UNIVERSIDAD POLITECNICA DE SINALOA Mecatrónica
Electrónica de Potencia Practica N° 4 Integrantes: Andrade Burgueño Burgueño Alan Flores Ibarra Luis Enrique Tirado Zatarain Jorge Adolfo Velarde Soto Roberto de Jesús
MEC 4-3
Mazatlán, Sinaloa a 7 de Noviembre de 2012
Índice Introducción ............................................................................................................................................................... 2 Marco teórico ............................................................................................................................................................. 2 Resultados Experimentales y de Simulación (Disparo Resistivo) ............................................................................... 3 Análisis de la Práctica ................................................................................................................................................. 5 Resultados Experimentales y de Simulación (Disparo con DIAC) ............................................................................... 6 Análisis de la Práctica ................................................................................................................................................. 9 Conclusiones .............................................................................................................................................................10
Introducción El control de fase con tiristores, es una de las maneras más prácticas de controlar la potencia que se le entrega a una carga, ya sea variar la velocidad de motores eléctricos, la intensidad de un elemento luminoso, como una lámpara, entre otras aplicaciones. En ésta práctica se desarrollarán diferentes métodos de disparo y control de fase.
Marco teórico La función del control de fase es muy simple. Mientras el control mantiene al tiristor en estado de apagado, toda la corriente que fluye a través del circuito se bloquea, excepto por una muy pequeña corriente de fuga. Después, el tiristor se dispara y conmuta al estado de encendido (manejado por el circuito de control), permitiendo el flujo de corriente a través de él.
Control de Fase Resistivo de media onda El siguiente circuito de disparo representa el llamado “Disparo resistivo”, que se basa en el control de corriente
de compuerta por medio de una resistencia limitadora de corriente. Éste circuito es capaz de controlar el ángulo de disparo del SCR entre 0 y 90º eléctricos.
Resultados Experimentales y de Simulación
Figura 1.1 – Formas de onda (terminales del tiristor), disparo a 10º
Figura 1.2 – Formas de onda (terminales del tiristor), disparo a 50º
Figura 1.3 – Formas de onda (terminales del tiristor), disparo a 80º
Análisis de la Práctica 1. ¿Por qué la resistencia de carga es 160Ω? Es la resistencia equivalente de un foco de 100W; del cálculo:
2. ¿Cuál crees que es la función del diodo en la compuerta del SCR? Para el bloqueo del semiciclo negativo de la onda. 3. ¿Cómo salen los valores para la red snubber de 15Ω y 68nF? De los cálculos basados en la corriente de carga:
4. ¿Cuánto ángulo de disparo se puede obtener con este circuito? Se puede obtener un ángulo de disparo desde 10 hasta 80º. 5. Explica la ecuación de R1, ¿como crees que se deduce? Partiendo de la ecuación del voltaje para corriente alterna, y tomando en cuenta la corriente de compuerta que requiere el SCR para funcionar (se proponen 35uA). Se substraen 160 Ω, pues es la resistencia equivalente de la carga, y está en serie.
Circuito de disparo con DIAC La utilización de un elemento de conmutación como el DIAC, en conjunto con la red RC de control de fase forma un circuito capaz de generar un impulso de disparo en lugar de una señal sinusoidal. Con esta premisa, se sabe que el tiristor no desperdiciará potencia en su compuerta. Además, el DIAC, al tener un valor fijo de ruptura, siempre generará el pulso a la misma tensión, por lo que se tiene un mejor control sobre el ángulo de disparo.
Resultados Experimentales y de Simulación
Figura 2.1.1 – Formas de onda (terminales del tiristor), disparo a 10º
Figura 2.1.2 – Formas de onda (terminales del tiristor), disparo a 90º
Figura 2.1.3 – Formas de onda (terminales del tiristor), disparo a 180º
Figura 2.2.1 – Formas de onda en la carga, disparo a 10º
Figura 2.2.2 – Formas de onda en la carga, disparo a 90º
Figura 2.2.3 – Formas de onda en la carga, disparo a 180º
Análisis de la Práctica 1. ¿Cuántos grados de ángulo de conducción se abarco con éste circuito? Desde 10 hasta 180º. 2. ¿Por qué crees que el circuito no puede controlar ángulos por debajo de los 10º? Debajo de los 10º, el capacitor no almacena la suficiente carga (y por tanto, potencial) como para superar el voltaje de ruptura del DIAC, y disparar a su vez el TRIAC. 3. Observa la forma de onda de la carga, varía el potenciómetro, y describe con tus palabras lo que ocurre. Varía la porción de tiempo en que se le aplica la señal a la carga, y por tanto la potencia que se entrega a la misma. 4. Observa la forma de onda del capacitor y del voltaje de compuerta, varía el potenciómetro, y describe con tus palabras lo que ocurre. Se disminuye o incrementa la poción de la señal que alimenta al capacitor, y a su vez la constante de tiempo RC, por lo que varía el tiempo de carga y descarga. Cuando el potenciómetro incrementa, el capacitor no tiene el suficiente potencial para superar la ruptura del DIAC. 5. En base a los puntos 3 y 4, describe el funcionamiento del circuito. Al variar el potenciómetro, se modifica el potencial que se almacena en el capacitor, que a su vez pasa la ruptura del DIAC, enviando así un único pulso de compuerta cada semiciclo (positivo y negativo), con esto, se altera el ángulo de la onda en que se dispara el TRIAC.
Conclusiones
Velarde Soto Roberto
En esta cuarta práctica se buscó analizar los ángulos de disparo de diferentes dispositivos (SCR y Triac), así como sus rangos de disparo, para esta práctica se realizaron los cálculos correspondientes de las resistencias y así obtener la tensión necesaria para cargar el capacitor y activar o disparar los dispositivos en diferentes periodos de tiempo, como podemos observar en las simulaciones hechas en software y en osciloscopio.
Flores Ibarra Luis Enrique
En esta práctica logramos analizar el ángulo de disparo de los dispositivo utilizados, los cuales fueron el SCR y el Triac, los cuales, el primer dispositivo es considerado unidireccional, es decir, solo afecta a un ciclo de la señal senoidal, es por ello en la primera simulación solo se ve afectado un semiciclo. El otro dispositivo utilizado es considerado bidireccional, es decir, se ve afectada la seña completa. El ángulo mínimo utilizado en ambas prácticas fue el mismo, porque es el voltaje requerido por el capacitor para activar los dispositivos.
Tirado Zatarain Jorge Adolfo
En esta practica nos pudimos dar cuenta de algunos ángulos de disparo con el cual cuenta el SCR y TRIAC , en el primer circuito solo afecta a la parte positiva del ciclo por lo cual es considerado como unidireccional, para el 2do circuito pudimos analizar los ángulos de disparo tanto para la carga como en el tiristor, este es considerado bidireccional ya que se afecta la señal por ambos ciclos, en ambas practicas se requiere un ángulo de disparo mínimo ya que este voltaje es el necesario para activar otros dispositivos mediante el capacitor.
Andrade Burgueño Alan
En la practica logramos manejar dos tipos distintos de disparo, cada uno con sus características y limitaciones; se puede apreciar en cierta parte la simplicidad de los circuitos, así como su funcionamiento, y a la vez la practicidad que pueden tener desde aplicaciones comunes (como la iluminación) hasta arreglos mas complejos (control de velocidad de motores eléctricos). Se puede apreciar que la base de funcionamiento es el acomodo de circuitos RC, por lo que resultan económicos y eficientes.
