * hfm

Comparando !a ecuasión (3.1' EEn la anterior se obtiene:

ea*i" = Thfm

Esta sencilla ecuación nos dice que la potencia elÉctrica

instantánea relacionda con el Par magnÉticor fluyendo

dicha potencia en unct u otro sentido segrln la máquina

actrle coflro generador ó como motor.

El flujo en el eje magnÉtico principal es debido a la

F.t'l.tl. combinada {l{e if de los devanados inductorest

y la relación f lujo F.l.l.l.l. Para la geometrf a particular

del hierro de una máquina viene dada por la

trorrerspodiente trurva de magnetizaciónr de I'as que la

Figura 65 es un ejemPlo en el que'scl ha puesto que la

F.l'l.l'|. del inducido no tiene efecto sobre el f lujo en el

178

Eje printriFal r ya que tug ejeg

perpendiculares entre sf .

respectivos

Eiiendo ta F.Fl.l'1. inducida proporcional a la velocidad de

variación del flujor ES más conveniente trazar la curva

de magnetización en función de la F.e.m. inducida e a

la velocidad uniforme hlmo. trofi¡o se observa en la Figura

45.

Eon un f lujo dado, la F'E-ltl. inducida e a cualquier otra

velocidad bla es; proporcional a Éstar es decir:

=a / l¡fm = Ka frd = .ao / ldmo

=a=hfm/l{mo eAo

La Figura É5 cctrrErspclnde a la curva de magnetización tron

sólo un devanado inductor excitado.

En el sistema mostrado en la Figura éár supEnga¡nos que

los lineamientos de construcción de la estructura

magnÉtica son tales que la reluctancia de la trayectorfa

magnÉtica no varfa conforme el rotor cambia su posición.

Esto significa que las inductancias propias L, Y Lz de

los dos embabinadosr [D varfan respecto a {, (supongamos

ó

Uninnid¡d luloneno dt llGddülr

Sación libl¡oico

179

_._._.v.--.q

C'=c-g0(to!to.5=-ct-E'Eoc=oEc-o6C'Na-c'cC'C'Eo!toC'L

=()

a

ro(o

É,3I|¡.

=a$-z,1r,l

ra-*zl^l

ottT-Iat--I

180

c'o'6C'a-C'xoo9ooa-co.t ||-¡o!tcoC'

.9¡¡o.FC'.FoS

oC'{-rocIC'EC'Eo66

a(o(o

É,

=I¡r

181

que eI rot6r gira a una velocidad angular constante lrlt de

mod que 4 = Ht). La inductancia mutrla de los embobinados,

l'f variará trsn & | PErque la orientaciÉn de los dos

embobinados entre sl, cambia conforne cambia .Í r Y

trctnsecurnternente cambia el acaplamiento magnÉtico entre

ellos. La magnitud de la inductancia mutrla l'l (J ! es

máxima cuando los dos embobinados están magnéticamente

alineados a lo largo del ¡nis¡no eje. Euando los ejes de

los dos embobinados Bcrn perpendicularnrente entre sf r Fl(¿)

ErE; trero.

El valor de l'l(¿ ) en otras posiciones depende de la

distribución espacial del trampo magnético en el

entrehierro. En la mayorla de los traductores prácticos

ésta distribución puede considerarse senoidal- Si Éste se

suponÉr que es el traE¡o de la Figura ÉÉ La variaciÉn de Ia

inductancia mutrla con respecto a está dada For:

l.l (¿l = l.lmax Eos "C

JEe mide a partir del eje del embobinado estacionario.

El valor de ¿ = O implica que los dos embobinados

están alineados a lo largo del mismo ejer y gue 5u

orientaciÉn es tal que los flujos devidos a i, (t), El

i2 (t) se suman en la trayectorla magnÉtica mediante

TE?

procedimientos n¡atemáticos llegando a la ecuación:

t V I = t E R I + P t Lz I + t L*l bf ] E I l

Donde t L"cl es la matriz de inductancia en srovimientot y

tiene valor rnáxims cuando los ejes magnéticos de los dos

embobinados están formando ángulo recto entre sl- En

otras palabras, la inductancia en rnovimiento es máxima

cuando ta inductancia mutúa E=; cero. EI término P E Lzl

E I 3 representa los voltajes inducidos, puesto que eI

tÉrmino t L< I hf E I J represente los voltajes inducidos

y en movimiento, no alcanzan al mismo tiempo su náximo y

mlnimo.

Los motores usados comEt dispositivos de posiciÉn pueden

considerarse trctmo dispositivos linealest puesto que el

diseffador hace todos los es{uerzos que permiten esegurer

gue opclrarán en el rango lineal de sus caracterfsticas de

magnetización, de suerte que el cernpo magnÉtico es

directamente proporcional a la corriente de excitaciÉn y

no hay histÉresis.

El control de los motores D,tr.

dos formes diferentes:

se realiza usualmente en

La armadura se conecta a una fuente de corriente

rBs

tronstante,

tronstante.

de suerte que su corriente Ia eEi también

La excitación del campo en derivaciÉn se varfa. Tal motor

D.C. es llamado motor Dtr de camFcl controlado.

La corriente en el embobinado de carnpo en derivación sr

mantiene constante, de suerte que el campo magnÉtico clti

constante. La armadura =¡c! conecta a una fuente de voltaje

variable. Tal motor DC es llamado motor DC de armadura

controlada-

La Figura 67 muestra un motor Dtr de campo controlado

acoplado mecánicamente a una carga. En Éste cestr la carga

está directamente acoplada al motor. Eiin embargo,

generalmente se usan trenes de engranaje entre el motor y

la carga. La entrada al embobinado de campo del motor es

vp (tt. La velocidad angular del motor y de la cerga,

lrfm = Hu se considera cc¡mc¡ la salida. Los términos R, y

LF son la resistencia y la inductancia respectivamente,

del embobinado de campo ; if (t) es la corriente, ig (tt =

Ia es la corriente de armadura cor¡stante, Jm y f- , scrn

el momento de inercia y le fricción viscosa asociada al

motori v Jr_ y Fr. son los parámetros eorrespondientes de

la carga.

184

oEge.FcotoÉLEoC'

oIt

ctc¡so

Jo

=

tEo¡5'(,0

a

¡-@

É,D(tl!

tB5

En la Figura 68 se repFeselnta un motor DE de armadura

controlada. La trarga está acoplada mecánica¡nente a la

armadurar va Eea diretrtamete É a través de engranes-

El voltaje aplicado ala arrnadura es Va (tl; Rat es la

resistencia de armadura; La, la inductancia de armadura;

ia (tl, la corriente de arr¡adura y el voltaje generado en

la armadura eb (tl.

3.2.2 Regulación de la Velocidad del Flotor Electrico

La industria requiere frecuentemente motores elÉctricos

Eln los que sea posible varier cotl continuidad el número

de revoluciónes; otras veces interesa mentener constante

la velocidad, ante variaciones de la trerga.

Et motsr casl exclusivemente usado, es el de corriente

contfnua dada la gran facilidad tron que se puede obtener

dicho control, actuando sobre el circuito de armadurat É

bien sobre eI de excitación.

La velocidad rotórica de un ¡notor asincrónico (ca) r viene

dada por Ia expresión:

rl = (éO * f ) f p

1BÉ

o!tC'ob.Fco3t

oL=!tC'Eboo!t(tc¡Lo.Fo=

I

@(o

É,

=IlL

LB?

Siendon=F.p.mi+-Hz; P - pares de polos.

Por lo tanto para lograr una variaciÉn de velocidad

deberá actuar sobre:

5€!

Variando el nú¡nero de polos. Esto obliga a contrufr

nrotores vsluminosos y pesados; además Ia variaciÉn de

velocidades no puede hacerse gradualmente¡ sino a saltos

bruscos (5OOOt l5OOr 75Or óOOr lOO r'p'm).

Este procedimiehto se denomina Dahlander y suele hacerse

mediante cc¡ntactoreg.

Varianda Ia frecuencia de la red: Éste mÉtodo precisa

disponer de una fuente de alimentación de potencia

separada, cuya frecuencia y tensión puedan regularse a la

velz y en razÉn directa una de otra. Una instalación de

Éste tipo resulta muy cara.

Variando las registencias retóricas. Eonsiste en conectar

en los anillos colectores del rotsrr y en serie a log

bobinados rotóricos, unas resistencias variables.

Cuanda se emplea Éste mÉtodo, la velocidad puede variarse

de forma contfnua sin saltos brustrosr y dentro de un

márgen amplio.

lBB

Sin embergo debe tenerse en cuenta la pÉrdida de potencia

sobre las resistencias aFtadidas, que eln ningún trasE Els

despreciabler por Éste motivo el rendimiento de éste tipo

de instalaciones es muy bajo.

Por los motivc¡=i que acabamos de exponelr y Pclr la gran

{acilidad que hoy en dia es posible obtener corriente

contfnua regulable (mediante los modernos EitrR'Sl r 5t

prefieren lo= mstores de Ec. t Para regular la velocidad

de giro.

El rnotor ctr, , EI=i una máquina que trcrnvierte una potencÍa

elÉctrica, en una potencia mecánica al eje de rotación.

El principio de funcionamiento 5e basa en los fenÉnrenos

electromagnéticEsl Ésto tsr en el hecho quGr una espira

libre al girar alrededor de su ejer Y recorrida por une

corriente contfnua, sumerja en un caítpo magnético normal

al eje se traslada de forma que tiende a abrazar en todo

¡nomento el flujo ¡náximo. El Far resulta máxino cuando la

espira ns abraza el flujot y nulo cuando corta el tlujo

máximo. Disponiendo muchas espiras iguales y radiales aI

eje de rotaciÉn común, con el artificio de alimentar

únicamente la espira gue no csrte el flujo de llneas de

fuerza (mediante eI colector de pacinotli l t s;e logra

tener en el eje un Far tronstante en el tiempo.

Uninridod aulooomo dc ocid¡nhS¡rci6n libliol¡o

tE9

Las espiras rotóricas, trc¡rl su movimiento cortan un flujo

de Ifneas de *uerza, induciéndose a ellas una tensión

alternar eue por e+E!trto det trolectorr 5t manifiesta en

los extremos de Ia máquina, trrtrno una tensión

unidireccional que sEr ctFone a la tensión de alimentación;

recibe el nombre de fuerza contraelectromotrlz (E!.

Finatmer¡te, debe tenerse en cuenta La cafda de tensión en

los bobinados rotóricos.

Las ecuacione5 gue. regulan el comportamiento del motsr

Ec. , sori en general I

V=E+Ra Ia

E = K.hf.Oe

Em = Ki.O.Ia.

Pm = K .hf.trm

Donde V = tensión aplicada en los bornes del ¡nstor.

E = FuerEa trEntraelectromotrl¡.

Ia = Corriente de armadura.

Ra = Resistencia de armadura.

(5.21

(s.3)

(3- 4)

(5.5)

190

Oe = Flujo de excitaciÉn.

lrl = Velocidad angular.

Em = Par mator.

Fm = Potencia mecánica.

Una de las traratrterfsticas mas estimables del rnotor

Ec., EIei su capacidad para sfrecer un amplio márgen

velocidad con sencilla regulación.

Es importante el hecho de que eln generalt pueden

emplearse en tales apticaciclnesi con buen rendimiento los

motores serie, Shunt Y Compound de trtr. pctrque las

variacione= de tensión de ar¡nadura y de f lujo de

excitación, cuands se efectúan adecuadarnenter in{luyen en

alto grado en el comportamiento de Éstos motores'

De las ecuaciones (S.?) y (3.31 expresadas arriba siEl

deduce:

l¡l = E I H.Oe = V - Ra. la f K.Oe (5. ót

Esta rlltima ecuación inditra que la velocidad de un motor

elÉctrico de cE. r puede regularse haciendo variar la

tensión de armadura (V) É bien el flujo de excitaciÉn

de

de

191

(ñel .

El motor pre{erencialr¡ente usado es aquÉl de excitación

idependiente, ya que ofrece la posibilidad de realizar

separadamente tanto el cantrol de armadura tromo el de

excitación.

Para pequeFfas potencia5, s6l e=tán difundiendo con engrffle

éxito 1o= controles elctrÉnicos de velocidad de ¡notores

univer=ales, es decir motore5 trori excitación serier Que

en tantas aplicacionel=i industriales y domÉsticas sEl

encuentran.

El control de armadura y el control de excitación deben

proyectarse teniendo c¡¡ttto referencia valoFglg¡ de placa

facilitados por la casa constructora; especial la tensiÉn

de armadura (Vbl euEr no debe ser superada, Ptrr motivEs

de aiElamiento, la corriente de excitaciÉn (Ieb) r la

corriente de armadura (Iab! PEr motivos de

calentamientos.

Estudiaremtrs ahora el nrotor cc. r tron excitaciÉn

independiente en condiciones de trsbajo Ilmitest ésto est

tron par máximo y tron potencia máxima.

El motor está parado, dispuesto al arranquErr B[ éstas

19?

trEnditrione5 sEt le exige el par máximo. Por lo tanto

deberán ser máximos el ftujo de excitaciÉn y la corriente

de armadurar mientras deberá deducirse !a tensi$n de

armadura ya que la fuerza contraelectromotrlz es nula en

el momento de arranquel.

El r¡otor girado a uná velocidad comprendida entre trero y

velocided norninal (nb), debe mantenElrse trabajando a par

trEnstante (par máxima) r para quE! ello =ea posible, el

flujo de excitaciÉn y la tr¡¡rriente de ermadura deberán

5er máximos. Pero aI girar eI rotor la Fcem. (E) ha

aumentado, y por csnsiguiente deberá incrementarse la

tensiÉn de armadura (Vl a {in de mantener la corriente Ia

constante al valor máximo (Iab); trclnstcuenter¡ente 1a

potenci:r trFece! linealmente.

Ei_pm=Ks*EIao (5.7)

Si Ahora deseamos superar el nú¡nero de r-p-m (nb) de

placan nE¡ se debera increotentar la tensiÉn de armadura

(Vbl a -tin de garantizar el aislamiento de los bobinados.

Ebservando la ecuaciÉn (3.é) anotadat st llega a Ia

conclusión que el único modo de aumentar todavfa la

velocidad del ¡nstor es reduciendo el flujo de excitación

(Oel, mientras que los demás valores Vht Ebt Ibr de placa

193

deben Ferr[anetrer constantes. El

ley hiperbÉlica:

Far ¡notor disminuye según

Pm=K¿*Em*l¡l (5.8!

Para velocidades inferiores a la velocided nominal r o

velocidad de placa (nbl t el par sEr mantiene constante y

el control debe e{ectuarse sobre el sircuito de armadura-

Por lo tanto el control de arnadura es Far tronstante-

Para velocidades superiores a Ia nominal., Ia potencia

rltil permanece constante y el control debe efectuarse en

el circuito de excitación. Por lo tanto, el control t de

excitación es una potencia constante.

Respecto al mÉtodo de control de velocidad mediante el

cambio de la tensión de inducidor 5E ha de hacer notar

euer perá trarga= sumamente elevadas, es decirr para las

que elevan la catda de tensiÉn ¡i¡ * Ral hasta el valor

de una parte apreciable del numerador de Ia ecuación

(3.É' demostrada anteriormenter Que facilita el valor de

la velocidad angular del eje del motor, los eambios de

tensiÉn producen un efecto de disminución en el márgen en

que puede ejecutarse la velocidad rotórica. Para

cornFensar Ésta pequefla disninución del número de

194

revc'luciE¡ne5 5e

trofitrarElactri oneS t

trcrrriente.

r¡.relen introducir otras

contrarreacción de tensión Y

dos

de

Las contrarreaccioneg

(real imentacisnesl sirven

tensión y de corriente

sÉlo para la estabilidad del

de

no

número de revoluciones, sino coftlo protección ante

sobretensiones y sobreintensidades transitorfas.

