comprobacion de dispositivos de conmutacion de potencia

ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA. PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA

NOMBRE: _____________________________________________________ GRUPO: _____________

SANTA TECLA, FEBRERO DE 2011.

ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA PRACTICA No 1 VALORES PROMEDIOS Y EFECTIVOS. OBJETIVOS:  Que el alumno compruebe experimentalmente los valores promedio y RMS de las formas de onda de salida de los rectificadores de media onda y el rectificador tipo puente. MATERIALES Y EQUIPO  Osciloscopio  voltimetro RMS  transformador  2 diodos  1 Puente de diodos.  Resistencia 820, 1.5K, 18K  Capacitores 10uF, 100 uF  2 capacitores 1000 uF INTRODUCCIÓN TEÓRICA. Los conceptos de voltajes máximos, periodo, valores promedio y RMS tanto de corriente como voltajes es de gran importancia en electrónica industrial para el cálculo de la potencia entregada a las cargas de potencia. Estos valores pueden ser calculados y comprobados por medio del osciloscopio, voltímetros y amperímetros DC y aparatos true RMs. El valor promedio de una onda periódica se obtiene dividiendo la suma algebraica de las áreas de la onda entre el periodo total de un ciclo. El valor promedio de una forma de onda es el promedio aritmético. A las áreas por encima de la referencia se les asigna un signo positivo y las que se ubiquen por debajo del la referencia serán negativas. Entonces un valor promedio positivo estará por encima del eje y un valor negativo estará por debajo de éste. El valor promedio de voltajes o corrientes es el valor medido por los aparatos DC. La importancia del valor promedio reside en que es muy fácil obtenerlo por la medición con voltímetros DC. que nos dan una indicación de la relación de tamaño de las áreas positivas o negativas de una onda. Valor RMS Root Mean Square La forma mas común de especificar la cantidad de la corriente alterna es estableciendo su valor efectivo o RMS que es el valor que produce el mismo calor en una resistencia dada, igual calor con un voltaje DC del mismo valor. Es decir iguales cantidades de voltaje DC y voltaje AC efectivo producen igual potencia en una resistencia dada. Así, 20 Vac producen la misma potencia en una resistencia de 10 ohms, que aplicando 20 V dc. en la misma resistencia es decir, los dos voltajes producen la potencia de 40 W. Es importante indicar que la onda de ac no es necesario que sea senoidal. El valor RMS de una onda senoidal la indican los voltímetros comunes de AC Mientras que el vlor RMS de ondas diferentes a la senoidal tiene que ser medido con voltímetros TRUE RMS. RMS significa que el valor efectivo se obtiene por cálculo de la Raiz del promedio de las areas con los voltajes elevados al cuadrado en un ciclo

ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Una onda puede tener un valor promedio de cero pero siempre tendrá un valor efectivo diferente de cero como en el caso de la onda s cuya área positiva y negativa son iguales. Un ejemplo de esto es la onda senoidal. PROCEDIMIENTO: Coloque el tester en la función de diodo para comprobar el estado del diodo Anote el valor de la caída Vd cuando se encuentra en directa ________ Anote la indicación en reversa_________ Construya el circuito de la figura siguiente:

Utilice R1 =RL de 1.5K y un voltaje de 12 v en el secundario del transformador. Coloque el têster en la escala de AC y efectúe las siguientes mediciones en el secundario del transformador: Vac=__________Volts. Con ayuda del osciloscopio mida el tiempo en ms de duración de un ciclo de ac _________________ y dibuje la forma de onda en los siguientes puntos:

VOLTAJES

FORMAS DE ONDA

SECUNDARIO Vac:_____Volts.

_____________________________________

Voltimetro en ac DIODO V AK.

______________________________________

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______________________________________

PREGUNTAS: Mida el voltaje máximo de la onda de salida __________________ Cual es la frecuencia de esta forma de onda__________________ ¿Cómo se le llama a este circuito? _____________________________ Con el voltímetro colocado en medición de voltaje DC. mida el voltaje promedio obtenible en la R1 :________________ Compruebe el resultado con la fórmula del Voltaje Promedio : ____________ ¿Depende este voltaje de la resistencia: _______________

Utilice la siguiente relación I PROM = V PROM /RL Calcule la corriente promedio que atraviesa el circuito: ____________ Inserte un mA en serie con RL y mida esta corriente _____________ Pregunta : ¿ depende esta corriente del valor de la resistencia? ________ ______________________________________________ Mida el voltaje RMS Cual será el valor de la corriente RMS en este circuito? Pregunta _ es igual el valor promedio de coriente al valor RMS de corriente? ________________ Que aparatos se utilizan para medir estas corrientes? ___________________________________ Con la función de prueba de diodos en el tester compruebe detalladamente cada uno de los diodos del puente rectificador y su orientación Observe los diferentes tipos de encapsulado de puentes

Construya el circuito de la figura siguiente con el puente rectificador, utilice la R de 1.5 K :

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Con ayuda del osciloscopio mida los voltajes en los puntos indicados y además dibuje la forma de onda en ellos. Forma de Onda Vac:______Volts. VOLTIMETRO AC

VR1:______Volts VOLTIMETRO DC

PREGUNTAS: ¿Cómo se le llama a este circuito? :__________________________________ Mida con el osciloscopio el voltaje máximo en RL:___________________ Cual es la frecuencia de esta forma de onda :________________ Mida el voltaje promedio con el tester en dc._____________ Calcule el voltaje promedio por medio de la formula_____________________ Calcule el valor RMS del voltaje en la resistencia __________________ Dependerán los valores de voltaje promedio y RMS del valor de la resistencia RL_____________ Cuales aparatos utilizaría para medir estos voltajes Utilice la siguiente relación I PROM = V PROM /RL Calcule la corriente promedio que atraviesa el circuito: ____________ Inserte un mA en serie con RL y mida esta corriente _____________ Pregunta : ¿ depende esta corriente del valor de la resistencia? ________ ______________________________________________ Mida el voltaje RMS Cual será el valor de la corriente RMS en este circuito? Pregunta _ es igual el valor promedio de corriente al valor RMS de corriente ? __________________ Que aparatos se utilizan para medir estas corrientes? _______________________________________ 3

ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Coloque, respetando la polaridad, un capacitor de 10F en paralelo a la resistencia de carga RL y mida el voltaje resultante DC. observe la forma de onda con el osciloscopio y dibuje

Repita al sustituir el capacitor por uno de 100 uF El rizado que observó depende del valor de RL y del valor del capacitor Que sucede al rizado si aumentamos el capacitor?_________________ Que sucede al rizado si disminuimos RL?_________________ Mida el voltaje DC ________________ ¿Este voltaje DC es igual al voltaje máximo de la onda de AC? Falso -verdadero _______________ Conecte el circuito mostrado en la siguiente figura

Use RL = 1.5 K observe y conecte con cuidado los dos diodos con los terminales indicados del transformador (pida revisión del circuito antes de energizar) mida el voltaje AC. entre 0 y 12 ____________ mida el voltaje AC. entre 12 y 24 ____________ mida el voltaje AC. entre 0 y 24 ____________ observe y dibuje el voltaje en RL _________________

cual es el voltaje máximo ______________________ calcule el voltaje promedio ________________ mida el voltaje DC. Promedio en RL __________________ calcule la corriente promedio _________________ calcule el voltaje RMS del voltaje en la carga _________________ Dibuje las corrientes en los diodos en cada semiciclo Coloque un capacitor de 1000 uF en paralelo a RL Mida el voltaj DC__________ Cuales son las diferencias entre este circuito y el circuito puente anterior? 4

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Use RL de 18 K observe los terminales del transformador y la polaridad de los capacitores pida revisión antes de energizar el circuito mida el voltaje AC entre 0 y 12 _______________ cual es el voltaje max. o pico ____________ mida el voltaje DC en el capacirtor 1 _________ mida el voltaje DC en el capacirtor 2 _________ este voltaje debe ser igual al voltaje max. o pico los capacitores estan en serie y su voltaje se suma mida el voltaje total en RL ________________ dibuje el sentido de las corrientes en cada semiciclo y explique como se cargan los capacitores muestre al instructor el dibujo de las corrientes conecte el osciloscopio a RL y dibuje el voltaje. Observa rizado? ¿ porque se llama doblador a este circuito? Ejercicios Calcule la frecuencia, voltaje promedio y voltaje RMS de las siguientes formas de onda A)

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b)

c)

Traduzca la siguiente información PEAK AMPLITUDE (Voltage & Current) One of the most frequently measured characteristics of a sine wave is its amplitude. Unlike DC measurement, the amount of alternating current or voltage present in a circuit can be measured in various ways. In one method of measurement, the maximum amplitude of either the positive or negative alternation is measured, an oscilloscope or peak reading meter is used. The value of current or voltage obtained is called the PEAK CURRENT or the PEAK VOLTAGE, and will be found to be equal to the square root of 2 multiplied by the RMS Effective Value that is read on most multimeters. EFFECTIVE OR RMS VALUE (Voltage & Current) As the use of alternating current gained popularity, it became increasingly apparent that some common basis was needed on which AC and DC could be compared. A 100-watt fight bulb, for example should work just as well on 120 volts AC as it does on 120 volts DC. It can be seen, however, that a sine wave of voltage having a peak value of 120 volts would not supply the lamp with as much power as a steady value of 120 volts DC. Since the power dissipated by the lamp is a result of current flow through the lamp, the problem resolves to one of finding a MEAN alternating current ampere which is equivalent to a steady ampere of direct current. A DC current having a value equal to the square root of the mean of the current squared (RMS) would produce the same average power as the original sine wave of current. One RMS ampere of alternating current is as effective in producing current as one steady ampere of direct current, for this reason an RMS ampere is also called an EFFECTIVE ampere. The peak current of 1 ampere produces the same amount of average power as 0.707 amperes of effective (RMS) current, it is this Effective or RMS Value that is measured on most meters. 6

ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA AVERAGE VALUE (Voltage & Current) The Average Value of a complete cycle of a sine wave is zero, since the positive alternation is identical to the negative alternation. However, the Average Value of a single alternation could be computed by adding together a series of instantaneous values of the sine wave between 0, and 180 degrees, and then dividing the sum by the number of instantaneous values used. Such a computation would show one alternation of a sine wave to have an Average Value equal to 2 divided by "", multiplied by the Peak Value (Approx. 0.637 X Peak Value). POWER (WATTS) The measurement of power takes two forms. There is the Average power dissipated by a circuit (RMS volts X RMS amperes), and then there is the Peak power value as read on an oscilloscope (I squared) which is taken to be the Peak volts multiplied by the Peak amperes, or simply the Average power multiplied by 2. It is the Average power that is most often referred to as watts, this is the true amount of power used. This is what your watt-meter is based on and the amount you actually pay for.

