Ejercicios de tiristores capítulo 7
Docente
: ING. Martin Augusto Nombera Lossio
Estudiantes
: Bances Monja Alejandro Escobar Díaz Bryan Eduardo Rospigliosi Gayoso Junior Soplapuco Herrera Aarón Tang Campos Daniel
Ciclo Académico:
6 TO CICLO [2017-II]
Chiclayo, 01 de diciembre del 2017
7.1 Se puede suponer que la capacitancia de unión de un tiristor es independiente del voltaje en estado apagado. El valor límite de la corriente de carga para activar el tiristor es 12 mA. Si el valor crítico de la tasa dv/dt es 800 V/ S, determine la capacitancia de la unión.
= ; =12 =800 / − 800 = =15
S
7.2 La capacitancia de unión de un tiristor es CJ2 = 20 pF, Y se puede suponer que es independiente del voltaje en estado apagado. El valor límite de la corriente de carga, para activar el tiristor, es 15 mA. Si se conecta un capacitor de 0.01 determine el valor crítico de la tasa dv/dt.
a través del tiristor,
=20 ; =15 () =0, : =2+0. 0 1−=30 = = 3010 1510− =500 / 7.3 En la figura P-7.3 se ve un circuito con tiristor. La capacitancia de unión del tiristor es kCj2 = 15 pF, Y se puede suponer que es independiente del voltaje en estado apagado. El valor límite de la corriente de carga, para activar el tiristor, es 5 mA, y el valor crítico de la tasa
dv/dt es 200 V/ s. Calcule el valor de la capacitancia Cs tal, que el tiristor no pueda activarse debido a la tasa dv/dt.
ℎ .
: 4 <5 − 200 = 410 = 2004 =0.02
7.4 El voltaje de entrada en la figura 7.33e, es Vs = 200 V,con una resistencia de carga R = 10 ohm, Y una inductancia de carga L = 50 H. Si la relación de amortiguamiento es 0.7, y la corriente de descarga del capacitor es 5 A, determine a) los valores de Rs, Y Cs, y b) la tasa dv/dt máxima. a)
= = = . = + √ = b)
− . = + − . = + − = . =. /
7.5 Repita el problema 7.4 si el voltaje de entrada es de ea, Us = 170 sen 377t.
7.6 Un tiristor conduce una corriente que se muestra en la figura P7-6. La frecuencia de conmutación es fs. = 10 Hz. Determine la corriente promedio en estado encendido h.
7.7 Una serie de tiristores se conecta en serie, para resistir un voltaje de cd Vs = 15 kV. Las diferencias máximas en corriente de fuga y de carga de recuperación de los tiristores son 10 mA Y150 u.C, respectivamente. Se aplica un factor de decaimiento de 20% para voltajes compartidos en estado permanente y transitorio de los tiristores. Si el voltaje máximo compartido en estado permanente es 1000 V, calcule a) la resistencia R de voltaje compartido en estado estable, para cada tiristor, y b) el voltaje transitorio en la capacitancia Cl para cada tiristor.
= , =?,=, = %=/ =. − +. = . =. − =. ∩
a) Resistencia R de voltaje compartido en estado estable
b)
+ ..∩=+ . .=. =.
7.8 Se conectan dos tiristores en paralelo, para compartir una corriente total de c arga iL = 600 A. La caída de voltaje en un tiristor encendido es VT1 = 1.0 a 300 A, Y la de los demás tiristores es VT2 = 1.5 V a 300 A. Calcule los valores de las resistencias en serie que obliguen compartir la corriente con una diferencia de 10%. El voltaje total es v = 2.5 V.
Preguntas de repaso ¿Cómo es la característica v-i de los tiristores?
Una vez que el tiristor es activado se comporta como un ducto en conducción y ya no hay control sobre el dispositivo. ¿Qué es una condición de estado apagado de los tiristores?
Es cuando la unión J2 tienen polarización Inversa y solo una pequeña corriente de fuga del ánodo al cátodo. ¿Qué es una condición estado encendido de los tiristores?
Es cuando las uniones J1 y J3 ya tienen polarización directa, habrá un movimiento libre de portadores a través de las tres uniones, que provocaran una gran corriente. ¿Qué es la corriente de retención?
