laboratorio #3 - electronica de potencia(1)

7/24/2019 Laboratorio #3 - Electronica de Potencia(1)

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UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PANAMSEDE CAMPUS DR. VCTOR LEVI SASSOFACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA

LICENCIATURA EN INGENIERAELECTROMECNICA

ELECTRNICA DE POTENCIA

LABORATORIO #3

CIRCUITO DE CONTROL DE POTENCIA CON UN SCR

FACILITADOR:

Ing. Ral Palacios

ESTUDIANTES

Espinosa, Ei!a "#"$%#&'(

L)p*+, Ana #"&'#%-

P/*+, 0ai1* #"&'#(-

Oc2oa, Al3in #"'$

4*gaa, 45c6o "#"$"#&'"


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En6*ga7o *l ' 7* no3i*18* 7* $&9

SEUNDO SE;ESTRE

INTRODUCCIN

En electrnica de potencia los rectificadores controlados de silicio SCR son empleadoscomo dispositivo de control, debido a que el rectificador controlado de silicio SCR, es unsemiconductor que presenta dos estados estables: en uno conduce, y en otro est en corte,llamados de otra forma el dispositivo esta en bloqueo directo, bloqueo inverso y

conduccin directa, en pocas palabras este dispositivo puede ser usado como interruptor eincluso como variador de intensidad como lo veremos en este laboratorio.El objetivodel rectificador controlado de silicio SCR es retardar la entrada en conduccindel mismo, ya que como se sabe, un rectificador controlado de silicio SCR se haceconductor no slo cuando la tensin en sus bornes se hace positiva o ms bien dicho cuandola tensin de nodo es mayor que la tensin de ctodo, sino cuando siendo esta tensinpositiva, se enva un impulso de cebado a su puerta.El parmetro principal de los rectificadores controlados es el n!ulo de retardo, " el cualpodremos variar en esta e#periencia de laboratorio.Como lo su!iere su nombre, el SCR es un rectificador, por lo que pasa corriente slodurante los semiciclos positivos de la fuente de C.$. El semiciclo positivo es el semiciclo

en que el nodo del SCR es ms positivo que el ctodo. Esto si!nifica que el SCR no puedeestar encendido ms de la mitad del tiempo. %urante la otra mitad del ciclo cuando elsistema est en el semiciclo ne!ativo, la polaridad de la fuente es ne!ativa, y esta polaridadne!ativa hace que el SCR ten!a polari&acin inversa, evitando el paso de cualquiercorriente a la car!a, de manera que en esta confi!uracin de SCR la mitad de la potencia sedesperdicia por lo que la manera de aprovechar toda la potencia entre!ada por la fuente loveremos en el pr#imo laboratorio ya que el objetivo principal de este laboratorio solo serre!ular la intensidad de una car!a puramente resistiva 'un foco(, mientras observamoscmo cambian las se)ales en el SCR y en la Car!a con ayuda del osciloscopio.
http://www.monografias.com/trabajos14/control/control.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/objetivos-educacion/objetivos-educacion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/objetivos-educacion/objetivos-educacion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos901/evolucion-historica-concepciones-tiempo/evolucion-historica-concepciones-tiempo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/control/control.shtml


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*+E-/*S

*bservar la operacin y las formas de onda de un SCR que activa una car!aresistiva

%eterminar las caractersticas el0ctricas de un SCR particular *bservar la estabili&acin de temperatura usando un dispositivo de transicin

conductiva '%$C(

1$-ER$2ES 3 E456*S

1ultmetro %i!ital 1ultmetro $nlo!o *sciloscopio di!ital 7uente de voltaje variable de $C

SCR S89% o equivalente R;< 8.8= > R8< potencimetro de 8?@ > RA< ;= > C


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MARCO TERICO

Rectificador controlado de silicio SCR (silicon controlled rectifier):