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EQUIPO:  2 DIODOS ZENER 6.8 v.  1 DIODO ZENER 12v.  OSCILOSCOPIO DE DOS CANALES.  2 PUNTAS PARA OSCILOSCOPIO.  FUENTE DC.  MULTIMETRO DIGITAL  BREADBOARD

      

1 RESISTOR 470 OHMS 2 RESISTOR 820 OHMS 1 FOCO DE 12V 1TRANSISTOR NPN. 1 TRANSISTOR PNP 1 POT 100k 1 R 4.7k

TEORIA BASICA: El diodo zener es un tipo especial de diodo que tiene una alta resistencia inversa y su corriente inversa es insignificante hasta que se alcanza un cierto valor de tensión inversa, en este punto, la corriente inversa aumenta rápidamente, pero la caída de tensión a través del diodo permanece prácticamente constante. Se usa como protector de voltaje a dispositivos o como un regulador de tensión. TRANSISTOR En general la finalidad del empleo de un transistor es amplificar corriente, y su bondad para realizarlo se expresa en términos de su beta o ganancia de corriente que es la relación de la corriente de colector a la corriente de base. Como la corriente de base establece la corriente de colector, podemos tener en un circuito con transistor tres maneras de polarización o de trabajo del transistor. Es decir cuando la corriente de base es cero, la corriente de colector es cero y decimos que el transistor esta en condición de corte o no conducción. Si la corriente de base la aumentamos gradualmente comienza a circular una corriente de colector que es proporcional al corriente de base, en esta condición el transistor se dice que se encuentra en la región activa o de amplificación, ya que es posible amplificar una señal alterna. Si la corriente de base aumenta demasiado, la corriente de colector ya no aumentara proporcionalmente a los aumentos de corriente de base y el transistor se encuentra en la condición de máxima conducción posible establecida por el circuito de colector. A esta polarización se le denomina región de saturación. El transistor es muy utilizado en el control industrial en las regiones de corte y saturación ya que en corte se comporta como un interruptor abierto porque ib es cero y por tanto ic es cero. En saturación el transistor se comporta como un interruptor cerrado y conduce la máxima corriente de colector impuesta por el circuito externo. 8

ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA En esta condición el voltaje entre colector y emisor es prácticamente cero, así el transistor no disipa gran potencia cuando se encuentra conduciendo esta máxima corriente y por lo tanto el transistor es un amplificador de corriente o un relevador sin desgaste de contactos. PROCEDIMIENTO. Comprobación de los Zener Con el multimetro en la función o escala de diodo anote la caída de voltaje en directa indicada en el multimetro Vd______________________ Invierta las puntas del medidor y observe que no circula corriente a través del diodo en reversa ________________________ En el siguiente experimento estudiaremos y obtendremos la gráfica característica inversa del diodo zener, para ello deberá observar su corriente inversa mientras aumenta la tensión inversa aplicada. . USE EL ZENER DE 6.8V 1W Calcule la corriente máxima de este diodo zener Corriente máxima : Pot.max. / Vz

:_________________

Construya el circuito mostrado y ajuste la tensión de la fuente a cero Pida revisión antes de energizar el circuito. Aumente la tensión de la fuente DC y anote en la siguiente tabla la corriente que pasa por el diodo y las diferentes tensiones a registrar en la tabla Nunca sobrepase la corriente máxima V APLICADO V ZENER 2V.

CORRIENTE i

V. EN R

3V. 4V. 5 V. 6 V. 7V. 8 V. 10 V. 12 V. 16 V.

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Invierta el zener. Pida revisión antes de energizar y tome las lecturas correspondientes V aplicado V diodo I corriente mA V resistencia 0.2 v. 0.4 v. 0.5 v. 0.6V. 0.7V 0.8V 1.0V 2.0V 3.0V Apague el circuito A que tensión en sentido directo se venció la barrera de potencial ? __________________________________________________________________ Actúa el diodo zener en polarización directa como un diodo corriente? Dibuje la característica del zener en directa Regulación de voltaje con zener El siguiente zener regulará voltaje para utilizarse como referencia, es decir la corriente IL será cero, calcule una resistencia adecuada para este circuito, arme el circuito

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ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Mida el voltaje a través de la resistencia ______________ y a través de del zener ___________ Mida la corriente del circuito y compare con la calculada____________ Para el ZENER de 12 v. Anote los siguientes datos: Pot max. :______________________ Calcule la corriente max. ( I max ) :_________________ Para el siguiente circuito regulador Calcule IL ____________ Calcule la resistencia Rlim. Del circuito Cual es la corriente que pasa por el zener: _______ Cual es la corriente que pasa por Rlim:__________

Arme el circuito, pida revisión Coloque la resistencia calculada, y mida el voltaje en la Rlim. ___________________ Mida el voltaje en RL :________________ Mida la corriente que pasa por el zener: _______ Mida la corriente que pasa por RL: _______ Mida la corriente que pasa por Rlim:__________ Calcule el voltaje minimo de regulación _______________ Calcule el voltaje máximo de regulación______________ Si el voltaje de entrada es 20 voltios Calcule la corriente que pasa por el zener: _______ Calcule la corriente que pasa por Rlim:__________ Calcule el voltaje en Rlim.___________ Aplique 20 voltios al circuito y compruebe Mida el voltaje en RL :________________ Mida la corriente que pasa por el zener: _______ Mida la corriente que pasa por Rlim:__________ Observe que si aumentamos el voltaje aplicado aumenta la corriente a través del zener pero el voltaje zener permanece constante así como también la corriente a través de la carga. 11

ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Apague el circuito y conecte ahora el tranformador como se muestra . pida revisión Dibuje y mida la forma de onda que aparece a través del zener y explique en que instantes el diodo se encuentra polarizado en directa y polarizado en reversa. (Indique el voltaje máximo)

Mida el voltaje promedio de esta onda _____________ Modifique el circuito y agregue el puente rectificador

Observe y dibuje la forma de onda en el zener (Indique el voltaje máximo) Mida el voltaje promedio ____________ Limitador de voltajes Para formar un limitador de amplitud de voltajes AC ( este circuito es bastante utilizado para proteger de voltajes altos o picos elevados, a circuitos electrónicos). Se colocan dos diodos zener

en oposición Dibuje la forma de onda a través de los diodos zener y explique la razón de esta forma de onda.

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El transistor Determine por medio del multimetro en función de prueba de diodos, los terminales del transistor y su estado

En el siguiente experimento estudiaremos el comportamiento de un transistor en las diferentes regiones de conducción. Transistor significa trans- resistor es decir el transistor se presenta como una resistencia variable entre colector y emisor cuyo valor depende de la corriente de base. Arme el siguiente circuito, pida revisión antes de energizarlo.

Colocando el tester digital para medir ohms, la punta positiva del tester se coloca en el colector y la negativa en el emisor. Ahora, Coloque el potenciometro en el punto A y mida la resistencia entre colector y emisor ___________ Variando el potenciometro observe la variación de resistencia Para el potenciómetro al máximo (en el puntoC) anote el valor de resistencia______ Complete ahora el circuito

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Coloque el punto central del potenciómetro de 100k en el punto A. Mida V be :___________________ Existe corriente de base ? :___________________________ Porque ? :___________________________________ Si ib es cero la corriente de colector será _____________ Mida Vce :____________________________ Mida el voltaje a través del foco ( la resistencia de colector) V rc :_____________________ El transistor se encuentra conduciendo ? ______________________________ En que estado o region se encuentra el transistor :-_________________________ La potencia consumida por el transistor es : Pot : ic x Vce :___________________ Gradualmente mueva el cursor del potenciómetro y observe que la corriente de colector aumenta proporcionalmente a los aumentos de la corriente de base, Ajuste el potenciómetro de manera que V ce = 6 voltios . mida el voltaje en el foco y tendrá también 6 voltios V rc:___________ V ce :_____________________ Mida ic:___________________ Calcule la potencia disipada por el transistor:___________________ Ahora mida Vbe :______________________ Apague el circuito . y pase el mA para medir la corriente de base Pida revisión Encienda el circuito y mida ib :_______________ La ganancia de corriente en este punto será : h FE = i c / ib :____________________ En esta condición en la que a un aumento de corriente de base ,existe un aumento en la corriente de colector se le denomina : región :_____________________( de corte , activa , de saturación ) Explique :______________________________________________________ _______________________________________________________________ 14

ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Ahora coloque el potenciómetro en el punto C, para la max. corriente de base Anote esta corriente de base ib:_________________ mida Vbe:__________________ Mida V ce:___________________ Mida Vrc :__________________ Apague la fuente y pase el medidor de mA hacia el colector para medir la corriente Ic :__________________ Calcule la potencia disipada por el foco Pot:________________ Calcule la potencia disipada por el transistor :________________ En cual condición o región disipa mayor potencia el transistor ? ___________________________ Traduzca la siguiente información Zener Diode Refer to the characteristic curve of a typical rectifier(diode) in the figure below. The forward characteristic of the curve we have previously described for the rectifier diode. It is the reverse characteristics we will discuss here.