3.2.3 Earacterfsticas de Trabajo en Estado Estable de

Diferentes Tipos de }lotores Il.E.

Los métodos analizados en la secciÉn anterior D sea los

de ar¡¡adura y trafnPo cantrolados, los embobinados están

conectados a fuentes di{erentes, de suerte que la

corriente en cada embobinado, puede controlarse

independientemente.

Estos mÉtodos son usadcts en siste¡¡as de control y lss

motores pueden considerarse trctfntr dispositivss lineales.

Eie considera otra aplicación de los motores DEt o selat

para usarlos en el ¡novimiento de cargas de tamaFfos

diferentes. En Éste método de operación el embobinado de

trarnpo y el de Ia ar¡radura están conectados en paralelo á

en serie a travÉs de la ¡nisma fuente Dtr.

195

Si el bobinado de campo está conectado erl paralelo con la

armadura, el fnotc¡r se denomine ¡notsr derivaciÉn (motor

shuntl r si está trrrnetrtado Grn serie, es llamado mErtor

Seri t.

Algunas vgtceE se utiliza más de un embobinado de cafnpot

ur¡o de ellos se tronetrta en paraleltr a la armadura y el

otro en serie con el la. Estos motEres¡ s,c'rl llamados

mg¡tore5 cofiipue5,t¡¡5 (motor campound). Los diagramas

esquemáticos de los motores Dtr en derivaciónr comPue5to y

serie se ilustran Erfi la Figura &9, y los circuitos

equivalentes Fara oPeraciÉn en estsdo estable sEl muestran

en la Figure 70.

Las traratrterfsticas de trabejo de éstos mEtorest

especialmente Ei 5e trata de motores de gran tamafifot

e5tán in{Iuenci¡das Eln gran magnitud, por la presencia de

saturaciÉn en sus estructuras magnÉtitras.

Eonsecuentemente, los análisis que de5precien Éstos y

otros e+etrtgs no linealesr ñE explican comPletamente el

comportaniento de éstos dispo=itivosr 5E analizan las

caractertsticas de estado establer a saber:

Par Vs corriente de armaduFá.

Par Vs velocidad angular.

19É

qtqcio.6 €q'6 goE Ée€ 8SSL¡.o oo+.Fa-o oo= ==

Io@

É,

=(9LL

19?

C'¡¡oCL

:.e€sOt- o9EÉ=E trco0

.F

-ú,'69'6ÉEECL(,oLe9Egú,O-{-cco'oE'g'= .=sg8b.F TF'-oe=(5

of-

É,fI|¡.

198

Velocidad angular Vs corriente de armadura.

Par Vs corriente de armadura.

El para desarrollado en una máquina Dtrr está dado Por!

Ktp = K? KF

Donde H depende de los parámetros de la máquinan y Ke eg

una constante que relaciona a 1a corriente en el

embobinado de campo y el campcl magnÉtico establecido por

elle en un medio magnético lineal r cl see!

Flt, = KF i(t'

Para un motor D.C.

i, (t) = ia (tt

Usando un sublndice tnr el Far de desarrollo puede

escribirg;e como!

Tm(tl = K¡ Kp if (tl i. (t)

Para un motor D.tr. r linesl. Esta ecuaciÉn puede

escribirse Ern una forma más generaL ccrmcr:

Unlrusldod auronomo dc ttaid¡nt¡S¡ción liüliofco

199

Tm(tl = K? 0 (t) io (t)

La ecuaciÉn anterior puede u=;erse aún cuando estÉ

presente la saturaciÉn (Ia histÉresis y Ia reacciÉn de

armadura deben despreciarse). Eajo condiciones en estado

estable, el par desarrollads por un motor D.E. está dado

pEr:

T¡n=Y2F Ia (3.9!

El motor derivaciÉn D.C. F es constante

constante asl la ecuación anterior queda:

si Vt es

Tm=ryF ra=Kr Ia

El par varfa linealmente crtn Ia. La corriente de armadura

Ia se incrementa confor¡¡e la carga mecánica del ¡aotor sEl

incrementa.

La variación se muestra en Figura 71. Para el

compuesto D.C.

motor

Eompue=to acu¡nul ati vo.

El flujo F se incrementa con{orme fa incremente, o sea:

200

eC'CL

o¡.=EiEbE(,,O¡tro{-s3c=oÉL.EE

EC',-E:E;g-.1EAoÍt

C'ÉoC'á8b9toÉEE-g

J

o-I3ILo

ttJ3táoa

3aat¿¡lC¡

-IoIr|3

CaeaIo29,

aI¡É

t

t-

É,f(9IL

20L

fr-fra*Ia

Et increr¡ento está limitado par la saturasiÉn y la

ecuaciÉn (3.91 nos queda:

Tn = R7 í la = K7 ñ"rt * KI Rz ra

Eompuesto di f erencial :

FlujoF=fra-KzIa

Tm = *? I ra = K7 fro ra - K2 *y r"t

El par puede invertirse y llegar a seF negativo Para

grandes valores de Ia.

En el motor serie trtr., el flujo fl es directamente

proporcional a Ia para valores pequeFlos de Ia y una vez

que los pol.os se saturan fr permanece constante. Por

consiguiente, pará valores pequeftos de Ia.

Para valores grandes de Ia:

Tm=RfF Ia=Kg ri

Tm=KgflIa=K+ Ia

20?

Earacterlsticas par Vs velocidad angular:

De La ecuaciÉn (3.9) se obtienE que!

Vt = IaRa + Eg = IeRe + Kg Ohl

De la cual obtene¡nos:

Ia = (Vt - KXQWI ./ Ra

Sustituyendo la ecucación anterior en la ecuación (S.?l

se obtendrá:

Tnr = rH7 * vt) / Re f, - ffif ñ2) / Ra hl

Para el motor derivación D.tr. r donde el flujo es

constante la ecuación anterior ncrs queda:

T¡n=A-Bhl

DsndeA=(K7*Vtl/Ra P yB=lr*í ñ21 /Ra

Son constantes. La curva Tm Vs l¡f se muestra en Ia Figura

72.

En el motor serie D.tr. r el f lujo varfa lineal¡nente trtln

?o3

t€cc)ooB$s9b=oE>

9.3|'to;i;=EÉtHEg

E,E

É E€'A a É

:g E

e;e€HE

€,t;E9:3'E SEo €

€'

Eá9E

5lJ¡É

";F

IEt(9IL

tLgtoc0

204

Ia, para vaLores pequeftos de Ia pernranetre esencialmente

constante, Fara valores grandes de Ia los polos sE!

saturan.

Asf pare valores pequeflos:

fl=HF Ia (3. lo)

Vt = Ia (Ra + Rse) + Eg = Ia (Ra + Rse) + K Ohl

Sea Ra + REe = Ra entonces:

Ia=Vt/Ra*KtKfhf

Siubstituyendo la ecuaciÉn anterior y la ecuación (3.10'

en la ecuaciÉn (3-9) se obtienE!:

Tm = Kg KF Vtzf tRa + K? K¡ Hf

Para valores grandes de Ia, O es esencialmente constante

asf:

Tm=K, Ia

l(4 =KYF

Donde,

?05

v

Asl se tiene!

VT = Ia Rra + lC l^l

Ia=(Vt-K+Nl/R'a

Tm = ( H4 vt / R'a ) - ( Hi./ R'a l hf

En ls Figura 7? se presentan las caracterfsticas de Tm Vs

¡rf para valores pequeffos y valores grandes de Ia

respectivamente p:rra D.tr. serie.

Las caracterfsticas par Vs velocidad de los motores

compuestos pueden obteners;e er¡ for¡na similar.

Uelocidad en estado estable Vs corriente de armadura-

La fuerza electromotrlz Eb es:

Eb=vt-IaRa=HgÉhf

Donde Rá = Ra en el notor serie y Rá = Ra + Rse en un

motor serie ó compuestos, asl puÉs:

ld=Vt-IaRá tt<tfi

?o6

Vt, Rá y K7 son constantes.

En el motor en derivaciÉn D,E el flujo es constantet si

el efecto nregnetizante de fa no eE significativo. La

ecuaciÉn anterior puede escribirse asl:

b¡-(vtlwXg l - (Rálj2í]- *Ia=1,1,,"-RátR19 la

Donde üf Els la velocidad sin carga. La variaciÉn de ld

respecte a Ia se muestra en la Figura 73.

En el motor serie D.tr. el 'f1ujo varla linealmente con la

corriente Fara pequeFlos valores de Ia, y es esencialmente

constante paFa grandes valores de Ia.

Fara valores pequeffos de fe donde O = H Ia tenemos:

$f =(vt-I¿Rál |\ K¡ra=(vttKlK¡Ia)-RáIK7 l<.p

Fara valores grandes de fa:

hf =Vt IaRá trcarV =Vttt<?F -RálR7F* Ia

La variación de l¡f con rErspecto se muestra Eln Figura 73.

Fara el motor compuesto acumulativo:

2D7

Et.9=EtoI o

btggELtr9

-oa€3oe?E=o+C'-b9-'-al¡-to¿a,o

t-5EE=t'=>9sasÉloErqtc¡

a00rrb-o=a-.=O5EEo-o3e

dF

E3IIL

oH

0=?IEbo€oco

g

c

''

208

fr=fro+K Ia

Donde O está limitado por la saturación asf:

hf =Vt-IaRá f Kq lfra+Ez Ia)I

La velocidad sin carga:

Hnr- = Vt | ]9 Fo

Eonforme se incre¡nenta Ia la disminución en el nun¡erador

Els rrtenor gue el increnrento Eln el denominador.

Eonsecuenter¡ente La trurva de velocidades Vs corriente

decae trEfrE¡ se muestra en la Figura 73.

Para el ¡nstsr compuesto diferencial tenemos:

l¡f =Vt-IaRá ,R?(Fo- K2 Ia)

La disminuciÉn Eln el f lujo rs más rápida que la

disminuciÉn en el numerador, poF consiguiente, hf se

incre¡nenta conf orme Ia se incremente (ver Figura 73r. .La

velocidad sin carga es Ia misma que el ¡notor compuesto

acumul ativo.

Unir¡ridod lülonomo d¡ 0aii¡nhScrción l¡blioho

209

3.3 FUNtrIONAT.IIE]IITTT DEL StrR

En condiciones normales de funcionamiento, el StrR sólo

conduce cuando el ánodo es positivo con respecto al

cátodo, o sea cuando presenta eI estado de bloqueo

inverstr. 5in embargo, está conducciÉn no tiene lugar

i nmedi atamente. La Fi gura 74, ¡nuestra I e trurva

caracterfstica de la corriente en función de Ia tensión

de polarización Fára un StrR con el gate libre. Se observa

que la aplicaciÉn de una poolarización directa entre

cátodo y ánodo, sólo permite al principio la circulaciÉn

de una dÉbil corriente, llamada corriente de bloqueo

directa. Esta corriente perÍnanetre sensiblemente constante

a medida que se incrementa la polarización pero aumenta

súbita y rápidamente cuando ésta alcanza un valor llamado

tensión disruptiva directa. A partir de Éste momento el

StrR se dispara y FermanetrEr en estado de conducción

mientras que la corriente no descienda por debajo de un

valor mfnimo, llamado corriente de ¡nantenimiento, ó no se

invierte de sentido, comct =ucede automática¡nente si Ee

trata de corriente alterna. Cuando la corriente anódica

Ers inferior al valor de mantenimiento, el tiristor vuelve

al estado de bloqueo.

Si se aplica al tiristor una polarizaciÉn inversa, entre

ánodo y cátodo, también circulará inicialmente por é1 una

21ü

I

T!coE7!(,

É,()U'

E=googJotoLrF

fJC'

'oa-c.g¡-¡'o(,ottC'.9a.oLo-c,C'¡-E'C'

os=o

ooaE.9o€oEgt6FO=LOo

.Eto¡.5EEFg6-9(r!

To

f:€EaoETÉ€

rff-

É,DItr

2T1:

dÉbil corriente que se distingue por el

corriente de bloqueo inversa.

nornbre de

Sin embaFgor si la polarizaciÉn aplicada llega a rebosar

un llmite llamado tensión de descarga inversar 1a

corriente aumenta súbita y vertiginossmente destruyendo

la estructura interna del tiristor por calentamiento

local excesivo de sus cristales.

El tiristor puede tambiÉn dispararse PEr medio de

polari¡acionts directas in{eriores a la tensiÉn

disruptiva, si se aplica al gate cierta tensión positiva

respecto al cátodo. La Figura 75 muestra diversas trurvas

caracterfsticas de un tiristor para varia= tensiElnes de

gate. Se observa quE la tensión disruptiva es tanto menor

cuanto mayor es la tensión de puerta. Si ésta e=l

=uficientemente elevada sE! llega a suprimir prácticamente

toda la zona de bloqueo, y el StrR se comporta tronto un

rectificador normal. En condiciones prácticas de

funcionamiento, el StrR s¡Er hace trabajar con una

polarización directa muy in{ericlr a la tensión di=ruptiva

máxima (con el gate librel.

Basta entonces aplicara

de su{iciente amplitud,

en el punto deseado de

a la puerta un impulso positivo

para que el tiristor se dispare

la curva. Resumiendo lo antes

?rl

gEOC

3eE:EEío€r.E.E

EE

og

=o;oEE!:oetEAb9oYtt

É¡=6g'-btoo.F-(,ctab.9;F3etss6*-É,ñc)-U'E9cba

Es

0Etoa

ItaEoI

€€aCO

oLIo.:cas!€€IÉÉ

o|,o€c.oota€Eo

I!oE

oe!EEE.o,5¡

t

EEEoc!EcoEIE

€ac!LLoo

rOF

IT

=IIL

2L3

dicho, un EitrRr :;e dispara, sin necesidad de la

polarización de gobieFno en 5u gate, si la tensión

directa aplicada Es =uficientemente elevada- Sii 1a

tensión de polarización es inferior al valor disruptivo y

no varfa, el StrR se dispara en cuanto scl aplica a 5u

puerta un impulso de tensiÉn positiva la su#icientemente

alto. Recfprocarnente, el StrR tambiÉn se dispara 5i r

pErrnanetriendo constante la tensiÉn aplicada a 5u gater La

tensión de polarizaciÉn alcanza determinado valor. En

condiciones prácticas de {uncionanriento, el SCR sÉlo

entra en estado de conducciÉn cuando 5u gate recibe un

pequelnllo impulso positivo de tensiÉn. Dicho impulso debe

tener su{iciente duraciÉn para dar tiempo a que 5e

estableztra la corriente anÉdica V lo cual requiere

normalmente pocos microsegundos' Una vez en estado de

conduccién, el StrR permanecerá en Él hasta que la

corriente anódica descienda tror debajo del valor de

mantenirniento, que ts muy pequeffo, ó hasta que la tensiÉn

anódica se anule

consiguienter si

convierta de polaridad. Por

aplica al StrR una tensión de

polarizaciÉn alternar €E evidente que sólo será capáz de

conducir durante los semiperiódos positivosr durante los

semiperiÉdos negativos la polarización será inversa y la

conducción cesará automática¡nente. Ahora bienr 5i P¡¡r

medio de un circuito especial de cebado puede conseguirse

que el StrR se dispare en un instante determinado de cada

É

5e

2t4

sefnionda positiva de tensión, se habrá obtenido sin duda

un sistema excelente Pera gobernar ó ajustar !a velocidad

de un motor de corriente contlnua.