IL es la corriente del ánodo mínima requerida para mantener el tiristor en estado de conducción inmediatamente después de que ha sido activado y se ha retirado la señal de la compuerta por la corriente del ánodo debe ser mayor que un valor X. ¿Qué es la corriente de mantenimiento de los tiristores? Es el orden de los miliamperios y es menor que l a corriente de enganche IL es la corriente del ánodo mínima para mantener el tiristor en estado de régimen permanente.
¿Cuál es el modelo de los transistores para tiristores?
¿Qué es el tiempo de activación de los tiristores? El tiempo de activación consiste en dispara (cambia a conducción) aplicando un pulso de corriente positiva en la compuerta, durante un pequeño intervalo de tiempo
¿Cuál es el objeto de la protección contra la tasa di/dt?
Protegerlo de altas temperaturas, esto es si la velocidad de elevación de la corriente de ánodo es muy elevada en comparación con la velocidad de disposición del proceso de activación, que parecerá un punto de calentamiento, debido a una alta densidad de corriente por lo que el dispositivo puede fallar a temperatura excesiva ¿Cuál es método común de protección contra la tasa di/dt? Utilizar los dispositivos prácticos deben protegerse contra un di/dt alto ¿Cuál es el objeto de la protección contra la tasa dv/dt? Limitar el excedente de voltaje pico aplicado a través del tiristor.
¿Cuál es el método común de protección contra la tasa dv/dt?
Determinar el valor requerido de la relación de amortiguación para limitar dv/dt a un valor deseado
¿Cuál es el tiempo de desactivación de los tiristores? Tiempo de desactivación tq es la suma del tiempo de recuperación inverso trr y el tiempo de recombinación trc. Es el valor mínimo del intervalo de tiempo entre el instante en que la corriente de activación se ha reducido a 0 y el instante en que el tiristor es capaz de soportar un voltaje directo sin activarse tq depende del valor pico de la corriente de estado activo y del voltaje instantáneo de estado activo. ¿Cuáles son los tipos de tiristores?
Tiristores de control de fase (SCR)
Tiristores de conmutación rápida (SCR)
Tiristores de desactivación por compuerta(GTO)
Tiristores de tríodo bidireccional(TRIAC)
Tiristores de conducción inversa (RCT)
Tiristores de inducción estética (SITH)
Rectificadores controlados por silicio activador por l uz (LASCR)
Tiristores controlados por PET (FET-CTH)
Tiristores controlados por MOS(MCT)
¿Qué es un SCR? Un tiristor es básicamente un dispositivo controlado y fabricado de silicio Rectificador controlado de silicio.
¿Cuál es la diferencia entre un SCR y un TRIAC? SCR opera a la frecuencia de línea y se desactiva por conmutación natural el TRIAC capaz de conducir corriente en ambos sentidos, equivale a 2 SCR conectados en anti-paralelo ¿Cuál es la característica de apagado de los tiristores?
Debido a las 2 uniones PN exteriores J1 y J3 las características de desactivación deberían ser similares de un diodo, con la exhibición de un tiempo de recuperación de pico inverso Irr. ¿Cuáles son las ventajas y las desventajas de los GTO?
GTO frente al SCR tiene las siguientes ventajas. Eliminación de los componentes auxiliares en la conmutación forzada, que da como resultado una reducción en costo; peso y volumen. o
o
La reducción del ruido acústico y electromagnético debido a la eliminación de bobinas de inducción en la conmutación. Una eficiencia mejorada de los convertidores.
Ventaja sobre los transistores en aplicaciones de baja potencia Una más alta capacidad de voltaje de bloqueo
Una relación alta de corriente de pico controlable a corriente promedio Una relación alta de corriente de pulsación pico a corriente promedio; típicamente de 10:1 Una ganancia alta en estado activo (corriente del ánodo dividida entre la corriente de la compuerta) típicamente 600
Una señal de compuerta pulsada de corta dosacion. Desventajas o Ganancia baja durante el desactivamiento, típicamente de 6 y para desactivarse requiere de un pulso de corriente negativa realmente alto tiene un voltaje en estado activo más alto que el de SCR
¿Cuáles son las ventajas y las desventajas de los SITH?
ventajas o Características similares a la de un MOSFET o
Es activado al aplicarse un voltaje positivo de compuerta y desactivado al aplicarse un voltaje negativo a su compuerta
o
Velocidad de conmutación muy rápida su capacidad alta de dv/dt y di/dt
o
Tiempo de conmutación es del orden las 6us
o
Voltaje hasta 2500v y corriente de 500ª
Desventajas
Es un dispositivo de portadores minoritarios
Tiene una baja resistencia en estado activo, así como una baja caída de potencial, y se puede fabricar en especificaciones de voltaje y corriente alta.