Notice that as the reverse voltage is increased the leakage current remains essentially constant until the breakdown voltage is reached where the current increases dramatically. This breakdown voltage is the zener voltage for zener diodes. While for the conventional rectifier or diode it is imperative to operate below this voltage; the zener diode is intended to operate at that voltage, and so finds its greatest application as a voltage regulator. The basic parameters of a zener diode are: (a) Obviously, the zener voltage must be specified. The most common range of zener voltage is 3.3 volts to 75 volts, however voltages out of this range are available. (b) A tolerance of the specified voltage must be stated. While the most popular tolerances are 5% and 10%, more precision tolerances as low as 0.05 % are available . A test current (Iz) must be specified with the voltage and tolerance. c) The power handling capability must be specified for the zener diode. Popular power ranges are: 1/4, 1/2, 1 , 5, 10, and 50 Watt 15

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     

Diodo 1n4006 Led , 1 foco 6v. , 1 relevador 12vdc. Resistor 820 ohms Resistor 33k ohms Resistor 220 k y 22kohms Resistor 18 k

TEORÍA BÁSICA: El transistor es muy utilizado en el control industrial en las regiones de corte y saturación ya que en corte se comporta como un interruptor abierto porque ib es cero y por tanto ic es cero. En saturación el transistor se comporta como un interruptor cerrado y conduce la máxima corriente de colector impuesta por el circuito externo. En esta condición el voltaje entre colector y emisor es prácticamente cero, así el transistor no disipa gran potencia cuando se encuentra conduciendo esta máxima corriente y por lo tanto el transistor es un amplificador de corriente o un relevador sin desgaste de contactos. PROCEDIMIENTO. Analice el siguiente circuito. Arme el circuito. Y pida revisión antes de energizarlo.

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Ahora mida vce cuando el led enciende Vce:_________________ El transistor se encuentra en estado de ________________ (corte , saturación ) Ahora arme el siguiente circuito

Pida revisión antes de encender la fuente Para esta conexión el led encenderá si el punto S esta conectado al punto H. O cuando se conecta el punto S al punto L _______________________ Calcule

i c:________________

Como podría calcular

recuerde conectar el mA en serie

ie :__________________

Cuando el led enciende mida Vce :____________________ Mida Vbe :_____________________ Mida V led :___________________ 17

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Pida revisión antes de energizar el circuito Conecte el punto S con el punto H Enciende el led ? :__________________________ Mida vbe :___________________________ Mida Vce :___________________ En este caso existirá una corriente de base ?______________________ explique:______________________________________ En esta condición la corriente de colector deberá ser cero El estado del transistor esta en :_________________ ( corte ,saturación ) Ahora conecte el punto S con el punto L Enciende el Led ?:___________________ Mida Vbe :____________ observe la polaridad Dibuje sobre el diagrama el sentido de circulación de la corriente de base

Mida Vce: ______________________observe la polaridad Mida el voltaje del Led : ________________________________ Sobre el diagrama dibuje el sentido de circulación de la corriente de colector El transistor se encuentra en el estado de :______________(corte ,saturación ) 18

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Pida revision antes de energizar el circuito Para la posición de la resistencia 220k en A como se muestra en la figura. Para el transistor Q 1 Mida Vbe :__________________ Mida Vce :__________________ El transistor Q1 se encuentra en estado de :______________( corte – saturación ) Para el transistor Q 2 Mida Vbe :__________________ Mida Vce :__________________ El transistor Q2 se encuentra en estado de :______________( corte – saturación ) Ahora coloque la resistencia de base de 220k al punto B Para el transistor Q 1 Mida Vbe :__________________ Mida Vce :__________________ El transistor Q1 se encuentra en estado de :______________( corte – saturación ) Para el transistor Q 2 Mida Vbe :__________________ Mida Vce :__________________ El transistor Q2 se encuentra en estado de :______________( corte – saturación ) Analice el circuito anterior Desarme el circuito anterior Ahora observe el relay e identifique los terminales

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Identifique los terminales de la bobina así como los contactos . El voltaje de trabajo de la bobina es :_________________ Mida la resistencia de la bobina R :______________ Calcule la corriente de la bobina i bobina = voltaje bobina / resistencia bobina i bobina = _________________ Ahora compruebe la corriente de la bobina con el amperimetro , pida revisión antes de energizar el circuito UTILICE EL RANGO DE 250 MA ANTES DE ENERGIZAR Mida la corriente de la bobina y compare con la calculada anteriormente

Corriente de bobina :___________I Ahora conecte el circuito mostrado

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En cual posición saturara el transistor ? Conectando S con el punto L, o con el punto H ? _____________________ Para que se utiliza el diodo en paralelo a la bobina? ___________________________ Calculemos la resistencia de base La corriente de colector que tendríamos será :__________________ Ahora calcule la corriente de base necesaria para saturar el transistor I b necesaria = ic / hfe = _______________________ Use el hfe del transistor D313 Es necesario aumentar la corriente de base en un factor de 1.5 , así tenemos que la corriente que vamos a utilizar será ib = 1.5 x ib necesaria Ib = __________________ Ahora encontramos la rb de la malla del circuito de base Rb

= ( Vcc – Vbe) / ib

= ___________________

Use una resistencia ( de las proporcionadas) próxima a este valor Pida revisión de estos cálculos y de la resistencia que va a utilizar, conecte el circuito y pruébelo. Con esta resistencia cual será el verdadero valor de la corriente de base? ________________________________________ Mida la corriente de base :_____________________ Mida vbe :____________________ Mida la corriente de colector ic :__________potencia en transistor:_________ Mida Vce :______________________ Mida voltaje en la bobina :____________________ Arme el circuito inversor TTL

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Antes de energizar el circuito pida revisión Dejar flotante o sin conexión el punto S o emisor de Q1 Analice el circuito ¿ cual es el estado (corte o saturación) de cada transisitor Mida el voltaje del emisor flotante de Q1 _________ Mida el voltaje de colector de Q1_________________ Mida el voltaje en la resistencia de 4k ___________ Si dividimos este voltaje por la resistencia obtenemos la corriente de base de Q1 y Q2 ___________________ compare con la corriente teórica Mida el voltaje colector emisor de Q2 _______________ ¿Cuál será la corriente de colector de este transistor? Mida el voltaje colector emisor de Q3__________________ Mida el voltaje en la R de 330 ohm ________________ Divida el voltaje de esta R por su valor y obtenemos la corriente de colector de Q3____________________ Ahora coloque el punto S en H y observe ¿ continua el led encendido? Ahora coloque el punto S a L (o tierra) ¿ continua el led encendido? Desconecte el LED Cual es el estado de cada transistor Mida el voltaje base emisor de Q1 _____________________ Cual sera la corriente de base _______________________ Mida el voltaje colector emisor de Q2_________________ Mida el voltaje colector emisor de Q3 / Vo : _____________________ Este circuito es el inversor de los circuitos digitales y la base de toda la familia TTL Investique como formar la compuerta AND a partir de este circuito 22

ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Escriba las conclusiones del comportamiento de la entrada y salida de este circuito con respecto a los voltajes y corrientes Haga un resumen de la operación del transistor como interruptor e investigue aplicaciones en control electrónico Traduzca la siguiente información The transistor acting as a two-position switch Electronic circuits are physical systems that lend themselves well to the representation of binary numbers. Transistors, when operated at their bias limits, may be in one of two different states: either cutoff (no controlled current) or saturation (maximum controlled current). If a transistor circuit is designed to maximize the probability of falling into either one of these states (and not operating in the linear, or active, mode), it can serve as a physical representation of a binary bit. A voltage signal measured at the output of such a circuit may also serve as a representation of a single bit, a low voltage representing a binary "0" and a (relatively) high voltage representing a binary "1." Note the following transistor circuit:

In this circuit, the transistor is in a state of saturation by virtue of the applied input voltage (5 volts) through the two-position switch. Because it's saturated, the transistor drops very little voltage between collector and emitter, resulting in an output voltage of (practically) 0 volts. If we were using this circuit to represent binary bits, we would say that the input signal is a binary "1" and that the output signal is a binary "0." Any voltage close to full supply voltage (measured in reference to ground, of course) is considered a "1" and a lack of voltage is considered a "0." Alternative terms for these voltage levels are high (same as a binary "1") and low (same as a binary "0"). A general term for the representation of a binary bit by a circuit voltage is logic level. Moving the switch to the other position, we apply a binary "0" to the input and receive a binary "1" at the output:

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What we've created here with a single transistor is a circuit generally known as a logic gate, or simply gate. A gate is a special type of amplifier circuit designed to accept and generate voltage signals corresponding to binary 1's and 0's. As such, gates are not intended to be used for amplifying analog signals (voltage signals between 0 and full voltage). Used together, multiple gates may be applied to the task of binary number storage (memory circuits) or manipulation (computing circuits), each gate's output representing one bit of a multi-bit binary number. Just how this is done is a subject for a later chapter. Right now it is important to focus on the operation of individual gates. Bipolar transistors work as current-controlled current regulators. In other words, they restrict the amount of current that can go through them according to a smaller, controlling current. The main current that is controlled goes from collector to emitter, or from emitter to collector, depending on the type of transistor it is (PNP or NPN, respectively). The small current that controls the main current goes from base to emitter, or from emitter to base, once again depending on the type of transistor it is (PNP or NPN, respectively).

