´ ´ NICA DE POTENCIA. ´ MECATRONICA, INGENIERIA ELECTRO
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Circuitos de ayuda a la conmutacion: o´ n: Snubbers Hector e´ ctor Hern´ Hernandez, a´ ndez, Alumno de la Universidad Tecnol ogica o´ gica de la Mixteca, sexto semestre.
Abstract—En —En base base a much muchos os estu estudi dios os se ha lleg llegad ado o a la conclusi´ conclusion o´ n que los circui circuitos tos snubber snubber son una herrami herramient enta a esencial para ayudar a una mejor conmutaci´ conmutacion o´ n hablando desde la perspectiva de la elect´ electonica o´ nica de potencia. Estos circuitos previenen fallos en las llaves donde se realiza la comuntaci´ on, transistores y diodos. Keywords—Snubber, Clamp, Rectificador, Protecci´ Protecci on. ´
I.
I NTRODUCTION
Cuando se trabaja con rectificadores un problema com´un un se presen presenta ta a la hora hora de la comuta comutaci cion o´ n pues los component componentes es que se utili utilizan zan tienen tienen cierto ciertoss limite limitess reales reales en los cuales cuales si se alcanz alcanzan an sobret sobretens ension iones es o sobre sobre corrie corriente ntess termi terminan nan destruyendo el circuito, para vitar estos problemas se pueden utilizar circuitos de ayuda a la conmutaci on. ´
Fig. Fig. 1. 1.
Snubbe Snubberr RC. RC.
III . A. Circuitos Circuitos Snubber
Este tipo de circuitos se utilizan para otorgar protenci on o´ n a la conmutaci´ conmutacion o´ n en rectificadores de media onda y onda completa. Los objetivos de adicionar a los circuitos rectificadores con esta ”protecci´ ”proteccion” o´ n” es mantener los puntos de operaci on o´ n dentro de la zona zona de operac operaciion o´ n del diodo, diodo, evita evitando ndo que entre entre a su zona zona de ruptura por corriente o por voltaje adem as a´ s pueden usarse como disipadores de potencia. Si cualquier diodo sobre pasa sus especificaciones tcnicas terminara con la destrucci on o´ n del circuito. Existen cuatro tipos b asicos a´ sicos de snubbers todos ellos son para distintos tipos de protecci on. o´ n. II.
S NUBBER DE ENCENDIDO
El circuito se forma con una inductancia en serie con la llave adem´ ademas, a´ s, una resitencia en serie con un diodo, son a nadidos n˜ adidos en parale paralelo lo a la llave llave y la induct inductanc ancia. ia. Al encend encender er el e´ l circuito circuito el e´ l inductor inductor hara la pendiente pendiente de subida subida mas suave evitando evitando una sobre carga carga y permit permitien iendo do que la corrie corriente nte llegue llegue a su m´aximo aximo valor, la raz´on on del diodo y la resistencia es porque al apagado apagado la inductanc inductancia ia provoca provocara ra una tensi tensi on o´ n demasiad demasiado o alta que terminaria da˜nando nando nuestro componente. La potencia disipada en la resistencia ser a´ P ≈
1 2
∗
L ∗ I 2 ∗ f
(3)
donde I es la corriente da la fuente y f la frecuencia a la que opera el circuito.
A MORTIGUADOR DE OSCILACIONES
Es un circui circuito to RC en serie serie que busca busca prote proteger ger al diodo diodo contra contra sobreten sobretensione sioness las cuales cuales ocurren ocurren durante durante el proceso proceso ´ inversa. Para su diseo se hacen las siguientes de recuperacion recomendaciones: El conden condensa sado dorr debe debe ser ser 2 a 4 vece vecess mayo mayorr que que la • capacitancia par asita a´ sita de la llave. La resistencia resistencia se recomienda recomienda con un valor valor inicial igual igual • a la impedancia del circuito resonante original. Z C C = ( •
L 2 ) C
(1)
Tambi´ Tambien e´ n se recomide una resistencia para una potencia, P = 2 ∗
1 2
∗
C ∗ v 2 ∗ f
(2)
donde f es la frecuncia a la que operara y V la tensi on o´ n maxima a´ xima que alcanzara el condensador. Huajuapam de Leon, o´ n, Oaxaca, M´ Mexico, e´ xico, Marzo del 2017.
Fig. 2.
Snubber Snubber de de encendid encendido. o.
I V.
´ S NUBBER ” CLAMP ” DE TENSI ON
Tambi´ Tambien e´ n conocido como circuito limitador de sobretensi on o´ n (clamp de tensi on), o´ n), las inductancias parasitas en serie con el
´ ´ INGENIER´IA MECATRONICA, ELECTRONICA DE POTENCIA.
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interruptor producen sobretensiones excesivas que provocan las destrucci´on del circuito. Este circuito est a´ constituido por una resistencia, un diodo y un capacitor.
Para dimencionar el circuito se toman en cuenta as siguientes ecuaciones. Para el capacitor: C =
1 tf I · 2 U C 0
(7)
U C voltaje en el capacitor en el tiempo tf tiene que ser menor que el V s . La funcio´ n de la resistencia es descargar el capacitor atravez de la llave de encendido de manera que tenga tensi o´ n pr´acticamente cero en el momento del apagado, para el valor de la resistencia se ocupa la siguiente formula: V s (8) 0.2I y la potencia disipada por el circuito en funcion de la frecuencia es: 1 P R = CV s f (9) R =
2
Fig. 3.
Clamp de sobretensiones.
VI. Siendo las siguiente formulas necesarias para calcular los valores de los componentes. C = L σ
·
I m 2
∆V c 2
(T OF F − t1 ) 5 · C 1 P R = · Lσ · I m 2 · f s 2 R =
V.
(5)
El uso de estos circuitos de ayuda a la comutaci o´ n estan determinados por el tipo de commponente usados y la aplicaci´on que tendra el circuito, aquellos circuitos que se mantienen dentro de su rango de operaci´on pueden no necesitarlos del todo pero si se necesitara disminuir las perdidas o mejor los tiempos de encendido o apagado para una aplicaci´on concreta un snubber es la mejor opci on. ´
(6)
R EFERENCES
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[1]
Mart´ın Pern´ıa, Alberto https://www.unioviedo.es//ate/alberto/leccion.PDF. Consultado: 22 de marzo del 2017.
[2]
LLaves completamente controlables mediante electrodo de comando https://eva.fing.edu.uy/pluginfile.php/66648/mod esource/content/1/Capitulos 1
SNUBBER DE APAGADO
Este snubber y su objetivo es retrasar la subida de la tensi´on de manera que comience a subir en el mismo instante que la corriente empieza a bajar, como sucede en un circuito con carga unicamente resistiva. Al adicionar a nuestro circuito con este snubber se obtienen los siguiente beneficios: Menor disipaci´on en la llave al disminuir dr a´ sticamen el • valor de la tensi´on durante el tiempo de apagado tf Mejor trayectoria, m´a s alejada de los limites de una • eventual zona de operaci o´ n segura.
Fig. 4.
Snubber de apagado.
C ONCLUSION
r
el22marzodel2017.
