INFORME-1-DE-ML839 (ELECTRONICA DE POTENCIA)

Facultad de Ingeniería Mecánica - FIM

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD

DE INGENIERÍA MECÁNICA

1er Informe de Laboratorio disparo de un tiristor con componentes discretos

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA F ACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA INFORME DE LABORATORIO Nº 1 – ELECTRONICA DE POTENCIA

Í ndi ce

1. Objetivos

2. Fundam Fundament ento o Teórico órico

3. Cues Cuesti tion onar ario io

4. Observ Observaci acione ones s y Conc Conclus lusion iones es

5. Hoja de da datos tos

Cur so:

FÍ SI CAI I I

Pr of esor : I ng.Ar eval oMacedo,Robi nson Secci ón: Apel l i do Paterno

A Apel l i do Mat erno

Nombr es

Especi al i dad

Hi l ar i o

Pi nt o

Dani el

M4

Bazan

Quevedo

Robert o

M6

Bazan

Yar anga

Cri st opher

M6

2015

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Obj eti vos



Comprobar eperimentalmente el disparo de un tiristor con elementos discretos y este est! conectado a una car"a.



#rmar circuitos de activación de un tiristor y observar las ventajas y desventajas de cada una de ellas.



$ncontrar aplicaciones del tiristor.

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2


Fundament ot eóri co EL TIRISTOR O RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO

$l nombre proviene de la unión de Tiratrón y Transistor. %n tiristor es un dispositivo semiconductor de cuatro capas de estructura &'&' y con tres uniones &'. Tiene tres terminales( !nodo) c!todo y puerta o "ate. $s uno de los dispositivos semiconductores de potencia m!s importantes. *os tiristores se utili+an en ,orma etensa en los circuitos electrónicos de potencia) estos operan como conmutadores biestables) pasando de un estado estado no conduc conductor tor a un estado estado conduc conductor tor.. &ara &ara muc-as muc-as aplica aplicacio ciones nes se puede puede supone suponerr ue los tiristo tiristores res son interr interrupt uptore ores s o conmuta conmutador dores es ideale ideales) s) aunue aunue los tiristores pr!cticos e-iben ciertas caracter/sticas y limitaciones.

FUNCIONAMIENTO V AK

0i aplica aplicamos mos una tensió tensión n !nodo !nodo c!tod c!todo o

tienen polari+ación directa o positiva. *a unión

positiv positiva( a( las uniones uniones J 2

J 1

y

J 3

tiene polari+ación inversa) y solo

,luye una corriente de ,u"a. 0e dice dice ento entonc nces es ue ue el tiri tirist stor or esta esta en cond condic ició ión n de blo bloue ueo o dire direct cto o en esta estado do desactivado. 0i el voltaje de !nodo a c!todo V AK

se

incrementa

su,ici icientemen mente

"rande)

a la

un

valor

unión

lo J 2

polari+ada inversamente entrara en ruptura. $sto se conoce como ruptura por avalanc-a y el voltaje correspondiente se llama voltaje de ruptura directa. ado ue las uniones

J 1

y

J 3

tienen ya

polari+ación discreta) -abr! un movimiento libre de portadores a travs de las tres

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uniones) ue provocara una corriente directa del !nodo. 0e dice entonces ue el dispositivo est! en estado de conducción o activado. *a ca/da de voltaje se deber! a la resistencia ó-mica de las cuatro capas y ser! peuea) por lo comn cercana a 1 voltio.

CURVA CARACTERISTICA *a interpretación directa de la curva caracter/stica del tiristor nos dice lo si"uiente( cuando la tensión entre !nodo y c!todo es cero la intensidad lo es tambin. Hasta ue no se alcance la tensión de bloueo 

V BO

6 el tiristor no se dispara.

