informe-1-de-ml839 (electronica de potencia)

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA 1er Informe de Laboratorio disparo de un tiristor con componentes discretos Facultad de Ingeniería Mecánica - FIM FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Curso: FÍSICA III Profesor: Ing. Arevalo Macedo, Robinson Sección: A Apellido Paterno Apellido Materno Nombres Especialidad Hilario Pinto Daniel M4 Bazan Quevedo Roberto M6 Bazan Yaranga Cristopher M6 2015

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LABORATORIO NUMERO 1 DE ELECTRONICA DE POTENCIA

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1er Informe de Laboratorio

Facultad de Ingeniera Mecnica - FIM

2UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFacultad de Ingeniera MecnicaINFORME DE LABORATORIO N 1 ELECTRONICA DE POTENCIA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA1er Informe de Laboratoriodisparo de un tiristor con componentes discretosFacultad de Ingeniera Mecnica

Curso:FSICA IIIProfesor:Ing. Arevalo Macedo, RobinsonSeccin:AApellido PaternoApellido MaternoNombresEspecialidadHilarioPintoDanielM4BazanQuevedoRobertoM6BazanYarangaCristopherM62015ndice

1. Objetivos

2. Fundamento Terico

3. Cuestionario

4. Observaciones y Conclusiones

5. Hoja de datos

Objetivos

Comprobar experimentalmente el disparo de un tiristor con elementos discretos y este est conectado a una carga.

Armar circuitos de activacin de un tiristor y observar las ventajas y desventajas de cada una de ellas.

Encontrar aplicaciones del tiristor.

Fundamento terico

EL TIRISTOR O RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO

El nombre proviene de la unin de Tiratrn y Transistor. Un tiristor es un dispositivo semiconductor de cuatro capas de estructura PNPN y con tres uniones PN. Tiene tres terminales: nodo, ctodo y puerta o gate.Es uno de los dispositivos semiconductores de potencia ms importantes.Los tiristores se utilizan en forma extensa en los circuitos electrnicos de potencia, estos operan como conmutadores biestables, pasando de un estado no conductor a un estado conductor. Para muchas aplicaciones se puede suponer que los tiristores son interruptores o conmutadores ideales, aunque los tiristores prcticos exhiben ciertas caractersticas y limitaciones.

FUNCIONAMIENTOSi aplicamos una tensin nodo ctodo positiva: las uniones y tienen polarizacin directa o positiva. La unin tiene polarizacin inversa, y solo fluye una corriente de fuga.Se dice entonces que el tiristor esta en condicin de bloqueo directo en estado desactivado. Si el voltaje de nodo a ctodo se incrementa a un valor lo suficientemente grande, la unin polarizada inversamente entrara en ruptura. Esto se conoce como ruptura por avalancha y el voltaje correspondiente se llama voltaje de ruptura directa.Dado que las uniones y tienen ya polarizacin discreta, habr un movimiento libre de portadores a travs de las tres uniones, que provocara una corriente directa del nodo. Se dice entonces que el dispositivo est en estado de conduccin o activado.La cada de voltaje se deber a la resistencia hmica de las cuatro capas y ser pequea, por lo comn cercana a 1 voltio.

CURVA CARACTERISTICALa interpretacin directa de la curva caracterstica del tiristor nos dice lo siguiente: cuando la tensin entre nodo y ctodo es cero la intensidad lo es tambin. Hasta que no se alcance la tensin de bloqueo () el tiristor no se dispara.Cuando se alcanza dicha tensin, se percibe un aumento de la intensidad en el nodo (), disminuye la tensin entre nodo y ctodo, comportndose as como un diodo polarizado directamente.Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensin de bloqueo ser necesario aumentar la intensidad de puerta (IG1, IG2, IG3, IG4), ya que de esta forma se modifica la tensin de cebado del mismo.Este sera el funcionamiento del tiristor cuando se polariza directamente, y solo ocurre en el primer cuadrante de la curva. Cuando se polariza inversamente se observa una dbil corriente inversa (de fuga) hasta que alcanza el punto de tensin inversa mxima que provoca su destruccin.Es una forma posible de cebar o activar el tiristor, que nos interesa, pues para ello pondramos un diodo.Si aplicamos una tensin positiva en la puerta del tiristor, se establece una corriente por la unin , polarizada directamente, que produce un aumento de electrones en el cristal P, donde son portadores minoritarios para la unin y por tanto pueden atravesarla, facilitando que el efecto de avalancha en esta unin se realice a menor tensin .Cuanto mayor sea esa tensin de compuerta, menor ser la tensin necesaria para lograr el disparo del tiristor, por lo que una variacin consigue diferentes puntos de disparo. Cuando el voltaje del ctodo es positivo con respecto al nodo, la unin tiene polarizacin directa, pero las y tienen polarizacin inversa. Esto es similar a dos diodos conectados en serie con un voltaje inverso a travs de ellos.El tiristor estar en estado de bloqueo inverso y una corriente de fuga, conocida como corriente de fuga inversa fluir a travs del dispositivo.