Es un dispositivo semiconductor biestable formado por tres uniones pn con la disposicinpnpn. Est formado por tres terminales, llamados Fnodo, Ctodo y 6uerta. 2a conduccinentre nodo y ctodo es controlada por el terminal de puerta. Es un elemento unidireccional'sentido de la corriente es Gnico(, conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a lave&. El SCR se asemeja a un diodo rectificador pero si el nodo es positivo en relacin alctodo no circular la corriente hasta que una corriente positiva se inyecte en la puerta.2ue!o el diodo se enciende y no se apa!ar hasta que no se remueva la tensin en el nodoHctodo, de all el nombre rectificador controlado.El SCR es un rectificador construido con material de silicio con una tercera terminal paraefecto de control. Se esco!i el silicio debido a sus capacidades dealta temperatura y potencia.2a operacin bsica del SCR es diferente de la del diodosemiconductor de dos capas fundamental, en que una tercera terminal, llamada compuerta,determina cundo el rectificador conmuta del estado de circuito abierto al de circuitocerrado. Io es suficiente slo la polari&acin directa del nodo al ctodo del dispositivo. En

la re!in de conduccin la resistencia dinmica el SCR es tpicamente de .; a .;>2a resistencia inversa es tpicamente de ; => o ms. 5n SCR actGa a semejan&a de uninterruptor. Cuando esta encendido '*I(, hay una trayectoria de flujo de corriente de bajaresistencia del nodo al ctodo. $ctGa entonces como un interruptor cerrado. Cuando estapa!ado '*77(, no puede haber flujo de corriente del nodo al ctodo. 6or tanto, actGacomo un interruptor abierto. %ado que es un dispositivo de estado slido, la accin de


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conmutacin de un SCR es muy rpida.

PROCEDIMIENTO

Conecte el circuito mostrado en la fi!ura ;, con R;, R8, RA, C.

Coloque un diodo, de voltaje nominal 8 / o ms alto en serie con la terminal de

compuerta y apuntando hacia esta. 2a alimentacin $C debe ser ;;? /$C, aislada de tierrafsica. %espu0s mediante un osciloscopio, conecte la tierra del osciloscopiopermanentemente al ctodo del SCR y utilice la entrada diferencial para medir el voltaje decar!a y el voltaje al resistor de compuerta.

nota: Asegrese de !"e el ca#le de ali$entaci%n del oscilosco&io no tenga ter$inal detierra' as se eitar* "n cortocirc"ito+

5tilice un SCR, RC$ tipo S89% o similar. 2a car!a debe ser una lmpara de D a B ouna resistencia de ;> ;. nserte un ampermetro anlo!o de a ; $ o de a ? m$

en serie con la car!a.

;( Coloque el osciloscopio a trav0s de las terminales de nodo y ctodo SCR.

$. Re!istre apro#imadamente cuanto es el n!ulo de retardo de disparo mnimo ym#imo.


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Resp. El n!ulo de disparo m#imo apro#imadamente calculado es de ;8J y el mnimo deapro#imadamente es de BJ.

+. Re!istre la corriente de car!a promedio bajo las dos condiciones. K4u0 relacin e#iste

entre el n!ulo de retardo de disparo y la corriente de car!aL

Resp. 6ara el n!ulo de retardo menor la corriente es de apro#imadamente D m$ y parael n!ulo de retardo mayor la corriente es de apro#imadamente BM m$N la relacin entre lacorriente de la car!a y el n!ulo de retardo es que para un n!ulo de retardo menor, lacorriente de la car!a es menor.

C. KEn qu0 direccin debe !irar el potencimetro de 8?@ para incrementar el n!ulo deretardo de disparoL E#plique por que

Resp. %ebe !irar en la direccin en que el valor de resistencia entre las terminales que estnconectadas al circuito aumente, en nuestro laboratorio es en la direccin de las manecillasdel reloj.


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%. %ibuje la forma de onda /$@ para cierto n!ulo de retardo de disparo intermedio

E. 1ida el voltaje que e#iste a trav0s del SCR despu0s del disparo '/-(. KEssuficientemente constanteL K4u0 valor re!istraL

Resp.Es suficientemente contante, re!istra apro#imadamente ;;v

8( Sin alterar la confi!uracin del potencimetro de la parte O%P conecte el osciloscopio atrav0s de la resistencia$. %ibuje la forma de onda del voltaje de car!a para el mismo n!ulo de retardo de

disparo anterior.


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+. Compare la forma de onda del voltaje de car!a con la forma de onda del voltaje enel SCR. KEsta comparacin parece l!icaLResp. Si lo parece. 2a forma de onda que pasa a trav0s del SCR es la que contiene lamayor parte de la ener!a mientras que la que pasa a trav0s de la car!a es lo que serecort, adems al comparar las ondas se observa que en la car!a la se)al de la onda

esta rectificada debido que solo aparece la parte positiva de la se)al, y se observa eln!ulo de retardo.