Bipolar transistors are called bipolar because the main flow of electrons through them takes place in two types of semiconductor material: P and N, as the main current goes from emitter to collector (or 24

ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA visa-versa). In other words, two types of charge carriers -- electrons and holes -- comprise this main current through the transistor. As you can see, the controlling current and the controlled current always mesh together through the emitter wire, and their electrons always flow against the direction of the transistor's arrow. This is the first and foremost rule in the use of transistors: all currents must be going in the proper directions for the device to work as a current regulator. The small, controlling current is usually referred to simply as the base current because it is the only current that goes through the base wire of the transistor. Conversely, the large, controlled current is referred to as the collector current because it is the only current that goes through the collector wire. The emitter current is the sum of the base and collector currents, in compliance with Kirchhoff's Current Law. If there is no current through the base of the transistor, it shuts off like an open switch and prevents current through the collector. If there is a base current, then the transistor turns on like a closed switch and allows a proportional amount of current through the collector. Collector current is primarily limited by the base current, regardless of the amount of voltage available to push it. The next section will explore in more detail the use of bipolar transistors as switching elements. REVIEW: Bipolar transistors are so named because the controlled current must go through two types of semiconductor material: P and N. The current consists of both electron and hole flow, in different parts of the transistor. Bipolar transistors consist of either a P-N-P or an N-P-N semiconductor "sandwich" structure. The three leads of a bipolar transistor are called the Emitter, Base, and Collector.

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ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA PRACTICA No. 4 El MOSFET DE POTENCIA. OBJETIVOS:  Comprobar el estado de un transistor mosfet de potencia.  Obtener la grafica de ids en funcion de vgs.  Realizar y verificar circuitos de control de potencia con transistores mosfet utilizando pwm EQUIPO:  TRANSISTOR MOSFET IRF530.  FUENTE DC.  MULTIMETRO DIGITAL  AMPERIMETRO  BREADBOARD  1 RESISTOR 150 K OHMS  1 FOCO 12 V TEORIA BASICA: MOSFET significa Transistor de Efecto de Campo de semiconductor y metal- oxido Estos transistores a diferencia de los transistores bipolares son controlados por voltaje y no por corriente. Esto los hace útiles en los convertidores de voltaje de DC a AC. Ya que son más eficientes que el transistor bipolar ya que no se gasta energía (corriente de control) en el circuito de control. Esto permite a su vez, una mayor facilidad en el diseño de los circuitos de control. Incluso la salida misma de los operacionales puede utilizarse para maneja la compuerta de estos transistores. El análisis de un circuito; Cuando se excita con una tensión VGS(ON) = 10 V, un MOSFET de potencia tiene una resistencia pequeña RDS entre D y S. y actúa como una pequeña resistencia o interruptor cerrado manejando altas corrientes entre D y S. Una característica típica de los dispositivos MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor) es tener un diodo parásito paralelo entre drenador/fuente Quizás, el pequeño inconveniente de estos dispositivos es que son sensibles a la electricidad estática que los destruye fácilmente. Pero una alta resistencia de 100K o mas entre compuerta y source disminuye este riesgo y no afecta la operación del dispositivo. Carencia de escape térmico Como se sabe, los transistores bipolares se pueden destruir a causa del escape o acumulacion termico. El problema con estos transistores es que cuando la temperatura intema se incrementa la corriente de colector, forzando un aumento de la temperatura. Pero una temperatura mayor aumenta Ic. Si no se coloca un disipador apropiado, el transistor bipolar entra en escape termico y se destruye. Una ventaja importante de los MOSFET de potencia sobre los transistores bipolares es la carencia de escape térmico. Los FET de potencia son inherentemente estables con la temperatura y no pueden producir escape térmico. Mosfet de potencia en paralelo

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ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Los transistores bipolares no se pueden conectar en paralelo porque sus caídas vbe no se parecen lo suficiente. Si se intentan conectar en paralelo ocurre un efecto de acaparamiento de corriente. Esto significa que el transistor con menor Vbe se lleva mas corriente de colector que los otros, Los FET de potencia en paralelo no sufren este problema. Si uno de los FET trata de acaparar la corriente, su temperatura interna aumentara. Esto incrementa su Rds(o) lo que reduce su corriente de drenador. El efecto global es que todos los FET de potencia tienen la misma corriente de drenador. Desconexión mas rápida Como se menciono anteriormente, los portadores minoritarios de los transistores bipolares se almacenan en la zona de unión durante la polarizaci6n directa. Cuando se trata de poner en corte un transistor bipolar,, las cargas almacenadas circulan durante un rato, impidiendo así una desconexión rápida. Como un FET de potencia no tiene portadores minoritarios, puede desconectar una gran corriente mas rápido que un transistor bipolar. Típicamente, un MOSFET de potencia puede desconectar amperios de corriente en décimas de nanosegundo. Esto es, 10 a 100 veces mas rápido que un transistor bipolar comparable.

PROCEDIMIENTO. Utilizando el manual de sustitución encuentre el transistor equivalente Anote la descripción y aplicación de este transistor Tipo de canal _____________ Velocidad ___________________ Anote todos los datos que aparecen en la hoja de datos Trate con cuidado el mosfet recuerde que es sensible a la estática Identifique los terminales 27

ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Que significado tiene VGS Que significado tiene BVGS Ahora mida resistencia entre los diferentes terminales del MOSFET R entre D y S _________________ invierta las puntas del ohmetro y repita R entre D y S _________________ ¿tiene este MOSFET un diodo entre D y S? R entre G y S _________________ invierta las puntas del ohmetro y repita R entre G y S _________________¿tiene este MOSFET un capacitor G y S? Existe un diodo entre D y S compruebe? ______________ Compruebe el circuito siguiente

Mida la resistencia entre D y S cuando la fuente esta a cero voltios R________ Incremente gradualmente el voltaje de la fuente y observe que sucede a la resistencia, Anote sus observaciones y el voltaje de cambio _______________ Para 6 voltios cual es el valor de la resistencia ________________ Ahora, arme el circuito mostrado

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ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Ajuste la fuente VG a cero voltios cual es la corriente IDS______________ mida el voltaje VDS _________________ el mosfet se encuentra en corte o saturación___________________ gradualmente en pasos de 1 voltio incremente el voltaje VGS y registre la corriente IDS y VDS

VGS

IDS

VDS

Observe que sucede con el foco dibuje una grafica IDS - VGS Curva IDS VGS

¿Para cual voltaje comienza el mosfet a conducir? Este es denominado VTH o treshold Voltaje ____________ para VGS = 10 V mida el voltaje VDS ___________________ mida la corriente Ids _____________________ calcule la resistencia Rds = VDS / Ids ____________________ Cual es la condición del mosfet corte o saturación _______________ Mida el voltaje en el foco ___________________ Calcule la potencia disipada por el foco _________________ Con VDS e Ids calcule la potencia disipada por el MOSFET ______________ Utilice un oscilador con 555 y acople la salida del oscilador al mosfet

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Observe y dibuje detalladamente la forma de onda de la salida del 555 cuando varia el potenciometro .

Mida la frecuencia _____________ ¿es este control pwm? ¿Varia la frecuencia al variar el ancho del pulso? Ajuste el potenciometro de manera que el tiempo de conducción sea igual al tiempo de no conducción. Y mida el voltaje promedio o DC en el foco. Cambie el foco por el motor como se muestra

Escriba cuales son las principales diferencias del mosfet comparado con el transistor bipolar Analice el diagrama mostrado de un probador de mosfet

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ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Traduzca el siguiente resumen A short MOSFET primer MOSFETs is an abbreviation for Metal Oxide Field Effect Transistors. They are transconductance devices which is a fancy way of saying that a voltage on the input (gate-source) causes a current to flow on the output (drain-source). They have a very high input impedance in the 10s of mega ohms which is very desirable. The high input impedance means that there is very little power required to turn a MOSFET on. MOSFETs have a threshold voltage that must be reached in order to turn them on. It is called Vgs(TH). Usually somewhere around 4.5V to 7V depending on the MOSFET. Unfortunately, the high input impedance causes static problems and other handling problems.

IRF530

TO-220AB

14A, 100V, 0.160 Ohm, N-Channel Power MOSFETs These are N-Channel enhancement mode silicon gate power field effect transistors. They are advanced power MOSFETs designed, tested, and guaranteed to withstand a specified level of energy in the breakdown avalanche mode of operation. All of these power MOSFETs are designed for applications such as switching regulators, switching convertors, motor drivers, relay drivers, and drivers for high power bipolar switching transistors requiring high speed and low gate drive power. These types can be operated directly from integrated circuits.

