Aplicaciones de La Electrónica de Potencia

Aplicaciones de la electrónica de potencia (Práctica 1) Alejandro San Román Huerta Flores, Irwing cta!io "al!án Palacios, #es$s A%uact&in A%uact&in 'ega, 'ega, #oel las Hernánde& P*re& Universidad Politécnica de Tlaxcala A!+ ni!ersidad Polit*cnica -o+ 1 .ol+ San Pedro /alcalt&inco, 0epeanco, 0la2cala Ezio_hf6auditore@hotmai [email protected], l.com, octaviogalvan-710@hotmai [email protected], l.com, roner_666@hotmail [email protected]. .com.

Electr Electroni onicc power power part part of the ele electr ctroni onicc introd introduct uction ion studyi studying ng device devicess and electronic circuits used to modify characteristics of the electric power (voltage, frequency, waveform) is the discipline between electrical engineering and electronics. It aims at the transfer control of electric power with maximum performance

Abst Abstar arct ct.. -

Resumen.-

Electrnica de potencia introduccin !arte de la Electrnica que estudia los dispositiv dispositivos os y circuito circuitoss electrni electrnicos cos usados para modi"car modi"car caracter#sti caracter#sticas cas de la energ#a energ#a el$c el$ctr tric ica a (ten (tensi sin n,, frec frecue uenc ncia ia,, form forma a de onda onda)) Es la disc discip ipli lina na entr entre e elec electr trot otecn ecnia ia y electrnica. %iene como ob&etivo el control de transferencia de energ#a el$ctrica con m'ximo rendimiento posible.

Índice I.

II.

Introducción Introducción a) efin efinici icione one!, !, mar marco co hi!tór hi!tórico ico ") #$lic licacio acione ne!! %eferencia! %eferencia!

Evidencia de $r&ctica $r&ctica 'o.1( Aplicaciones de la electrónica de potencia echa( Septiembre, Septiembre, 2015

I+

I-0R3..I4-

Parte de la lectrónica 5ue estudia los dispositi!os  circ circui uito toss elec electr trón ónic icos os usad usados os para para modi modi6i 6ica car r caract caracter erst stica icass de la energ energa a el*ctr el*ctrica ica (tensi (tensión, ón, 6recue 6recuenci ncia, a, 6orma 6orma de ond onda) a) s la discip discipli lina na entre entre electrotecnia  electrónica+ 0iene como o7jeti!o el contro con troll de trans6 trans6ere erenci nciaa de energ energa a el*ctr el*ctrica ica con má2imo rendimiento posi7le+ 8a electrónica de potencia es la rama de la electrónica 5ue estudi estudiaa los dispos dispositi iti!os !os,, circui circuitos tos  sistem sistemas as

dedicados al control  la con!ersión de la energa el*ctrica+ Antiguamente Antiguamente la con!ersión de la energa se reali&a7a con m*todos electromecánicos+ 8a !entaja de la electrónica de potencia respecto a otros m*todos de con!ersión es menos !olumen, más 7aratos+ !olución de la electrónica de potencia Hasta 19:;< las aplicaciones eran limitadas A partir de 19:; nace la lectrónica industrial A partir de 19=; se introduce los semico semicondu nducto ctores res en la electr electróni ónica ca indus industri trial al (automati&ación (automati&ación de procesos industriales)+ n la d*cada de los >; se introduce los circuitos integrado integradoss (miniatu (miniaturi&ac ri&ación) ión) ?enor tama@o tama@o  peso ?enor costo ?enor consumo ?ás 6ia7ilidad n 19>: nacen los microprocesadores (p)

8os dispositi!os electrónicos de potencia, podemos citar< los rel*s, diodos, transistores de potencia, el tiristor, as como otros deri!ados de *stos, tales como los tri triac, ac, diac, ac, conm conmut utad adoor un uniilate laterral, al, etc+ tc+ (semiconductores) 3e los dispositi!os electrónicos, los más importantes son los< 0ransistores de potencia  los 0iristores stas

Universidad Politécnica de Tlaxcala / Ingeniería Mecatrónica / Electrónica de Potencia / Sep. – Dic. 2!" #UE$T% &'($ES)*%'+,&'($ES)*%'+,- P%'%I(S)%#U%TI- +E*%)#E$-%-DE P0$E

6ami 6amili lias as de disp dispos osit iti! i!os os tien tienen en do doss elec electr trod odos os principales  un un tercer electrodo electrodo de control+

     

3iodos de potencia Recti6icador controlado de sislicio (S.R en ingl*s) 0ransistores 7ipolares de juntura de potencia (C#0) ?SF0 de potencia 0ran 0ransi sist stor ores es 7ipo 7ipola lare ress de comp compue uert rtaa aislada(I"C0) 0ransistor de inducción estática(SI0)

Los Tiristor Tiristores es pueden pueden subdividi subdividirse rse en ocho tipos:



AP8I.A.I-S AP8I.A.I-S - -0R- -0R- Re6rigerac Re6rigeración ión  cong congel elac ació iónn de alim alimen ento tos+ s+ .ale .ale6a 6acc cció iónn  aire aire acondi acondicio cionad nado+ o+ .ocina .ocinas, s, la!ado la!adora ras, s, aspira aspirador doras, as, ond ondas as++ Ilum Ilumin inac ació ión+ n+ lec lectr trón ónic icaa de cons consum umoo (ordenadores, 0', !deo)+ AP8I.A.I-S - 8  8 .?R.IA8 .ale6acción, !entil !en tilac ación ión,, aire aire acondi acondicio cionad nadoB oB Ilumin Iluminaci ación+ ón+ 5uipo 5uiposs in6orm in6ormáti áticos cos++ Sistem Sistemas as de alimen alimentac tación ión ininterrumpidas ininterrumpidas (SAIs)+ Ascensores+ AP8I.A.I-S AP8I.A.I-S - 8A I-3S0RIA8 Com7as, Com7as, compre compresor sores, es, !en !entil tilado adores resB B ?otore ?otores, s, má5uin má5uinas as %erramientas, ro7otsB Hornos (inducciónB) 8aser industrial+ Soldadura+ Iluminación AP8I.A.I-S - 8 0RA-SPR0 .ontrol de tracci tracción ón de !e% !e%cu culos los el*ctr el*ctrico icos+ s+ .arga .argador dores es de 7ateras+ 8ocomoción el*ctrica (automó!iles, metro, 6errocarril) lectrónica del automó!il AP8I.A.I-S - 8A -R"IA 0ransporte de energ energa a de .. en alta alta tensió tensión+ n+ .ompen .ompensac sación ión de energa reacti!a+ nergas alternati!as+ AP8I.A.I-S - 08D.?-I.A.I-S .argadore .argadoress de 7ateras+ 7ateras+ Sistema Sistema de alimentac alimentaciones iones ininterrumpidas ininterrumpidas SAIs+ AP8I.A.I-S - ARSPA.IA8 Sistemas de potencia en a!iones+ Sistemas de potencia en trans7ordadores+

Dispositivos semiconductores semiconductores de potencia Para estas aplicaciones se %an desarrollado una serie de dispositi!os semiconductores de potencia, todos los cuales deri!an del diodo o el transistor+ ntre ntre estos se encuentran los siguientes<

       

0iristor de conmutación 6or&ada 0iristor conmutado por lnea 0iristor desacti!ado por compuerta ("0) 0iristor de conducción in!ersa (R0.) 0iristor de inducción estático (SI0H) 0iri 0irist stor or desa desact cti! i!ad adoo con con asis asiste tenc ncia ia de compuerta ("A00) Recti6icador controlado de silicio 6otoacti!o (8AS.R) 0iristor controlado por ?S (?.0) 0riac

Convertidores Convertidores de la Energía Eléctrica .on!ersión de potencia es el proceso de con!ertir una 6orma de energa en otra, esto puede incluir procesos elec electr trom omec ecán ánic icos os o elec electr tro5 o5u umi mico cos+ s+ 3ic% 3ic%os os disp dispos osit iti! i!os os son son empl emplea eado doss en e5ui e5uipo poss 5u 5uee se denomi den ominan nan con con!er !ertid tidore oress estáti estáticos cos de potenc potencia, ia, clasi6icados en<

   

Recti6icadores< con!ierten corriente alterna en corriente continua+ In!ero In!eror< r< con con!ie !ierte rtenn corrie corriente nte con contin tinua ua en corriente alterna+ .icloc .iclocon! on!ers ersore ores< s< con con!ie !ierte rtenn corri corrient entee alterna en corriente alterna+ .%oppers< con!ierten corriente continua en corriente continua+

n la actualidad esta disciplina está co7rando cada !e& más import importanc ancia ia de7 de7ido ido princi principal palmen mente te a la ele!ada e6iciencia de los con!ertidores electrónicos en compar comparaci ación ón a los m*todo m*todoss tradic tradicion ionale ales, s,  su maor !ersatilidad+ n paso imprescindi7le para 5ue se produj produjera era esta esta re!ol re!oluci ución ón 6ue el desarr desarroll olloo de disp dispos osit iti! i!os os capa capace cess de mane maneja jarr las las ele! ele!ad adas as


6ami 6amili lias as de disp dispos osit iti! i!os os tien tienen en do doss elec electr trod odos os principales  un un tercer electrodo electrodo de control+

     

3iodos de potencia Recti6icador controlado de sislicio (S.R en ingl*s) 0ransistores 7ipolares de juntura de potencia (C#0) ?SF0 de potencia 0ran 0ransi sist stor ores es 7ipo 7ipola lare ress de comp compue uert rtaa aislada(I"C0) 0ransistor de inducción estática(SI0)

Los Tiristor Tiristores es pueden pueden subdividi subdividirse rse en ocho tipos:



AP8I.A.I-S AP8I.A.I-S - -0R- -0R- Re6rigerac Re6rigeración ión  cong congel elac ació iónn de alim alimen ento tos+ s+ .ale .ale6a 6acc cció iónn  aire aire acondi acondicio cionad nado+ o+ .ocina .ocinas, s, la!ado la!adora ras, s, aspira aspirador doras, as, ond ondas as++ Ilum Ilumin inac ació ión+ n+ lec lectr trón ónic icaa de cons consum umoo (ordenadores, 0', !deo)+ AP8I.A.I-S - 8  8 .?R.IA8 .ale6acción, !entil !en tilac ación ión,, aire aire acondi acondicio cionad nadoB oB Ilumin Iluminaci ación+ ón+ 5uipo 5uiposs in6orm in6ormáti áticos cos++ Sistem Sistemas as de alimen alimentac tación ión ininterrumpidas ininterrumpidas (SAIs)+ Ascensores+ AP8I.A.I-S AP8I.A.I-S - 8A I-3S0RIA8 Com7as, Com7as, compre compresor sores, es, !en !entil tilado adores resB B ?otore ?otores, s, má5uin má5uinas as %erramientas, ro7otsB Hornos (inducciónB) 8aser industrial+ Soldadura+ Iluminación AP8I.A.I-S - 8 0RA-SPR0 .ontrol de tracci tracción ón de !e% !e%cu culos los el*ctr el*ctrico icos+ s+ .arga .argador dores es de 7ateras+ 8ocomoción el*ctrica (automó!iles, metro, 6errocarril) lectrónica del automó!il AP8I.A.I-S - 8A -R"IA 0ransporte de energ energa a de .. en alta alta tensió tensión+ n+ .ompen .ompensac sación ión de energa reacti!a+ nergas alternati!as+ AP8I.A.I-S - 08D.?-I.A.I-S .argadore .argadoress de 7ateras+ 7ateras+ Sistema Sistema de alimentac alimentaciones iones ininterrumpidas ininterrumpidas SAIs+ AP8I.A.I-S - ARSPA.IA8 Sistemas de potencia en a!iones+ Sistemas de potencia en trans7ordadores+

Dispositivos semiconductores semiconductores de potencia Para estas aplicaciones se %an desarrollado una serie de dispositi!os semiconductores de potencia, todos los cuales deri!an del diodo o el transistor+ ntre ntre estos se encuentran los siguientes<

       

0iristor de conmutación 6or&ada 0iristor conmutado por lnea 0iristor desacti!ado por compuerta ("0) 0iristor de conducción in!ersa (R0.) 0iristor de inducción estático (SI0H) 0iri 0irist stor or desa desact cti! i!ad adoo con con asis asiste tenc ncia ia de compuerta ("A00) Recti6icador controlado de silicio 6otoacti!o (8AS.R) 0iristor controlado por ?S (?.0) 0riac

Convertidores Convertidores de la Energía Eléctrica .on!ersión de potencia es el proceso de con!ertir una 6orma de energa en otra, esto puede incluir procesos elec electr trom omec ecán ánic icos os o elec electr tro5 o5u umi mico cos+ s+ 3ic% 3ic%os os disp dispos osit iti! i!os os son son empl emplea eado doss en e5ui e5uipo poss 5u 5uee se denomi den ominan nan con con!er !ertid tidore oress estáti estáticos cos de potenc potencia, ia, clasi6icados en<

