LABORATORIO Nº7 DIMMER ANALÓGICO 1.-OBJETIVOS.El objetivo de esta práctica es la de realizar un circuito que controle el voltaje eficaz en una carga y así controlar la potencia de la misma. Este circuito es ideal para la regulación de velocidad en taladros, ventiladores y para la regulación del brillo de una lampara en la iluminación de algún ambiente.
2.-MARCO TEORICO.Daremos una introducción al funcionamiento de los elementos que usaremos en la práctica.
2.1.-DIAC.El DIAC es un diodo de disparo bidireccional, especialmente diseñado para disparar TRIACs disparar TRIACs y Tiristores (es un dispositivo disparado por tensión). Tiene dos terminales: MT1 y MT2. Ver el diagrama.
El DIAC normalmente no conduce, sino que tiene una pequeña
corriente de fuga. La
conducción aparece cuando la tensión de disparo se alcanza. Cuando la tensión de disparo se alcanza, la tensión en el DIAC se reduce y entra en conducción dejando pasar la corriente necesaria para el disparo del SCR o TRIAC. Se utiliza principalmente en aplicaciones de control de potencia mediante control de fase. La curva característica del DIAC se muestra a continuación
En la curva característica se observa que cuando - +V o - V es menor que la tensión de disparo, el DIAC se comporta como un circuito abierto - +V o - V es mayor que la tensión de disparo, el DIAC se comporta como un cortocircuito
Caracteristicas Principales del DIAC BR100 son: - Tensión de disparo
V BO= 32 v
- Corriente de disparo
I BO = 50 uA
- Tensión minima de salida V O = 5 v
2.2.- TRIAC.Un triac poder mirarse como un "tiristor bidireccional" debido a que conduce en ambas direcciones. Por el triac estándar, la corriente circula actual en cualquiera de las dos direcciones entre los terminales principales MT1 y MT2. Esto es iniciado por una corriente pequeña de señal aplicada entre el terminal de puerta y MT1.
2.2.1.-Encendido.Distinto de los tiristores, el triac estándar puede ser disparado por circulación de corriente positiva o negativa entre compuerta y MT1.
Esto permite el disparo del triac en cuatro
“cuadrantes" como se muestra
en el Figura 4.
Donde la compuerta debe ser excitada por Corriente Continua o por pulsos unipolares en el cruce por cero de la corriente de carga, corriente negativa de compuerta es la preferida por las
siguientes razones. La construcción interna de los triac medios hace que la compuerta este más alejada desde la región de portadores mayoritarios cuando opera en el 4º cuadrante. Esto resulta en: - IGT más alta, esto implica un pico más alto de IG requerido. - Retraso mayor entre IG y el principio de la circulación de corriente principal, esto requiere una mayor duración de IG. - Mucha menor capacidad de di/dt esto puede implicar una degradación progresiva de puerta cuando controlamos cargas con di/dt iniciales (P.E: filamentos de lámpara incandescente fría).
DEFINICIÓN DE LOS PARÁMETROS DEL TRIAC VDRM (Tensión de pico repetitivo en estado de bloqueo) = es el máximo valor de tensión admitido de tensión inversa, sin que el triac se dañe.
IT (RMS) (Corriente en estado de conducción) = en general en el grafico se da la temperatura en función de la corriente.
ITSM (Corriente pico de alterna en estado de conducción (ON)) = es la corriente pico máxima que puede pasar a través del triac, en estado de conducción. En general seta dada a 50 o 60 Hz.
I2t (Corriente de fusión) = este parámetro da el valor relativo de la energía necesaria para la destrucción del componente.
PGM (Potencia pico de disipación de compuerta) = la disipación instantánea máxima permitida en la compuerta.
IH (Corriente de mantenimiento) = la corriente directa por debajo de la cual el triac volverá del estado de conducción al estado de bloqueo.
dV/dt (velocidad critica de crecimiento de tensión en el estado de bloqueo) = designa el ritmo de crecimiento máximo permitido de la tensión en el ánodo antes de que el triac pase al estado de conducción. Se da a una temperatura de 100C y se mide en V/m s.
t ON (tiempo de encendido) = es el tiempo que comprende la permanencia y aumento de la corriente inicial de compuerta hasta que circule la corriente anódica nominal.