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A K G indique cual scr es de tipo

Anote los valores máximos de voltajes y corrientes

Mida la resistencia entre A y K. escala RX 10k o digital REGLA: Esta resistencia debe ser elevada R: _____________________________ Invierta las puntas del ohmetro para comprobar la resistencia entre K y A R.-_________________________ Esta resistencia debe ser elevada 32

ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Mida la resistencia entre G y K ____________________ Invierta la polaridad del ohmetro y mida nuevamente _______________________ ¿Existirá una unión entre G y K ?___________________________ ¿Existirá una resistencia entre G y K ?___________________________ La prueba del ohmetro solamente nos indica que el SCR no presenta una falla de cortocircuito y existe una alta probabilidad de que el SCR se encuentra en buen estado si todavía se quiere asegurar del funcionamiento se procede a la siguiente prueba Prueba funcional para SCR media potencia Ahora arme el siguiente circuito para comprobar el estado de un scr de media potencia. Utilice el SCR NTE5465 en los siguientes circuitos

NOTA: EL SCR y el Amperímetro se destruirá si conecta la compuerta directamente a la fuente Coloque el amperímetro en el rango de 50 mA (sin disparar el SCR) Mida el voltaje dc entre A y K VDC ________________________ Mida también el voltaje en la resistencia V resistencia :________________ Existe corriente en el circuito? I : __________________ Momentáneamente haga un cortocircuito o puente entre A y G. (no dejar este puente permanentemente) Y mida el voltaje entre A y K V AK :______________________ Mida el voltaje entre los terminales de la resistencia V resistencia: ____________________ Anote el valor de la corriente _________________________ El experimento anterior se utiliza para probar la operación de los SCR de media potencia 33

ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA PREGUNTAS Explique que ha ocurrido con el scr Explique que ocurre con la corriente antes y después del corto entre A y G ___________________________________________________________ Para un SCR de mayor potencia se puede elevar el voltaje de la fuente a 12 V. Ahora arme el siguiente circuito. Pida revisión antes de energizar

Variando gradualmente el voltaje de la fuente aplicado a la compuerta observe que la corriente de compuerta también aumenta correspondientemente al aumento del voltaje. Aumente el voltaje hasta que encienda el foco. Anote el valor necesario de corriente de compuerta Ig:_________________ También observe que una vez encendido el foco podemos eliminar la fuente variable y el foco continúa encendido indicando que el SCR se queda en conducción. Si no pudo observar esta corriente, reduzca el voltaje a cero y apague la fuente y repita el proceso de aumentar el voltaje hasta observar la corriente necesaria para disparar el SCR. Esta corriente se denomina corriente de disparo igt Cuatro formas de desactivar un SCR en conducción: Comprobar 1 cortocircuitar entre A y K (una vez activado el SCR y sin excitación de compuerta, momentáneamente haga un puente entre A y K) Eliminar súbitamente la corriente de ánodo (desconecte un elemento en el circuito de ánodo) reducir gradualmente la corriente ánodo cátodo (reduzca gradualmente el voltaje de ánodo 12v. Aplicar un voltaje inversso entre A y K. Cargar un capacitor de 10uF al voltaje de 12v y una vez cargado, aplicarlo con polaridad opuesta entre A y K) 34

ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Que sucede con el foco en cada caso? Que sucede con el SCR en cada caso? Ahora traslade el amperímetro hacia el circuito de ánodo (en serie) Y active el circuito aplicando corriente de compuerta Mida la corriente y compare con la calculada I ánodo:______________ Una vez activado el SCR, elimine la excitación de la compuerta y disminuya gradualmente la corriente de ánodo por disminución del voltaje de 12 v. Observe cuidadosamente que el SCR deja de conducir a cierta corriente pequeña de ánodo y esta es la corriente de sostenimiento, puede repetir la operación hasta determinar esta corriente. Ihold_______________ Control de potencia Sustituyendo la fuente de 12 v DC. Por el transformador de 12 v. Obtenemos el circuito siguiente Pida revisión

Cierre el interruptor S y observe que sucede con el foco Observe la forma de onda en el foco y dibuje. ¿Es similar a la rectificación de un diodo normal ? Explique

Calcule la corriente de compuerta que esta inyectando a la compuerta Ig:_________________ Abra el interruptor S y observe que sucede al foco Explique porque se apaga y no permanece encendido . Ahora observemos la regulación de potencia en ac por medio del SCR Conecte el circuito mostrado

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Con S1 abierto encienden el foco ? _________ Observe que el SCR bloquea el paso de corriente en ambos semiciclos y no existe una corriente a través del circuito si no existe una corriente de compuerta. Observe y dibuje la forma de onda en el foco y en VAK Cierre el interruptor S1 y mueva el potenciometro hasta que encienda el foco. Deje el interruptor en una posición intermedia de la intensidad de luz y ahora observe con el osciloscopio la forma de onda entre ánodo y cátodo

Y dibuje detalladamente esta forma de onda indicando en cuales partes del semiciclo conduce el SCR y en cuales bloquea el paso de la corriente.

Observe la forma de onda en el foco que en este caso representan la carga a controlar, dibuje esta forma de onda indicando donde el SCR entra a conducción y donde se encuentra sin conducir

Explique ¿por qué no dispara después de los 90 grados? Coloque un capacitor de 10 uF entre G y K y observe que sucede al angulo de disparo Si sumamos las dos formas de onda, obtenemos la forma de onda senoidal original del transformador 36

ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Si el disparo se hace a 90 grados, calcule el voltaje promedio en el foco ______ Compruebe midiendo con el voltímetro en DC __________ Para que se utilizará el diodo en la compuerta? Anote el V max de la onda senoidal ________ Utilizando el valor de corriente de compuerta calcule el valor de R que dispare el SCR a un ángulo de 50 grados y compruebe ajustando el potenciometro y observe la forma de onda

Si la resistencia esta ajustada a 1.5k. calcule el ángulo de disparo Como podemos regular la potencia entregada a la carga? Para el siguiente circuito

Dibuje el sentido de la corriente en cada semiciclo Calcule el voltaje promedio aplicado al foco si el SCR es disparado a 0 grados (máxima conducción) __________________ Calcule el voltaje RMS __________________ Calcule el voltaje promedio en aplicado al foco si __________________ Arme el circuito Pida revisión Coloque el potenciometro para máxima iluminación Observe y dibuje la forma de onda en la carga o foco

el SCR es disparado a 90 grados

Mida el voltaje promedio y compare con el calculado Observe y dibuje la forma de onda en VAK del SCR

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Mida el voltaje promedio en RL ____________ Ahora modifique el circuito para un control de velocidad de un motor DC. Este control se denomina control de fase

Observe la forma de onda en el motor, explique porque no es similar a la del foco Mida el voltaje a mínima velocidad _________ Mida el voltaje a máxima velocidad _________ Arme el siguiente circuito, pida revisión

Antes de encender el interruptor S observe la forma de onda en RL

Observe la forma de onda en los puntos A y B

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Explique porque se obtienen estas ondas Cierre el interruptor observe la forma de onda en RL Observe la forma de onda en los puntos A y B

Dibuje el sentido de las corrientes en cada semiciclo indicando los diodos y SCR que conducen. Cambie la resistencia por el potenciometro de 10 K y observe la variación de voltaje. Con cual aparato mediría el voltaje en RL? ____________ Haga un resumen de las características del SCR y traduzca el material de apoyo

The Silicon-Controlled Rectifier (SCR) Shockley diodes are curious devices, but rather limited in application. Their usefulness may be expanded, however, by equipping them with another means of latching. In doing so, they become true amplifying devices (if only in an on/off mode), and we refer to them as silicon-controlled rectifiers, or SCRs. The progression from Shockley diode to SCR is achieved with one small addition, actually nothing more than a third wire connection to the existing PNPN structure:

If an SCR's gate is left floating (disconnected), it behaves exactly as a Shockley diode. It may be latched by breakover voltage or by exceeding the critical rate of voltage rise between anode and cathode, just as with the Shockley diode. Dropout is accomplished by reducing current until one or both internal transistors fall into cutoff mode, also like the Shockley diode. However, because the gate terminal connects directly to the base of the lower transistor, it may be used as an alternative means to latch the SCR. By applying a small voltage between gate and cathode, the lower transistor will be forced on by the resulting base current, which will cause the upper transistor to conduct, which then supplies the lower transistor's base with current so that it no longer needs to be activated by a gate voltage. The necessary gate current to initiate latch-up, of course, will be much lower than the current through the SCR from cathode to anode, so the SCR does achieve a measure of amplification. 39

ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA This method of securing SCR conduction is called triggering, and it is by far the most common way that SCRs are latched in actual practice. In fact, SCRs are usually chosen so that their breakover voltage is far beyond the greatest voltage expected to be experienced from the power source, so that it can be turned on only by an intentional voltage pulse applied to the gate. It should be mentioned that SCRs may sometimes be turned off by directly shorting their gate and cathode terminals together, or by "reverse-triggering" the gate with a negative voltage (in reference to the cathode), so that the lower transistor is forced into cutoff. I say this is "sometimes" possible because it involves shunting all of the upper transistor's collector current past the lower transistor's base. This current may be substantial, making triggered shut-off of an SCR difficult at best. A variation of the SCR, called a Gate-Turn-Off thyristor, or GTO, makes this task easier. But even with a GTO, the gate current required to turn it off may be as much as 20% of the anode (load) current! The schematic symbol for a GTO is shown in the following illustration:

SCRs and GTOs share the same equivalent schematics (two transistors connected in a positivefeedback fashion), the only differences being details of construction designed to grant the NPN transistor a greater β than the PNP. This allows a smaller gate current (forward or reverse) to exert a greater degree of control over conduction from cathode to anode, with the PNP transistor's latched state being more dependent upon the NPN's than visa-versa. The Gate-Turn-Off thyristor is also known by the name of Gate-Controlled Switch, or GCS. A rudimentary test of SCR function, or at least terminal identification, may be performed with an ohmmeter. Because the internal connection between gate and cathode is a single PN junction, a meter should indicate continuity between these terminals with the red test lead on the gate and the black test lead on the cathode like this:

All other continuity measurements performed on an SCR will show "open" ("OL" on some digital multimeter displays). It must be understood that this test is very crude and does not constitute a comprehensive assessment of the SCR. It is possible for an SCR to give good ohmmeter indications and still be defective. Ultimately, the only way to test an SCR is to subject it to a load current. If you are using a multimeter with a "diode check" function, the gate-to-cathode junction voltage indication you get may or may not correspond to what's expected of a silicon PN junction 40

ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA (approximately 0.7 volts). In some cases, you will read a much lower junction voltage: mere hundredths of a volt. This is due to an internal resistor connected between the gate and cathode incorporated within some SCRs. This resistor is added to make the SCR less susceptible to false triggering by spurious voltage spikes, from circuit "noise" or from static electric discharge. In other words, having a resistor connected across the gate-cathode junction requires that a strong triggering signal (substantial current) be applied to latch the SCR. This feature is often found in larger SCRs, not on small SCRs. Bear in mind that an SCR with an internal resistor connected between gate and cathode will indicate continuity in both directions between those two terminals:

"Normal" SCRs, lacking this internal resistor, are sometimes referred to as sensitive gate SCRs due to their ability to be triggered by the slightest positive gate signal. The test circuit for an SCR is both practical as a diagnostic tool for checking suspected SCRs and also an excellent aid to understanding basic SCR operation. A DC voltage source is used for powering the circuit, and two pushbutton switches are used to latch and unlatch the SCR, respectively:

Actuating the normally-open "on" pushbutton switch connects the gate to the anode, allowing current from the negative terminal of the battery, through the cathode-gate PN junction, through the switch, through the load resistor, and back to the battery. This gate current should force the SCR to latch on, allowing current to go directly from cathode to anode without further triggering through the gate. When the "on" pushbutton is released, the load should remain energized. Pushing the normally-closed "off" pushbutton switch breaks the circuit, forcing current through the SCR to halt, thus forcing it to turn off (low-current dropout). If the SCR fails to latch, the problem may be with the load and not the SCR. There is a certain minimum amount of load current required to hold the SCR latched in the "on" state. This minimum current level is called the holding current. A load with too great a resistance value may not draw enough current to keep an SCR latched when gate current ceases, thus giving the false impression of a bad (unlatchable) SCR in the test circuit. Holding current values for different SCRs should be 41

ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA available from the manufacturers. Typical holding current values range from 1 milliamp to 50 milliamps or more for larger units. For the test to be fully comprehensive, more than the triggering action needs to be tested. The forward breakover voltage limit of the SCR could be tested by increasing the DC voltage supply (with no pushbuttons actuated) until the SCR latches all on its own. Beware that a breakover test may require very high voltage: many power SCRs have breakover voltage ratings of 600 volts or more! Also, if a pulse voltage generator is available, the critical rate of voltage rise for the SCR could be tested in the same way: subject it to pulsing supply voltages of different V/time rates with no pushbutton switches actuated and see when it latches. In this simple form, the SCR test circuit could suffice as a start/stop control circuit for a DC motor, lamp, or other practical load:

Another practical use for the SCR in a DC circuit is as a crowbar device for overvoltage protection. A "crowbar" circuit consists of an SCR placed in parallel with the output of a DC power supply, for the purpose of placing a direct short-circuit on the output of that supply to prevent excessive voltage from reaching the load. Damage to the SCR and power supply is prevented by the judicious placement of a fuse or substantial series resistance ahead of the SCR to limit short-circuit current:

Some device or circuit sensing the output voltage will be connected to the gate of the SCR, so that when an overvoltage condition occurs, voltage will be applied between the gate and cathode, triggering the SCR and forcing the fuse to blow. The effect will be approximately the same as dropping a solid steel crowbar directly across the output terminals of the power supply, hence the name of the circuit. Most applications of the SCR are for AC power control, despite the fact that SCRs are inherently DC (unidirectional) devices. If bidirectional circuit current is required, multiple SCRs may be used, with one or more facing each direction to handle current through both half-cycles of the AC wave. The primary reason SCRs are used at all for AC power control applications is the unique response of a thyristor to an alternating current. As we saw in the case of the thyratron tube (the electron tube version of the SCR) and the DIAC, a hysteretic device triggered on during a portion of an AC halfcycle will latch and remain on throughout the remainder of the half-cycle until the AC current decreases to zero, as it must to begin the next half-cycle. Just prior to the zero-crossover point of the current waveform, the thyristor will turn off due to insufficient current (this behavior is also 42

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With the DIAC, that breakover voltage limit was a fixed quantity. With the SCR, we have control over exactly when the device becomes latched by triggering the gate at any point in time along the waveform. By connecting a suitable control circuit to the gate of an SCR, we can "chop" the sine wave at any point to allow for time-proportioned power control to a load. Take the following circuit as an example. Here, an SCR is positioned in a circuit to control power to a load from an AC source:

Being a unidirectional (one-way) device, at most we can only deliver half-wave power to the load, in the half-cycle of AC where the supply voltage polarity is positive on the top and negative on the bottom. However, for demonstrating the basic concept of time-proportional control, this simple circuit is better than one controlling full-wave power (which would require two SCRs). With no triggering to the gate, and the AC source voltage well below the SCR's breakover voltage rating, the SCR will never turn on. Connecting the SCR gate to the anode through a normal rectifying diode (to prevent reverse current through the gate in the event of the SCR containing a built-in gate-cathode resistor), will allow the SCR to be triggered almost immediately at the beginning of every positive half-cycle:

We can delay the triggering of the SCR, however, by inserting some resistance into the gate circuit, thus increasing the amount of voltage drop required before there is enough gate current to trigger the SCR. In other words, if we make it harder for electrons to flow through the gate by adding a resistance, the AC voltage will have to reach a higher point in its cycle before there will be enough gate current to turn the SCR on. The result looks like this: 43

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With the half-sine wave chopped up to a greater degree by delayed triggering of the SCR, the load receives less average power (power is delivered for less time throughout a cycle). By making the series gate resistor variable, we can make adjustments to the time-proportioned power:

Unfortunately, this control scheme has a significant limitation. In using the AC source waveform for our SCR triggering signal, we limit control to the first half of the waveform's half-cycle. In other words, there is no way for us to wait until after the wave's peak to trigger the SCR. This means we can turn down the power only to the point where the SCR turns on at the very peak of the wave:

Raising the trigger threshold any more will cause the circuit to not trigger at all, since not even the peak of the AC power voltage will be enough to trigger the SCR. The result will be no power to the load. An ingenious solution to this control dilemma is found in the addition of a phase-shifting capacitor to the circuit:

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The smaller waveform shown on the graph is voltage across the capacitor. For the sake of illustrating the phase shift, I'm assuming a condition of maximum control resistance where the SCR is not triggering at all and there is no load current, save for what little current goes through the o o control resistor and capacitor. This capacitor voltage will be phase-shifted anywhere from 0 to 90 lagging behind the power source AC waveform. When this phase-shifted voltage reaches a high enough level, the SCR will trigger. Assuming there is periodically enough voltage across the capacitor to trigger the SCR, the resulting load current waveform will look something like this:

Because the capacitor waveform is still rising after the main AC power waveform has reached its peak, it becomes possible to trigger the SCR at a threshold level beyond that peak, thus chopping the load current wave further than it was possible with the simpler circuit. In reality, the capacitor voltage waveform is a bit more complex that what is shown here, its sinusoidal shape distorted every time the SCR latches on. However, what I'm trying to illustrate here is the delayed triggering action gained with the phase-shifting RC network, and so a simplified, undistorted waveform serves the purpose well. SCRs may also be triggered, or "fired," by more complex circuits. While the circuit previously shown is sufficient for a simple application like a lamp control, large industrial motor controls often rely on more sophisticated triggering methods. Sometimes, pulse transformers are used to couple a triggering circuit to the gate and cathode of an SCR to provide electrical isolation between the triggering and power circuits:

When multiple SCRs are used to control power, their cathodes are often not electrically common, making it difficult to connect a single triggering circuit to all SCRs equally. An example of this is the controlled bridge rectifier shown here:

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In any bridge rectifier circuit, the rectifying diodes (or in this case, the rectifying SCRs) must conduct in opposite pairs. SCR1 and SCR3 must be fired simultaneously, and likewise SCR2 and SCR4 must be fired together as a pair. As you will notice, though, these pairs of SCRs do not share the same cathode connections, meaning that it would not work to simply parallel their respective gate connections and connect a single voltage source to trigger both:

Although the triggering voltage source shown will trigger SCR4, it will not trigger SCR2 properly because the two thyristors do not share a common cathode connection to reference that triggering voltage. Pulse transformers connecting the two thyristor gates to a common triggering voltage source will work, however:

Bear in mind that this circuit only shows the gate connections for two out of the four SCRs. Pulse transformers and triggering sources for SCR1 and SCR3, as well as the details of the pulse sources themselves, have been omitted for the sake of simplicity. Controlled bridge rectifiers are not limited to single-phase designs. In most industrial control systems, AC power is available in three-phase form for maximum efficiency, and solid-state control circuits are built to take advantage of that. A three-phase controlled rectifier circuit built with SCRs, without pulse transformers or triggering circuitry shown, would look like this:

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Calcule con los valores reales medidos la constante de tiempo del circuito Aproximadamente en que tiempo estará cargado el capacitor? ________ Arme el circuito y mida el voltaje en el capacitor cada 10 seg. Anotando el voltaje Dibuje la grafica de la carga

El tiempo de carga _________________

del

capacitor

es

directamente

proporcional

a

__________

y

Compruebe los transistores suministrados e identifique tipo y terminales Arme el siguiente circuito y pida revisión antes de energizar Calcule el voltaje en R2 _____________

Después de encender el circuito observe y dibuje detalladamente la forma de onda en el capacitor Mida la frecuencia minima y máxima _______________ De que depende la frecuencia _______________________ Al aumentar la resistencia del potenciometro la frecuencia aumenta o disminuye? Al aumentar el valor del capacitor la frecuencia aumenta o disminuye? Observe y dibuje detalladamente la forma de onda en la R de 100 ohm.