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Recti6icadores< con!ierten corriente alterna en corriente continua+ In!ero In!eror< r< con con!ie !ierte rtenn corrie corriente nte con contin tinua ua en corriente alterna+ .icloc .iclocon! on!ers ersore ores< s< con con!ie !ierte rtenn corri corrient entee alterna en corriente alterna+ .%oppers< con!ierten corriente continua en corriente continua+

n la actualidad esta disciplina está co7rando cada !e& más import importanc ancia ia de7 de7ido ido princi principal palmen mente te a la ele!ada e6iciencia de los con!ertidores electrónicos en compar comparaci ación ón a los m*todo m*todoss tradic tradicion ionale ales, s,  su maor !ersatilidad+ n paso imprescindi7le para 5ue se produj produjera era esta esta re!ol re!oluci ución ón 6ue el desarr desarroll olloo de disp dispos osit iti! i!os os capa capace cess de mane maneja jarr las las ele! ele!ad adas as


potencias necesarias en tareas de distri7ución el*ctrica o manejo de potentes motores+ II+

RFR-.IAS

E1 %ttp

?odulación de Anc%o de Pulso (PM?)  con Arduino (Práctica ) Universidad Politécnica de Tlaxcala / Ingeniería Mecatrónica / Electrónica de Potencia / Sep. – Dic. 2!" #UE$T% &'($ES)*%'+,&'($ES)*%'+,- P%'%I(S)%#U%TI- +E*%)#E$-%-DE P0$E

Alejandro San Román Huerta Flores, Irwing cta!io "al!án Palacios, #es$s A%uact&in A%uact&in 'ega, 'ega, #oel las Hernánde& P*re& Universidad Politécnica de Tlaxcala A!+ ni!ersidad Polit*cnica -o+ 1 .ol+ San Pedro /alcalt&inco, 0epeanco, 0la2cala Ezio_hf6auditore@hotmai [email protected], l.com, octaviogalvan-710@hotmai [email protected], l.com, roner_666@hotmail [email protected]. .com.

odula odulatio tion n for pulsepulse-wid width th (also (also nown nown as !*, !*, acrony acronym m for presspress-wid width th modulation) of a signal or power source, is a technique that modi"es the cycle of wor of a periodic periodic signal (a sine, for example), example), either to transmit transmit informatio information n over a communicat communications ions channel, or to control the power that is sent to a load. Abst Abstar arct ct.. -

Resumen.-

+a modulacin por ancho de pulsos (tambi$n conocida como !*, siglas en ingl$s de pulse-width modulation) de una seal o fuente de energ#a, es una t$cnica en la que se modi"ca el ciclo de traba&o de una seal peridica (una senoidal, por e&emplo), ya sea para transmitir informacin a trav$s de un canal de comunicaciones, o para controlar la energ#a que se env#a a una carga.

Índice III.

I*. I*. *. *I. *II.

Introducción Introducción c) efinición d) unc uncio iona nami mien ento to e) El circuito f) #$licacione! +"etivo a) arc arco o eóric órico o ateriale! e!arrollo %eferencia!

Evidencia de $r&ctica $r&ctica 'o./( Modulación de ancho de pulso y con con arduino echa( Octubre, 2015

III+

I-0R3..I4-

8a modulación de anc%o de pulso (PM?, por sus siglas en ingl*s) de una se@al es una t*cnica 5ue logra producir el e6ecto de una se@al analógica so7re una carga, a partir de la !ariación de la 6recuencia  ciclo de tra7ajo de una se@al digital+ l ciclo de tra7ajo descri7e la cantidad de tiempo 5ue la se@al está en un estado lógico alto, como un porcentaje del tiempo total 5ue esta toma para completar un ciclo completo+

8a 6recuencia determina 5ue tan rápido se completa un ciclo (por ejemplo< 1;;; H& corresponde a 1;;; ciclos en un segundo),  por consiguiente 5ue tan rápido se cam7ia entre los estados lógicos alto  7ajo+ Al cam7iar una se@al del estado alto a 7ajo a una tasa lo su6icientemente rápida  con un cierto ciclo de tra7aj tra7ajo, o, la salida salida parece parecerá rá compor comportar tarse se como como una se@al se@al analóg analógica ica con consta stante nte cuanto cuanto esta esta está está siendo siendo aplicada a alg$n dispositi!o+ jemplo< Para crear una se@al de K' dada una 6uente digital 5ue puede ser alta (:') o 7aja (;'), usted podra utili&ar un PM? con un ciclo de tra7ajo del =;J+ l cual generara una se@al de :' el =;J del tiempo+ Si la se@al es conmutada lo su6icientemente rápi rápido do,, el !o !olt ltaj ajee !ist !istoo en las las term termin inal ales es del del dispositi!o parecerá ser el !alor promedio de la se@al+ Si el estado lógico 7ajo es ;' (5ue es el caso más com$n) com$n) entonc entonces es el !oltaj !oltajee promed promedio io pue puede de ser calculado multiplicando el !oltaje 5ue represente el estado lógico alto por el ciclo de tra7ajo, o :' 2 ;+= N K'+ Seleccionar un ciclo de tra7ajo del O;J sera e5ui!alente a ', un ;J a 1',  as sucesi!amente+ Se@ales de PM? son utili&adas com$nmente en el control de aplicaciones+ Su uso principal es el control de motores de corriente continua, aun5ue tam7i*n pueden ser utili&adas utili&adas para controlar !ál!ulas, !ál!ulas, 7om7as, sistemas sistemas %idráulic %idráulicos, os,  algunos algunos otros otros dispositi dispositi!os !os mecánicos+ 8a 6recuencia a la cual la se@al de PM? se generará, dependerá de la aplicación  del tiempo


de respuesta del sistema 5ue está siendo controlado+ A continuación se muestran algunas aplicaciones  sus respecti!as 6recuencias< .alentar elementos o sistemas con tiempos de respuesta lentos< 1;D1;; H& o superior+ ?otores el*ctricos de corriente continua< :D1; H& o superior+ Fuentes de poder o ampli6icadores de audio< ;D;; H& o superior+ -ota< .iertos sistemas pueden re5uerir 6recuencias superiores a las mostradas anteriormente  dependerá del tipo de respuesta re5uerido+ A continuación se muestran algunos grá6icos demostrando se@ales PM? con di6erentes ciclos de tra7ajo<

.iclo de tra7ajo del >:J l ciclo de tra7ajo de una se@al periódica es el anc%o relati!o de su parte positi!a en relación con el periodo+ 2presado matemáticamente<

3onde<   

.iclo de tra7ajo del :J

3 es el ciclo de tra7ajo t1 es el tiempo en 5ue la 6unción es positi!a (anc%o del pulso) 0 es el periodo de la 6unción

PARQ?0RS I?PR0A-0S Algunos parámetros importantes de un PM? son estos< 8a relación de amplitudes entre la se@al portadora  la moduladora, siendo recomenda7le 5ue la $ltima no supere el !alor pico de la portadora  est* centrada en el !alor medio de *sta+ 8a relación de 6recuencias, donde en general se recomienda 5ue la relación entre la 6recuencia de la portadora  la se@al sea de 1; a 1+

.iclo de tra7ajo del :;J

8 .IR.I0 2isten !arias construcciones de un circuito PM?+ l siguiente circuito es un .ircuito ?odulador por Anc%o de Pulso construido mediante un circuito integrado :::+

Universidad Politécnica de Tlaxcala / Ingeniería Mecatrónica / Electrónica de Potencia / Sep. – Dic. 2!" #UE$T% &'($ES)*%'+,- P%'%I(S)%#U%TI- +E*%)#E$-%-DE P0$E

Reali&ar un modulador de pulsos utili&ando el programador arduino, se conectara a un osiloscopio  se compro7ara su correcto 6uncionamiento+ a) ?arco 0eórico

AP8I.A.I-S na de las aplicaciones más comunes de este tipo de circuitos, es la regulación de la !elocidad de giro de los motores el*ctricos de inducción o asncronos, a 5ue mantienen el par motor constante  no suponen un desapro!ec%amiento de la energa el*ctrica+ tra aplicación es en!iar in6ormación de manera analógica, a 5ue son $tiles para comunicarse de 6orma analógica con sistemas digitales+ I-.-'-I-0S 8a principal des!entaja 5ue presentan los circuitos PM?, es la posi7ilidad de 5ue %aa inter6erencias generadas por radio6recuencia+ stas pueden minimi&arse, u7icando el controlador cerca de la carga  reali&ando un 6iltrado de la 6uente de alimentación+

F-.I-A?I-0  .Q8.8S Si se anali&a el 6uncionamiento del circuito, cuando se reci7e un impulso de disparo in6erior a 1G 're6 por el terminal  (disparo), el condensador se carga a tra!*s de R, %asta 5ue la tensión en sus 7ornes alcance el !alor 're6 (tensión en el terminal :), 5ue es precisamente la 5ue !a a controlar el circuito, ';+ 3urante este periodo, la salida del circuito integrado (pin K) %a estado a ni!el alto, correspondiente a la tempori&ación del circuito+ n ese momento, la salida del ::: pasa a ;T cesando la tempori&ación  pasando a descargarse el condensador, 5uedando en disposición de iniciar una nue!a tempori&ación+ 8a ecuación de la carga del condensador es una e2ponencial creciente<

I'+

C#0I'

n este apartado !amos a !er los 6undamentos en los 5ue se 7asa la generación de salidas analógicas en Arduino+ l procedimiento para generar una se@al analógica es el llamado PM?+ Se@al PM? (PulseDwidt% modulation) se@al de modulación por anc%o de pulso+ 3onde< D PM (Pulse Midt%) o anc%o de pulso, representa al anc%o (en tiempo) del pulso+ D lengt%Gperiod (periodo), o ciclo , es el tiempo total 5ue dura la se@al+ 8a 6recuencia se de6ine como la cantidad de pulsos (estado onGo66) por segundo  su e2presión matemática es la in!ersa del periodo, como muestra la siguiente ecuación+ 6re5uenc N 1Gperiod l periodo se mide en segundos, de este modo la unidad en la cual se mide la 6recuencia (%ert&) es la in!ersa a la unidad de tiempo (segundos)+ 2iste otro parámetro asociado o 5ue de6ine a la se@al PM?, denominado U3ut ccleU, .iclo de 0ra7ajo, el cual determina el porcentaje de tiempo 5ue el pulso (o !oltaje aplicado) está en estado acti!o (on) durante un ciclo+ Por ejemplo, si una se@al tiene un periodo de 1; ms  sus pulsos son de anc%o (PM) ms, dic%a se@al tiene un ciclo de tra7ajo (dut ccle) de ;J (;J on  O;J o66)+ l siguiente grá6ico muestra tres se@ales PM? con di6erentes Udut cclesU+ 8a se@al PM? se utili&a como t*cnica para controlar circuitos analógicos+ l periodo  el ciclo de tra7ajo (dut ccle) del tren de pulsos puede determinar la tensión entregada a dic%o circuito+ Si, por ejemplo, tenemos un !oltaje de :!  lo modulamos con un dut ccle del 1;J, o7tenemos ;+:' de se@al analógica de salida+ 8as se@ales PM? son com$nmente usadas para el control de !elocidad de motores 3. (si decrementas el ciclo de tra7ajo so7re la se@al de control del circuito de potencia 5ue act$a so7re el motor el motor se mue!e más lentamente), ajustar la intensidad de 7rillo de un 83, etc+


n Arduino, con A0mega1=O o A0megaKO, la se@al de salida PM? (pines K,:,=,9,1;,  11) es una se@al de 6recuencia 9; H& apro2imadamente  5ue sólo nos permite cam7iar el Udut ccleU o el tiempo 5ue el pulso está acti!o (on) o inacti!o (o66), utili&ando la 6unción analogMrite()+ tra 6orma de generar se@ales PM? es utili&ando la capacidad del microprocesador+ 8a se@al de salida o7tenida de un microprocesador es una se@al digital de ; 'oltios (8M)  de : !oltios (HI"H)+ '+

?A0RIA8S

DAR3I- D P0-.I?0R D 83 D PR"RA?A PM? AR3I- 'I+

int digPin N 1;[ GG pin digital 1; !oid setup() \ GG no se declara el modo del pin GGcomo salida analógica ]

3SARR88

.- 8 SI"I-0 .43I" V .- S48 RA8IWAR ?3IFI.A.I-S 8S I-0R'A8S 3 0I?P X 8 PIS8..I-A3 0-"A 'A8R HI"H  8M, A 0RA'S 3 8A F-.I4- 3I"I0A8MRI0 (), "-RA?S 8A SYA8 PM?+ GZ se@al PM? ZG int digPin N 1;[ GG pin digital 1; !oid setup() \ pin?ode(digPin, 0P0)[ salida

ejemplo, si cam7iamos las dos lneas con dela(:;;) por dela(:;)  dela(>:;), modi6icamos el ciclo de tra7ajo a :J[ a%ora, el programa pone el pin 1; a HI"H una !e& por segundo durante 1G de segundo  la 6recuencia sigue siendo de 1 H&+ tili&ando la 6unción analogMrite(pin,!alue) podemos o7tener la misma se@al a una 6recuencia de 9; H& apro2imadamente+ Para una se@al PM? con ciclo de tra7ajo :;J %a 5ue poner en el parámetro !alue, de la 6unción analogMrite(pin,!alue), el !alor de 1>+ GZ se@al PM? en el pin 1; de ciclo de tra7ajo :;JZG

GG pin en modo

!oid loop() \ analogMrite(digPin,1>)[ GG Se@al PM? a :;J en el PI- 1; ] 3e 6orma 5ue cam7iando el !alor del parámetro !alue en la 6unción analogMrite(pin,!alue), podemos o7tener distintos ciclos de tra7ajo< !alue .iclo de tra7ajo ; ;J =K : 1> :;J 19; >:J :: 1;;J

] !oid loop() \ digitalMrite(digPin, HI"H)[ GG asigna el !alor HI"H al pin dela(:;;)[ GG espera medio segundo digitalMrite(digPin, 8M)[ GG asigna el !alor 8M al pin dela(:;;)[ GG espera medio segundo ] l programa pone el pin 1; a HI"H una !e& por segundo durante medio segundo (ciclo de tra7ajo :;J), la 6recuencia 5ue se genera en dic%o pin es de 1 pulso por segundo o 1 H& de 6recuencia (periodo de 1 segundo)+ .am7iando la tempori&ación del programa, podremos cam7iar el ciclo de tra7ajo de la se@al+ Por Universidad Politécnica de Tlaxcala / Ingeniería Mecatrónica / Electrónica de Potencia / Sep. – Dic. 2!" #UE$T% &'($ES)*%'+,- P%'%I(S)%#U%TI- +E*%)#E$-%-DE P0$E

'II+

RFR-.IAS

E1 %ttp
%ttp.;;>;>:>


Práctica de ::: (Práctica K) Alejandro San Román Huerta Flores, Irwing cta!io "al!án Palacios, #es$s A%uact&in 'ega, #oel las Hernánde& P*re& Universidad Politécnica de Tlaxcala A!+ ni!ersidad Polit*cnica -o+ 1 .ol+ San Pedro /alcalt&inco, 0epeanco, 0la2cala [email protected], [email protected], [email protected].