Cuando se alcan+a dic-a tensión) se percibe un aumento de la intensidad en el !nodo  I A

6) disminuye la tensión entre !nodo y c!todo) comport!ndose as/ como un diodo

polari+ado directamente. 0i se uiere uiere disparar disparar el tirist tiristor or antes antes de lle"ar

a la tensión de bloueo

ser!

necesario aumentar la intensidad de puerta 781 781)) 782) 782) 783) 783) 7849 78496) 6) ya ue ue de esta esta ,orma se modi,ica la tensión de cebado del mismo. $ste $ste ser/a ser/a el ,unc ,uncio iona namie mient nto o del del tiris tiristo tor r cuando cuando se polari polari+a +a direct directame amente nte)) y solo solo ocurre en el primer cuadrante de la curva. Cuando se polari+a inversamente se observa una dbil corriente inversa de ,u"a6 -asta ue alcan+a el punto de tensión inversa m!ima ue provoca su destrucción. $s una ,orma posible de cebar o activar el tiristor) ue nos interesa) pues para ello pondr/amos un diodo. 0i aplicamos una tensión positiva en la puerta del tiristor) tiri stor) se establece una corriente por la unión

J 3

) polari+ada directamente) ue produce un aumento de electrones en el

cristal cristal &) donde donde son portadores portadores minoritarios minoritarios para la unión unión

J 2

y por tanto pueden

atravesarla) ,acilitando ue el e,ecto de avalanc-a en esta unión se realice a menor tensión

V AK

.

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Cuanto mayor sea esa tensión de compuerta) menor ser! la tensión para lo"rar el disparo del tiristor) por lo ue una variación

V GK

V AK

necesaria

consi"ue di,erentes

puntos de disparo. Cuando Cuando el voltaje voltaje del c!todo c!todo es positivo positivo con respecto al !nodo) la unión polari+ación directa) pero las

J 1

y

J 3

J 2

tiene

tienen polari+ación inversa. $sto es similar a

dos diodos conectados en serie con un voltaje inverso a tra vs de ellos. $l tiristor estar! en estado de bloueo inverso y una corriente de ,u"a) conocida como corriente de ,u"a inversa

I R

,luir! a travs del dispositivo.

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Cuest i onari o 1. Hacer Hacer el fundamen fundamento to ter!co ter!co del del e"#er!ment e"#er!mento o real!$ado real!$ado.. $n el laboratorio se implementaron dos tipos de circuitos) en los cuales se utili+aba una ,uente de corriente alterna. $ste tipo de tensión se usa principalmente para controlar la potencia de entre"a a una car"a en nuestro nuestro caso un ,oco6. ,oco6. *a ,uente de voltaje puede ser de 11:;) 12:;) 22:;) en corriente alterna) etc. *a potencia suministrada suministrada a la car"a se controla variando el !n"ulo de conducción conducción pero solo conducir! un semiciclo.

CIRCUITO N°1

CIRCUITO N°2

CURVA CARACTERISTICA

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*a si"uie si"uiente nte ,i"ura ,i"ura muestr muestra a la depend dependenc encia ia entre entre la tensió tensión n de conmut conmutac ación ión y la corriente de compuerta. Cuando el tiristor esta polari+ado en inversa se comporta como un diodo comn. $n la re"ión de polari+ación en directo el tiristor se comporta tambin como un diodo comn) siempre ue el tiristor ya -aya sido activado On6. &unto  y $. &ara valores altos de compuerta 786 &unto C6) la tensión de !nodo a c!todo es menor ;C6. 0i la 78 disminuye) la tensión !nodo condu+ca se pon"a en On6.

%. &Cu'l &Cu'l e( la d!ferenc d!ferenc!a !a entre entre el #r!mero #r!mero ) (e*un (e*undo do c!rcu!to+ c!rcu!to+ $l primer circuito ue se implementó en el laboratorio ,unciona de la si"uiente de la si"uiente manera( 'ormal 'ormalmen mente te el Tiris Tiristor tor trabaj trabaja a con polari polari+ac +ación ión direct directa a entre entre !nodo !nodo y c!tod c!todo o la corriente circula en el sentido de la ,lec-a del tiristor6. &or ello en este circuito solo es necesario aplicar un pulso en la compuerta 86 para activarlo. &ero el se"undo circuito) a di,erencia del primero) utili+a un condensador. &or ello este circuito se usa principalmente para controlar la potencia ue se entre"a a una car"a en nuestro caso un ,oco de ?: @6.*a @ 6.*a potencia suministrada a la car"a se controla variando el !n"ulo de conducción pero solo conducir! un semiciclo. ,. &-u &-u (ucede (ucede con la l'm#ar l'm#ara a cuando cuando aument aumenta a el /alor /alor de c!rcu!to(+