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ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Observe y dibuje detalladamente la forma de onda en la union de R1 y R2.

Explique como funciona el circuito Que relación tiene el voltaje en R2 con el voltaje pico alcanzado por el capacitor? Cambie R2 por una R de 8.2 K calcule el voltaje en R2 _________ Observe que sucede al voltaje pico del capacitor UJT Observe y dibuje la posición de los terminales del UJT

Anote los parámetros eléctricos del UJT que proporciona el manual

Mida la resistencia entre B2 y B1. Escala RX 10k o digital R:_____________________________ Invierta las puntas para comprobar entre B1 y B2 R.-_________________________ Mida la resistencia entre EMISOR y B1 o en función de diodo del ____________________ Invierta la polaridad y mida nuevamente _______________________

multimetro digital

Compare estas mediciones ________________________ Invierta la polaridad del ohmetro y mida _____________________ ¿ Existirá una unión entre Emisor y B1 ?___________________________ Conecte ahora el oscilador mostrado

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ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Mida el voltaje entre B2 y B! :________________ Observe y dibuje la forma de onda en el capacitor de 0.1uF Anote el voltaje pico :___________________________ Alcanza esta forma de onda el eje de referencia cero voltios ? ___________________ Mida y anote el periodo de esta onda y su frecuencia :_______________ _______________________________compare con el valor teórico si establece una frecuencia dada y mida la resistencia

Observe y dibuje la forma de onda en el terminal B2

indique la amplitud y sus niveles dc.

Observe la forma de onda en el terminal de B1 indique el nivel máximo y mínimo dibuje esta forma de onda

Sustituya el capacitor de 0.1 por uno de 1uF y coloque un led en serie con la resistencia de 100 ohm y obsérve . Arme el siguiente circuito en el que un UJT envia pulsos a un SCR para controlar la potencia a una carga PRECAUCION: ESTE CIRCUITO OPERA CON VOLTAJES DE LINEA USE FUSIBLE DE 2 AMP. Y OSCILOSCOPIO AISLADO

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ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Ajuste el potenciometro a una posición intermedia de intensidad y con el osciloscopio observe y dibuje la forma de onda en la salida del puente rectificador

Ahora observe y dibuje la forma de onda en la carga Observe y dibuje la forma de onda a través del zener Dibuje la forma de onda a través del capacitor

Explique la operación del circuito Ajuste el pot a max. Intensidad, calcule el voltaje promedio en el foco ________ Mida y compruebe este valor _________________ Cual sera el valor RMS del voltaje entregado al foco _______________ Agregue el puente al circuito anterior Arme el circuito mostrado y pida revisión antes de energizarlo PRECAUCION: ESTE CIRCUITO OPERA CON VOLTAJES DE LINEA USE OSCILOSCOPIO AISLADO Y FUSIBLE DE 2 AMPERIOS

Después de revisar el circuito conecte a la línea de 110v. Y variando el potenciometro observe la intensidad del foco. Ajuste el potenciometro a una posición intermedia de intensidad y con el osciloscopio observe y dibuje la forma de onda en la salida del puente rectificador

Ahora observe y dibuje la forma de onda en la carga 51

ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Observe y dibuje la forma de onda a través del zener

Dibuje la forma de onda a través del capacitor

Ajuste el pot a max. Intensidad, calcule el voltaje promedio en el foco ____________ mida y compruebe este valor ______________ Cual es el voltaje RMS entregado al foco _____________________ Dibuje detalladamente la forma de onda en la carga

Observe y dibuje la forma de onda a través del zener

Dibuje la forma de onda a través del capacitor

Explique la operación del circuito Haga un resumen de la operación del UJT como dispositivo de disparo al SCR.

Unijunction Transistor The unijunction transistor(UJT) is a three terminal device with characteristics very different from the conventional 2 junction, bipolar transistor. It is a pulse generator with the trigger or control signal applied at the emitter . This trigger voltage is a fraction (n) of interbase voltage, Vbb.The UJT circuit symbol, junction schematic, and characteristic curve are shown below.

The emitter terminal does not inject current into the base region until its voltage reaches Vp. Once Vp is reached the base circuit conducts and a postive pulse appears at the B1 terminal and a negative pulse at B2. The UJT incorporates a negative resistance region, a low emitter current, and a high output pulse current at terminals B1 and B2, making it an ideal pulse trigger. A simple RC timer circuit using a UJT is shown below.

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The very basic specifications of a UJT are: (a) Vbb(max) - The maximum interbase voltage that can be applied to the UJT (b) Rbb-the interbase resistance of the UJT (c) n - The intrinsic standoff ratio which defines Vp. (d) Ip - The peakpoint emitter current Many of the basic applications include: oscillators, timers, sawtooth generators, SCR triggers, frequency dividers, stable voltage sensing Testing a UJT Uni Junction Transistor This testing procedure is for use with a digital multimeter in the OHM's test-range. The UJT is a solid-state 3-terminal (TO-18 case) semiconductor. UJT's are used in pulse/timing, oscillator, sensing, and thyristor triggering circuits. The most common one being probably the 2N2646 from Motorola. UJT testing is pretty easy once you know how to do it.

1) With a Digital Multimeter, set in the Ohms position, read the resistance between the Base 1 and Base 2; then reverse the meter-leads and take another reading. Regardless of the meter-lead polarity the measured resistance should approximately be equal (high resistance 4K to 10K ). 2) Now connect the negative (-) lead of the ohmmeter to the emitter of the UJT. With the positive (+) lead, measure the resistance from the emitter to Base 1 and then from the emitter to base 2. Both readings should indicate high resistance and about equal to each other. 3) Exchange the negative lead to the emitter with the positive lead. Measure with the negative lead the resistance between emitter and Base 1 and from Base 2 to emitter. Both readings should show low resistance and about equal to each other.

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Anote los valores máximos de voltajes y corrientes

Mida la resistencia entre MT2 y MT1 .

escala RX 10k o digital

R:_____________________________ Invierta las puntas para comprobar entre MT1 y MT2 R.-_________________________ Mida la resistencia entre G y MT2 ____________________ Invierta la polaridad y mida nuevamente _______________________ Mida resistencia entre G y MT1 ________________________ 54

ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Invierta la polaridad del ohmetro y mida _____________________ ¿ Existirá una union entre G y MT1 ?___________________________ Conecte el siguiente circuito para determinar las corrientes de disparo de cada cuadrante. Puede utilizar un foco de 12 v. ó dos de 6V. Conectados en serie. Aumentando gradualmente la corriente de compuerta anote la corriente necesaria para disparar el triac. Invierta las polaridades de las fuentes según el cuadrante respectivo

Mida el voltaje MT2 – MT1 Anote la corriente necesaria de compuerta para disparo en el cuadrante I :________________ La corriente de compuerta para cuadrante 2 será: ________________ La corriente de compuerta para cuadrante 3 será: ________________ La corriente de compuerta para cuadrante 4 será: ________________ De los datos anteriores cual es el cuadrante más sensible para disparar el triac? Cual de los cuadrantes es el menos sensible:__________________ Ahora conecte el circuito mostrado

Con el interruptor abierto mida el voltaje a través de MT2 y MT 1 y observe la forma de onda con el osciloscopio ¿ encienden los focos o carga RL:____________________________________

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ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Observe que si el triac no es disparado por compuerta, este se comporta como un interruptor abierto es decir no conduce en ninguna dirección. Conecte el interruptor Ajuste el potenciometro para maxima iluminacion, observe y dibuje la forma de onda

Explique en cuales cuadrantes esta operando el triac? Observe con el osciloscopio y dibuje la forma de onda entre MT2 y MT1 y explique la razon de esta forma de onda

Ajuste el pot para la iluminación mínima y dibuje las formas de onda a través de RL .