%he E (also the +, /0, and /1) is more commonly used integrated timing circuit. %his circuit can operate in two modes2 334%05+E (steady state) or astable (no stable 4tates). In 334%05+E mode produces very precise time delays ranging from microseconds to hours. 0stable mode produces rectangular signs with variable wor cycles. Abstarct. -

Resumen.-

El E (tambi$n el +, /0 y /1) es el circuito integrado de tempori6acin m's com7nmente usado. 8ste circuito puede funcionar en dos modos2 monoestable (un estado estable) o astable (sin estados estables). En modo monoestable produce retardos de tiempo muy precisos que van desde microsegundos a horas. En modo astable produce seales rectangulares con ciclos de traba&o variable.

Índice *III. I. . I. II. III. I*. *.



Introducción g) efinicione! +"etivo ateriale! e!arrollo %e!ultado onclu!ión %eferencia! ata!heet 'E222

    

/I+

Resistencias sciloscopio Fuente de !oltaje .apacitor 8ed Potenciometro 3esarrollo

Primero armamos el circuito con el proto7oard, alam7re, resistencias, capacitor, led+ Se arma de acuerdo del siguiente circuito+

Evidencia de $r&ctica 'o.3( 555 echa( Octubre, 2015

'III+

I-0R3..I4-

l ::: es un integrado mu $til, pudiendo ser con6igurado en !arias modalidades+ na de estas modalidades es la del multi!i7rador asta7le, para lo cual el circuito oscila a una 6recuencia  ciclo de tra7ajo con6igura7les mediante resistencias  condensadores e2ternos+ 8a !ersatilidad de este integrado de tecnologa 7ipolar, es 5ue las 6recuencias  ciclos de tra7ajo resultantes, no dependen de la 6uente de alimentación+ I/+

C#0I'

?ediante la %erramienta ?ultisim e implementación, el alumno o7ser!ará el comportamiento del circuito integrado ::: en modo mono esta7le  esta7le+ /+  

?ateriales Proto7oard Alam7re

-os 6uimos 7asando del siguiente circuito donde ocupamos los elementos mostrados de la imagen


Fuimos colocando los elementos electrónicos necesarios para el 6uncionamiento

/II+

A5u se puede !er cómo se comporta la grá6ica con una 6recuencia maor a la 5ue se %a7a ocupado+

RS80A3S

A5u se puede !er como se modi6ica la grá6ica con una 6recuencia maor+ A5u se puede o7ser!ar como es el comportamiento de la grá6ica con una 6recuencia 7aja  constante+ Se !e cómo cam7ia el mo!imiento de la grá6ica cuando se modi6ica el ciclo en un :J+


Se !e cómo cam7ia el mo!imiento de la grá6ica cuando se modi6ica el ciclo en un :;J+

cuando se alteran los !alores  modi6ica el ciclo (:J, :;J  >:J) de su 6recuencia+ 'II+

RFR-.IAS

E1 %ttpD tempori&adorD:::G EK %ttp
'II+

3A0ASH0 :::

Se !e cómo cam7ia el mo!imiento de la grá6ica cuando se modi6ica el ciclo en un >:J+

/III+

.-.8SI4-

8o 5ue pudimos !er es 5ue si reali&amos los cálculos matemáticos nos de7e de dar lo mismo 5ue simulado, de7ido a los errores 5ue surgen nos dan los !alores di6erentes+ V al 6inal de la práctica logramos identi6icar como es el mo!imiento de la grá6ica


Armónicos de 6recuencia en !oltaje  corriente (Práctica ) Alejandro San Román Huerta Flores, Irwing cta!io "al!án Palacios, #es$s A%uact&in 'ega, #oel las Hernánde& P*re& Universidad Politécnica de Tlaxcala A!+ ni!ersidad Polit*cnica -o+ 1 .ol+ San Pedro /alcalt&inco, 0epeanco, 0la2cala [email protected], [email protected], [email protected].

Abstarct. - In a system of electric power, equipment and computers that are connected to it, both by the company

and by customers, they are designed to operate at 50 or 60 cycles, with sinusoidal current and voltage. For different reasons, an electrical flow can occur at other frequencies of 50 or 60 cycles on some parts of the power system or into the installation of a user. Eisting waveform is comprised a number of sinusoidal waves of different frequencies, including one referred to the fundamental frequency. !armonic or simply harmonic component, refers to any of the sinusoidal components mentioned previously, which is a multiple of the fundamental. "he amplitude of the harmonics is usually epressed in percent of the fundamental. Resumen.- En un sistema de potencia el#ctrica, los aparatos y equipos que se conectan a #l, tanto por la

propia empresa como por los clientes, est$n dise%ados para operar a 50 o 60 ciclos, con una tensi&n y corriente sinusoidal. 'or diferentes ra(ones, se puede presentar un flu)o el#ctrico a otras frecuencias de 50 o 60 ciclos sobre algunas partes del sistema de potencia o dentro de la instalaci&n de un usuario. *a forma de onda eistente est$ compuesta por un n+mero de ondas sinusoidales de diferentes frecuencias, incluyendo una referida a la frecuencia fundamental. El t#rmino componente arm&nico o simplemente arm&nico, se refiere a cualquiera de las componentes sinusoidales mencionadas previamente, la cual es m+ltiplo de la fundamental. *a amplitud de los arm&nicos es generalmente epresada en porciento de la fundamental.

Índice *I.

*II. *III. I.

Introducción h) efinicione! i) +rigen de lo! armónico! ) uente! de frecuencia armónica! 4) uente! de frecuencia! no armónica! Elemento! el5ctrico! generadore! de armónico!. l) rinci$ale! di!tur"ancia! cau!ada! $or armónico! de corriente  voltae. raectoria de lo! armónico!. E8ui$o! 9ue roducen #rmónico! %eferencia!

Evidencia de $r&ctica 'o.:( Armónicos de corriente echa( Octubre, 2015

/I'+

I-0R3..I4-

8as cargas no lineales tales como< recti^cadores, in!ersores, !ariadores de !elocidad, %ornos, etc+[


a7sor7en de la red corrientes periódicas no senoidales+ stas corrientes están 6ormadas por un componente 6undamental de 6recuencia :; o =; H&, más una serie de corrientes superpuestas de 6recuencias, m$ltiplos de la 6undamental, 5ue denominamos AR?4-I.S 8.0RI.S, 5ue generan costes t*cnicos  económicos importantes+ l resultado es una de6ormación de la corriente,  como consecuencia de la tensión, conlle!a una serie de e6ectos secundarios asociados+

de orden K tiene una 6recuencia K !eces superior a la 6undamental, es decir K Z =; H& N 1O; H&+ l orden el armónico, tam7i*n re6erido como el rango del armónico, es la ra&ón entre la 6recuencia de un armónico 6n  la 6recuencia del 6undamental (=; H&)+

(Por principio, la 6undamental 61 tiene rango 1)+ .ual5uier 6enómeno periódico puede ser representado por una serie de Fourier<

3onde< s la componente de corriente directa, la cual es generalmente cero en sistemas el*ctricos de distri7ución+ 'alor rms de la componente (nt%) armónica+ Angulo de 6ase de la componente (nt%) armónica cuando t N;+ 8os armónicos por encima del orden K son desprecia7les E1+ 8a cantidad de armónicos es generalmente e2presada en t*rminos de su !alor rms dado 5ue el e6ecto calor6ico depende de este !alor de la onda distorsionada+ Para una onda sinusoidal el !alor e6ica& es el má2imo !alor di!idido por ra& de + Para una onda distorsionada, 7ajo condiciones de estado esta7le, la energa disipada por el e6ecto #oule es la suma de las energas disipadas por cada una de las componentes armónicas< 3onde< 8os armónicos se de6inen %a7itualmente con los dos datos más importantes 5ue les caracteri&an, 5ue son< Su amplitud< %ace re6erencia al !alor de la tensión o intensidad del armónico,

 tam7i*n (suponiendo 5ue la resistencia se tome como una constante)

Su orden< %ace re6erencia al !alor de su 6recuencia re6erido a la 6undamental (=; H&)+ As, un armónico

RI"- 3 8S AR?-I.S n general, los armónicos son producidos por cargas no lineales, lo cual signi6ica 5ue su impedancia no es constante (está en 6unción de la tensión)+ stas cargas


no lineales a pesar de ser alimentadas con una tensión sinusoidal adsor7en una intensidad no sinusoidal, pudiendo estar la corriente des6asada un ángulo j respecto a la tensión+ Para simpli6icar se considera 5ue las cargas no lineales se comportan como 6uentes de intensidad 5ue inectan armónicos en la red+ 8as cargas armónicas no lineales más comunes son las 5ue se encuentran en los receptores alimentados por electrónica de potencia tales como< !ariadores de !elocidad, recti6icadores, con!ertidores, etc+ tro tipo de cargas tales como< reactancias satura7les, e5uipos de soldadura, %ornos de arco, etc+, tam7i*n inectan armónicos+ l resto de las cargas tienen un comportamiento lineal  no generan armónicos inductancias, resistencias  condensadores+ 2isten dos categoras generadoras de armónicos+ 8a primera es simplemente las cargas no lineales en las 5ue la corriente 5ue 6lue por ellas no es proporcional a la tensión+ .omo resultado de esto, cuando se aplica una onda sinusoidal de una sola 6recuencia, la corriente resultante no es de una sola 6recuencia+ 0rans6ormadores, reguladores  otros e5uipos conectados al sistema pueden presentar un comportamiento de carga no lineal  ciertos tipos de 7ancos de trans6ormadores multi6ase conectados en estrellaDestrella con cargas des7alanceadas o con pro7lemas en su puesta a tierra+ 3iodos, elementos semiconductores  trans6ormadores 5ue se saturan son ejemplos de e5uipos generadores de armónicos, estos elementos se encuentran en muc%os aparatos el*ctricos modernos+ In!aria7lemente esta categora de elementos generadores de armónicos, lo %arán siempre 5ue est*n energi&ados con una tensión alterna+ stas son las 6uentes originales de armónicos 5ue se generan so7re el sistema de potencia+ l segundo tipo de elementos 5ue pueden generar armónicos son a5uellos 5ue tienen una impedancia dependiente de la 6recuencia+ Para entender esto más 6ácilmente mencionaremos algunos conceptos pre!ios+ n la 6igura  se %a representado la !ariación de la impedancia de una inductancia respecto a la 6recuencia+ 8a 6órmula 5ue determina dic%a 6unción es la siguiente< /8 N 8 2 w 2  2 p 2 6 Análogamente, en la 6igura K se %a representado la misma cur!a para una impedancia capaciti!a+ 8a 6órmula 5ue determina dic%a 6unción es<