Basta en e{ecto, un Fequefio impulso de tensíón aplicado a

la puerta del StrRr elgo despuÉs de haber iniciado una

=emionda positiva de tensión, para modular una potensia

de centenares de vatios a través del StrR.

El intÉrvalo de tiempo que tran=;trurre entre el origen de

la semionda positivar Y tl instante de aplicación del

impulso se llama ángulo de abertura se msdifica el tramo

sombreado de cada semionda positivan 1o cual hace variar

a su vez Ia potencia que recibe el motorr Y Por tantor su

velocidad. De Ésta manera se consigue ajustar la

velocidad de Éste prácticamente a cualquier valor

comprendido entre la gama posible. Euando el ángulo de

abertura sea 45 eI motor girará más a prisa que cuando

sea 9O . Figura 76,

3.3.1 trebado del StrR

De las explicacione= precedentes se deduce que la

facultad que posee un StrR de psara del estado de nÉ

conducciÉn al de conducciÉn (o sea del estado abierto a

cerrsdol, depende la simple aplicación de ur¡ pequefto

215

oo-col-o=€C'Lt.FboaC'

o€o.9=C'Eooo€cIE()U'

o€e.oC\t!€o!to¡F(torhl¡J

a

(oF

E3IIL

9o

$E

ü

!Elr¡E¿EEt€!

-oE

EE

-t-)a

ÉIoE

EIoCo

IFIoIF

ea5L-

aI

Eoo

tEIL2I

Ioa

.t\ctE

I\Ele,-E

216

impulso de tensión al tera¡inal de puerta. Este pequelto

impulso, llamado sefrlal de gobiElrno ó seftal de disparor es

el que ceba al StrR al estado de conducciónt siempre y

cuando el ánodo reciba polarización positiva resPecto al

cátodo. si se conecta el EicR en serie cEn una Éarga

cualquieFa, y entre los extremos de Éste circuito 5t

aplica una tensión alterna, el strR sÉlo podrá cebarse

durante los semiFelriódos en que el ánodo El=; positivo.

Frovocando en cada semiperiódo positivo, el disparo del

strR con un determinado ángulo de abertura (por ejemPlo ?o

e!Éctricos) se conseguirá transmitir a la trarga una

potencia que sólo trorreponde a une {racción definida de

la total,

Eii la carga eE ur¡ motor de corriente contfnua 1a

variación de la potencia transmitida se traducirá eln una

variación trEn:;Ertruente de velotrided. Existen circuitos que

permiten ajustar a voluntad el rnomento de la aplicaciÉn

del impulso y por trtlnsiguiente proporcionan una amplia

gama de gobierno de la velocidad.

Supongamos que se aplica una tensión alterna al circuito

serie motor $trR de la Figura 77 si de dispara el tiristor

justo en el instante de iniciarge cada senionda positiva

circulará corriente a través del EiCR y motor durante cada

semionda entera. Puesto que el StrR no conduce durante las

717

g€coE€o=É,(JU'

oÉooLoCL.2€o€o=C'oA6EE

:eC'oC'

,8,

=

do'

€bo-

ñF

ED'9|¡.

ru-

g¡emic¡nda5 negativa:;, el motor retribirá la mitad de Ia

potencia tota.l I comEl 5e Ebserva en ta Figura 79. si el

disparo del tiristor se provotra en el ingtante tn que

cada semionda positiva pasa por 5u valor máximo de la

Figura 79n sólo circulará corriente a través del strR y el

motor durante [a mitad de cada semionda positiva. Asf el

motor sÉlo recibirá ls cuarta parte de la potencia

aplicada no e5 diffcil obgervar que la Potentria

transmitida al motor puede modular=iel a voluntad variando

el ángulo de abertura entre o y rBo elÉctricos. Esta

clase de gobierno se llama de faser porque tron Él sEl

modifica el ángulo de fase existente entre el origen de

cada semionda po=itiva y el ángulo de disparo.

La Figura BO muestra un circuito para nodular la

velocidad de un motor de corriente contfnuar Por medio de

un SCR, percl ejerciendo el gobierr¡o sobre la onda

completa de tensiÉn alterna, Es análogo Éste circuito al

de la Figura 77. Sin e¡¡bargor truenta tron un rectificador

en puente suplenrentario, cuya misión es precisamente Ia

onds completa de tensión alternar Er dos semiondas

positivas, Eapaces de atravesar al $trR. Eon éste circuito

sEr puede variar la potencia entregada al ¡rotor de cero

hasta la máxima.

ünir¡sidcd rutonomo dc 0allcttl¡S¡tción libliot¡o

ztq

c€co.gÍto=IJ

o!toL

=JLEIo!tI=C'cC'

Eo[,0O¡.o(,gC'

opLo|FocoLa-

.9C'go.Foo.

a

@t-

É,fIE

\l

220

o!tco.EEo=(D

o!toL.

=+LoaIoE-9=C'ct'co(,C'CILC'C'g

C'

C'PLorFoEoL.F

g(,CorF

TT

Iofr

É,3Ilt

b

EIgoEoto=Eao0L

oIg=oat5Lt!

eIA!€g

22L

oa-oCLEo(,oEoÉ,(toE=CooL.ECL¡!totto=I-94¡

o!tg

:9(,o(,t¡3

ao@

É,

=I|!

a|Fc.lLLoC)<F

222

3.4 trIRtrUITTlS DE CEEADtr

Eomo se ha discutido inicialmente, el protrElsEl normal de

disparo para un sitrR es pEtr medio de una señfal aplicada en

!a puerta. Para el tra5o especlfico que n6s atafte se puede

considerar tres clases de seFlal en la puerta:

Seftal Dtr

Sefilal Atr

Fulsos.

3.4.1 Disparo cctn Sefial Dg

Esta es la {or¡na más elemental y consiste en utilizar una

{uente de voltaje DE como seFral de puertat tal troÍtl¡¡ se

ilustra en ta Figura Ell. Básicamente el cirsuits de

disparo está dado por la {uente Vee Y la resistencia

limitadora Rn

EI StrR se dispara al cerrar el interruptor Sr siempre y

cuando la tensión de ánodo sea positiva respecto al

cátodo y ta lfnea de rarga del circuito de compuerta estÉ

dentro de la ztrna preferida de la caracterfstica estática

de disparo. Si el ánodo esta alimentado tron tensión

alterna, el StrR conducirá durante los semiciclos

positivos únicamente.

223

oeato¡-€o'aa-6co(,É,C'ootteC'aoct

6

IED9IL

224

Euando Ia tensión de ánodo eg contlnuar puede utilizarse

tambiÉn cclfno fuente de alimentación para la compuertat

tal corfio se ilustra en la Figura gt.

3.4.2 Disparo con Seflal AL

Una manera muy sencilla de conseguir eI cebado autamático

de un StrR alimentado con una red de trAt es la

represErntada Elr¡ la Figura A2. Una vErE cerrado el

interruptor S,, durante cada :;emiperfodo positivo el

a¡tsdo v la puerta del StrR serán positivos respecto aI

sátodo. La tensión de puerta hará cebar al SCRr V

circulará una corriente intensa de Ir a lz a travÉs del

EitrR y de la carga. Puesto que Ia calda de tensión en los

bornes del StrR di=minuye considerablemente miestras Éste

se haya en perfodo de conducciÉn, al potencial de puerta

se reducirá en éste intervalo a casi EElro.

Durante cada =emiperfodo negativo el ánods del SCR es

negativo y el cátodo positivo; en trrrne;Grcuencia el StrR no

conduce e interrumpe el peso de la corriente' El diodo D,

impide Ia aplicación de una polarización inversa entre

puerta y cátodo durante el transcurso de los seotiperfodos

negativcts. La resistencia R, limita la corriente máxima

de puerta a un valor admisible, y determina por tanto el

instante de disparo del StrR. Por lo tanto en Éste

?25

0b

.E(tco-|'oo¡.oE.9goEbEL

<()EoC'

o€oa-Eo.EgÉ,(,ooI

Ai@

É,fI]L

226

circuito, el ánguto de abertura ó fase será siempre el

mismo para todos los semipertodos positivos. Eon el fin

de variar el ángulo de fase sin modificar el esguErfna

básico det circuito se sustituye la re=istencia fija R

por atra variable cofao 5E! obEerva Eln la Figura E5' Eon

éste artificio 5e logra un ángulo de retraso en el

disparo comprendido entre O y 9Oo elÉctricos¡, según el

valor al cual se ajuste la resistencia- No es posible

incre¡¡entar Éste ángulo por encima de 9o" , puesto que la

tensión de alimentaciÉn y la tensiÉn de trompuerta 5e

hallan en fase. En resúmen, con éste cicuito, se consigue

un gobierno variable de Puerta e uEr determina el

disparo del scR desde el principio de las semiondas

positivas, cuando la resistencia 5e ajusta a un valor

mlnimo, hasta el punto medio de dichas semiondas, cuando

la resistencia se ajusta a su valor máximo-

El circuito de cebadcr en la Figura 84 está constituldo

For una resistencia variable y un condensador Er . AI

iniciarse cada semiperfodo positivo, el eondensador

empezará a trargár5e a travÉs de la resistencia variable y

su borne superior será por tantot cada vez más positivo.

ObsÉrvese qut el potencial positivs de Éste borne queda

precisanente aplicado a la Puerta del strR, Euando el

potencial de puerta sea su{iciente¡nente elevsdo Fara

ditparar al strR, Ésta pasará al estado de conducciÉn y

227

da.gü

gC'

6-o'eo¡-o!to€oE

bCI

()cooo!to.FcoE0É,oü,

o€o€o¡¡o()

a

lft@

É,fIl!

a

228

@

;boL.FEog=.>¡-o¡¡oo!t.9=C'

.ELocoa-¡¡oC'tt'CL

o!tC'¡to(,o!t

ao

É,fItt.:.

Univcrsidod ¡ufonomo de 0ccid¡nl¡'

Sctción liblio?co

229

dejará circular corriente a travÉs de la carga. El tiempo

que el tiristor tardará en ceber es Pretrisamente el

tiempo que el eondensador tarda en trargarse a la tensiÉn

de puerta, que Provotra el disparo, el cual depende sólo

de los valores de R, Y trl

El diodo Dl permite la rápida carga del trondensadEr

durante los semiperfodos negativost haciendo

innediatamente negativa 5u borne superior. Esto es

necesario, puesto que el condensador debe estar enseguida

a punto, para experinentar trtra trarga a travÉz de la

resistencia durante el próximo semiFerfodo positivo.

Este circuito permite un gobieFrlrt comPleto de las

semiondas positivas, es decir, permite ajustar el disparo

del StrR a un ángulo de abertura cualquiera comprendido

entre O y 1BO" elÉctricos.

3.4.3 Disparo tron Pulsos

Los circuitos de disparo con resistencia y condensador

estudiados an.tes dependen {uertemente de las

caracterlsticas especfficas de di=parct Para cade StrR-

Además, el nivel de potencia en el circuits de compuerta

Ez=- elevado, debido a que la corriente de disparo {luye

contlnuamente a través de Ia resistencia R, . Y por

230

rlltimo, Éstos circuitos no se

sistemas de control automático É

facilitan Fara realizar

de realimentación.

El di=paro tron pulsosr ED cambio, puede acomodarse

fácil.mente a Ltn amplio márgen de tolerancia Eln las

caractertsticas de disparo, sobreimpulsando la compuerta.

Et nivel de potencia requerido en. los circuitos de

control por pulsos es¡ además bastante bajor debido a guEl

1a energla de disparo requerida puede almacenarse

lentamente y luego descargarse rápidamente en el msr¡ento

del disparo.

Por otra parter el disparo con pulsos permite el usio de

conponentes y traductores pequeFfos y de baja potencia

para eontrolar StrR grandes y de alta potencia.

tlediante el disparot tron pulsos Ets posible tambiÉn

obtener control del ángulo de abertura entre O y lg0o

eléctricos v realizar además sincronizaciÉn. Por otra

parte, existen gran variedad de di=po=itivos y trircuitos

gue pueden producir pulsos adecuados para el disparo de

un StrR.

La mayorfa de los dispositivos utilizados Para producir

los pulso= de disparot tienen una carasterfstica de

?31

rElEistencia negativa tson dos É tres terminales) y DPeran

descargando un condensadsr en la compuerta del tiristtrr.

En la Figura ElS se muestra la caractertstica de Éstos

dispositivos disparadcrres ó gatillos. El condensador E se

trarga a través de R cctn una constante de tiempo R, Et

cuando eI voltaje del conderisador es igual al voltaje de

disparo del dispositivo, Éste entra en conducciÉnt

descargando eI condensador con una tronstante de tiempo

R2 E, produciÉndose asl un pulso de corrienter QUEr

desarrslla un pulgo de voltaje sobre la resistencia R

(Rz incluye la impedancia de compuerta del SCR).

La magnitud de los pulsos de voltaje Ep y

dependerá de la trurva caracterfstica

disparador.

de

de

corriente Ip

dispositivo

Los dispositivos

funcionan según el

disparadores, más

principio anterior

utilizados y

son:

que

UJT = Transistor de una sóla unión.

PUT =

SUS =

EiBS =

Transistor de una sÉla uniÉn prrlgramable.

Switch unilateral de silicio.

S¡*itch bilateral de silicio.

232

>o(f,8k-O)g,bC'

i€oEEEsb€€€gg€=¡t'g.EÉ\so9€bo9o-o€EsgEgbEC'goooct(,EeP5g()€

rdo

É,fI|¡.

233

DIAtr = Diodt¡ Atr semiconductor switch-

t3.5 trSCILADOR DE RELAJAtrION

En la Figura BA se observa el circuito de un oscilador de

relajaciÉn compuesto pclr un UJT polarizado mediante los

resistores Rr y Rz Para las bases I Y 2 respectivamente.

Et emisor está conectado a un condensador tre llevado a

tierra V una resistencia Re derivada al positivo de la

fuente cc, y un potenciómetro F en serie.

Al aplicar la alinentaciÉn al circuitot Ee comienza a

trargarser con una constante de tiempo (P + Re' tre

Euando el voltaje en el condensador es igual a Vpr Er! UJT

entra en conducciÉn y el condensador se decargat a travÉs

del diodo formado por la uniÉn PN en el UJTr Y la

resistencia R, Eon una trclnstante de tier¡po Req. Ee.

Siendo Req. la suma de R más La resistencia interna del

diodo más R"", .

La constante de carga rrayor que la constante de descarga.

AI descargarse tre el UJT entra de nuevo Eln estado de

bloqueo, puÉs el voltaje de emisEr es menclr que Vpt

comenzando nuevarrtente la trarga de Ce, asf se repite el

protreso de carga y decarga.

?34

F?fcoC'

:EC'oIoL

o!tLo!tg(,6o

a, a?l

t¡,

G,

=Ilt

235

Ls Figura gT il.u=tra las respectivas formas de onda

presentes en terminales del UJT trabajando en el

oscilador de relajaciÉn.

Fuesto que el circuito anterior es un oscilador a base de

un dispositivs de resistencia negativar ES necesario

cumplir la condiciÉn general de Éste tipo de circuito¡ tr

Eea que la lfnea de trarga intersecte la trurva

caracterlstica V, I en la zona de pendiente negativa.