Extremadamente sensible a su proceso de manufacturación pueden producir cambios de importancia en sus características.
¿Cuáles son las ventajas y las desventajas de los RCT? Se conoce como tiristor con diodo en paralelo inverso integrado y tiene características de dispositivo y requerimientos del circuito. Se limita a diseños de circuitos muy específicos, ya que su bloque inverso es de 30 a 40v ¿Cuáles son las ventajas y las desventajas de los LASCR?
Se utilizan en aplicaciones de alto voltaje y corriente
Total, aislamiento eléctrico entre la fuente de disparo luminoso y el dispositivo de conmutación de un convertidor de potencia.
Puede llegar 4kv a 15 A
Se activa mediante radiación directa sobre el disco de silicio provocado por luz.
La estructura de compuerta se diseña a fin de proporcionar la suficiente sensibilidad para el disparo.
Desventajas o Muy sensible
Necesita suficiente luz para encenderse ¿Cuáles son las ventajas y las desventajas de los tiristores bidireccionales? o
Ventajas: Posee dos tiristores en un solo encapsulado, permitiendo diseñar equipos más compactos, simplificando el sistema de enfriamiento y aumentando la fiabilidad del sistema. Desventajas: Para desactivarlo requiere que la corriente anódica que fluye sobre él sea baja del valor de la corriente de detención.
¿Cuáles son las ventajas y las desventajas de los MTO?
Ventajas: Combinación de un GTO y MOSFET que juntos superan las limitaciones de capacidad de apagado del GTO. Desventajas: Requieren un circuito de encendido con grandes pulsos de corriente, para la compuerta de baja impedancia.
Para desactivarlo tiene una larga cola de corriente al final del apagado y debe esperar el siguiente encendido hasta que se haya disipado la carga residual en el lado del ánodo, por el proceso de recombinación. ¿Cuáles son las ventajas y las desventajas de los ETO? Ventajas: Combina las ventajas del GTO y del MOSFET. Debido al MOS en serie la corriente de transferencia a la región catódica es rápida y el apagado es rápido
El MOSFET en serie debe conducir las corrientes principal
Desventajas: Tiene una larga cola de corriente al final del apagado y debe esperar el siguiente encendido hasta que se haya disipado la carga residual en el l ado del ánodo, por el proceso de recombinación. ¿Qué es una red amortiguadora? Es una red RC el cual es un sistema de primer orden. El voltaje a través de tiristor se eleva en forma exponencial. Es un amortiguador a fin de limitar el excedente del voltaje pico aplicado a través del tiristor la relación: se utiliza en el rango de 0,5 a 1.0. ¿Cuáles son las consideraciones en el diseño de redes amortiguadoras? Se debe analizar con detenimiento los circuitos para determinar el valor requerido de la relación de amortiguamiento que limite la tasa dv/dt al valor deseado. Una vez conocida la relación de amortiguamiento se pueden determinar Rs y Cs. ¿Cuál es la técnica común para compartir voltaje de tiristores conectados en serie? Requiere redes de distribución de voltaje, tanto para condiciones inversas, como para condiciones inactivas. Se lleva esta conexión acabo utilizando o conectando resistencias a través de cada tiristor. ¿Cuáles son las técnicas comunes para compartir corriente de tiristores conectados en paralelo? Es la utilización de inductores acoplados magnéticamente, pero si aumenta la corriente a través del tiristor se inducirá un voltaje de polaridad opuesta en los embobinado del tiristor T2 y se reducirá la impedancia a través de la t rayectoria de T2 incrementando por lo tanto el flujo de corriente a través de T2. ¿Cuál es el efecto del tiempo de recuperación en sentido inverso, del voltaje transitorio compartido de tiristores conectados en paralelo? Enfrenta una diferencia mayor de voltaje transitorio, provocando que pueda dañarse el dispositivo ¿Qué es un factor de decaimiento de los tiristores conectados en serie?
se utiliza para aumentar la fiabilidad de la s erie