F-0S 3 FR.-.IA AR?4-I.AS

F-0S 3 FR.-.IAS - AR?4-I.AS

8?-0S 8.0RI.S "-RA3RS 3 AR?4-I.S

PRI-.IPA8S 3IS0RCA-.IAS .ASA3AS PR AR?-I.S 3 .RRI-0 V '80A#+ 8os armónicos de corriente  !oltajes so7repuestos a la onda 6undamental tienen e6ectos com7inados so7re los e5uipos  dispositi!os conectados a las redes de distri7ución+ Para detectar los posi7les pro7lemas de armónicos 5ue pueden e2istir en las redes e instalaciones es necesario utili&ar e5uipos de medida de !erdadero !alor e6ica&, a 5ue los e5uipos de !alor promedio sólo proporcionan medidas correctas en el caso de 5ue las ondas sean per6ectamente sinusoidales+ n el caso en 5ue la onda sea distorsionada, las medidas pueden estar %asta un ; J por de7ajo del !erdadero !alor e6ica& E+ l e6ecto principal causado por los armónicos consiste en la aparición de !oltajes no sinusoidales en di6erentes puntos del sistema+ llos son producidos por la circulación de corrientes distorsionadas a tra!*s de las lneas+ 8a circulación de estas corrientes pro!oca cadas de !oltaje de6ormadas 5ue %acen 5ue a los nodos del sistema no lleguen !oltajes puramente sinusoidales+ ?ientras maores sean las corrientes armónicas circulantes a tra!*s de los alimentadores de


un sistema el*ctrico de potencia, más distorsionadas serán los !oltajes en los nodos del circuito  más agudos los pro7lemas 5ue pueden presentarse por esta causa+ 8os !oltajes no sinusoidales son causantes de numerosos e6ectos 5ue perjudican los e5uipos conectados al sistema+ ntre estos e6ectos se pueden mencionar la reducción de la !ida $til del e5uipamiento de potencia as como la degradación de su e6iciencia  6uncionamiento en general+ 8os e6ectos perjudiciales de estos armónicos dependen del tipo de carga encontrada, e inclue< 6ectos instantáneos+ 6ectos a largo pla&o de7ido al calentamiento+ 6ectos instantáneos< Armónicos de !oltajes pueden distorsionar los controles usados en los sistemas electrónicos+ llos pueden por ejemplo a6ectar las condiciones de conmutación de los tiristores por el despla&amiento del cruce por cero de la onda de !oltaje+ 8os armónicos pueden causar errores adicionales en los discos de inducción de los metros contadores+ Por ejemplo, el error de un metro clase  será incrementado un ;+K J, en presencia de una onda de tensión  corriente con una tasa del : J para el :o armónico E1+ 8as 6uer&as electrodinámicas producidas por las corrientes instantáneas asociadas con las corrientes armónicas causan !i7raciones  ruido, especialmente en e5uipos electromagn*ticos (trans6ormadores, reactores, entre otros)+ 0RAV.0RIA 3 8S AR?-I.S+ 0oda corriente el*ctrica 6lue por donde se le presenta menor resistencia a su paso+ Por esta ra&ón las corrientes armónicas siguen traectorias distintas, pues se tiene 5ue las impedancias de los sistemas !aran seg$n la 6recuencia+ 3onde se tiene 5ue la reactancia inducti!a se incrementa con la 6recuencia  la resistencia se incrementa en menor medida, mientras 5ue la reactancia capaciti!a disminue con la 6recuencia+ As las armónicas 6luen %acia donde se le presenta menos resistencia a su paso, esto se muestra en la 6igura+

0raectoria de las armónicas en un sistema inducti!o n cam7io s al sistema de la 6igura siguiente+ Se le inclue un 7anco de capacitores como se muestra en la 6igura anterior, da lugar a unas traectorias distintas para las armónicas+

/'I+

XIPS X PR3.AR?4-I.S .on!ertidores lectrónicos de Potencia< 

5uipos de .omputación, .ontrol de 8uminarias, PS, 'ariadores státicos de 'elocidad, P8._s, .ontrol de ?otores, 0ele!isores, ?icroondas, Fa2, Fotocopiadoras, Impresoras, etc+



5uipos con Ar5ueo de lectricidad<



Hornos de Fundición, Calastros lectrónicos, 5uipos de Soldadura l*ctrica,



Sistemas de 0racción l*ctrica+



5uipos Ferromagn*ticos<



0rans6ormadores perando .erca del -i!el de Saturación, Calastos ?agn*tico+

/'+

/'II+

RFR-.IAS


E1 %ttp
E %ttp

Armónicos de 6recuencia en !oltaje  corriente (Práctica :) Alejandro San Román Huerta Flores, Irwing cta!io "al!án Palacios, #es$s A%uact&in 'ega, #oel las Hernánde& P*re& Universidad Politécnica de Tlaxcala A!+ ni!ersidad Polit*cnica -o+ 1 .ol+ San Pedro /alcalt&inco, 0epeanco, 0la2cala [email protected], [email protected], [email protected].

Abstarct. - In a system of electric power, equipment and computers that are connected to it, both by the company

and by customers, they are designed to operate at 50 or 60 cycles, with sinusoidal current and voltage. For different reasons, an electrical flow can occur at other frequencies of 50 or 60 cycles on some parts of the power system or into the installation of a user. Eisting waveform is comprised a number of sinusoidal waves of different frequencies, including one referred to the fundamental frequency. !armonic or simply harmonic component, refers to any of the sinusoidal components mentioned previously, which is a multiple of the fundamental. "he amplitude of the harmonics is usually epressed in percent of the fundamental. Resumen.- En un sistema de potencia el#ctrica, los aparatos y equipos que se conectan a #l, tanto por la

propia empresa como por los clientes, est$n dise%ados para operar a 50 o 60 ciclos, con una tensi&n y corriente sinusoidal. 'or diferentes ra(ones, se puede presentar un flu)o el#ctrico a otras frecuencias de 50 o 60 ciclos sobre algunas partes del sistema de potencia o dentro de la instalaci&n de un usuario. *a forma de onda eistente est$ compuesta por un n+mero de ondas sinusoidales de diferentes frecuencias, incluyendo una referida a la frecuencia fundamental. El t#rmino componente arm&nico o simplemente arm&nico, se refiere a cualquiera de las componentes sinusoidales mencionadas previamente, la cual es m+ltiplo de la fundamental. *a amplitud de los arm&nicos es generalmente epresada en porciento de la fundamental.

Índice .

I. II. III. I*.

Introducción m) efinicione! n) +rigen de lo! armónico! o) uente! de frecuencia armónica! $) uente! de frecuencia! no armónica! Elemento! el5ctrico! generadore! de armónico!. 8) rinci$ale! di!tur"ancia! cau!ada! $or armónico! de corriente  voltae. raectoria de lo! armónico!. E8ui$o! 9ue roducen #rmónico! la!ificación de armónico! de frecuencia %eferencia!

Evidencia de $r&ctica 'o.2( Armónicos de frecuencia en voltaje y corriente echa( Octubre, 2015

/'III+ I-0R3..I48as cargas no lineales tales como< recti^cadores, in!ersores, !ariadores de !elocidad, %ornos, etc+[ a7sor7en de la red corrientes periódicas no senoidales+ stas corrientes están 6ormadas por un componente 6undamental de 6recuencia :; o =; H&,


más una serie de corrientes superpuestas de 6recuencias, m$ltiplos de la 6undamental, 5ue denominamos AR?4-I.S 8.0RI.S, 5ue generan costes t*cnicos  económicos importantes+ l resultado es una de6ormación de la corriente,  como consecuencia de la tensión, conlle!a una serie de e6ectos secundarios asociados+

l orden el armónico, tam7i*n re6erido como el rango del armónico, es la ra&ón entre la 6recuencia de un armónico 6n  la 6recuencia del 6undamental (=; H&)+

(Por principio, la 6undamental 61 tiene rango 1)+ .ual5uier 6enómeno periódico puede ser representado por una serie de Fourier<

3onde< s la componente de corriente directa, la cual es generalmente cero en sistemas el*ctricos de distri7ución+ 'alor rms de la componente (nt%) armónica+ Angulo de 6ase de la componente (nt%) armónica cuando t N;+ 8os armónicos por encima del orden K son desprecia7les E1+ 8a cantidad de armónicos es generalmente e2presada en t*rminos de su !alor rms dado 5ue el e6ecto calor6ico depende de este !alor de la onda distorsionada+ Para una onda sinusoidal el !alor e6ica& es el má2imo !alor di!idido por ra& de + Para una onda distorsionada, 7ajo condiciones de estado esta7le, la energa disipada por el e6ecto #oule es la suma de las energas disipadas por cada una de las componentes armónicas< 3onde< 8os armónicos se de6inen %a7itualmente con los dos datos más importantes 5ue les caracteri&an, 5ue son< Su amplitud< %ace re6erencia al !alor de la tensión o intensidad del armónico,

 tam7i*n (suponiendo 5ue la resistencia se tome como una constante)

Su orden< %ace re6erencia al !alor de su 6recuencia re6erido a la 6undamental (=; H&)+ As, un armónico de orden K tiene una 6recuencia K !eces superior a la 6undamental, es decir K Z =; H& N 1O; H&+

RI"- 3 8S AR?-I.S n general, los armónicos son producidos por cargas no lineales, lo cual signi6ica 5ue su impedancia no es constante (está en 6unción de la tensión)+ stas cargas no lineales a pesar de ser alimentadas con una tensión sinusoidal adsor7en una intensidad no sinusoidal, pudiendo estar la corriente des6asada un ángulo j


respecto a la tensión+ Para simpli6icar se considera 5ue las cargas no lineales se comportan como 6uentes de intensidad 5ue inectan armónicos en la red+ 8as cargas armónicas no lineales más comunes son las 5ue se encuentran en los receptores alimentados por electrónica de potencia tales como< !ariadores de !elocidad, recti6icadores, con!ertidores, etc+ tro tipo de cargas tales como< reactancias satura7les, e5uipos de soldadura, %ornos de arco, etc+, tam7i*n inectan armónicos+ l resto de las cargas tienen un comportamiento lineal  no generan armónicos inductancias, resistencias  condensadores+ 2isten dos categoras generadoras de armónicos+ 8a primera es simplemente las cargas no lineales en las 5ue la corriente 5ue 6lue por ellas no es proporcional a la tensión+ .omo resultado de esto, cuando se aplica una onda sinusoidal de una sola 6recuencia, la corriente resultante no es de una sola 6recuencia+ 0rans6ormadores, reguladores  otros e5uipos conectados al sistema pueden presentar un comportamiento de carga no lineal  ciertos tipos de 7ancos de trans6ormadores multi6ase conectados en estrellaDestrella con cargas des7alanceadas o con pro7lemas en su puesta a tierra+ 3iodos, elementos semiconductores  trans6ormadores 5ue se saturan son ejemplos de e5uipos generadores de armónicos, estos elementos se encuentran en muc%os aparatos el*ctricos modernos+ In!aria7lemente esta categora de elementos generadores de armónicos, lo %arán siempre 5ue est*n energi&ados con una tensión alterna+ stas son las 6uentes originales de armónicos 5ue se generan so7re el sistema de potencia+ l segundo tipo de elementos 5ue pueden generar armónicos son a5uellos 5ue tienen una impedancia dependiente de la 6recuencia+ Para entender esto más 6ácilmente mencionaremos algunos conceptos pre!ios+ n la 6igura  se %a representado la !ariación de la impedancia de una inductancia respecto a la 6recuencia+ 8a 6órmula 5ue determina dic%a 6unción es la siguiente< /8 N 8 2 w 2  2 p 2 6 Análogamente, en la 6igura K se %a representado la misma cur!a para una impedancia capaciti!a+ 8a 6órmula 5ue determina dic%a 6unción es<

F-0S 3 FR.-.IA AR?4-I.AS

F-0S 3 FR.-.IAS - AR?4-I.AS

8?-0S 8.0RI.S "-RA3RS 3 AR?4-I.S

PRI-.IPA8S 3IS0RCA-.IAS .ASA3AS PR AR?-I.S 3 .RRI-0 V '80A#+ 8os armónicos de corriente  !oltajes so7repuestos a la onda 6undamental tienen e6ectos com7inados so7re los e5uipos  dispositi!os conectados a las redes de distri7ución+ Para detectar los posi7les pro7lemas de armónicos 5ue pueden e2istir en las redes e instalaciones es necesario utili&ar e5uipos de medida de !erdadero !alor e6ica&, a 5ue los e5uipos de !alor promedio sólo proporcionan medidas correctas en el caso de 5ue las ondas sean per6ectamente sinusoidales+ n el caso en 5ue la onda sea distorsionada, las medidas pueden estar %asta un ; J por de7ajo del !erdadero !alor e6ica& E+ l e6ecto principal causado por los armónicos consiste en la aparición de !oltajes no sinusoidales en di6erentes puntos del sistema+ llos son producidos por la circulación de corrientes distorsionadas a tra!*s de las lneas+ 8a circulación de estas corrientes pro!oca cadas de !oltaje de6ormadas 5ue %acen 5ue a los nodos del sistema no lleguen !oltajes puramente sinusoidales+ ?ientras maores sean las corrientes armónicas circulantes a tra!*s de los alimentadores de


un sistema el*ctrico de potencia, más distorsionadas serán los !oltajes en los nodos del circuito  más agudos los pro7lemas 5ue pueden presentarse por esta causa+ 8os !oltajes no sinusoidales son causantes de numerosos e6ectos 5ue perjudican los e5uipos conectados al sistema+ ntre estos e6ectos se pueden mencionar la reducción de la !ida $til del e5uipamiento de potencia as como la degradación de su e6iciencia  6uncionamiento en general+ 8os e6ectos perjudiciales de estos armónicos dependen del tipo de carga encontrada, e inclue< 6ectos instantáneos+ 6ectos a largo pla&o de7ido al calentamiento+ 6ectos instantáneos< Armónicos de !oltajes pueden distorsionar los controles usados en los sistemas electrónicos+ llos pueden por ejemplo a6ectar las condiciones de conmutación de los tiristores por el despla&amiento del cruce por cero de la onda de !oltaje+ 8os armónicos pueden causar errores adicionales en los discos de inducción de los metros contadores+ Por ejemplo, el error de un metro clase  será incrementado un ;+K J, en presencia de una onda de tensión  corriente con una tasa del : J para el :o armónico E1+ 8as 6uer&as electrodinámicas producidas por las corrientes instantáneas asociadas con las corrientes armónicas causan !i7raciones  ruido, especialmente en e5uipos electromagn*ticos (trans6ormadores, reactores, entre otros)+ 0RAV.0RIA 3 8S AR?-I.S+ 0oda corriente el*ctrica 6lue por donde se le presenta menor resistencia a su paso+ Por esta ra&ón las corrientes armónicas siguen traectorias distintas, pues se tiene 5ue las impedancias de los sistemas !aran seg$n la 6recuencia+ 3onde se tiene 5ue la reactancia inducti!a se incrementa con la 6recuencia  la resistencia se incrementa en menor medida, mientras 5ue la reactancia capaciti!a disminue con la 6recuencia+ As las armónicas 6luen %acia donde se le presenta menos resistencia a su paso, esto se muestra en la 6igura+