A( Coloque el *sciloscopio a trav0s del resistor de compuerta de ;@. el flujo de corriente ala compuerta se puede calcular utili&ando la 2ey de ohm para el resistor de ;@. 1ida lacorriente de compuerta necesaria para disipar el SCR 'Q-(. KCunto cambia esta alcambiar el n!ulo de retardo de disparoL Kes lo que usted esperabaLResp. Esta corriente es de 9.9;? m$. $l aumentar el tiempo muerto del SCR disminuyela intensidad de esta corriente, y en caso contrario su valor aumenta. Esperabamos estoya que al aumentar el tiempo muerto el SCR debe estar apa!ado ms tiempo.

D( Coloque el osciloscopio a trav0s de las terminales principales del SCR y ajuste a cierton!ulo de retardo de disparo intermedio. Enfri0 el SCR con aire helado y observe lareaccin del n!ulo de retardo de disparo. K4u0 efecto tiene disminuir la temperatura enun SCRL

Resp. %ependiendo de las condiciones de trabajo de un tiristor, este disipa unacantidad de ener!a que produce un aumento de la temperatura en las uniones delsemiconductor. Este aumento de la temperatura produce un aumento de la corrientede fu!a, creando un fenmeno de acumulacin de calor que debe ser evitado. $ldisminuir la temperatura del SCR se disminuye este efecto.

?( nstale un %$C de A?/ en serie con el resistor de compuerta de ;=. Repita los pasos ;y D. K4u0 diferencia importante observaLResp. El %$C nos permite controlar el n!ulo de disparo en ambas direcciones de laonda $C. Con esto se obtiene un mayor control y aprovechamiento de la ener!aobtenida, cosa que no se poda hacer con un diodo.

RESU,TADOS


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A+ CIRCUITO ARMADO EN MU,TISIN

-+ CIRCUITO ARMADO ./SICAMENTE

C+ SIMU,ACIN A ,A M0S -A1A INTENSIDAD


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C.;. *sciloscopio visto desde la car!a

C.8. *sciloscopio visto desde el SCR

C.A. 7oco

D+ SIMU,ACIN A ,A M02IMA INTENSIDAD


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%.;. *sciloscopio visto desde la car!a

%.8. *sciloscopio visto desde el SCR

%.A. 7oco

CONC,USIONES


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%espu0s de haber reali&ado este laboratorio hemos lle!ado a las si!uientes conclusiones:

$prendimos que los SCR no solo nos permite utili&arlos como un interruptor sino

que adems, !racias a que podemos variar su n!ulo de disparo tambi0n podemosutili&arlos como variador de intensidad como lo observamos en este laboratorio.

%escubrimos que con la confi!uracin del circuito que usamos en este laboratorio,este solo nos permite utili&ar S*2* la mitad de la potencia que nos brinda la fuentey que el resto se desperdicia debido a que el SCR no deja de comportarse como undiodo y este comportamiento bloque uno de los semiciclos de la onda haciendo quecon ese semiciclo bloqueado, se pierda potencia en el sistema.

%e las simulaciones pudimos obeservar que las se)ales vistas en el osciloscopio, alcomparar la se)al del SCR con la se)al de la car!a eran totalmente diferentes debidoa que la parte de la se)al que faltaba en el SCR era precisamente la se)al que seestaba utili&ando para alimentar la car!a, y que la Gnica forma de observar unacompleta onda senoidal en el SCR era cuando este estaba en circuito abierto y porende la car!a estaba apa!ada.

-I-,IO3RA./A


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4tt&:55666+n7&+co$5doc"$ents5data8s4eet5-T99;@no$e8categoria>Potencio$etros@ti&o>@&ri$>

ANE2OS
http://www.nxp.com/documents/data_sheet/BT151-500R.pdfhttp://www.milcomp.com.br/produtos.asp?PaginaAtual=6&codigo_categoria=33&nome_categoria=Potenciometros&tipo=&primhttp://www.milcomp.com.br/produtos.asp?PaginaAtual=6&codigo_categoria=33&nome_categoria=Potenciometros&tipo=&primhttp://www.nxp.com/documents/data_sheet/BT151-500R.pdfhttp://www.milcomp.com.br/produtos.asp?PaginaAtual=6&codigo_categoria=33&nome_categoria=Potenciometros&tipo=&primhttp://www.milcomp.com.br/produtos.asp?PaginaAtual=6&codigo_categoria=33&nome_categoria=Potenciometros&tipo=&prim


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SCR:


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DIAC:

POTENCIOMETRO

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