Para {acilitar el entendimiento de proceso sEt considera

le llnea de trarga dada por la ecuaeión R'e = P + Re;

V = Ie R'e + Ve dependiendo del valsr de Re se puede

obtener tres diferentes clases de lfneas de carga.

Si R'e e=; muy grande (Rel ! la lfnea de trarga queda

sélamentsl En la región de bloqueo.

5i R'e es muy pequefta (Re, ) la llnea de carga queda

sólamente en la región de conducción.

Si R'e tiene un valor intermedio (Res l la lfnea de carga

atraviega 1a EEna de pendiente negativa.

Esto queda ilustrado en la Figura BB.

?3É

.5c,C'goLoIt¡.o€gctooo€IEcooEooEsolttss

af-o

É,3Ilt

231

F?:)c3Eool{I¡.{-co(to

C'¡'2(tgcooo

.C¡C's.F

ottgEoNooFcoL{'rt-c¡

a;@

É,fIl!

238

Fara obtener oscialciÉn tls netresario que la recta de

trarga inter=ecte Ia caracterfgtica en un punto sobre la

pendiente negativa.

Ello supone un valor RÉ tal que:

Re min ( Ré { Re máx

La resistencia Re máx es aquella que permite un valor de

corriente igual a Ip y queda definida Por:

Remáx=V-Vp I Ip

Similarmente la resistencia Re min es aquella que permite

un valor de corriente igual a Iv y queda definida por:

Remin=V-Vv f Iv

En la práctica, y debido a que. la variación de Ve en la

vecindad del punto (Vv, Iv) es rnuy pequeffar para as;egurar

el bloqueo del UJT se estroge un valor de Re igual a dos É

tres veces el valor de Re min.

Nor¡nalmente el valor de Re puede variar entre 5 HOHm y

SHohmn el valor de Ee, entre O.O1 r¡ + y O.= rl+.

Unir¡ridod ¡ufonomo dr

Soaión liblioho

?39

De flr;¡nera aproximada

igual a l0O Kohm,

puede expresarse por

asu¡niends un valor de

valor del perfodo de

relaciÉn:

R menor ó

osci I aci Én

v

el

la

TS:Re Ee Ln tlll-nl

5-5.1 trebado trori Transistor UJT

La Figura EF muestra dos circuitos elementales para el

gobierno de la velocidad de un motor de corriente

contlnua a base del cebado tron un UJT. El primero de

ellos rectifica sólo media onda; el =egundo rectifica la

onda completa. Por consiguiente, se utilizará uno de los

circuitos según la cantidad de potencia máxima que desee

entregar al motor de Ia red de A.tr-

En uno u stro el condensador E, se trarga a travÉg de la

resistencia variable R, Euando la tensión positiva en

la placa superior de1 condensador es suficiente para

ventrer la de umbral del UJT, la resistencia entre E y E,

se anula súbitamente, Ct se descarga sobre Rz y cFea una

diferencia de potencial entre lss extre¡nos de ésta

ú1tima. Eomo 1a tensión gue eparErce Eill el extremo

superior de Ra unido a la puerta del StrR, es positiva,

Éste recibe un impulstr y se ceba. En los circuitos más

per{eccionadosn precistos para funciones de regulación,

se substituye la resistencia variable por un transistor

?+0

.ct-gCLEo(,0EEo

oIco.9EoEÉo-FaDco(,octooLo.FoEo!t

€C'ggCIo.G,

aoo

E,

=(9l¡-

z L

Figura 9É.

Eie sabe que basta que una Pequefla corriente en baset Para

gobernar una corriente mucho fi¡ayor entre el e¡¡issr y

colectorr y gue Ésta corriente es proporcional e la

primera. Por consiguiente no hay duda que la corriente de

trarga del condensador E, , puede gobernarse ajustando

convenientemente la corriente entre emisor y base del

transistor PHP, en vez de hacerlo por ajuste de una

resistencia variable.

En el circuito de la Figura 91 se utliza además de un

diodo Zener Dt Fara estabilizar la tensión existente

entre los bornes de amboE transistores. De éste modo =¡el

obtiene una respuesta más exacta de a¡nbos a Ia seftlal de

entrada de Gl,

Fara regular la velocidad

todo momento el valor

compararlo con otro valor

de un motor es preciso saber

instantáneo de la misma

a

v

preestablecido de referencia-

Esta comparaciÉn =iel efectúa cómodamente convirtiendo

ambos valores en tensiones elÉctricasr llamada seftal de

retroalinentaciÉn V seFlal de referencia. La seFtal de

referencia se ajusta pE¡r medio de un potenciómetror la

seftal de retroalimentación puede ser la propia fuerza

?4?

c'ÍtC'a-goEE'ob+oLErEoo

.

]EtEoN't=-F?3co(,o(,oc'¡oscoC'

o!to.==(tLC'

aoo

Elz|¡.

il¿nÍ-HH3,>É5sñ

frfi=

243

os3.9rFC'

oE'o

=o.=()

ocoooLo.9ocEL

69C'¡-oCL

so!toN

5C'ooLocoN

ctÍtc

:e(,!t

a

ol

É,f(t]L

244

trctntraeletrtrsrnotrlz desarrollada por el moterr E hien la

tensiÉn generada por un dlnamo tacomÉtrico montado sobre

el mismo árbol del motor ya que una y otra sE¡n

proporcionales a la velocidad de Éste último; a¡nbss

seFtales sEl cornpaFan mutua¡¡ente eonectándolas en seriet o

b.i en en paral el o, pero siempre en oposi sión de

polaridades. En el primer caso la seftal resultante en la

referencia entre las dos tensioncts (en magnitud y signo);

en el segunda cásr¡ la di{erencia entre las dos

corrientes.

En el circuito de la Figura 92 se observa que la puerta

de StrR, recibe una tensión contlnua positiva Vref

procedente de un potenciÉmetror euEt se ajusta al valor de

2O voltios. Por otra parte el ¡notor de corriente contfnua

alimentado a travÉs de1 SitrR desarrolla una fuerza

cantraelectro¡notrfz Vcem que la velocidad a la cual gira

Ee Eiupone sea de 15 voltios, puestEr que amba= seffales

están en oposición sobre la puerta del StrR actuará una

tensión resultante positiva.

V6 = Vref - Vcem = 2O - 15 = 5 voltios

Esta tensiÉn resultante es la que

de disparo del StrR durante cada

csrriente alterna.

determina el instante

semionda positiva de

243

cl9(toa-c!'.EC'oba-os

.9ItcoLorhoLoE,oo¡cooogLosC'CLEo('C'

o+Lo=CL

Eoo!tC'

==ooEa

NoEDI|¡.

246

Sii la velscidad del motor tiende a variar en cualquier

sentido, la tensión resultante varfa en sentido opuesto y

modifica la fase de disparo, de msda que Ia energla

transmitida al motor tienda a conservar

ajustada con el divisor.

1e velocidad

3.É trEBADO trON PUT

La Figura 93 ilustra un circuito de aplicación del PUT

para disparar un SitrR y controlar la velocidad de un motor

de C.tr.

5u funcionaniento te puede describir de

siguiente:

la manera

El divisor de tengión R, t R" proporciona en el punto A un

voltaje igual a!

VA=Rrl(R,+RZ)*V

Lógicamente Ésta tensión se presenta cuando ge cierra el

interruptor S. DespuÉs de ejecutada dicha acciÉn el

capacitor E, comienza a trargaFse trcln una constante de

tiernpo Rtr. La placa superior del capacitor tr se ve

haciendo más pa=itiva, al transcurrir el tiempo. Euando

la tensiÉn de la trarga se hace superior a V r el PUT

?47

a

oEoE

ocoooEoooC'

o!to.==c,L(t

ocLo.F

.E

:Ecto+EoooLC\oL.9o.c¡.E¡F-DG

I

1Úlo

G)IE

248

tronducr intÉrnamente produciendo una calda de potencial

en RO , la cual dispara al SitrR. Por medio de égte

circuito se puede variar el. ángulo de abertura desde O s

fg0 grados elÉctricoeir combinando la constante de tiempo

Rtr al variar el potenciómetro R entre sus valclres mfnimo

y máximo respectivamente.

3.7 CEBADtr trBN DIAC

El diac es Lrn dispositivo connutador que tiene

esencialmente la estructura de un transistor bipolar(tres capas) r y presenta una carasterfstica de

resistencia negativa, por encima de un cierto valor de

corriente de conmutación IsR.

En la Figura 94 se muestran los slnbolos utilizsdos para

representar aI diac, ast trEtmo =;u trurva caracterfstica Vt

I.

La caracterlstica del Diac es simÉtritra y puesto que Ia

zona de resistencia negativa se extiende a toda la regiÉn

de funcionamienton no GlE¡ aplicable aqut el concepto de

corriente de mantenimiento.

El voltaje de disparo tiene un rango de valores que puede

oscilar entre 20 y 40 voltios normalmente, por Eu

üniunidod lufonomo dr 0dd¡nhSerciún Eibliotoo

24q)

.9ttoEC'(,'t.9boa-3'C'LC'C'

C'b=(t

.9o¡¡E

3t

+¡Irfo

É,D9IL

250

traratrttr simÉtrico.

En la Figura 95 se muestra un circuito básico de disparo

del StrR utilizando tromo gatillo el diac.

Euando el voltaje en el condensador Er alcanza el valor

de disparo del diac, Éste conduce y eI condensador :ie

descarga a travÉs del circuito compuerta cátodo. El StrR

sE! dispara y queda en conducción For el resto del

semiciclo.

Durante la conducciÉn del StrR el voltaje entre ánodo y

cátodo es prácticanente nulo y el condensador permánetrera

descargado hasta la llegada del siguiente semiciclo para

iniciar nuevamente el prcttreso. El diodo incorporado evita

qur se dispare el diac durante log semiciclos negativos

en el que el EitrR está polarizado inversa¡nente y de esa

rnanera se logra la protecciÉn de la juntura gate cátodo.

3.8 CEBADO trOH SUS

El SUS es un dispositivo de voltaje controlads que tiene

una caracterlstica de resistencia negativat Y es

esencialmente un StrR en miniatura que tiene coílPuGlrta de

ánoda v diodo Zener de bajo voltaje entre compuerta V

cátodo.

?51

IJ.9!tCo(,oLoCLoc¡

I

||)o

É,=(t|¡-

252

En la Figura 9É se ¡nuestra tu sf mbolo, su circuito

equivalente y su curva caracterfstica V-I los valsr

tlpicos de voltaje de disFaro Vs varfan entre ó V 10

vol ti os.

La rnayor diferencia entre SUS y un UJT es que eI UJT 5e

dispara un voltaje fracción de otro ( V l y en cambio

el SUS se dispara para un voltaje fijo determinado por su

diodo Zener interno. Puede anotar=e tambiÉn que el SUS el

valor de corriente de disParo Is es rrayor que el UJT y

más cerca del valor de mantenimiento.

En la Figura 97 se observa el circuito básico de disparo

del StrR con el SUS; su funcionaa¡iento es idÉntico a los

vistos anteriormente.

5-9 CONTROLES PRACTItrtrS

El circuito representado en la Figura 9E es muy indicado

para pequeFlos motores É imán permanente ó para motores

SHUNT. El circuito tiene la ventaja de que ctrri un Énico

potenciómetro se puede regular la velocidad y el sentido

de rotaciÉn del motor universal. Et circuito de potencia

comprende dtrs puente rectificadores de media onda en

operación. El disparo de los StrR viene dado por el

transistor UJT sobre las alternancias positivas, É sobre

t

?53

C"

3n

oEg.9oLo(,oLgC'

oL=C'

ooo4¡.Eo

I

a

(oo

É,

=IIL

21,4

U'foCo(,ob0CLo

.c¡

ñoÉ,

=I-lL

25"r

0obo.=E=Lo.FoE

C'L¡¡6¡.-fJ(J

ooÉ,tI|¡.

256

las negativas! según st desequilibre el punte de

trfheastone formado por las resistencias Ra , R+ r Rr , Re,

el motsr girará por tanto Ern uno u otro sentidot según

sea Ia fase de la conronente alterna presente sobre el

emisor del UJT.

Et potenciómetro Rz Ee ajusta de forma que trctn la

resistencia R6 igual a Rs n el condensador C, se trargue

al pedestal de tensiórn insuficiente pera Prctvotrar el

disparo del UJT.

Si ahora sie aurnental el valor de la resigtencia R

accionando el potenciómetro, el puente de hfheastone se

desequilibra y aparetre una seftal alterna entre los puntos

a y b det circuito; Ésta tensiÉn queda aplicada en todo

mamento al condensador E, superpclniendose eI pedestal de

tensión recogido sobre el potenciómetro Rs t haciendo

posible el disparo del UJT. En Ésta= condiciEtnes el

motor girará por ejemplo en el sentido horario. Si por el

contrario se disminuye el valor de la resistencia R" r la

tensión alterna aplicada Et cambia de fase y se tendrá eI

disparo del otro StrR; en Éstas condiciones el motor

girará en sentido antihorario. La Figura 99 se presenta

un circuito que controla la velocidad de un motor tron

excitación independiente, el circuito de armadura es

alimentado For un puente conformado por dos diodos de

?57

oa-co€goCLo!t.E

c'o'6C'.FC'xoco(,

ociLoa-oE

C'boÉL

Iolo

É,3IE

258

potencia y dEE 5itrR.

El disparo de los tiristores Ee Logra mediante un

transistor de unijuntura. Es de notar que cuando los

tiristore= no =ion de gran potencia no es preciso

amplificar los pulscrs recclgidos en la base de uns B del

UJT. La sincronización de los impulsos de disparo en las

EtrR se obtienErn aplicando a Ia base dos 82 del UJT una

tensión rectificada y recortada rnediante un diodo Zener.

La seftal procedente de la dfnamo tacométrica IDT coaxial

al motor de cc.) es comparada trEn Ia seftlal de referencia

recogida en el potenciómetro fi de la regulación de la

velocidad de rotación.

Euando el motor está parado, el trangistor Tr, está

bloqueado puesto que e gu base llega sÉlo la tensión

negativa de referencie.

Eon el Trr bloqueado, Trz y Trr egtará en conducción y

por tanto la carga del condensador E, s;El efectuará Ern

brevfsimo tiempo, al que trtrrresponderá lógicamente un

elevado ángulo de conducción de los StrR que alimentan el

circuito de armadura. Apenas la tensiÉn precedente de la

DT (dfnamo tacomÉtrical igual a Ia tensiÉn de refencia T.,

se pondrá a conducir, mientras que los transistores T¡z y

Trl disminuirán su condiciÉn provotrandb un retardo en la

lfnir¡nidod ¡uionomo do (lcldcnt¡

S¡cción libliolro

23q

trarga del condensador E¡ r disminuyendo el ángulo de

conducción de los StrR. Los tiristores rectificarán sólo

la corriente necesaria para veneer el par motor ó per

resistencia del eje.

El diodo D, sobre el emisor del transistor T", tiene por

objeto impedir la conducción inversa del diodo base

emisor, puÉs tratandose de un transistor planor la máxima

tensión inversa que puede soportarr €5 relativamente

baja. La resistencia de entrada a la DT se ha dividido en

dos partes Rt Y Rz al igual que la resistencia de Ia

tengión - re{erencia R" Y.R+ r con objeto de disponer de

dos filtros T. La emisiÉn de Éstos filtros es eliminar

posibles perturbaciones procedentes de 1a DT que podrlan

afecter al amplificador.