0raectoria de las armónicas en un sistema inducti!o n cam7io s al sistema de la 6igura siguiente+ Se le inclue un 7anco de capacitores como se muestra en la 6igura anterior, da lugar a unas traectorias distintas para las armónicas+

//+

XIPS X PR3.AR?4-I.S .on!ertidores lectrónicos de Potencia< 

5uipos de .omputación, .ontrol de 8uminarias, PS, 'ariadores státicos de 'elocidad, P8._s, .ontrol de ?otores, 0ele!isores, ?icroondas, Fa2, Fotocopiadoras, Impresoras, etc+



5uipos con Ar5ueo de lectricidad<



Hornos de Fundición, Calastros lectrónicos, 5uipos de Soldadura l*ctrica,



Sistemas de 0racción l*ctrica+



5uipos Ferromagn*ticos<



0rans6ormadores perando .erca del -i!el de Saturación, Calastos ?agn*tico+

/I/+

//I+

.8ASIFI.A.I4- 3 AR?4-I.S 3 FR.-.IA


//II+

RFR-.IAS

E1 %ttp

.ircuitos Recti6icadores< ?edia onda  0ipo de puente (Práctica =) Alejandro San Román Huerta Flores, Irwing cta!io "al!án Palacios, #es$s A%uact&in 'ega, #oel las Hernánde& P*re& Universidad Politécnica de Tlaxcala A!+ ni!ersidad Polit*cnica -o+ 1 .ol+ San Pedro /alcalt&inco, 0epeanco, 0la2cala [email protected], [email protected], [email protected].

In electronics, a recti"er is an element or a circuit that allows you to convert the current 0/ 9/. %he goal of the practice will be understanding of recti"er circuits and design them and implement them in breadboard, as well as also understand applications and importance thereof. Abstarct. -

Resumen.-

En electrnica, un recti"cador, es un elemento o un circuito que permite convertir la corriente alterna en corriente continua. El ob&etivo de la pr'ctica ser' comprender el funcionamiento de los circuitos recti"cadores y disearlos e implementarlos en protoboard, as# como tambi$n comprender las aplicaciones e importancia de los mismos. Índice

*.

Introducción r) efinicione!


*I. *II.

*III. I. .

!) once$to! "&!ico! de lo! diodo! t) %eactancia inductiva  ca$acitiva u) ircuito! rectificadore! v) i$o! de diodo! ;) #$licacione!
Evidencia de $r&ctica 'o.6( !ircuitos "ectificadores# Media onda y $ipo de puente echa( Octubre, 2015

//III+ I-0R3..I4n el tra7ajo práctico se desea recti6icar lo mejor posi7le una corriente alterna+ sto se reali&ará en distintas etapas, conectando en un circuito con di6erentes resistencias, un diodo  dos capacitores di6erentes+ n diodo es un elemento electrónico 5ue permite 5ue la corriente circule en un solo sentido a tra!*s de *l una !e& 5ue se esta7le&ca entre sus e2tremos una di6erencia de potencial (ddp) determinada, oponi*ndose con una resistencia in6inita a la circulación en sentido contrario+ Al aplicar la ddp, la corriente alterna solamente circula en los semiciclos permitidos,  es nula en los restantes (recti6icación de media onda)+ Para completar la recti6icación, en el tra7ajo usamos un capacitor< dos planc%as metálicas separadas por un material no conductor (diel*ctrico) 5ue se cargan cuando el circuito se cierra con el pulsador  se descarga a tra!*s de la resistencia cuando se a7re el circuito+ l circuito se puede recti6icar cuando el tiempo caracterstico del capacitor es el con!eniente para 5ue la descarga no sea a7rupta  su6icientemente más grande 5ue la 6recuencia de la 6uente+ l pro7lema 5ue encontramos es sa7er 5u* capacitor tiene un tiempo caracterstico su6icientemente grande para 5ue *ste no 6uncione de manera similar a una meseta nula del diodo+

a) 3FI-I.I-S 3I3S R.0IFI.A33RS< 8a 6amilia de diodos recti6icadores está conce7ida especialmente para esta aplicación aun5ue los de 7aja potencia tam7i*n pueden ser empleados como diodos de se@al o conmutación en circuitos de .3 o 7aja 6recuencia  en a5uellos de tipo digital 5ue no re5uieran !elocidad mu ele!ada+ l encapsulado de estos diodos depende de la potencia 5ue se re5uiera disipar, para los de 7aja  media potencia se emplea el plástico %asta un lmite de alrededor de :M+ Por encima de este !alor se %ace necesario un encapsulado metálico  en potencias más altas de7erá estar la cápsula preparada para 5ue pueda ser instalado el diodo so7re un radiador de calor, por medio de un sistema de sujeción a tornillo+ 7) .-.P0S CQSI.S 3 3I3S n diodo es una sustancia cua conducti!idad es menor 5ue la de un conductor  maor 5ue la de un aislante+ l grado de conducción de cual5uier sustancia depende, en gran parte, del n$mero de electrones li7res 5ue contenga+ n un conductor este n$mero es grande  en un semiconductor pe5ue@o es insigni6icante+ l n$mero de electrones li7res de un semiconductor depende de los siguientes 6actores< calor, lu&, campos el*ctricos  magn*ticos aplicados  cantidad de impure&as presentes en la sustancia+

3iodo 'aractor ('aricap)< ste diodo, tam7i*n llamado diodo de capacidad !aria7le, es, en esencia, un diodo semiconductor cua caracterstica principal es la de o7tener una capacidad 5ue depende de la tensión in!ersa a *l aplicada+ Se usa especialmente en los circuitos sintoni&adores de tele!isión  los de receptores de radio en F?+


o

3iodo 0$nel< ste diodo presenta una cualidad curiosa 5ue se pone de mani6iesto rápidamente al o7ser!ar su cur!a caracterstica, la cual se !e en el grá6ico+ n lo 5ue respecta a la corriente en sentido de 7lo5ueo se comporta como un diodo corriente, pero en el sentido de paso o6rece unas !ariantes seg$n la tensión 5ue se le somete+ 8a intensidad de la corriente crece con rapide& al principio con mu poco !alor de tensión %asta llegar a la cresta (.) desde donde, al reci7ir maor tensión, se produce una p*rdida de intensidad %asta 3 5ue !uel!e a ele!arse cuado se so7repasa toda esta &ona del !alor de la tensión+

Fotodiodo< es un semiconductor construido con una unión P-, sensi7le a la incidencia de la lu& !isi7le o in6rarroja+ Para 5ue su 6uncionamiento sea correcto se polari&a in!ersamente, con lo 5ue se producirá una cierta circulación de corriente cuando sea e2citado por la lu&+ 3e7ido a su construcción, los 6otodiodos se comportan como c*lulas 6oto!oltaicas, es decir, en ausencia de lu& e2terior generan una tensión mu pe5ue@a con el positi!o en el ánodo  el negati!o en el cátodo+ sta corriente presente en ausencia de lu& reci7e el nom7re de corriente de oscuridad+

0ensión de alimentación entre +:  1O'+

c) RA.0A-.IA V .APA.I0A-.IA n electrónica se denomina reactancia a la oposición o6recida al paso de la corriente alterna por inductores (7o7inas) o condensadores  se mide en %mios+ 8os otros dos tipos 7ásicos de componentes de los circuitos, transistores  resistores, no presentan reactancia+ .uando circula corriente alterna por alguno de estos dos elementos 5ue contienen reactancia la energa es alternati!amente almacenada  li7erada en 6orma de campo magn*tico, en el caso de las 7o7inas, o de campo el*ctrico, en el caso de los condensadores+ sto produce un adelanto o atraso entre la onda de corriente  la onda de tensión+ ste des6asaje %ace disminuir la potencia entregada a una carga resisti!a conectada luego de la reactancia sin consumir energa+ la reactancia capaciti!a es el tipo de reactancia 5ue se opone al cam7io del !oltaje por lo cual se dice 5ue la corriente (i) adelanta al !oltaje (!) por 9;b, por lo cual al represetar este de6asamiento en un diagrama de onda senoidal Go de 6asores la corriente irá 9;b adelante del !oltaje+

3I3S R.0IFI.A3RS Sus caractersticas más destacadas son< 0ra7aja con tiempos desde microsegundos a %oras+ o

Puede 6uncionar en modo asta7le o monoesta7le+

o

.iclo de tra7ajo ajusta7le+

o

.orrientes de salida de `D;;mA+

o

.ompati7le con 008 con 'ccN:'+

o

?u esta7le con la temperatura ;+;;:J por .+


parte positi!a o negati!a+ n algunos casos este tipo de con6iguración puede ser de gran utilidad, aun5ue no as para cuando el propósito es recti6icar  6iltrar una se@al seno para trans6ormarla en una se@al de .3, puesto 5ue tendremos una se@al de 6recuencia con una perte recti6icada  otra no, pro!ocando 5ue la cantidad de !oltaje 5ue se almacena en nuestro capacitor sea poca  decaiga con 6acilidad+ .IR.I0 R.0IFI.A3R 3 -3A .?P80A ste tipo de circuito permite apro!ec%ar al má2imo la se@al senoidal de entrada, puesto 5ue presenta en la carga un ni!el de tensión de igual polaridad para am7os semiciclos, esto es, salen dos semiciclos positi!os o dos semiciclos negati!os, lo cual se traduce en un ni!el promedio de la se@al de !alor maor 5ue el circuito recti6icador de media onda+ 2isten dos tipos de recti6icadores de onda completa+ Si la salida se toma a tra!*s del secundario del trans6ormador, entonces pueden ser <

en este diagrama de 6asores se o7ser!a per6ectamente como entre los dos tipos de reactancia entre el !oltaje  la corriente por lo general %a 9;b de di6erencia+ d) .IR.I0S R.0IFI.A3RS 8os circuitos recti6icadores son circuitos recortadores, pero de7ido a su importancia, se les denomina as+ stos circuitos tienen por o7jeti!o lograr un ni!el promedio de la se@al de salida di6erente de cero, esta salida a su !e& al ser pasada por un 6iltro se con!ierte en una se@al mu similar a una !aria7le continua 5ue si por $ltimo es regulada, se tendrá e6ecti!amente una se@al de .3+



Recti6icador de onda completa trans6ormador con tap central+

con



Recti6icador de onda completa tipo puente+

Analicemos cada uno de estos, pero antes determinemos los componentes 5ue pueden encontrarse en una con6iguración recti6icada normal de 7aja potencia de salida+ 8a acometida el*ctrica por reglamentación domiciliaria de7e poseer tres terminales, denominados 6ase, neutro  tierra+ 8a 6ase, llamado tam7i*n !i!o, es la parte energi&ada del ser!icio, el neutro es el camino de retorno del circuito,  la tierra es el elemento de protección del circuito ante cargas electrostáticas+ SYA8 3 SA8I3A PARA 8 R.0IFI.A3R 3 ?3IA -3A

8os circuitos recti6icadores pueden ser positi!os o negati!os, de acuerdo a la porción de la se@al 5ue apare&ca a la salida+ .IR.I0S R.0IFI.A3RS 3 ?3IA -3A stos circuitos tienen la particularidad de poder recti6icar solo uno de los dos ciclos de una onda senoidal, independientemente de 5ue se trate de la Universidad Politécnica de Tlaxcala / Ingeniería Mecatrónica / Electrónica de Potencia / Sep. – Dic. 2!" #UE$T% &'($ES)*%'+,- P%'%I(S)%#U%TI- +E*%)#E$-%-DE P0$E

SYA8 3 SA8I3A PARA 8 R.0IFI.A3R 3 -3A .?P80A

e) 0IPS 3 3I3S

8os %a de !arias capacidades en cuanto al manejo de corriente  el !oltaje en in!erso 5ue pueden soportar+

8os diodos, en general se identi6ican mediante una re6erencia+ n el sistema americano, la re6erencia consta del pre6ijo 1-T seguido del n$mero de serie, por ejemplo< 1-;;+ 8a -T signi6ica 5ue se trata de un semiconductor, el 1T indica el n$mero de uniones P-  el ;;T las caractersticas o especi6icaciones e2actas del dispositi!o+ n el sistema europeo o continental se emplea el pre6ijo de dos letras, por ejemplo< CV:+ n este caso, la CT indica el material (silicio)  la VT el tipo (recti6icador)+ Sin em7argo muc%os 6a7ricantes emplean sus propias re6erencias, por ejemplo< .":O1+