Trate de interpretar estas formas de onda e indique en que porciones de los semiciclos conduce el triac Ahora ajuste el pot pgara una luminosidad intermedia y observe los ángulos de conducción en los semiciclos positivos y negativos ¿ son iguales o diferentes ? Porque, Explique_________________________________________________________________ Ahora pruebe el siguiente circuito

Aumente gradualmente la fuente dc. hasta que el triac conduzca En este caso el triac es disparado por un voltaje dc y observe con el osciloscopio que conduce en ambos semiciclos Ahora indique en cuales cuadrantes esta conduciendo el triac ¿porque se apaga el foco cuando se deja de alimentar la compuerta? Explique 56

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Invierta la polaridad de la fuente y repita el paso anterior indique en cuales cuadrantes esta conduciendo con la polaridad invertida en la compuerta. ¿Cual será la polaridad mas adecuada para disparar el triac con este tipo de control? El triac puede utilizarse como un dispositivo de control de encendido o apagado manejando grandes corrientes por medio de la corriente pequeña de compuerta Conecte el triac como se muestra en el siguiente circuito

Con el interruptor abierto mida el voltaje a traves de MT2 y MT 1 y observe la forma de onda con el osciloscopio ¿ encienden los focos o carga

Mida el voltaje en los focos, cual sera la forma de onda en la carga? Con el interruptor cerrado mida el voltaje AC en el foco dibuje la forma de onda

Observe con el osciloscopio y dibuje la forma de onda entre MT2 y MT1 y explique la razon de esta forma de onda

Para el circuito mostrado. Utilizando las corrientes de los cuadrantes calcule una R para disparar el triac a 60 grados en el cuadrante I y compruebe la forma de onda

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Escriba un resumen de esta practica sobre el comportamiento y las aplicaciones del triac Traduzca la siguiente información The TRIAC SCRs are unidirectional (one-way) current devices, making them useful for controlling DC only. If two SCRs are joined in back-to-back parallel fashion just like two Shockley diodes were joined together to form a DIAC, we have a new device known as the TRIAC:

Because individual SCRs are more flexible to use in advanced control systems, they are more commonly seen in circuits like motor drives, while TRIACs are usually seen in simple, low-power applications like household dimmer switches. A simple lamp dimmer circuit is shown here, complete with the phase-shifting resistor-capacitor network necessary for after-peak firing.

TRIACs are notorious for not firing symmetrically. This means they usually won't trigger at the exact same gate voltage level for one polarity as for the other. Generally speaking, this is undesirable, because unsymmetrical firing results in a current waveform with a greater variety of harmonic frequencies. Waveforms that are symmetrical above and below their average centerlines are comprised of only odd-numbered harmonics. Unsymmetrical waveforms, on the other hand, contain even-numbered harmonics (which may or may not be accompanied by odd-numbered harmonics as well). In the interest of reducing total harmonic content in power systems, the fewer and less diverse the harmonics, the better -- one more reason why individual SCRs are favored over TRIACs for complex, high-power control circuits.

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ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Practically all the characteristics and ratings of SCRs apply equally to TRIACs, except that TRIACs of course are bidirectional (can handle current in both directions). Not much more needs to be said about this device except for an important caveat concerning its terminal designations. From the equivalent circuit diagram shown earlier, one might think that main terminals 1 and 2 were interchangeable. They are not! Although it is helpful to imagine the TRIAC as being composed of two SCRs joined together, it in fact is constructed from a single piece of semiconducting material, appropriately doped and layered. The actual operating characteristics may differ slightly from that of the equivalent model. This is made most evident by contrasting two simple circuit designs, one that works and one that doesn't. The following two circuits are a variation of the lamp dimmer circuit shown earlier, the phase-shifting capacitor removed for simplicity's sake. Although the resulting circuit lacks the fine control ability of the more complex version, it does function:

Suppose we were to swap the two main terminals of the TRIAC around. According to the equivalent circuit diagram shown earlier in this section, the swap should make no difference. The circuit ought to work:

However, if this circuit is built, it will be found that it does not work! The load will receive no power, the TRIAC refusing to fire at all, no matter how low or high a resistance value the control resistor is set to. The key to successfully triggering a TRIAC is to make sure the gate receives its triggering current from the main terminal 2 side of the circuit (the main terminal on the opposite side of the TRIAC symbol from the gate terminal). Identification of the MT1 and MT2 terminals must be done via the TRIAC's part number with reference to a data sheet or book. REVIEW: A TRIAC acts much like two SCRs connected back-to-back for bidirectional (AC) operation. TRIAC controls are more often seen in simple, low-power circuits than complex, high-power circuits. In large power control circuits, multiple SCRs tend to be favored. When used to control AC power to a load, TRIACs are often accompanied by DIACs connected in series with their gate terminals. The DIAC helps the TRIAC fire more symmetrically (more consistently from one polarity to another). Main terminals 1 and 2 on a TRIAC are not interchangeable. To successfully trigger a TRIAC, gate current must come from the main terminal 2 (MT2) side of the circuit!

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OBJETIVOS:  Mostrar la operación bidireccional del diac  Comprender la operación de un triac en un circuito de control de potencia ac.  Comprobar las formas de onda en la carga y en el triac.  Comprender la operación de las redes de atraso de disparo.  Comprobar la aplicación conjunta diac-triac

MATERIALES Y EQUIPO: - 1 TRIAC - 1 OSCILOSCOPIO - 1 TRIAC. - 1 FOCOS 60W. - 1 POTENCIOMETRO 100 K - 2 CAPACITORES 0.1 Uf - RESISTENCIAS 1.5k, 2.2K, 3.3k, 8.2K, 4.7k, 5.1k, 33k, 560 ohm, 820 ohm 100 ohm. - 1 DIAC - 1 TRANSISTOR PNP - 1 UJT INTRODUCCIÓN El diac es un diodo interruptor de ca (en Ingles, diode ac) de tres capas que se utiliza primordialmente como dispositivo de disparo para el TRIAC Opera como dos diodos conectados paralelos inversos y por tanto es bidireccional. El flujo de Corriente se inicia cuando el voltaje a través del DÍAC alcanza el voltaje de ruptura V(BO) en cualquiera de las direcciones. Una vez iniciada la conducción, la corriente aumenta rápidamente y disminuye el voltaje a través del DIAC. El pulso de corriente que se produce cuando el DIAC cambia de estado de no-conducción a conducción se utiliza para fines de disparo. El voltaje de ruptura del DÍAC es simétrico en ambas direcciones. El triac es un dispositivo de los tiristores ampliamente utilizado para el control de la potencia entregada a cargas de AC. Tales como control de iluminación y control de motores AC. Como semiconductor, tiristor el triac se asemeja, en sus características al scr. Puede verse el triac como dos scr conectados en oposición, donde uno conduce en un semiciclo y el otro en el siguiente semiciclo. Diferente al scr, las corrientes máximas para los scr alcanzan solamente valores de unos cuarenta amperios, pero su uso aporta mucha versatilidad al control industrial. Usualmente el TRIAC es disparado por el DIAC formando un circuito simple y barato de control de potencia AC. El atraso del disparo se logra con 2 redes simples de resistencias y condensadores.

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ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA El optotriac permite aislar un circuito de control de uno de potencia al disparar un triac, este circuito aunque simple y barato no presenta la caracteristica de arranque por cruce de cero, que es una de las ventajas de los SSR. (Relay de estado solido). PROCEDIMIENTO. DIAC Anote los datos del diac Dibuje el símbolo y su apariencia física

Mida por medio del ohmetro la resistencia que mide entre sus extremos _________________ De nuevo mida en reversa _____________________ Arme el circuito mostrado y pida revisión antes de energizarlo NOTA: para obtener 40 V. Puede colocar dos fuentes de 20 V. En serie.

Ajuste el pot a una posición intermedia y observe y dibuje la forma de onda en el capacitor indicando el voltaje máximo y el nivel mínimo y mida la frecuencia correspondiente.

Observe y dibuje la forma de onda en la resistencia de 100 ohm indicando el voltaje máximo.

¿ la frecuencia aumenta o disminuye si aumentamos la resisitencia ? ¿ la frecuencia aumenta o disminuye si aumentamos el capacitor? 61

ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Invierta la polaridad de la fuente y observe que el diac también opera con polaridad negativa y por esto es bidireccional Desarme el circuito del diac PRECAUCION = ESTE CIRCUITO OPERA A VOLTAJES DE LINEA ¡

Arme el circuito mostrado y pida revisión antes de energizarlo Después de revisar el circuito aplique voltaje y observe que variando el potenciometro de 100k alteramos la potencia entregada a la carga de 60 W Básicamente podemos controlar la potencia desde un valor mínimo hasta el máximo que es como conectar la carga directamente a la línea. Para un ajuste intermedio del potenciómetro, observe con el osciloscopio y dibuje la forma de onda en la carga Asegúrese de que el tierra del osciloscopio este aislado del neutro de la linea acAhora observe esta forma de onda mientras varia el potenciometro de 100k Explique lo que sucede Dibuje las ondas para la máxima iluminación

Coloque de nuevo el potenciometro a una posición intermedia de potencia y ahora observe y dibuje la forma de onda en los terminales del TRIAC. MT2 y MT1

Dibuje las ondas para la máxima iluminación 62

ESCUELA ESPECIALIZADE EN INGENIERIA ITCA-FEPADE DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRÓNICA ESPECIALIDAD: TÉCNICO EN INGENIERIA ELECTRONICA INDUSTRIAL MODULO: COMPROBACIÓN DE DISPOSITIVOS DE CONMUTACIÓN DE POTENCIA Mientras observa esta forma de onda, variando el potenciometro observe la forma de onda y note el atraso del disparo En las ondas anteriores indique donde conduce el TRIAC y donde no conduce Puede sustitiuir la carga de 60W por un motor universal para controlar la velocidad. OPTOTRIAC Por medio de un manual obtenga la identificación de los pines del OPTOTRIAC ¿Cual es el voltaje de aislamiento? ¿Cual es el voltaje max del led en inversa? ¿Cual es la corriente max de el led? ¿Cual es el voltaje max. del triac? ¿Cual es la corriente max. del triac?

Ame el siguiente circuito con triac

Calcule una R del led si la corriente es de 14 mA funciona este circuito parecido a un SSR? _________________ cual es la diferencia importante entre este circuito y un SSR completo? _______________

Haga un circuito con 555 como astable y use el circuito anterior para la iluminación intermitente de un foco. Utilice Ra = 1.5K RB = 33K y C = 10uF calcule la frecuencia de oscilación F = 1.44 / (Ra + 2 Rb) C ¿En cual estado de la salida encenderá el SSR ? 63