R P

en am0o(

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*o ue se observó en el laboratorio con respecto al ,oco utili+ado) es ue a medida de ue elevamos la resistencia en el potenciómetro en el primer circuito este se apa"a en cierto cierto punto punto del poten potenció ciómetr metro. o. Aientr Aientras as ue en la se"un se"unda da implem implement entaci ación) ón) la presencia del circuito >C produce un corrimiento de la ,ase entre la tensión de entrada y la tensión en el condensador ue es la ue suministra la corriente a la compuerta del tiristor por ende al aumentar el valor resistivo produce un corrimiento de ,ase ajustable) ue causar! la nula luminosidad del ,oco.

. Se*2 Se*2n n (u o#!n o#!n! !n n cu'l cu'l de lo( lo( c!rc c!rcu! u!to to( ( de d!(# d!(#ar aro o e( el reco recome mend nda0 a0le le.. &3or 4u+ 0e"n mi opinión el se"undo circuito es el recomendable debido a la presencia del condensa condensador dor)) pues este alimenta alimenta la corriente corriente ue circula a travs de la puerta del tiris tiristo torr y por por ende ende a trav travs s de la vari variac ació ión n del del pote potenc nció ióme metro tro se pued puede e varia variarr la intensidad de luminosidad del ,oco. &or ello la m/nima luminosidad del ,oco se da cuando el corrimiento de ,ase es m!imo cuando el potenciómetro tiene su mayor valor6 y la m!ima luminosidad cuando este tiene su valor m!s peueo cuando el potenciómetro marca :6.

5. &-u d!f!cult d!f!cultade( ade( encont encontr r al de(arrol de(arrollar lar e(te e(te e"#er!ment e"#er!mento+ o+ *a principal di,icultad ue se encuentra en esta eperiencia es la poca so,isticación de los materiales de coneión puesto ue estos se encuentran epuestos) y en cualuier descuido pueda ocurrir un accidente. #dem!s el medir con el mult/metro el voltaje entre !nodo y c!todo) en cierto momento) estas estas dos termin terminale ales s del mult/m mult/metr etro o c-oca c-ocan n "ener "enerand ando o un cortoc cortocirc ircuit uito o apa"a apa"ando ndo eventualmente el ,oco.

# continuación continuación se muestra muestra al"unas im!"enes tomadas tomadas del osciloscopio( osciloscopio(

Fig1. Se muestra el ángulo de disparo del circuito 2

Fig2. Se muestra el ángulo de disparo del circuito 2 variando la resistencia en el potencimetro.

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Fig2. Se muestra el ángulo de disparo del circuito 2 variando la resistencia en el potencimetro.

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Observaci ones 

0e observa ue la resistencia en el ,oco es mayor cuando se utili+ó corriente alterna ue cuando se midió sin alimentación con el mult/metro.



$l condensador puede estallar si no se coloca de l a manera adecuada.

Conclusiones 

0e compru comprueba eba median mediante te las "r!,ic "r!,icas as obten obtenida idas s en el oscil oscilosc oscopi opio o la teor/a teor/a desarrollada en clases.



0e comprueba en laboratorio ue el disparo de un tiristor se puede controlar usan usando do un cond conden ensa sado dorr ue ue alime aliment nte e la corr corrie ient nte e de puer puerta ta en el tiris tiristo torr. Aientras ue en el primer circuito ue no utili+a el condensador6) el !n"ulo de disparo es nico y por ende no se puede manipular.



%na de las aplicaciones encontradas en la eperiencia es ue puede ,uncionar como recti,icador) pero a di,erencia de los diodos) este puede ser controlado por

   

la seal de puerta. Otras de las aplicaciones del tiristor son( Controles de relevador Circuitos de retardo de tiempo Fuentes de alimentación re"uladas Controles de ,ase) etc.

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Hoj adedat os

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INFORME-1-DE-ML839 (ELECTRONICA DE POTENCIA)

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