El transistor Tn+ forma parte del circuito que siEr podrla

denominar limitador de corriente. En efectot cuando la

corriente de armadura Ia supera un valor considerado

prudencial, la tensión recogida por el potenciómetro F

es tal , que lleva al transistor T¡4 a trabajar Eln

saturación. Euandtr Ésto clcurra los transistores Tez y

Tr¡ se bloquearán y el transistor UJTr dejará de mandar

los impulgos de disparo a los StrR; Ésta operacián dá por

resultado la disminución instantánea de la corriente de

armadura. El misnro circuito sirve de protección ante

?60

variatriones bruscas de

accidentalmente ó por

la csrriente de

quedar bloqueado

armadura motivadas

el eje del motor.

?'ál

4. ESTABILIZAI}ORES I}E VOLTAJE

4.1 EENERALIDADES

Un estabilizador de voltaje de A-tr. t tiene cotnc¡ función

¡nantener constante eI voltaje alterno a sr¡ salidat a

pesar que el voltaje de entrada (lfneal varie entre

Ltmites inferior y =uperior.

En la Figura lOO se presenta un diagrama general Eln

bloques de un estabilizador. La sección de potencia está

dada normalmente por un transformadorr al que e;e hace

variar de acuerdo a la .in'formación procedente desde la

sección de control. Asl la sección antes dicha recibe

seftal desde la entrada y la compara trEtrt una referenciat

para establecer diferensias y si las hay dá orden a la

sección de potencia para alternar los parámetros

necesarios y asl mantener la salida constante.

?,b2

q

oobogoJ!a0a--OEtoEaotI.9¡Eo0E¡'Logc¡

oo

G=Ilt

:fo-¡lFoc

263

4.? TIPOS DE ESTABILIZADtrRES

4-2. I Electromecánicos con Relevos

Estos estabilizadores tienen un transforrnador cuyo

primario está provisto de una entrada y el secundario de

varios taps. Acoplados a cada taps tenemos un relÉ que se

cierra dependiendo de las variaciones de voltaje de

entrada (Ifnea). Es lÉgico pen=iar que! si cambia el

voltaie de lfnea, la secciÉn de control escoge el relevo

adecuado y ltr enclava, desaccionando al mismo tiempo el

que estaba enclavado-

Las desventajas que presenta Éste sistema Eon!

Reacción lenta y forma de trabajo en bucle abierto o sea

que el voltaje de salida tiene un márgen de variaciónt

que depende del núr¡ero de taps en el secundario-

4.2.2 Electromecánicos con Servonotor

Su principio de funcionamiento radica en un

autotransformador, truyo punto medio es móvil y scl

encuentra manejado por un servomotort cuya posición

dependa del circuito de control (normalmente electrónicolque convierte las varieciones de voltaje de la lfnea en

?,É,4

una Eeffal que reposiciona al servonotor, pera ¡¡antener la

salida en el misn¡o nivel.

Eomo son de bucle cerrado, no hay márgen de variación en

la salida, su desventaja está en que si se presenta un

pico de voltaje rápido, el servomotor no alcanza a

reaccionar y dicho pico Pasa ser recortado, por otro lado

cuando hay cambios rápidos de tensión en la lfnear la

salida presenta variación hasta que el servomotor Eicl

reposi ci crne trorrectamente.

4.2.3 Nrlcleo Saturado

Eomo la inducción de voltaje en el secundario de un

tranfor¡nador depende de las reactancias que presentan sus

bobinasr sE consigue en Éste caso Por medio de

capacitoresr eue Ia reactaneia del primariot sea de un

valor tal que la inducción en el secundario eg máxima en

todo ¡nomento (se satura el nrlcleo Para que el voltaje en

el secundario no sEr suba) r o sea que el voltaje a la

salida es casl independiente del voltaje de entrade.

La gran desventaja de Éste sistema se encuentra en el

hecho, de que al estar saturado el nrlcleo el

transfor¡nador trabaja forzado y si el voltaje de lfnea

sube demasiado, todo el excElso de potencia se disipa en

?63

Él, provotrando la averla en eI mismo.

4.2.4 ElectrÉnicos de Núcleo Seturedo

Están compuestos de un transformador en cuyo primario hay

tres devanados, uno central donde se aplica el voltaje de

Lfnea V dos laterales que se usen pera variar el

coeficiente de inducciÉn.

Un circuito electrónico está haciendo variar el

coeficiente de inducción linealmente con las variaciones

de voltaje en la red-

Por ser de nrlcleo trerrado no hay márgen de variaciÉn a

salida y en cuanto al trctnsumcl de potencia es fl¡enor que

de nrlcleo saturado visto en el aparte anterior.

4.2.5 ElectrÉnicos a Base de Triac

En Éste tipo se tiElnEr un triac en serie con el primario

del transformadorr un circuito electrónico está haciendo

variar el ángulo de disparo del triacr de acuerdo a la

variación del voltaje en la red, pera cambiar la potencia

entregada al primario y asf lograr una salida constente.

Eiu problema consiste en la {orma de onda de salida, ye

la

el

?'áÉ

que el triac produce distorción por trruce de cero.

4.2.6 Electrónicos con Varios Triass

5e tiene un transfornador con varios taps en el primario

y a cada uno de éstos se tronecta un triac. Un circuito

electrÉnico toma una mue=¡tra del voltaje de entrada y en

ba=e a Ésta, se selecciona el triac a disparart tromct en

Éste Easo se dispara el triac durante todo el ciclot r¡cl

hay distorsiÉn en la forma de onda qutl Ee toma a la

sal ida.

4.3 ESTAETLTZAI'OR DE VOLTAJE 34O V t lOU

Especi f i caci trnes!

Voltaje de entrada f15 t 252 VAtr

Frecuencia

Voltaje de salida

RegulaciÉn

Potencia máxima

Temperatura

éO Hz

34O t 10 VAtr

sx.

5 t{vA

70c

2h7

4.3.1 Funcionamiento

Para la fabricación de Éste estabilizador se pensó en 1o

siguiente:

Sie nece=itaba un estabilizador para manejar un sistema de

motores trcln el propósito de garantizar el voltaje de

satida hacfa esos motores un voltaje en A.E. al rededor

de los 34O VAC, por consiguiente 5e necesita un

estabiLizador de 34O VAC t lOlC para el diseFlo.

Se pensó en las diferentes formas Fera diseftar eI

estahi I izador.

Hay estabitizadores magnÉticos donde el principio se hace

a travÉs de un transformador resonante, éste principio te

descartó pués básicamente eE un transformadorr Por

consiguiente ElE un sistema de mucha pÉrdida. La segunda

acción que existla era la {abricación de un regulador

absolutamente electrónico serfa el traso totalmente ideal

pero comercialmente muy costoso, pero pera nuestra

aplicación se ha pensado en no usarlo por dos razonErs:

Primero por los costos muy elevados para su fabricación

segundo teniendo en cuenta que las cargas que vamos

manejar son cergas absoluta¡nente inductivas¡, motores.

v

a

264

5e querfa obviar todos los problemas que un estabilizador

electrÉnico trae para Éste tipo de cargasr entonces sct

pen=ó siempre en una configuraciÉn electromecánica donde

hay parte electrónica que hace todo el manejo de la

información y el switcheo sobre el regulador de voltaje

se hace a travÉs de contacto de relÉsr y EE hace a travÉs

de contactos porquE en Éste ca=io pÉrdidas en milisegundos

de voltaje a travÉs de motores no tiene absoluta¡nente

ninguna influenciar sE dá el ceso de un computador donde

la conmutaciÉn tiene que hacerse en unrt ó dos

milisegundtrs porque de lo contrario se borra la ¡ne¡noria.

Entonces tromct sGl eligiÉ Éste estabilizador

electromecánico, sE! parte del hecho de hacer une

conmutaciÉn de taps en el secundario del transformador

permitiendo de Ésta rnenera que el voltaje estÉ oscilando

un lOZ del voltaje de salida desplazándose hacfs los taps

altos ó hacfa los taps bajos según sea quE el voltaje

baje ó el voltaje suba respectivamente, asf cuando el

voltaje baja el desplazamiento será hacla los taps hajos

del transformador.

Existe además un taps que está ubicado dentro del

secundario del transformador de potencia que Eln otras

trclsas Els un transformador de voltaje elevador tron

caracterfsticas de 12O VAtr de entrada áO Hz y salida de

Uninnidrd rulfnomr & lldd.otfS¡cci6n libli¡fuo

zhq

34O VAtr guE Ern trondiciones de carga serta los 3OO VAtr

estabilizados que se dan cbn los respectivos taps. El de

Éste transformador tiene un csntacto de un relé trR que

corresponde al relÉ de lfnea baja, cuyo propósito ElE

proteger eI sistema cuando el voltaje que está censado ha

caldo notablemente, Éste voltaje ha cafdo notablemente

por dos condiciones; una de ellas es extremado cofisu.no o

sEre mucha trarge se sobrepasa la especificación del

estabilizador y la otra condicién puede ser una condición

de corto cicuito ó que el voltaje de la entrada bien sea

que se cayÉ una fase, É que el trans{ormador que alimenta

Éste estabilizador sufrió un daffo, ese voltaje se hace

suprEmanente abajo donde no ts capáz de manejar la carga,

entonces es preferible desconectar y se hace

automáticamente censando esa lfnea baja.

Existe además otro contacto normalrnente cerrado conectado

a uno de los taps del secundario del transformador de

potencia que se ha denominado contacto del relÉ de

arrengue trRA Figura l0l truyo propósito tlsi arFantrar

temporizadamente todo el sistema, quiere decir Ésto que

cada vElE que el transformador se haya conectado nct

importa las condiciones de carga de llnea de voltaje de

entrada, el estabilizador siempre arrantrerá con la carga

e ese taps máximo; el tiempo de arranque se ha elegido

el rededor de unos 15 segundos y pasado ese tiempo el

270

üg.EtItabo€ELogortIEo¡.ttga

a

-o-ÉD(9-|l

ILLo=oc¡¡Íl¡¡Éo

271

taps se abrirá, pero simultáneamente un contacto

nor¡¡almente abierto del relÉ de arrangue se cerrará Fara

darle alimentación a los relÉs que obedecen a las Érdenes

de la tarjeta de control y cuyo propósito es manejar cada

uno de los taps del transformador.

Se tiene una tarjeta de control de los cuales sEl hizo

mensiÉn anteriormente, que tendrá su re=pectivo

transformadsr de control con su releción de 34O VAC y

salida del secundario l2 VACr cuyo propósito será

permitir la alimentación DC de toda la parte electrÉnica

del sistema y simultáneamente monitorear lo que Pasa corl

el voltaje de entrada u de Ésta manera alimentar cada uno

de los comparadoresr para que se establezcan las

condiciones de conmutación de taps.

La tarjeta de control r eue recibe la sefilal de 12 VAtr del

transtormador de control quE! nos permitet al tener el

transformador taps central, hacer una recti{icación de

onda completa con dos diodos y hacer uso de un filtro de

22OOe1 f por 35 VDC, con el propÉsito de filtrar la seftal

rectificada, que es al rededor de unos 15 VDC y trc¡mo toda

la electrónica se quiere pclner a trabajar + 5 VDtrt

hacemos uso de un regulador serie integrado con

referencia S4O f 5 que permite suministrar 5 VDtr

estabilizados tron regulación + O. li( a una corriente

772

máxima de I amperio, entonces Ésta es la fuente que

alimentará el sistema, voltaje regulado, para

conveniencia y facilidad de entendimiento será V¡ trorro se

observa en la Figura 102 cada vez guE se mencione.

Seguidamente se explicará el temporizador truyo propó=ito

es hacer el comando durante el arrenque y truyo perlodo de

trabajo es inicialmente de 15 seg. Se ha estahlecido que

une corriente de tiempo CR, a travÉs del condensador tr y

Ro de la Figura lO? que funciona de la siguiente maneFa!

Euando Ee Fone a cargar el condensador E a travÉs de la

resistencia Ro, haciendo uso de una cornpuerta integrada,

sino de un integrado 4O11 por especificaciones de la

misma cornpuerta, sEl sabe quE por arriba del ÉOil del

voltaje de alimentación, la compuerta interpreta el

voltaje de entrada cono un uncl y por debajo de un lOZ de

voltaje de fuente, Ia compuerta interpreta esa entrada

comct un trElro, entonces en base a ese principio se hace

los cálculos del tiempo y por consiguiente los valores de

tr y Ro que Ee deben usar.

Entonces en el ¡no¡nento en que ser energiza elestabilizador =T V, aparetrGr 5 VDC en un tiempo {(tao},la compuerta verá esa seffgl en el punto V2 , como uno.

273

o-¡l

et-J-

¡¡€oJ!L

8.EÉ

a

NIÉ,3I|l

fuT'1*i¡.

=>obNc|¡G|

()oI)3+

3

oREGuLADoR wta o

vNd

és*TÉF+f,-l

274

Al ver el Funto Vz est voltaje trE¡rItE¡ unttr en V3 existirá

un cero pcrrque es una compuerta negadorar V4 1o verá ccrmcr

un uno y al estar V, en V4 bloqueará la corriente de base

del transistor G¡r r por consiguiente G¡l

conducirr sr encuentra en un estado de corte.

no puede

Al Glr no poder conducir bloque la corriente de base del

transistor Az y at estar Gl bloqueado el relÉ R¡ estará

en estado pasivtr Gts decir de no funcionamientot PEr

consiguiente los contactos normalmente cerrados siguen

cerrados V los contactos normalmente abiertos seguirán

abiertos. Pasado ese tiempor V2 verá al voltaje de

entrada inferior al 1O?( det voltaje de alimentaciónt

porque el cc¡ndensador ha tomado su cargar por

con=iguiente la compuerta en V2 verá su entrada corno un

c€r-o, la salida V3 será un uno y la salida en V1 será la

negación de Va , o sea que tomará eI valor EElrE'r y al

valer la salida Va = O se establece la corriente de base

en Glr por lo tanto se encuentra Ern condiciones de

conducir, pernritiendo el pasio de la corriente de base del

transistor Glz entonces el relé R¡ se accionarát en ese

momento los contactos norn¡almente cerrados (H.tr. ) del

relÉ de arranque sEr abrirán y los contactos normalmente

abiertos (N.O.l se cerrerán, permitiendo le alimentación

a todos los relés de taps gue :;on controlados por la

tarjeta de control, lo anterisr son los peÉicts de

?75

füncionamiento del temporizador de arranque.

A continuaciÉn se analizará cada uno de los comparadores.

Se utilizó el comparador cttÍro se observa en la Figura fOS

que no EI=i más que un comparador Shmit Triggert formado

por los transistores El, y tr¿ y un for¡nador de pulsos gue

ha denominado tr3 , el comparador va e tener las

resistencias R, , Re, Ra y R+ y los transistores Glt Y trz ¡

Para facilidad de análisis se asunirá que el voltaje de

entrada es cercl y el voltaje de alimentación de + 5 DVC;

existe como es de suponer, al valer el voltaje de entrada

trero el transistor Glr no condutre por consiguiente un

diodo base-emi=;ctr nE pasará corriente a travÉs de él r For

lo tanto el transistor Gl¡ pErrmanecerá abierto¡ Ers decir

Grn estado de corte; pero en el instante eln que el

transistor Gl¡ estÉ abierto se establece una corriente a

travÉg de R, y R¿ a la base del transistar Gl¿

Al conducir Gl. su corriente de colector establece ur¡a

cafda de voltaje V¡ a travÉs de la resistencia Ro ,

quiere decir Ésto que pare que ese comparador cambie de

estado es requisito indespensable que el voltaje de

entrada supere al voltaje V¡ que está esteblecido; en el

mo¡nento que el voltaje de entrada sea superior a Va el

transistor E, polariza su baser por consiguiente entra en

27É,

Toe¿sjs 1vh^ts=ó=ó

Él¡¡(,IGF

==-oatt

9É':tI|¡.

o8J3o'

.. túoÉ

-Éol!itI

Ng

rO

.t

t!r4'

277 b

E

É,

conductrión, en ese rrornento el divisor de voltaje quEr se

ha establecido R, y Fo es de tal forme que Gl2 debe quedar

en estado de corte.