Las Caracteristicas Principales del TRIAC BT136 son: -
IGT (Gate trigger current) = 2,5 – 11 mA
-
VGT (Gate trigger voltaje) = 0,7 V
-
IH (Holding current) =2.2 mA
-
tGT (Gate controlled turn-on time) = 2 us
FORMAS DE ONDA DE LOS TRIACS La relación en el circuito entre la fuente de voltaje, el triac y la carga se representa en la FIG.7. La corriente promedio entregada a la carga puede variarse alterando la cantidad de tiempo por ciclo que el triac permanece en el estado encendido. Si permanece una parte pequeña del tiempo en el estado encendido, el flujo de corriente promedio a través de muchos ciclos será pequeño, en cambio si permanece durante una parte grande del ciclo de tiempo encendido, la corriente promedio será alta.
FIG.7. Un triac no está limitado a 180 de conducción por ciclo. Con un arreglo adecuado del disparador, puede conducir durante el total de los 360 del ciclo. Por tanto proporciona control de corriente de onda completa, en lugar del control de media onda que se logra con un SCR. Las formas de onda de los triacs son muy parecidas a las formas de onda de los SCR, a excepción de que pueden dispararse durante el semiciclo negativo. En la FIG.8 se muestran las formas de onda tanto para el voltaje de carga como para el voltaje del triac ( a través de los terminales principales) para dos condiciones diferentes. En la FIG.8 (a), las formas de onda muestran apagado el triac durante los primeros 30 de cada semiciclo, durante estos 30 el triac se comporta como un interruptor abierto, durante este tiempo el voltaje completo de línea se cae a través de las terminales principales del triac, sin aplicar ningún voltaje a la carga. Por tanto no hay flujo de corriente a través del triac y la carga. La parte del semiciclo durante la cual existe esta situación se llama ángulo de retardo de disparo. Después de transcurrido los 30 , el triac dispara y se vuelve como un interruptor cerrado y comienza a conducir corriente a la carga, esto lo realiza durante el resto del semiciclo. La parte del semiciclo durante la cual el triac está encendido se llama ángulo de conducción. La FIG.8 (b) muestran las mismas formas de ondas pero con ángulo de retardo de disparo mayor.
FIG.8
3.-Desarrollo del Laboratorio.Comenzaremos mostrando el esquema del circuito y posteriormente analizaremos el funcionamiento del mismo paso por paso.
3.1.-Esquema.-
3.2.-Funcionamiento. A continuación vemos 2 graficas de los voltajes en la CARGA (color Azul), en C1 (color Verde) y en C2 (color Rojo). La primera es cuando empezamos a aumentar el valor del potenciómetro y la segunda es cuando aumentamos su valor aun más.
-Como podemos observar al ir aumentando el valor del potenciómetro, disminuimos el voltaje promedio que llega a la carga y por lo tanto la Potencia disminuye también. -Al aumentar el valor del potenciómetro aumentamos el tiempo que tarda el capacitor C1 en cargarse. -A su vez el capacitor C2 tarda en cargarse con respecto al voltaje en C1. -Cuando C1 llega al voltaje de ruptura del DIAC (32 V), el DIAC entra en corte descargando la carga de C1 en el Gate del TRIAC. -El TRIAC al ser activado entra en corte, lo que permite que se cierre el circuito con la carga, además permite que los capacitores se descarguen. -En el paso de la tensión por cero, el TRIAC vuelve a desactivarse, permitiendo que los capacitores empiecen a cargarse en el semiciclo negativo y repetir el proceso de activar el DIAC y el TRIAC.
4.-Conclusiones.El circuito cumple con la función de regular la potencia en una carga, además usa muy pocos componentes y es de tamaño reducido. Ideal para usarlo como producto de venta si es que se agrega lar respectivas protecciones contra cortocircuitos y sobretensiones de la red, además de conseguir un paquete aislado del medio como corresponde.