Cuestionario

1. Hacer el fundamento terico del experimento realizado.En el laboratorio se implementaron dos tipos de circuitos, en los cuales se utilizaba una fuente de corriente alterna. Este tipo de tensin se usa principalmente para controlar la potencia de entrega a una carga (en nuestro caso un foco).La fuente de voltaje puede ser de 110V, 120V, 220V, en corriente alterna, etc.La potencia suministrada a la carga se controla variando el ngulo de conduccin pero solo conducir un semiciclo.

CIRCUITO N1

CIRCUITO N2

CURVA CARACTERISTICA

La siguiente figura muestra la dependencia entre la tensin de conmutacin y la corriente de compuerta. Cuando el tiristor esta polarizado en inversa se comporta como un diodo comn.En la regin de polarizacin en directo el tiristor se comporta tambin como un diodo comn, siempre que el tiristor ya haya sido activado (On). Punto D y E. Para valores altos de compuerta (IG) (Punto C), la tensin de nodo a ctodo es menor (VC).Si la IG disminuye, la tensin nodo-ctodo aumenta. (Punto B y A, y la tensin nodo-ctodo VB y VA). Concluyendo, al disminuir la corriente de compuerta IG, la tensin nodo-ctodo tender a aumentar antes de que el SCR conduzca (se ponga en On).

2. Cul es la diferencia entre el primero y segundo circuito?El primer circuito que se implement en el laboratorio funciona de la siguiente de la siguiente manera:Normalmente el Tiristor trabaja con polarizacin directa entre nodo y ctodo (la corriente circula en el sentido de la flecha del tiristor). Por ello en este circuito solo es necesario aplicar un pulso en la compuerta (G) para activarlo.Pero el segundo circuito, a diferencia del primero, utiliza un condensador. Por ello este circuito se usa principalmente para controlar la potencia que se entrega a una carga (en nuestro caso un foco de 60 W).La potencia suministrada a la carga se controla variando el ngulo de conduccin pero solo conducir un semiciclo. 3. Qu sucede con la lmpara cuando aumenta el valor de en ambos circuitos? Lo que se observ en el laboratorio con respecto al foco utilizado, es que a medida de que elevamos la resistencia en el potencimetro en el primer circuito este se apaga en cierto punto del potencimetro. Mientras que en la segunda implementacin, la presencia del circuito RC produce un corrimiento de la fase entre la tensin de entrada y la tensin en el condensador que es la que suministra la corriente a la compuerta del tiristor por ende al aumentar el valor resistivo produce un corrimiento de fase ajustable, que causar la nula luminosidad del foco.

4. Segn su opinin cul de los circuitos de disparo es el recomendable. Por qu?Segn mi opinin el segundo circuito es el recomendable debido a la presencia del condensador, pues este alimenta la corriente que circula a travs de la puerta del tiristor y por ende a travs de la variacin del potencimetro se puede variar la intensidad de luminosidad del foco.Por ello la mnima luminosidad del foco se da cuando el corrimiento de fase es mximo (cuando el potencimetro tiene su mayor valor) y la mxima luminosidad cuando este tiene su valor ms pequeo (cuando el potencimetro marca 0).

5. Qu dificultades encontr al desarrollar este experimento?La principal dificultad que se encuentra en esta experiencia es la poca sofisticacin de los materiales de conexin puesto que estos se encuentran expuestos, y en cualquier descuido pueda ocurrir un accidente.Adems el medir con el multmetro el voltaje entre nodo y ctodo, en cierto momento, estas dos terminales del multmetro chocan generando un cortocircuito apagando eventualmente el foco.

A continuacin se muestra algunas imgenes tomadas del osciloscopio:

Fig2. Se muestra el ngulo de disparo del circuito 2 variando la resistencia en el potencimetro.Fig1. Se muestra el ngulo de disparo del circuito 2

Fig1. Se muestra el ngulo de disparo del circuito 1

Fig2. Se muestra el ngulo de disparo del circuito 2

Fig2. Se muestra el ngulo de disparo del circuito 2 variando la resistencia en el potencimetro.

Fig2. Se muestra el ngulo de disparo del circuito 2 variando la resistencia en el potencimetro.

Observaciones

Se observa que la resistencia en el foco es mayor cuando se utiliz corriente alterna que cuando se midi sin alimentacin con el multmetro.

El condensador puede estallar si no se coloca de la manera adecuada.

Conclusiones

Se comprueba mediante las grficas obtenidas en el osciloscopio la teora desarrollada en clases.

Se comprueba en laboratorio que el disparo de un tiristor se puede controlar usando un condensador que alimente la corriente de puerta en el tiristor. Mientras que en el primer circuito (que no utiliza el condensador), el ngulo de disparo es nico y por ende no se puede manipular.

Una de las aplicaciones encontradas en la experiencia es que puede funcionar como rectificador, pero a diferencia de los diodos, este puede ser controlado por la seal de puerta. Otras de las aplicaciones del tiristor son: Controles de relevador Circuitos de retardo de tiempo Fuentes de alimentacin reguladas Controles de fase, etc.

Hoja de datos

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