Ahora cuando EZ conducer EE aPenas suponer que el

transistsr Rg puede establecer su corriente de base a

travÉs del colector de E¿ y Ptrr lo tanto la salida tr3 t=;

decir Vout voltaje de salida será altar mientras que

cuando Gls está en estado de corte la corriente de base de

tr3 se suspender For lo tants Vout a travÉs Gl3 será O

quiere ésto decir quGr para voltaje de entrada bajor la

salida será alta y para voltaje de entrada altar la

=alida del comparador será baja.

Eon Éste principio se partirá para hacer la descripción y

entrara a definir cada unos de los estadog posibles que

pueden existir en los comparadores. En base a 1o anterior

y teniendo en cuenta que cuando el vsltaje de entrada es

bajo, la salida del comparador será alta, y cuando el

voltaje de entrada sea alto, la salida del comparador

será bajo. Entonces se conformará la tabta de verdad

teniendo en cuenta que se va a tener cinco comparadores

de voltaje que se denominará comparador de lfnea baja,

cuyo propósito es única¡rente establecer la protección.

En orden ascendente el comparador RE el de más bajo

27fJ

voltaje aL más alto voltaje =e partirá de E o sea que

E es el menos significativo el de más bajo voltaje y

comparador de más alto voltaje es el Ar en Erse orden

trabajar trc¡rncl se observa en Ia Tabla 1.

AI hacer uso de la tabla de verdad se vÉ que 5e ha

establecido una primera condiciÉnr Que todos los estados

valen uno, en eset momento se dice que el voltaje de

entrada escasamente alcanza a sobrepá=;ar el punto de

protección, perE no sobrepasa todavfa en ninguno de los

voltajes del cocrparador.

La siguiente condiciÉn es cuands el voltaje de entrada

dentro de su astren=io ya sobrepa=a al comparador rnás bajo

que es el E, en eisel momento el estado de A vale cero y

EtrD permanecerán altos.

La siguiente condiciÉn eE cuando el voltaje siguiÉ

creciendo y no sólamente sobrepasa el comparador E sino

que tambien lo hace con el comparador Dr percr no siendo

todavla tan altos comparadores ABtr siguen altos.

La siguiente condición alcanza a sobrepasar los

comparadores E D tr, el siguiente estado sobrepasará B tr D

v E y la rlltima condición es decir cuando el voltaje es

rnuy alto todos los conrparadores perfl¡anecerán en estado

el

el

5E!

Unlnrsilod Autonomo dc llcid¡tl¡S¡cción l¡bliolro

279

TABLA l. A, Br Er Dr E 9ialida de 5 comparadores-

Voltaje alto Voltaje bajo

cuatro [-",

tap's {:,impl"r="-

I I,tadss L="

70

A

I

t

I

I

I

o

I

2'

B

I

I

I

I

o

o

I

?:z

tr

I

I

I

o

o

o

I

2e

D

I

I

o

o

o

o

I

E

1E

OE

oE

oÉ

OE

oÉ

I

O VLL más bajo

o

O Tap A-7

O Tap AS

O Tap A4

O Tap As

I FrotecciÉn

bajo voltaje

2BO

trero.

Eonviene aclarar que siendo Éste el estado de voltaje más

alto dentro del alambradD que se hace del tquiFor esEr

estado de codificación corresponderá al estado de voltaje

más bajo y El estado menos alto de codificar es decir

Enegado = O dentro del alambrado trorresPondera

condición más baja de voltaje decodificado-

ala

Ahora si se ob=erva la Tabla I se ha fraccionado en dos

grupos, unc¡ que se denomina funciÉn E ó Enegada según

cor¡responda E al estado I ó corresponda al estado trero y

otro segundo grupo que se ha llamado ABCD que

perfecta¡nente puede ter decodificado a travÉ= de un

decoditicador BtrD a decimal para finalmente obtener la

{unciÉn y que permita el n¡anejo de las drivers hacfa los

relÉs-

Entonceg sel dice que dentrtr de esa tabla de verdad

aparecr un estado decodificado que puede perfectamente

coFre=;ponder a una funciÉn Enegado.

Existe un estado decodi{icads que obedece tal trorno

aparece eln La Tabla 1 Enegadrr 7t' otra situación que

corresponde al estado Enegado I y otra condición que

trorresponde sl egtads Enegado cero.

?81

Ile donde salen los estados Ú, t, 31 7 ?-

En la tarjeta de control 5e encuentran los comparadc¡res

A, E, E, D las salidas de eso=i comparadE'reEi que se hacen

a travÉs de la re=istencia de to K, e5a5 salidas 5e

aplican directamente a las entradas del decodificador

integrado CD 4O?Br que de acuerdo e las posibles

combinacior¡es que tengan eisas entradasr vá ha suministrar

las salidas O, 11 3r 7 decodif icadas segrln el traso-

For ejempls si todas las entradas AECD coFrelsPonden al

estado O, (cerol, el pin cero decimal de ese integrado 5E

pondrá alto. Sii las entradas AFC y D obedecen al estado 3

es decir alta, B alta, tr y D bajas, Ia pata 3t ('salida 3l

decimal de ese decodificador se pondrá alta y todas las

demás bajas; ó si el estado decc¡di{icado ABCD obedece al

1110 que corresponde a la salida 7, la salida 7 decimal

se pondrá alta y todas las demás permariecerán baj¿sr ES

decir va subiendo la del estads respectivo gue eparecEr a

la entrada.

Eada una de egia5 salidas del integrado 4O?E combinadag

tal trornrr apaFece srn la tabla de verdad con la función

Enegado a travéz de una matrlz de ditrdog que se ha

implementado, cuyo propósito es hacer la funciént ts

desir forzar dos estaCosn que en el ¡:romento en quE: los

?El3

dos apareztran altos bloqueen tos diodos D, V Dz É De y D+

ó q v De ó D, y Dg cclúao se observa Ern la FiBura lo4 para

que er¡ el momento de bloquearlos se establezsa una

corriente hacia la base de1 transitor Gll que en esEl

monento entra en conducción estableciendo la corriente de

base al transistor que va a manejar el relÉ del taP

respectivo.

Vale Ia pena aclarar gue en la Figura 1O4 ese grupo de

transistores driver {ormado por Gl^ y trsi en el colector

de tr6 trae un diodo conectado a tierra inverso con el

propósito de desacoplar el pico inverso producido por la

bobina sobre el transistsr, obedeciendo al di I dl alto

de 1a conmutación del transistor.

4.S.2 tralibración del Estabilizado¡-

Se ha dicho que hay taps 11 2r 3r 41 5 cada untt menejado

por la decodificación dada Por la funciÉn E del

comparador de voltaje más bajo. Entonces sgl necesita

cuadrar, si =iet le ha dado unos márgenes que Para el

propósito inicial obedecieron a voltaje de g voltios

sobre la lfnea de 11O VACr al tap más bajo que se ha'

elegido Es eI de 7= VAtr en llnea de 11O VAC que

trErrGrspclnde aI comparador E, B VAC por arriba BS VAtr debe

estar calibrado al comparador D, g VAtr por arriba o sea

2gs

Bt VAtr ha de estar calibrada el comparador Et I VAtr por

srriba es decir 99 VAC debe estar calibrado el comparador

B y 1O7 VAC debe estar calibrado al comparador A.

Eie aclara que todas éstas calibraciones se hacen Ern un

márgen de 1O7 VAtr obedeciendo a que la carga va ha estar

chupando energta de un transfor¡nadorr Y un transformador

en rendimiento es relativan¡ente bajot hablando de bajo

rendimiento del orden del BS al 9O7.r entonces Éste

estabilizador núnca va ha ser lfnea de altar sino que

siempre será sometido a lfnea baja; para el Prtlceso de

calibración si el punto de mira va ha ser 75 VAtr en el

voltaje más bajo y lO7 en voltaje más alto y se aclara

que el comparadclr rnenos significativo el de voltaje nás

bajo va ha ser el E y el comparador de voltaje más elto

?44

cnGF

€-oÉ,

-o€ooBgo0b0eb

2b€

€to¡-aIrFgoo

:Eooctl¡

Etrfo

E3I|l

s¡€e

3s

o¿ttaO

o.

ÉtraÉ,

toNo

285

va ha seir el A. Se seguirá el siguiente procedimiento-

Eolocando el variac en 75 VAC e¡e fitueven todos los

potenciÉmetros desplazando el tester RT¡ hasta RT5 de tal

manErre que al mover el potencióinetro del respectivo

comparador todos Gl:ios puntos queden en un nivel elto de

voltajer ED ese mEmento estarán todos los comparadorEls en

estado de apagado, no hay ningún comparador conduciendot

a partir de ese instante se buscará la conducciÉnt

entonces se devuelve nuevamente al comparador E y tron el

tester RT, se ubica al transformador ya no en 75 VAtr sino

que sie dá un márgen de 76 VAtr para dar una calibración

más exactar v trctn un desplazamiento lento del

potenciÉmetro PÉ =;el lt¡ueve lenta¡¡ente muy despacio hasta

que el voltaje lefdo en R\ calga a cerork en ese msmento

EE! desconecta el tester de RT, y se pase a RTI trE¡mo el

punto anterior estaba en 76 VAtr se hace un desplezamiento

de B voltios o :;ea E|4 VAC se mueve el potenció¡netro

lentamente PT¿ hasta quEr ese voltaje lefdo en RT2 calga a

cero, sEl está en 84 VACr se ubica de nuevola punta del

tester en RT3 se desplaza eI variac B voltios es decir

hasta q? VAtr y trcrn elpotenciómetro PTs desplazando

lentamente Ee busca el voltaje en RT3 cafga a cero.

Seguidamente se coge la punta del tester hasta RT+ scl

sube el voltaje a lOO VAC y con el potenciómetro PT4 5e

rnueve hasta que eI voltaje lefdo en RT cafga a trero.

2Eé

Igual que en los casog anteriores se desplaza la punta

del tester hasta RT5 y moviendo el poteciómetro PT¡ se

fituEvel hasta que el voltaje en RT5 calga a cerE r antes

debe desplazarse el variac B voltioE rnáds adelanter o sea

tOB VAtr en Éste momento se ditre que el eparato ha quedado

cal ibrado.

Observe la Figura 1O5 igual procedimiento se ha Fara

calibrar el. sistema de protecciónr QuEl básicamente en un

comparador de bajo voltaje.

Este comparador se ha graduador cclr¡ voltajes de entrada

menor de 70 VAtr el dispare se hace cuando el voltaje

lefdo en RT5 calga á treror e inmediatamente el relÉ de

portecciÉn actrla sobre el sistema- A partir de Éste

momento, tron el aparato conectado y suPoniendo que el

decodificador que básicamente 1o forman la compuerta de

4011, el siste¡na está apto Pera etnFErEar a trabajar. En

las Figuras tOár lOTr lOE presenta lss diagramas de

conversión.

Eie aclara euEr realmente los e=tados que 5E! van a

decodi{icar son el tap de voltaje m¿s bajo que lo da la

función Enegado, pero finalmente el punto más hajo va ha

sGlr el relÉ de protección. Eii el decodificador E de la

compuerta del 4011 y =alida decodi+icada de la 4CI28 ella

?:87

boÍtoe.C¡C'a-ú,o

oT'

osa-cooo!too.t-0+0t

o;E':oooL

CL

F-

o=3'(,L()

rftIÉ,

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qt.E0Loga

oo;É,DIIL

(t

FFirl¡¡ l¡l G JfJOl¡¡l!

ÉÉÉÉeiii*üoolr¡lLl

o3==t orf

Uniycrsitiod iüi0ncm0 de 0ccidcnt¡

Serrión libliofoo

289

o.g-0Eo:'roo0.Ereooc¡

ñIÉ,

(D

¡L

290

S

=Nlrlt

3E ñ $ s s $s

E-c

;Eobogɡ

a;IEDI¡L

gr-

E =7¡||l

29L

está respondiendo a aquelllas salidasr tn e=ie momento con

la seftalizaciÉn que existe en el tablero con los 5 let's

de conmutaciÉn y tron los respectivos relést entonces cada

variaciÉn de E VAC en el variac debe significar un cambio

de estado en los let's visualización del equipo.

Está pfrr demás decir que si se nota una averfat une

falla, pero ya =ie ha rechequeado la calibración en RT¡ r

RT¿ , RTg r RT+ t RTs r RTs y está en perfesto estado y

sin embargo 1a decodificación no obedece a lo que

realmente se busca, puÉs definitivamente exigte una

{alla, bien sela en el decodi{icador 4Ot1 gue e=; un

circuito integrado trl'ltrS ó en el decodificador integrado

CHOS 4028 gue es un decodificador BtrD a decimal.

Eomo una ayuda al chequeo ó funcionalidad del

estabilizador ó bien sea para el mantenimiento del equipo

y en la cual no sEr ha hecho mención, es la parte de

arrangu€!-

Eomo se sabe que Éste equipo va ha funcionar con un

temporizador de arranque truyo propósito es de que en el

momento que se conecte los lf5 VAC de la red es posible

que el aparato vra D nó carga¡ y normalmente el aparato

ha sido disel'tada para ver cargas inductivas.

292

Se ha .fijado un tiempo de 1O segundosr tiempo que scl

considera suficiente mientras que el aparato estabiliza

todos sus voltajes y arrangue en un tap fijt¡ de voltaje y

ese tap está comandado por el relÉ de arrangutr es decir

que el estabilizador siempre que Ee csnecte durante O

segundos deberá mantener accionadcl eEiEt relÉ y pasando

Elsr tiempo deberá abrir el contacto del taP respectivo;

Éste temporizador básicamente va ha estar acondicionado a

una corriente de tiempo trA y RA que trarga y descarga a

travÉs de la compuerta I del circuito integrado 4011 va

ha dar un estado trero É un estado I para que el

transistor tr PNP 39Oé maneje un transistt¡r de potencia

2N 49?l que es eI que directamente a travÉs de su

colector va a cornandar el relÉ RA.

4.4 LISTA DE ].IATERIALES

trapacitores:

l-l00uff35V

3-l0ouf/25V

1-2ZOOuff33V

1-220uf/35V

l-220uff25V

?93

Potención¡etros:

A - lKtlhm

É - ZKtrh¡n

I - Z?Ktrhm

3 - z-ZKtrhm

6 - 68OOhm

á - 9lK0hm

5 - 4.9KBhm

Diodos:

12 - ?N4148

7 - 1N4005

Transistores:

t7 - ?N22?,7

2 - ?N49?1

7 - 2N3?O6

7 - 2N492t

294

Integrados:

1 - 4028

I - 401r

Reguladores:

I - 7gO5

Trans{ormadoresr

llCI / 310 - 320 - SsO - 340 - 550 VAtr

310 / 12 VAtr

rlo/6-12vAc

Voltfmetros

O a 5OO VAtr

Breaker:

4-104

Fusibles:

1-204

2q3

Reles

1 - 12 Volt

b-12Vl304

Reset:

1-54

Led's¡

6 - 12 Volt

29&

5. FUENTE REEULADA DE O A 125 VDC

5.1 EEHERALIDAIIES

En éste aparte se habla de los patos que EE! sigue para

proveErr alimentaciÉn regulada a cuatro motores DC. r que

preseirtan las especificaciones de 1?5 voltios Dtr. r con

máximo de corriente en operación de 3.5 amperios cada

uno.