3I3 30.0R  3 CA#A SYA8 8os diodos detectores tam7i*n denominados diodos de se@al o de contacto puntual, están %ec%os de germanio  se caracteri&an por poseer una unión Pmu diminuta+ sto le permite operar a mu altas 6recuencias  con se@ales pe5ue@as+ Se emplea por ejemplo, en receptores de radio para separar la componente de alta 6recuencia (portadora) de la componente de 7aja 6recuencia (in6ormación audi7le)+ sta operación se denomina detección+

3I3 W-R n diodo &ener es un semiconductor 5ue se distingue por su capacidad de mantener un !oltaje constante en sus terminales cuando se encuentran polari&ados in!ersamente,  por ello se emplean como elementos de control, se les encuentra con capacidad de  watt %asta :; watt  para tensiones de + !oltios %asta ;; !oltios+ l diodo &ener polari&ado directamente se comporta como un diodo normal, su !oltaje permanece cerca de ;+= a ;+> '+

3I3 R.0IFI.A3R 8os diodos recti6icadores son a5uellos dispositi!os semiconductores 5ue solo conducen en polari&ación directa (arri7a de ;+> ')  en polari&ación in!ersa no conducen+ stas caractersticas son las 5ue permite a este tipo de diodo recti6icar una se@al+

8os diodos &ener se identi6ican por una re6erencia, como por ejemplo< 1-KOO ó CW/O:,  se especi6ican principalmente por su !oltaje &ener nominal ('W)  la potencia má2ima 5ue pueden a7sor7er en 6orma segura sin destruirse (PW)+ 3I3 'ARA.0R


l diodo !aractor tam7i*n conocido como diodo !aricap o diodo de sintona+ s un dispositi!o semiconductor 5ue tra7aja polari&ado in!ersamente  act$an como condensadores !aria7les controlados por !oltaje+ sta caracterstica los %ace mu $tiles como elementos de sintona en receptores de radio  tele!isión+ Son tam7i*n mu empleados en osciladores, multiplicadores, ampli6icadores, generadores de F?  otros circuitos de alta 6recuencia+ na !ariante de los mismos son los diodos S-AP, empleados en aplicaciones de HF  microondas+

3I3 ?ISR 3 8W (83s) s un diodo 5ue entrega lu& al aplicársele un determinado !oltaje+ .uando esto sucede, ocurre una recom7inación de %uecos  electrones cerca de la unión -P[ si este se %a polari&ado directamente la lu& 5ue emiten puede ser roja, ám7ar, amarilla, !erde o a&ul dependiendo de su composición+

8os 83s se especi6ican por el color o longitud de onda de la lu& emitida, la cada de !oltaje directa ('F), el má2imo !oltaje in!erso ('R), la má2ima corriente directa (IF)  la intensidad luminosa+ 0picamente 'F es del orden de  ' a : '+ Se consiguen 83s con !alores de IF desde menos de ; mA %asta más de 1;; mA e intensidades desde menos de ;+: mcd (milicandelas) %asta más de ;;; mcd+ ntre maor sea la corriente aplicada, maor es el 7rillo,  !ice!ersa+ l !alor de 'F depende del color, siendo mnimo para 83s rojos  má2imo para 83s a&ules+

8os 83s de7en ser protegidos mediante una resistencia en serie, para limitar la corriente a tra!*s de este a un !alor seguro, in6erior a la IF má2ima+ 0am7i*n de7en protegerse contra !oltajes in!ersos e2cesi!os+ n !oltaje in!erso superior a :' causa generalmente su destrucción inmediata del 83+ 3I3 8QSR 8os diodos láser, tam7i*n conocidos como láseres de inección o I83s+ Son 83s 5ue emiten una lu& monocromática, generalmente roja o in6rarroja, 6uertemente concentrada, en6ocada, co%erente  potente+ Son mu utili&ados en computadoras  sistemas de audio  !ideo para leer discos compactos (.3s) 5ue contienen datos, m$sica, pelculas, etc+, as como en sistemas de comunicaciones para en!iar in6ormación a tra!*s de ca7les de 6i7ra óptica+ 0am7i*n se emplean en marcadores luminosos, lectores de códigos de 7arras  otras muc%as aplicaciones+

3I3 S0ACI8IWA3R stá 6ormados por !arios diodos en serie, cada uno de ellos produce una cada de tensión correspondiente a su tensión um7ral+ 0ra7ajan en polari&ación directa  esta7ili&an tensiones de 7ajo !alores similares a lo 5ue %acen los diodos W*ner+

3I3 0-8 8os diodos t$nel, tam7i*n conocidos como diodos sai+ Se caracteri&an por poseer una &ona de agotamiento e2tremadamente delgada  tener en su cur!a una región de resistencia


negati!a donde la corriente disminue a medida 5ue aumenta el !oltaje+ sta $ltima propiedad los %ace mu $tiles como detectores, ampli6icadores, osciladores, multiplicadores, interruptores, etc+, en aplicaciones de alta 6recuencia+ 3I3 0-8 8os diodos t$nel, tam7i*n conocidos como diodos sai+ Se caracteri&an por poseer una &ona de agotamiento e2tremadamente delgada  tener en su cur!a una región de resistencia negati!a donde la corriente disminue a medida 5ue aumenta el !oltaje+ sta $ltima propiedad los %ace mu $tiles como detectores, ampli6icadores, osciladores, multiplicadores, interruptores, etc+, en aplicaciones de alta 6recuencia+

3I3 CA.fMAR3 Son diodos de germanio 5ue presentan en polari&ación in!ersa una &ona de resistencia negati!a similar a las de los diodos t$nel+

3I3 S.H00fV 8os diodos Sc%ott tam7i*n llamados diodos de recuperación rápida o de portadores calientes, están %ec%os de silicio  se caracteri&an por poseer una cada de !oltaje directa mu pe5ue@a, del orden de ;+: ' o menos,  ser mu rápidos+ Se emplean en 6uentes de potencia, sistemas digitales  e5uipos de alta 6recuencia+

3I3 PISu nom7re deri!a de su 6ormación P(material P), I(&ona intrnseca) -(material -) 8os diodos PI- se emplean principalmente como resistencias !aria7les por !oltaje  los diodos "unn e I?PA00 como osciladores+ 0am7i*n se disponen de diodos 0RAPA00, CARI00, I8SA, etc+ Son dispositi!os desarrollados para tra7ajar a 6recuencias mu ele!adas, donde la capacidad de respuesta de los diodos comunes está limitada por su tiempo de tránsito, es decir el tiempo 5ue tardan los portadores de carga en atra!esar la unión P-+ 8os más conocidos son los diodos "unn, PI- e I?PA00+

F03I3S 8os 6otodiodos son diodos pro!istos de una !entana transparente cua corriente in!ersa puede ser controlada en un amplio rango regulando la cantidad de lu& 5ue pasa por la !entana e incide so7re la unión P-+ A maor cantidad de lu& incidente, maor es la corriente in!ersa producida por 5ue se genera un maor n$mero de portadores minoritarios,  !ice!ersa+ Son mu utili&ados como sensores de lu& en 6otogra6a, sistemas de iluminación, contadores de o7jetos,


sistemas de seguridad, receptores de comunicaciones ópticas  otras aplicaciones+ 6)

AP8I.A.I-S

3esde el inicio del empleo de las antiguas !ál!ulas termoiónicas de tipo diodo en los circuitos electrónicos analógicos %asta los diodos de estado sólido utili&ados en la actualidad, su principal 6unción %a sido recti6icarT corrientes alternas para con!ertirlas en directa (.+3+)  detectarT corrientes de alta 6recuencia (A+F+) o radio6recuencia (R+F+) para recon!ertirlas en audi7les+

Ilustración del circuito el*ctrico correspondiente a un diodo recti6icador de media onda+ l+ suministro de corriente alterna (.+A+) 5ue el diodo reci7e en 6orma de onda sinusoidal por su+ parte i&5uierda, pierde sus semiciclos negati!os una !e& 5ue la corriente lo atra!iesa+ 3e esa+ 6orma se o7tiene una corriente directa tipo pulsanteT, tal como se puede apreciar a la derec%a+ de la propia 6igura+

I'+

a) C#0I' l alumno será capa& de anali&ar el 6uncionamiento de un recti6icador de media onda utili&ando diodos de estado sólido, medir las tensiones de entrada  salida de un recti6icador de media onda, comparar las 6ormas de onda a la entrada  salida del circuito recti6icador  distinguir entre los !alores R?S, el !alor pico  el !alor promedio de la se@al dada+ 7) ?A0RIA8S V XIP        

Recti6icador o puente recti6icadorT de onda completa 6ormado por cuatro diodos conectados+ de 6orma apropiada+ 8a onda sinusoidal de corriente alterna (.+A+) suministrada al circuito de+ este diodo por la parte i&5uierda en la ilustración, sale recti6icada como corriente directa (.+3+) por la parte derec%a+

//I'+ SI?8A.I-S

3SARR88 3 8A PRA.0I.A

  

3I3S 1-;;1A 1; 83S  .8?AS .AC8 .A8ICR 1 .AC8 .A8ICR AM" 1 ?80I?0R S.I8S.PI RSIS0-.IA A : M 3 :+= fH? PR0CAR3 A8A?CR .APA.I0RS

c) .Q8.8S 3 PARQ?0RS 8.0RI.S PRI?R .orriente 3irecta  8edN ;+9; '  3iodoN 9+: '  ResistenciaN :=+: ' .orriente alterna  8edN 1+O: '  3iodoN :9 '  ResistenciaN =>+1 ' S"-3 .orriente 3irecta  8edN 1+O: '  3iodoN +9; '  ResistenciaN ; ' P-0 3 3I3S


8edN +K>; ' 3iodoN 1+=== ' ResistenciaN 1K '

d) RS80A3S 38 S.I8S.PI 38 R.0IFI.A3R 3 ?3IA -3A+

e) RS80A3S 38 S.I8S.PI 38 R.0IFI.A3R 3 0IP P-0+


'+

RFR-.IAS

E1%ttp
'I+

A-/S

3A0A SH0 1-;;1

6) .-.8SI-S Podemos o7ser!ar 5ue la importancia de los diodos recti6icadores es mu grande, pues permite tanto trans6ormar una se@al de corriente alterna en una de corriente directa, como duplicar, triplicar, cuadriplicar, etc+ !oltajes  poder sujetar se@ales a un cierto !alor de .3 re5uerido+0am7i*n es con!eniente resaltar la importancia del conocimiento de la 6unciones de trans6erencia para este tipo de dispositi!os, pues permite rea6irmar el conocimiento del comportamiento del !oltaje con respecto del tiempo en *stos componentes+

3A0ASH0 .CC1


l puente H< In!irtiendo el sentido de giro de un motor con Arduino  con 0ransistores -P(Práctica >) Alejandro San Román Huerta Flores, Irwing cta!io "al!án Palacios, #es$s A%uact&in 'ega, #oel las Hernánde& P*re& Universidad Politécnica de Tlaxcala A!+ ni!ersidad Polit*cnica -o+ 1 .ol+ San Pedro /alcalt&inco, 0epeanco, 0la2cala [email protected], [email protected], [email protected].

%he : bridge formed ! transistor is used to change rotation engine of direct current (/9), unlie the relays transistors have a reaction time much better to not have mechanical parts which come in contact to apply an electric current to them its operation is simple, &ust activate based on transistors and these leave passes the current, applying Abstarct. -

Universidad Politécnica de Tlaxcala / Ingeniería Mecatrónica / Electrónica de Potencia / Sep. – Dic. 2!"#UE$T% &'($ES)*%'+,- P%'%I(S)%#U%TI- +E*%)#E$-%-DE P0$E

voltage on ;1 and ;< engine will give the shift to the left, on the other hand by applying voltage in ;= and ;> engine will give the right turn, this circuit is designed for engines from >? to ?. Resumen.-

El !uente : formado de transistores ! se utili6a para cambiar de giro un motor de /orriente 9irecta(/9), a diferencia de los rel$s los transistores tienen un tiempo de reaccin mucho me&or por no tener partes mec'nicas que hagan contacto al aplicarles una corriente el$ctrica, su funcionamiento es sencillo simplemente activamos la base de los transistores y estos de&an pasa la corriente, si aplicamos tensin en el ;1 y ;< el motor dar' el giro hacia la i6quierda, por el contrario al aplicar tensin en ;= y ;> el motor dar' el giro hacia la derecha, este circuito est' diseado para motores de >? a ?. Índice I.

II. III.

I*. *. *I.