Para lograr mayor comodidad en el manejo de dichos

motore= y además versatibitidadt puÉs sel pueden

presentatr los casos que se neceeiita operar los motores

a velocidades diferentes, se optÉ por elaborar cuatro

circuitos de control idÉnticos, que a su vElz manejarán a

cada motor en forma independiente. Eomo ya e=i sabido la

velocidad de un motor Dtr puede variar si se cambia el

valor de la tensión de alimentación a la armadura, É aI

trampo, ó las dos a la vez. Este último es el casio

particular que se presenta en los motores DE., a tratar,

puÉ= Éstos se podrán conectar en las configuracione=i etn

serie, ghunt ó compuestos (Iargo y corto).

?q7

Se obtendrá una fuente de alimentaciÉn ñtr-, completamente

estabilizada, 1a cual proveerá la energla necesaria a

cada tarjeta de control trclmct se observa en la Figura lO9.

trada tarjeta de control está subdividida en dos

secciEnels!

SecciÉn de control.

SecciÉn de potencia.

5.2 FUNCITINAI.IIENTO DE LA TARJETA DE trOHANDO

La secciÉn de potencia en la tarjeta de comands Ee

observa con detalle en la Fi{ura 1lO, gue representa el

diagrama circuital de la tarjeta trorrErspondiente. Eie

tiene puÉs un puente rectificador de onda completa

formado por los diodos rectificadores 4z ,

StrR'Eir SRrr ¡ SR¡2 .

Dt3 y los

Este esquerrta garantiza el flujo de una corriente contfnua

a través de la trarga (motor Dtr) y ;a resistencia

limitadora formada por los resigtores R,g, Rrq , Reo ,

siempre y cuando los StrR'S se hayan disparadct en *orma

adecuada. El diodo D9 provele un camino a la corriente que

formará por la extensión del trampo magnético, presentes

en las partes inductivas del motor, cuando separa el

29E

oc¡aoLoa-9EgIctoEcIEo(,a.9

€ao=r.9aEoIEf,bo.Ec¡

ao'IE,

=I¡L

toeF

G

ofqF<-¡¡¡

?se

s(,2l¡¡t-

_L_eF6(,

IeNJoÉv,lr¡

Univctsidod lut0n0m0 de 0ccidanl¡

Sarción Bibliotom

acJa4o

H¡Er.

I3+aa+!¡ I

EDIl!

Ítlsf|lo, PDr

diodos y

inversas.

cualquier motivo,

SiCR'S de potencia

de esa forma se

contra voltajes y

protegen los

corriente=

En la sección de control =¡e tiene inicialmente aL

transformador TRr quien se alimenta csn Ia misma tensiÉn

AC., que se suple al circuito de potenciar Y Provee

tensiÉn de un devanado secundario con tap central t pere

alimentaciÉn en onda completa a los diodos D, r Dz . 5e

filtra Ésta onda por medio del capacitor E2r v de los

extremos del último se provee alimentaciÉn a todo el

circuito de control.

Se describe a continuación los elementos que tienen

influencia directa en la polarizaciÉn de los transistoresque conforman eL sistema de control.

colector del transistor Gl, (NPNI se polariza mediante

serie Rgr R+. La base recibe tensión por medio de R¿ y

se derivan a tierra, terminal negativo de E2

El terminal gate (compuerta) del put se polariza vIa

R+¡ el cátodo por medio del resistor R6 Ern paralelo

la mitad de R* y la unión gate compuerta del SCRI.

Se toma la mitad porquE! Ern Éste castr se ve eI paralelo de

E1

laD6

Rat

con

301

elementos idénticos {ormados For las series R"t r SRz y

Rzz , SR, . Sie polariza el ánodo del put vfa el divisor

{ormado por la serie Rgr Rs y las siguientes redes en

paralelo, comenzando ptrr la resistencia dinámica del

diodo D en conducciÉn que es común para las dos.

Serie I, Rro , porciÉn del potenciómetro P,

extremo in{erior y su brazo central R,a v Rrs ,colector emisor del transistor Gl5 . Serie 2¡

porción del potenciómetro VRr entre el extremo

y Eu brazo central.

entre eljuntura

RAt Rg

unido e Rg

El colectar del transistor Gh (NPN) se polariza vfa el

divisor de tensión formado por las series Rg, Rs, Rz ,

resistencoa dinámica en conducciÉn Rg V RS , porciÉn del

potenciÉmetro VR, conprendida entre su extremo superior y

el bra=o de tsma. El emisor es derivado directamente a

tierra. La base se polariza por nedio de otro divisor de

tensión formado por la serie Rg , porciÉn del

potenciómetro Pe entre extremo inferior y brazo central,

Rl,l potenciómetro VR2r Rr¿ i y los siguientes redes en

serie paralelo. Serie I, Rll y devanado del motor; serie

2, RlS, resistencia dinámica del diodo Dg en conducción y

resistor formado por el paralelo de Rtg , Rrg .' Rzo i serie

3, juntura colector emisor del transistor tr4.

302

El colector del transistor 8a (NPN) r 5E Poleriza de

manera idÉntitra a la base del transistor Gl"t puÉs están

unidos elÉctricemente al ¡nismo punto. La base de tr4 es;

polarizade vla R¡5 r y la resistencia compuesta Por los

resigtores R," , Rl9 , R2o en paralelo'

El emisor está derivado directamente a tierra.

Ef colector del transistor Gl5 tNPN) se polariza por medio

de la seriel trornpuErsta por; R3, potenciómetro P2r porción

entre extremo in{erior y brazo central t y RrE . Et enisor

e=tá drenado directamente a tierra y la base se polariza

por medio de R¡7 en serie con el resistor equivalente que

dan las resistencias RT,g , Rlq , R26en paralelo.

Por ¡nedio de las redes descritas se logra la polarización

Dtr., per:r darle el punto de trabajo a cada uno de los

elementos activos que componen la sección de control.

Se verá trorno funciona el circuito en Eu totalidad. For

medio de los rectificadores D3 , D+ r sE obtiene una

forma de ond¡ completa.

Esta sefial atraviesa el resistor limitador Rr y es

aplicada a la base del transistor Gl¡, quien a su vElz laamplifica y desfasa lBd , para entregarla aI terminal

303

gate de put. Se observa el cnndensador Es derivado a

tierra por un extremo y conectado al colector de tr por

el otro terminal, puÉs Éste condensador se trarge trEn

curva exponencial y una constante de tiempo dada For

Requi 1 por Ca. Donde Requi I es la resistencia pasiva

equivalente que observa el condensador hacla el positivo

de la fuente. La seF¡al que llega a éste colector tiene

una frecuencia de ÉO Hz puÉs viene directamente de la

red., atravesando los resistores y transistor indicados,

dichos ele¡nentos ntr producen ca¡rbios En la frecuencia de

la red.

Por tanto, despuÉs de algunos semiciclos tr3 se trarga y

alcanza una diferencia de potencial igual a la

establecida en ánodo del put. Se dispara Éste y a la vezr

engatilla al SitrR que está polarizado directamente entre

ánodo y cátodo. tr3 se descarga ccln una constante de

tiempo Requi 2 por E3, donde Requi 2 será la suma de la

resistencia directa quE! prErEienta el put en conducciÉn más

el resistor de gate, en paralelo con el resistor R5

Después se inicia nuevamente la carga de trg para disparar

luego al otro giCR, y asf sucesiva¡nente. l.lediante la

variaciÉn del potenciómetro, Pz se cambia el voltaje de

polarización al ánodo del putr y consetruentemente el

factor de programaciÉn del mismo, logrando de Ésta manera

cambiar eI mo¡nento de disparar del put. Se dispara Éste y

304

a la vez, engatilla al StrR qut está polari=ado

directamente entre ánodo y cátodo. trg se descarga cori una

constante de tiempo Requi 2 por Eg t donde Requi 2 será la

suma de la resistencia directa que presenta el Put en

conducciÉn más el resistor de gater en paralelo con el

resistor R". DespuÉs se inicia nuevamente la carga de tra

para disparar luego al otro SCRr y asl sucesivamente.

Hediante la variación del potenciómetro, Pz se cambia el

voltaje de polarización al ánodo del putr y

trctnsietruentemente el factor de programación del mismot

logrando de É=ta manera cambiar el ¡nomento de disparo en

Éste elementor y prrr tronsiguiente el engatillamiento de

los StrR, asf misn¡o la potencia entregada al motor Dtr.

l{ediante la variaciÉn del potenciómetro VR, r sE puede

camhiar el *actor de programaciÉn en el Futr percl la

variación es muy pequefta conparada trcln la del

potenciómetro P. .

Este resistor sirve pare fijar el punto de trabajo del

put. La realimentación que se efectúa desde el punto de

unión de los cátodos, Eln los StrR'S hacfa la base de tr3¡

vla Dg , R,a V las bases de tra , Es en forma directa con

Rr" , R' r Eirve para mantener fija la potencia que se

entrega al motor DG, ya establecida al fijar el

potenciÉmetro P" ; puÉs si hay variacíÉn en el vsltaje de

305

alimentaciÉn sumini=trado al puente de diodos y EitrR'Sr sEl

e#ectrla un cambio en las junturás colector e¡nisor de

dichos transistcrrGls, los cuales e Eu vtz cambian el punto

de trabajs del putr puÉs varlan =¡u #actor de

programación.

trtro tanto puede decirse de Ia realimentación, efectuada

a través del resistor Rll, que afecta a la base de tr3 y

el colector de tr4 , puÉs en la uniÉn de los diodos de

potenciá Dn r Drs se forma una =eflfal de onda completa que

tiene los valles hacfa abajo, y tienden a cortar a tr3

dependiendo de su amplitud. Esta seftal apirretre desfasada

en el colector de B9 y trarga ¿ E4r tron una polaridad

inversa a la de trg, efectuando un trabajo de contrapeso-

La juntura colector emisor de E5 afecta en forma directa

en funcionamiento del putr puÉs Ésta juntura, en forma

directa Ia polarización de su ánodo. La forma de onda

completa con valle hacfa arriba lo hacen conducir. El

potenciómetro VRz afecta la polarización de base en Glgr y

sGl puede cambiar en {orma fina el efecto de la

realimentación que =ie tiene vla Rl1. Et capacitor C6

sirve pare mantener un voltaje de colector en Gl6 lo más

constante posible, es decir si se cambia la posición del

brazo central en P" , cambia tronsetruenternente eI voltaje

En el punto 12. Sin embargo el capacitor E se cerga

306

rápidamente para sostener el nuevtt voltajet si Ers nayctr

al anterior, É se descarga rápidamente para efectuar la

misma operaciÉn; si el voltaje es menor al anterior. La

red C", R, filtra cualquier pico de voltaie que se genere

al variar la posición del potenciómetro F2 r Y de tsa

torma garantiear que los cambios en el ánodo del Put

serán consErtrucrncia única del cambio en el

resistivo del potenciÉmetro P".

valor

5.5 "ON='O=*CIONES

PARA EL I'ISEIIITI DEL CONTROL DE

VELOCIDAD

El diseflo de las etapas de control y potenciar Para

controlar V al imentar a un ¡notor Dtrr con las

caracterfsticas de l?5 VDtr y máxima corriente de 4

amperiosr sr dividió en varias fases a saber:

Disefto de los resistores pera polarización de los

elementos activcts, transistores y put en la etapa de

control. Se toma tromo principio de partida las

ecuaciones, que rigen la ubicaciÉn de punto de trabajo de

los elementos citados. Para los transistores eI punto Et

garantiza el que estÉn situados Ern Ia región de

ampli{icación, normalmente entre el punto medio, de las

zrtnas, que demartran los puntos de saturación de corte-

Eomo los transistores Gl, , tr3 rQa E5 están en configuración

307

de emi=or c¡r¡nrln Ee tiene las siguientes ecuacisnes:

Vg" =R"/R, *Rz

Eomo se observe en la Figura 111.

* Vcc

RB=R, *Rz /R, +R2

vea

Rb

(5. 1!

(5. ?'

(5.3)

(5.4)

Rr =Vcc Rb I

R2 =RbRr./Rr +

Vcc =Rc I¿ + Vce

Vee = Rb IB + Ver

Se tuvo en cuenta, además los voltajes de ruptuFe en las

junturas del transistori se disefiÉ ccln márgen de

seguridad mfnimo del 2O?¿, corriente máxima de potencia de

colector y disipación máxima de potencia en el

transistor, pera seguridad se trabaja con el ?37. trot¡tct

márgen mfnimo. Para el put se adoptan medidas análogas a

las descritas. Sie subdividen los valores totaleg de los

resistores de polari=aciÉn; para Ios casos netre=arios con

el fin de darle al circuito propiedades de estabilizaciÉn

pára cambios posibles debidos e envejecimiento de

elementos, asf se anexaron los diodos requeridos para tal

objetivo. Esta medida tambiÉn se adoptÉ para lograr las

variaciones adecuadas en los parámetros de programación

309

cEooL0aEooEC

:9atgb3o

rtst9

Éoao.==oL(,oLFca.E(tco0

=rl¡¡

-

É,

=IIL

lso F

\^Á-{Hlr

309Univcnidod autonorno dc 0aidcnl¡l

S¡rción libliotco

FÉrra el put.

5e toma en Éste cascl las consideraciones neltresarias para

máxima transferencia de potencia entre etapasn logrando

asf la mayor eficiencia del circuits.

Sie montÉ el circuito inicial r 5t sometiÉ a prueba y se le

hirieron algunos ca¡nbios Para adaptarlos al trabajo del

motor a controlar. Esta fase necesaria lleva e la

necesidad de elevar Ia tensión de entrada, Para adaptar

el circuito a las configuraciones serier compuestos

(largo y corto)r shunt.

En la lista siguiente se detalla los valores y

caracterlsticas de los elementost que trErnPonen una

tarjeta.

Dr , Dz , Dg , Dt , Dc, Dr r D8 = lN 4OO4t

rectificadores de 6OO V I 14.

D¡ = tN 4144 diodo de tOO V I O.5 A.

6l¡ Bg , B+ , Es = BE 547 transistor NPN.

R' = lOH; Rz=tSOK¡ Re=Re=5.3K¡R4=Rs=33OHi

310

Rz =Rg=2?H

Rg = 5á K¡ R,o = Rr4 = BZ Ki R¡¡ = 1; Rrz = 47 KiR,a = 27Ki

Rr. = I K; Rlo = Rrz = lOO¡ Re¡ = R""= 22 todas a l/4 hfatt.

Rg Rts = Rzo = O.33 ./ lO hlatt

Er =Ea=O.22 ,lF f lOOV; Ez= EB=23fF /SOV

cs = 10 yF I 30 4FV'

TR recibe en el primario 34O V y entrega tensionesr en

cada secciÉn con I amperio máximo.

VR, =VRz=2SOkl lhlatt

Pz=lOOl(/ll¡latt

q =55oV¡ 4amPerios

SU=54=5OOV/54

55=S+=5OOV./54

SR, = 5R", = StrR'5 de Potencia'

5tl

Se anota que la meyor dificultadr la encuentra en Ia

alimentaciÉn trara el motor cuando se ca¡nbie la forma cEal¡tr

eie conecta internamente; puÉs en la práctica se observat

qur cada sistema de conexiÉn (shunt, serier trolrlFuesta

Iarga, compuesta corta). Exige de la fuente externa una

alimentación diferente. Este problema se soluciona

dándole a La fuente de alimentaciÉn, una tensiÉn de 34O

voltios Atr. r va gue ElE la tensión que exige el sistema de

conexión compuesto corto, y a la vez es el máximo.

Los otros sistemas al trabajar con tensión menorr quedan

cobijados, puÉs For medio de1 potenciómetro Pz (para

variar externamente la velocidad se puede ajustar la

salida a la tensión necesarial.

5.4 ESPEtrIFItrAtrIONES

Voltaje de

Frecuencia

Voltaje de

entrada S4O VAtr + lO?¿

de ÉO Hz

sa1idaOal2SVDtr

Regulación LX,

Earga 4 amperios máximo

Temperatura 4O"E

312

ó. FUENTE REEULADA T}E O - 48 VDC

É.I EENERALIIIADES

Se diseF¡ó una fuente de O - 4El voltios Dtr regulada a su

salida, con entrega máxima de 5 amperios. Se utiliza lacombinación de dos {uentes con integrados reguladores

pare lograr dicho cometido-

Se tendrá asf el asocio fororadc por:

Una fuente regulada de O - 24 VDC fija V una fuente

regulada de O - 24 VDC. La única diferencia existente

entre las dos fuentes está en el potenciómetro de

variación de R , puÉs en la {uente regulada de 24 voltios

Dtr fija, éste sel reeí¡plazó por un resistor estático.

Especificaciones;

Voltaje de entrada ll5 VAtr

Frecuencia áO Hz

313

Voltaje de salida O - 4A VDC

Regulación O- lZ

Earga 3 amperios máxinos

Temperatura 4O tr.

6.? trIRtrUITOS BASICT]S Y FUHtrII]hIA}IIENTO

En la Figura 1l? se presenta el GrsquErrna bá=ico de une

{uente regulada o - 24 vDc. un transformador reductor

recibe la tensión de la red y alimenta e un puente de

diodos que eE filtredo por medios trapacitivosr EE rebaja

el rizado y estabiliza por medio de un integrado, además

en Ésta últi¡na sección se logra la variación del voltaje-

La forma tromcr trabaja una fuente no regulada fuÉ

estudiada en el capftulo dedicado a fuentes DC, razÉn por

lo que en Éste aparte se explicará entonces ctrmo trabajala sección de regulación, pués es totalmente diferente a

las analizadas.

se utiliza un integrado Ll.l sl7 K puÉs es E¡upremarnente

versátil, de fácil manejo, trEroFacto y de gran precisión,

obteniÉndose asl la regulación que se necesita, en Éste

trascr con grandes ventajas.

314

oÍtgsEo+.scoC'

C'cij$NIoo!tC'!tC'

=E'ob

oa-co=.|¡.

g

É,t(9¡!

3ts

EI Ll'l 317 H e= un reguladerr ajustable de tres terminalesvin, ADJ y vout, trabaja eficientemente regurándose desde

l-?v a 37 voltios de salida con s amperios nominales,

sólo requiere de dss resistores para fijar el voltaje de

sal ida.

Este integrado está previsto de un limitador de corrientey circuito para protecciÉn térmica. Además si el terr¡inalde ajuste es desconectado deja de funcionarr al activarotro sistema de protección interna.

El capacitor c, 5e usa para protecciÉn del integrado,contra transientes rápidos, el capacito? Ez te incrementala capacidad que tiene el integrado, para efectuar cc¡r¡o

firtro pasa bajo, y asf reduce el factor de Ripre de lasef|al a entregar.

En operación er Lr'r 3rz 11. desarror la un voltaje de

referencia nominal de l-zs voltios entre la salida y elterminal de ajuste. La referencia de voltaje es imprese através del resistor de programa R,. A partir de Éstevalor de voltaje, se puede lograr incrementos a rasalidat al cambiar el valor del potenciómetro R2 . La

ecuación para Éste integrado es:

vo* = u^.f (l+RzlRr )+Iro¡*Rz

31É

Vour = Voltaje de salida

YReF = Voltaje de referencia

I eo5. = Eorriente ajustable.

En la Figura rrs se representa los parámetros

tromFr-ometidos en la eeución anterior. Al variar el valordel potenciÉmetro R , cambia la intensidad de corriente,que circula a travÉs del misrno y de forma idÉntica elvoltaje de salida, pero siempre regulado.

La corriente rr será siempre constante lográndose aslindependizar el voltaje de referencia, de las varia,cionesque 5e presentan a la salida. El valor de rr seráaproximadamente de O_ Ol anperios segrln

especificaciones-

En la Figura 114 se presenta el diagrama de los circuitosinternos que conforman el LH SfZ K.

Fara obtener voltajes dentre o.24 voltios Dc., losstritchs s, , sz (conectados en tanden o sea que cambian depo=ición a la vez), estarán en la posición delpotenciÉrnetro hasta que el voltfmetro indique la medidanecesaria. En ésta operación la fuente fija está fuera deservicio y se trabaja con la fuente regulada variable,

las

s17

a

Lo.!tg=CIobo!tosEDo-Eocoaoc.9SLoC'

a

g

Ef(9lt

-5-Frt'I

tÉ,

t:'roz

318

-Frt-Jo€gItoa-cogocbolr.EgEgbIt.9c¡

jÉ,3(tIL

Uñiraa¡¿-oO *ronomo d¡ 0ctidc¡l¡(e::rión 8ibliofccd

319

trbsérvese la Figura tl5.

Para obtener voltajes entre 24 y 4a vDtr se pe=a erinterruptor a la posición I, se tiErne en Éste momento rasdos fuentes reguladas en serie y para rograr er voltajeDE necesarior ='€ ubicará el potenciÉ¡¡etro en ra posiciónqur =ie necesite verificando en el voltlmetro el voltajerequerido.

Figura 116 presenta er diagrama circuital completofuente regulada de O a 48 VDC.

É-2-l trriterios para el Disefilo

O a 48 Voltios DC.

de la Fuente Regulada de

En la

de la

El transformador de alimentaciÉn de Atr de

tiene dos devanado= independientesnominalmente lA VAtr tron una corrienteamperios.

la Figura 1lé,que entregan

máxima de 3.2

Fara el disefio se necesita s amperios FErro se deja 2oo mA

troroct márgen de seguridad para el transformador.

La potencia máxima entregada en el devanado secundarioSEtra:

320

ctc¡

otfIoogg3IbEDgE.Etttab

oFEotrtsgo€,o=roÁcol'EgLIt0o

a

3É=I|l

u¡oo-+- -J -->o

I

\-

N

II

N

{

)

aL

+lulJos\z\

+l

oÉ

É:-tr¡

321

:,3É

(,c¡

ot¡o

T'

0!gteoba-Cotrtsgogo.F!cEot,

E.F2(,Lct

oEo=I,l¡¡

(o

=GDIIL

322

Fmax, = V5, * fmax, = 1¡¡ * S.Z = SZ.á t¡fatts

Y la potencia totat (o =¡ea para los dos devanadosl será

el doblE! es decir:

Pmax . En el secundario = Z pmax, = ll5.? hlatts.

La corriente máxima en el devanado primario se calculapor medio de la expresión:

Vp/Ve=IstIp

I9 = tJs Is f Vp = tB.S ./ ll$ = 0.49 A.

Vp = Voltaje primario

Vs = Voltaje del secundario

Ig = Corriente en el secundario

Ip = Eorriente en el primario.

Por lo tanto el fusibre de protección para er primariotendrá un emperaje igual a la corriente máxima circulantepor el primario, p.'r seguridad anexamos el ?oia de ElsEr

valor.

3?3

rF, =

Valor comercial

Imax, (IOOZ + 2ü7.) = O.&l?5 Amps.

para el fusibl= FzO = I Amps.

Los diodos Dro ,

soportarán un

corriente máxima

D"t, Dezt D"zt D"q

voltaje inverso igual

de 3 Amps.

t

a

\s, D%

? voltiog

Dzz ,

una

El valor comercial pür;r dichos

Amps.

Los capacitores Cro

igual a¡

diodtrs será de ?OO V ./ s

y Ezt soportarán un voltaje inverso

V",nv = fB JE = ?S,4S voltios

Eomercialmente se obtuvo capacitores de ssoo 4f a ss vDc.

El valor de la capacidad se tomó ar riple requerido y laresistencia mlnima de carga.

El valor de los capacitores E"., E¿s se toma de losrecomendados por la re{erencia del integrado LFI slz K y

srJ valor será o- 1 ,qf r Eo vDc que coincide con el vararco¡nercial - El misrno criterit EEI tuvo pera estrclger elvalor de C2a y Ezs los cuales toman los valclres de O. I +

./ 50 vDtr.

324

El valor de los resistores fLo, Rr. se toma concl base lareferencia del que dice que deben circular lo mA por

dichos resistores, cuando. la diferencia de potencialentre los mismcls Ers 1.2 voltiosn lo cual da valores de

12ü ohmios.

El valor de potenciÉmetro p" será que s K puÉs de esa

tsrma se puede barrer el voltaje de salida entre I y ?,4

val ti ss.

Se cdlculÉ,

ohm.

el valor de R en {ornra práctica y diÉ 4-T

Los sr*itches S, , Sz , Sa que trabajan en tanden deben

aguantar una potencia máxima de 4g x s Amps = ll4 hfatts.Eomercialmente se encuElntra de IEO l¡fatts.

Finalmente el interruptor de entrada Ei debe tener una

potencia igual a la que st¡portará el primario en el traso

de máxima exigencia o sra s4 hfatts (comercialmente sEr

obtiene de 2OO l¡latts).

325

ó.3 LISTA IIE }IATERIALES

trapacitoFel=;=

E*rErt =22OOqt -25V

Ez* Eza = O-l q{ lOO V

Ez4, Ezs = O. l 4+ - 25 V

Potenciómetro:

Rzz=5.OK/Bhmios

Resistores:

Rro , Rza = 2ZO Ohmios

Re¡ =4.7Rf Ohmios

Diodos:

Dno, D"r, D"z, D"., D"+, \g t Dzc, Qz. = BYl27 - 3A

Transfornadorl

T =ll0V/S5rOr35VAtr-54

52É

Regulador de Voltaje:

Itr , Itr =24 VDC-SA

Vol tlmetro:

V=OaóOVDtr

Amperfmetro=

A = O a 7.5 A

Selector:

SrS =Drdosposiciones

Fusi bl es:

F =14

F =34

S¡oi tch:

Ei = 125 voltios

Piloto - 11O voltios

3?7

7- oPERAcroH' l'lANTENrt'lrENTo Y Usos DE LAs FUENTES D.c.

7.I FUENTE REEULAI}A DE O - 125 VDtr 4 AI.IPS

se debe verificar que ra fuente estÉ energizada apricandoa su entrada los s4o vAtr, estabilizados. Er poteneiÉmetrode ajuste de velocidad ge llevará a su po=ición demfnimo- se csnectan los ter¡¡inales de sarida ar motor DE,

respetando las polaridades (po=itivo rojor negativonegro).

Eie coloca el switche tsh¡) a ra posiciÉn trN, de É=ta {srmaErmpezÉrr ='u función de trabajo requerido por la ceFga,tales c.,r. notores Dtr¡ s=l co¡nenzará a incrementarlentamente el potenciónetro de ajuste para entregartensión er motor con Eus diferentes tipos de csnexionesshunt-gerie y rornpaund. Los aparatos de mediciÉn trom., s-tvé en ra Figura rl7 servirán para, ubicar la tensión y lacorriente requerida en cada traEict particular.

El mantenimiento Ee lograestructura interns en forma de

f áci lrnente el satrar I a

U, quE encaja en el prisma

338

¡¡,

Virfo cxtcrno dcdo O- 125 VDC -

lo f ucnfc rcAulodo4ATPERIOS.

tlniwrsidrd Autonono d¡ Oali¡¡lrS¡rción libli¡loo

FIGURA II7.

329

. ---.--¡¿ -. -..$--a

retrtangular, y en la cual van ubicado= los ele¡nentos

internos de1 sistema¡ guGl {acilitan las medidas

trorre=;pondientes pera su nanteni¡¡iento.

Esta fuente se usa en el laboratorio para realizar las

siguientes práctica=i:

En el laboratorio de conversiÉn de energia II.

PRAtrTItrA No. 6

Eonexiones y caracterfsticas de carga de un generador

compuesto.

PRAtrTItrA No. q

Earacterfstica de carga de un notor derivaciÉn.

PRAtrTItrft No. l0

Earacterfstica de cerga de un motor serie.

FRAtrTItrA No. 11

Earacterfstica de carga de un motor trompoud.

530

FRAtrTItrA No- 12

Eontrol de velocidad de los motores DE.

En eI laboratorio de conversión II.

PRAtrTItrA No. 2

En=ayo en vacfo y en corto de un alternador,

PRAtrTItrA No. 3

Ensayo del alternadtrr con trarga.

PRACTItrA No. 4

EonexiÉn de alternadores a paralelo.

FUENTE REEULADA DE O-4A VDC 3 AI.IPS,

Primeramente sE! debe veri{icar que la fuente estÉenerglzadar aFlicando a su entrada los llS VAtr.

El potenciÉmetro de ajuste se llevarÉ a la posición de

mfnino, sie conecta los terminales de salida a la trargaque 5e va a utilizar, respetando las polaridade=

531

ccrrrErEípondi entes.

Se coloca el s¡richt

ésta forma empiece su

por la carga.

(51tf) a la posiciÉn

funcionamiento de

0N para que de

trabajo requerido

Para obtener voltajes entre o - 24 vDtr, el selector sel

coloca en la posiciÉn sl. para obtener el voltaje deseado

eiE incre¡nentará tron el potenció¡netro de ajuste, verFigura 118.

Para obtener voltajes neyores de 24 VDtr se coloca elselector en la posiciÉn s? y se incrementará elpotenciómetro de ajuste, hasta 4a vDc que es la máxima

salida de voltaje.

Para lograr su fácil mantenimiento se debe =¡acar laestructura interna en forna de u, en la cuar van ubicados

e implementados los elementos del sistema.

Esta {uente f uÉ diseftada para al in¡entar dispositivoselectrónicos, ya comc¡ es sabido trabajan con niveles de

voltajes bajos.

se usa tambiÉn en er laboratorio de conversiÉn r-

352

FIGURA ll8. V¡sffi exlerno de lo fuente regulodo

dc O-48 VDC - 3 AMPERIOS.

PRAtrTItrA Ho- s

Prueba de polaridad de un transformador.

334

1. El prctyetrto que se

prácticas de laboratorioresultados.

B. trONCLUSIONES

realizÉ facilita hacer las

tron rnayor exactitud en los

7.- El estahilizador que se disefió para las fuentes,asegura un cE¡mpE'rtamiento eficiente pera las prácticas en

el laboratorio de máquinas.

3. La construcciÉn independiente de las fuentes para cada

mErsá, permite que las prácticas se rearicen en forma

rápidar ya qugl se pueden hacer ajustes de voltaje en elmismo banco de trabajo,

33=

BIBLIÍTERAFIA

crREUrrBS DE PBTENtrrA DE EsrADtr sf¡LrDtr. t'tanual para

proyectistas RCA. Arbo S.A.tr. e I. Buenos Aires.

trrRcurrtrS LBErcos. votúmen r y rr. Diviston de selecciÉny capacitación. centro Hacional de trapacitaciónr-T-E-tr- Bogotá. sección administrativa impresióngrupo producción didáctica_

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