Introducción =) efinicione! ) i$o! de tran!i!tore! z) >
Evidencia de $r&ctica 'o.7( %uente & echa( 'oviembre, 2015

//'+ I-0R3..I4l sentido de giro del motor 3. depende de los ni!eles de !oltaje 5ue e2istan en los puntos del circuito eti5uetados como< UA!anceU  URetrocesoU+ Sólo uno de estos dos puntos puede estar a ni!el alto para acti!ar los transistores correspondientes+ D Si el ni!el de !oltaje en la eti5ueta UA!anceU está en ni!el alto se satura el transistor X1 5ue a su !e& %ace entrar en saturación los transistores X  X:+ stos dos transistores permiten a circulación de corriente por el motor 3. en un sentido+

8os diodos se colocan para la protección de los transistores, de7ido al cam7io de polaridad en las 7o7inas del motor 3.+ 0a7la de !erdad del control de giro del control de motor 3. D lectrónica nicrom 3el análisis anterior se entiende 5ue no se de7en tener ni!eles altos de !oltaje en am7as eti5uetas, por lo 5ue se utili&a un pe5ue@o circuito de control+ ste está compuesto por dos compuertas R e2clusi!as  su 6uncionamiento (ta7la de !erdad) se muestra en la 6igura+ Prestar atención a los puntos A  C (en rojo) en los colectores de los transistores, para !er la polaridad del !oltaje 5ue se aplica al motor+ Sistema de control de giro del circuito ste circuito no controla la !elocidad de giro del motor+ ste se podra controlar !ariando el !oltaje de alimentación del circuito, o utili&ar un control de ?odulación por anc%o de pulso (PM? o Pulse Midt% ?odulation)+ n el siguiente circuito< .ontrol de !elocidad de un motor 3. con ::: se muestra un ejemplo de lo 5ue se puede conectar a este circuito para el control de !elocidad+ -ota< l !oltaje de alimentación de7e ser entre 1+  1+ !oltios maor al !oltaje de alimentación del motor 3., de7ido a las cadas de !oltaje en las uniones 7aseDemisor de los transistores en conducción+

D Si el ni!el de !oltaje en la eti5ueta URetrocesoU está en ni!el alto se satura el transistor X= 5ue a su !e& %ace entrar en saturación los transistores XK  X+ stos dos transistores permiten a circulación de corriente por el motor 3. en el sentido contrario+


a) 3FI-I.I-S 0RA-SIS0R n electrónica, pe5ue@o dispositi!o semiconductor 5ue cierra o a7re un circuito o ampli6ica una se@al[ se emplea en circuitos integrados para generar 7its (ceros  unos)+ P-0 H n Puente H o Puente en H es un circuito electrónico 5ue permite a un motor el*ctrico 3. girar en am7os sentidos, a!ance  retroceso+ Son ampliamente usados en ro7ótica  como con!ertidores de potencia+ RSIS0-.IA posición 5ue presenta un conductor al paso de la corriente el*ctrica+ 8?-0S 3 - 0RA-SIS0R 





?ISR, 5ue emite los portadores de corriente, (%uecos o electrones)+ Su la7or es la e5ui!alente al .A03 en los tu7os de !aco o UlámparasU electrónicas+ CAS, 5ue controla el 6lujo de los portadores de corriente+ Su la7or es la e5ui!alente a la R#I88A cátodo en los tu7os de !aco o UlámparasU electrónicas+ .8.0R, 5ue capta los portadores de corriente emitidos por el emisor+ Su la7or es la e5ui!alente a la P8A.A en los tu7os de !aco o UlámparasU electrónicas+

7) 0IPS 3 0RA-SIS0RS

8os transistores tienen multitud de aplicaciones, entre las 5ue se encuentran< Ampli6icación de todo tipo (radio, tele!isión, instrumentación) "eneración de se@al (osciladores, generadores de ondas, emisión de radio6recuencia)

.onmutación, actuando de interruptores (control de rel*s, 6uentes de alimentación conmutadas, control de lámparas, modulación por anc%ura de impulsos PM?) 3etección de radiación luminosa (6ototransistores)

0RA-SIS0R 3 .-0A.0 P-0A8 Primer transistor, consta de una 7ase de germanio semiconductor, so7re la 5ue se apoan, mu juntas, dos puntas metálicas 5ue constituen el emisor  el colector+ 8a corriente de 7ase es capa& de modular la resistencia 5ue se U!eU en el colector+ s di6cil de 6a7ricar (las puntas se ajusta7an a mano), 6rágil (un golpe poda despla&ar las puntas)  ruidoso, en la actualidad %a desaparecido+

0RA-SIS0R 3 -I4- CIP8AR l transistor de unión, se 6a7rica 7ásicamente so7re un monocristal de "ermanio o Silicio, 5ue tienen cualidades de semiconductores, estado intermedio entre conductores como los metales  los aislantes como el diamante+ So7re el sustrato de cristal, se contaminan en 6orma mu controlada tres &onas, dos de las cuales son del mismo tipo, -P- o P-P, 5uedando 6ormadas dos uniones -P+ 8a &ona - con donantes de electrones (cargas negati!as)  la &ona P de aceptadores (cargas positi!as)+ -ormalmente se utili&an como elementos aceptadores P al Indio (In), Aluminio (Al) o "alio ("a)  donantes - al Ars*nico (As) o Fós6oro (P)+

0ransistor de e6ecto de campo l transistor de e6ecto campo es una 6amilia de transistores 5ue se 7asan en el campo el*ctrico para


controlar la conducti!idad de un UcanalU en un material semiconductor+ 8os F0 pueden plantearse como resistencias controladas por di6erencia de potencial+ 8a maora de los F0 están %ec%os usando las t*cnicas de procesado de semiconductores %a7ituales, empleando la o7lea monocristalina semiconductora como la región acti!a o canal+ 8os transistores de e6ecto de campo más conocidos son los #F0, ?SF0  ?ISF0+

3ISIPA3RS 3 .A8R n disipador es un componente metálico generalmente de aluminio 5ue se utili&an para e!itar 5ue los transistores 7ipolares se calienten  se da@en+ Por ello una manera de aumentar la potencia de un transistor es des%acerse del calor interno del encapsulado+

0ransistor de potencia Son similares a los transistores comunes, con la di6erencia 5ue soportan altas tensiones e intensidades 5ue soportan, pero de7ido a ello tam7i*n tienen 5ue disipar altas potencias  su recalentamiento es prolongado[ para e!itar el so7rerecalentamiento se usa los disipadores+ 0ipos de transistores de potencia< D Cipolar+ D nipolar o 0ransistor de 6ecto de .ampo+ D I"C0 (0ransistor 7ipolar de puerta aislada)+

c) PM? 8a modulación de anc%o de pulso (PM?, por sus siglas en ingl*s) de una se@al es una t*cnica 5ue logra producir el e6ecto de una se@al analógica so7re una carga, a partir de la !ariación de la 6recuencia  ciclo de tra7ajo de una se@al digital+ l ciclo de tra7ajo descri7e la cantidad de tiempo 5ue la se@al está en un estado lógico alto, como un porcentaje del tiempo total 5ue esta toma para completar un ciclo completo+ 8a 6recuencia determina 5ue tan rápido se completa un ciclo (por ejemplo< 1;;; H& corresponde a 1;;; ciclos en un segundo),  por consiguiente 5ue tan rápido se cam7ia entre los estados lógicos alto  7ajo+ Al cam7iar una se@al del estado alto a 7ajo a una tasa lo su6icientemente rápida  con un cierto ciclo de tra7ajo, la salida parecerá comportarse como una se@al analógica constante cuanto esta está siendo aplicada a alg$n dispositi!o+ jemplo< Para crear una se@al de K' dada una 6uente digital 5ue puede ser alta (:') o 7aja (;'), usted podra utili&ar un PM? con un ciclo de tra7ajo del =;J+ l cual generara una se@al de :' el =;J del tiempo+ Si la se@al es conmutada lo su6icientemente rápido, el !oltaje !isto en las terminales del dispositi!o parecerá ser el !alor promedio de la se@al+ Si el estado lógico 7ajo es ;' (5ue es el caso más com$n) entonces el !oltaje promedio puede ser


calculado multiplicando el !oltaje 5ue represente el estado lógico alto por el ciclo de tra7ajo, o :' 2 ;+= N K'+ Seleccionar un ciclo de tra7ajo del O;J sera e5ui!alente a ', un ;J a 1',  as sucesi!amente+ Se@ales de PM? son utili&adas com$nmente en el control de aplicaciones+ Su uso principal es el control de motores de corriente continua, aun5ue tam7i*n pueden ser utili&adas para controlar !ál!ulas, 7om7as, sistemas %idráulicos,  algunos otros dispositi!os mecánicos+ 8a 6recuencia a la cual la se@al de PM? se generará, dependerá de la aplicación  del tiempo de respuesta del sistema 5ue está siendo controlado+ A continuación se muestran algunas aplicaciones  sus respecti!as 6recuencias<

i6 (inputNN1)\ GGl motor girará a la derec%a digitalMrite(8e6tPin, 8M)[ digitalMrite(Rig%tPin, HI"H)[ ] else i6 (inputNN)\ GGl motor girará a la i&5uierda digitalMrite(8e6tPin, HI"H)[ digitalMrite(Rig%tPin, 8M)[ ] else i6 (inputNN;)\ GGl motor se detendrá digitalMrite(8e6tPin, 8M)[ digitalMrite(Rig%tPin, 8M)[ ] dela(1;)[ ] ]

.alentar elementos o sistemas con tiempos de respuesta lentos< 1;D1;; H& o superior+ ?otores el*ctricos de corriente continua< :D1; H& o superior+ Fuentes de poder o ampli6icadores de audio< ;D;; H& o superior+ -ota< .iertos sistemas pueden re5uerir 6recuencias superiores a las mostradas anteriormente  dependerá del tipo de respuesta re5uerido+ //'I+ SI?8A.I-S

//'II+ 3SARR88 3 PRQ.0I.A

Arduino GG.ódigo para utili&ar motor con puente H int 8e6tPinNO[ GGPines de salida del Arduino int Rig%tPinN9[ int inputN;[ !oid setup()\ Serial+7egin(9=;;)[ pin?ode(8e6tPin, 0P0)[ pin?ode(Rig%tPin, 0P0)[ ] !oid loop()\ i6 (Serial+a!aila7le())\ Universidad Politécnica de Tlaxcala / Ingeniería Mecatrónica / Electrónica de Potencia / Sep. – Dic. 2!"#UE$T% &'($ES)*%'+,- P%'%I(S)%#U%TI- +E*%)#E$-%-DE P0$E

.ircuito de Puente H con  transistores,  diodos,  resistencias para controlar el sentido de giro de un motor+

a) C#0I' Se muestra como es el tipo de onda el PM? con arduino+

8os alumnos desarrollaran sus conocimientos ad5uiridos en el aula, reali&ar un modulador de pulsos utili&ando el programador arduino, se conectara a un osciloscopio  se compro7ara su correcto 6uncionamiento+ Para el control del sentido de un motor+ 7) ?A0RIA8S  Resistencias de 1o%m   3iodos 1-;;1   transistores -P- - o e5ui!alente   transistor -PP 0IPK1 o e5ui!alente  Proto7oard  Alam7re  sciloscopio  ?ultmetro  1 ?otor 'I+ .-.8SI-S n cuanto lo e2puesto !emos 5ue los transistores se encuentran en la gran maora de productos electrónicos como< Smartp%one, .elulares, 8aptop, 0a7lets, etc+ Por ende su uso es indispensa7le en todo tipo de aparatos electrónicos, de7ido a su !ariedad en tipo como lo son los transistores 7ipolares+ Por lo dic%o, llegamos a la conclusión de 5ue los transistores en su uso actual son indispensa7les para la ela7oración de aparatos de tecnologa 5ue re5uieren alg$n tipo de trans6erencia, la cual lo o6rece un transistor+ 


3A0A SH0 n 'II+

RFR-.IAS

E1 %ttp
A-/S 3A0ASH0 0IPK1


ncendiendo Foco con un S.R, 3IA.  ?. (Práctica O) Alejandro San Román Huerta Flores, Irwing cta!io "al!án Palacios, #es$s A%uact&in 'ega, #oel las Hernánde& P*re& Universidad Politécnica de Tlaxcala A!+ ni!ersidad Polit*cnica -o+ 1 .ol+ San Pedro /alcalt&inco, 0epeanco, 0la2cala [email protected], [email protected], [email protected].

%he 4/@ is used for the control of electric power, unidirectional driving, which, lie a recti"er diode, can lead a current from anode to cathode (I0A) in direct polari6ation and behaves virtually as an open in poling (?A0) due to the high resistance presented in reverse. Abstarct. -

Resumen.-

El 4/@ es utili6ado para el control de potencia el$ctrica, de conduccin unidireccional, que al igual que un diodo recti"cador puede conducir una corriente de Bnodo a /'todo (I0A) en polari6acin directa y se comporta virtualmente como un circuito abierto en polari6acin inversa (?A0) debido a la alta resistencia que presenta en inverso. Índice *II.

*III. I.

. I. II.

Introducción aa) efinicione! a") i$o! de tiri!tore!
Evidencia de $r&ctica 'o.A( !ircuitos S!"# (ncendiendo )oco, Moc y $riac echa( 'oviembre, 2015

//'III+ I-0R3..I4l S.R es utili&ado para el control de potencia el*ctrica, de conducción unidireccional (en un solo


sentido)[ 5ue al igual 5ue un diodo recti6icador puede conducir una corriente de Qnodo a .átodo (IAf) en polari&ación directa  se comporta !irtualmente como un circuito a7ierto en polari&ación in!ersa ('fA) de7ido a la alta resistencia 5ue presenta en in!erso+

del S.R+ Puede !erse 5ue el !oltaje en el condensador (en a&ul) está atrasado con respecto al !oltaje de alimentación (en rojo) causando 5ue el tiristor condu&ca un poco despu*s de 5ue el tiristor tenga la alimentación necesaria para conducir+

A di6erencia del diodo recti6icador, el S.R cuenta con una condición adicional para conducir+ sta es 5ue en la tercera terminal, llamada compuerta ("ate) de control o de disparo, en la cual se necesita una se@al capa& de producir la conducción del S.R+ sta compuerta permite controlar el instante, dentro del posi7le semiciclo de conducción, en 5ue la conducción de corriente se inicia[ lo cual signi6ica 5ue podrá circular corriente en una magnitud promedio o R?S 5ue dependerá del instante en 5ue el S.R sea disparado, pudiendose as controlar la potencia de la carga+

3urante el ciclo negati!o el tiristor se a7re dejando de conducir+ Si se modi6ica el !alor de la resistencia, por ejemplo si utili&amos un potenciómetro, se modi6ica el des6ase 5ue %a entre las dos tensiones antes mencionadas ocasionando 5ue el S.R se acti!e en di6erentes momentos antes de 5ue se desacti!e por el ciclo negati!o de la se@al+ V deje de conducir+

F-.I-A?I-0 38 S.R - .RRI-0 .-0I-A Si no e2iste corriente en la compuerta el tiristor no conduce+ 8o 5ue sucede despu*s de ser acti!ado el S.R, es 5ue se 5ueda conduciendo (acti!ado)  se mantiene as+ Si se desea 5ue el tiristor deje de conducir (desacti!ado), el !oltaje `' de7e ser reducido a ; 'oltios+ Si se disminue lentamente el !oltaje (tensión), el tiristor seguirá conduciendo %asta 5ue por el pase una cantidad de corriente menor a la llamada Ucorriente de mantenimiento o de retenciónU, lo 5ue causará 5ue el S.R deje de conducir aun5ue la tensión '" (!oltaje de la compuerta con respecto a tierra no sea cero+ .omo se puede !er el S.R, tiene dos estados< 1) stado de conducción, en donde la resistencia entre ánodo  cátodo es mu 7aja ) stado de corte, donde la resistencia es mu ele!ada+ F-.I-A?I-0 38 S.R - .RRI-0 A80R-A

Análisis grá6ico del 3isparo  'oltaje de salida del S.R

g) 3FI-I.I-S R.0IFI.A3R .-0R8A3 3 SI8I.I (S.R)< s un dispositi!o semiconductor del tipo 0iristor, es decir, se constitue por tres terminales< ánodo (A), cátodo (f)  compuerta (")+

Se usa principalmente para controlar la potencia 5ue se entrega a una carga el*ctrica+ (Com7illo, ?otor, etc+)+ 8a 6uente de !oltaje puede ser de 11;' c+a+, 1;' c+a+, ;' c+a+, etc+ l circuito R. produce un corrimiento de la 6ase entre la tensión de entrada  la tensión en el condensador 5ue es la 5ue suministra la corriente a la compuerta Universidad Politécnica de Tlaxcala / Ingeniería Mecatrónica / Electrónica de Potencia / Sep. – Dic. 2!"#UE$T% &'($ES)*%'+,- P%'%I(S)%#U%TI- +E*%)#E$-%-DE P0$E

di6erentes regiones del transistor+ 8a maora de los transistores 7ipolares usados %o en da son -P-, de7ido a 5ue la mo!ilidad del electrón es maor 5ue la mo!ilidad de los U%uecosU en los semiconductores, permitiendo maores corrientes  !elocidades de operación+

0IRIS0R< 8os tiristores son una 6amilia de dispositi!os semiconductores de cuatro capas (pnpn), 5ue se utili&an para controlar grandes cantidades de corriente mediante circuitos electrónicos de 7ajo consumo de potencia+ 8a pala7ra tiristor, procedente del griego, signi6ica puerta+ l nom7re es 6iel re6lejo de la 6unción 5ue e6ect$a este componente< una puerta 5ue permite o impide el paso de la corriente a tra!*s de ella+ As como los transistores pueden operar en cual5uier punto entre corte  saturación, los tiristores en cam7io sólo conmutan entre dos estados< corte  conducción+

-I4- -P8os transistores P-P consisten en una capa de material semiconductor dopado - entre dos capas de material dopado P+ 8os transistores P-P son com$nmente operados con el colector a masa  el emisor conectado al terminal positi!o de la 6uente de alimentación a tra!*s de una carga el*ctrica e2terna+ na pe5ue@a corriente circulando desde la 7ase permite 5ue una corriente muc%o maor circule desde el emisor %acia el colector+ %) 0IPS 3 0IRIS0RS

3entro de la 6amilia de los tiristores, trataremos en este tutorial los tipos más signi6icati!os< 3iodo S%ocle, S.R (Silicon .ontrolled Recti6ier), ".S ("ate .ontrolled Switc%), S.S (Silicon .ontrolled Switc%), 3iac  0riac+ 3IA. l 3IA. (3iodo para .orriente Alterna) es un dispositi!o semiconductor de dos cone2iones+ s un diodo 7idireccional dispara7le 5ue conduce la corriente sólo tras %a7erse superado su tensión de disparo,  mientras la corriente circulante no sea in6erior al !alor caracterstico para ese dispositi!o+ 0RIA. l triac es un dispositi!o semiconductor de tres terminales 5ue se usa para controlar el 6lujo de corriente promedio a una carga, con la particularidad de 5ue conduce en am7os sentidos  puede ser 7lo5ueado por in!ersión de la tensión o al disminuir la corriente por de7ajo del !alor de mantenimiento+

8 3I3 SH.f8V l diodo S%ocle es un tiristor con dos terminales< ánodo  cátodo+ stá constituido por cuatro capas semiconductoras 5ue 6orman una estructura pnpn+ Act$a como un interruptor< está a7ierto %asta 5ue la tensión directa aplicada alcan&a un cierto !alor, entonces se cierra  permite la conducción+ 8a conducción contin$a %asta 5ue la corriente se reduce por de7ajo de un !alor espec6ico (IH)+

-I4- P-P -P- es uno de los dos tipos de transistores 7ipolares, en los cuales las letras U-U  UPU se re6ieren a los portadores de carga maoritarios dentro de las Universidad Politécnica de Tlaxcala / Ingeniería Mecatrónica / Electrónica de Potencia / Sep. – Dic. 2!"#UE$T% &'($ES)*%'+,- P%'%I(S)%#U%TI- +E*%)#E$-%-DE P0$E

.ARA.0RIS0I.AS 0-SI4-DI-0-SI3A3 Para !alores negati!os del !oltaje aplicado, como en un diodo, sólo %a7rá una corriente mu pe5ue@a %asta 5ue se alcance la tensión de ruptura ('RC)+

".S ("A0 .-0R883 SMI0.H) ste dispositi!o es similar al S.R, con la di6erencia de 5ue el ".S puede interrumpir el paso de corriente con una se@al en el terminal de gate+ Igual 5ue el S.R, no permitirá el paso de corriente %asta 5ue un pulso positi!o se reci7a en el terminal de puerta+ 8a di6erencia se encuentra en 5ue el ".S puede pasar al estado de corte mediante un pulso negati!o 1; o ; !eces maor 5ue el pulso positi!o aplicado para entrar en conducción+

S.R (SI8I.- .-0R883 R.0IFIR) l S.R es un dispositi!o de cuatro capas mu similar al diodo S%ocle, con la di6erencia de poseer tres terminales< ánodo, cátodo  puerta (gate)+ Al igual 5ue el diodo S%ocle, presenta dos estados de operación< a7ierto  cerrado, como si se tratase de un interruptor+

S.S (SI8I.- .-0R883 SMI0.H) s similar en cuanto a construcción al S.R+ 8a di6erencia está en 5ue posee dos terminales de puerta, uno para entrar en conducción  otro para corte+ l S.S se suele utili&ar en rangos de potencia menores 5ue el S.R+

.ARA.0RIS0I.A 0-SI- I-0-SI3A3 0al  como se aprecia en la Figura :, la parte de polari&ación in!ersa de la cur!a es análoga a la del diodo S%ocle+

3IA. s un tipo de tiristor 5ue puede conducir en los dos sentidos+ s un dispositi!o de dos terminales 5ue


6unciona 7ásicamente como dos diodos S%ocle 5ue conducen en sentidos opuestos+

en gate, el !alor de 'C es distinto+ n la parte de polari&ación positi!a, la cur!a de más a la i&5uierda es la 5ue presenta un !alor de 'C más 7ajo,  es la 5ue maor corriente de gate precisa en el disparo+ Para 5ue este dispositi!o deje de conducir, como en el resto de los casos, %a 5ue %acer 7ajar la corriente por de7ajo del !alor IH+

8a cur!a de 6uncionamiento re6leja claramente el comportamiento del diac, 5ue 6unciona como un diodo S%ocle tanto en polari&ación directa como en in!ersa+ .ual5uiera 5ue sea la polari&ación del dispositi!o, para 5ue cese la conducción %a 5ue %acer disminuir la corriente por de7ajo de la corriente de mantenimiento IH+ 8as partes i&5uierda  derec%a de la cur!a, a pesar de tener una 6orma análoga, no tienen por 5u* ser sim*tricas+

//I/+ SI?8A.I4-

0RIA. ste dispositi!o es simular al diac pero con un $nico terminal de puerta (gate)+ Se puede disparar mediante un pulso de corriente de gate  no re5uiere alcan&ar el !oltaje 'C como el diac+

///+

3SARR88 3 8A PRQ.0I.A

n la cur!a caracterstica se indica 5ue para di6erentes disparos, es decir, para distintas corrientes aplicadas Universidad Politécnica de Tlaxcala / Ingeniería Mecatrónica / Electrónica de Potencia / Sep. – Dic. 2!"#UE$T% &'($ES)*%'+,- P%'%I(S)%#U%TI- +E*%)#E$-%-DE P0$E

Se conectó de manera adecuada los elementos  se encendió el 6oco para !eri6icar su 6uncionamiento+

Primero es armar el circuito en el proto7oard

na !e& 6uncionando lo 5ue %icimos 6ue ir regulando el potenciómetro para controlar la intensidad de lu&+

na !e& armado el circuito se !eri6ica 5ue este conectador de manera correcta+

Se %icieron los ajustes necesarios para la cone2ión a la corriente directa l circuito a armado  6uncionando de manera correcta


Se puede o7ser!ar la intensidad a una :J

Se puede o7ser!ar la intensidad a una 1;;J

Se puede o7ser!ar la intensidad a una :;J

A5u se puede o7ser!ar el circuito armado pero en lugar del scr es ocupado un 0riac+

A5u se puede o7ser!ar el tipo de onda 5ue sale en el osciloscopio generado con el 0riac cuando se manipula el control de intensidad del 6oco

Se puede o7ser!ar la intensidad a una >:J

stas imágenes siguientes son de la práctica 7+ 3onde 6ue usado un 3RIA. para su 6uncionamiento+ Universidad Politécnica de Tlaxcala / Ingeniería Mecatrónica / Electrónica de Potencia / Sep. – Dic. 2!"#UE$T% &'($ES)*%'+,- P%'%I(S)%#U%TI- +E*%)#E$-%-DE P0$E

A5u se mide el !oltaje en alterna en la resistencia

n esta imagen se logra !er como es el 6uncionamiento con la intensidad al pico

Se mide el !oltaje a%ora en !oltaje alterno+ A5u se mide en !oltaje alterno cuando la intensidad esta al tope+

V a5u se muestra el tipo de onda resultante+ A5u se muestra la onda generada cuando la intensidad esta al tope+

A5u se mide el !oltaje de 6orma alterna+


A5u se muestra el circuito armado con el ?.+

A5u se está tomando los !alores cuando la intensidad apenas se logra perci7ir+

A5u se aprecia el 6uncionamiento del diac manipulando al tope la intensidad+

A5u se mide en 6orma alterna el !oltaje en la resistencia

A5u cuando se manipula con menos intensidad+


A5u se mide el !oltaje del 6oco en 6orma directa+

?anipulación de la intensidad del 6oco+

'oltaje en 6orma directa del 6oco

A5u se perci7e como es la onda 5ue resulta cuando se manipula a 7aja intensidad+

a) C#0I' Se captura el !oltaje directo en el 6oco+

3esarrollar un circuito capa& de regular la intensidad de lu& de un 6oco conectado a corriente alterna (1>'), con un S.R usado para controlar la intensidad usando un S.R -=K9>+ V o7ser!ar el tipo de onda 5ue se logra en el osciloscopio+ 7) ?A0RIA8S V XIP     

3iodo sc%ott S.R -=K9> Resistencia de O+O  a  watts  capacitores de + micro6aradios Resistencia de KK  de  watts


       

Alam7re Proto7oard Potenciómetro de 1;;f 1 Foco nc%u6e sciloscopio 0riac ?oc

I/+

RFR-.IAS

E1%ttp
c) RS80A3S 38 S.I8S.PI 'III+

A-/S

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.APA.I0R 3 + ?I.RFARA3IS

'III+ .-.8SI4.on el desarrollo de esta práctica pudimos compro7ar  o7tener los resultados esperados para el control de intensidad de lu& de un 6oco, gracias al uso de S.R,3IA., ?., el diodo de sc%ott entre otros elementos+ As %emos logrado compro7ar la relación entre teora  práctica, para el desarrollo de tal+ V pudiendo compro7ar 5ue el 6uncionamiento es similar de uno a los otros a 5ue se logra manipular la intensidad del 6oco con los tres elementos di6erentes+

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Aplicaciones de La Electrónica de Potencia

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