ELECTRONICA DE POTENCIAS INFORME FASE 4 TRABAJO PRÁCTICO. Presentado por: Arley por: Arley Fernando Zúñiga Cod: 1083895741 Cristian Fabián Arias Ordoñez Cod: 1143829574 Fabián Sánchez Cerón Cod: 12265941 German Tutor: Diego Fernando Nava.
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA NOVIEMBRE 2017 –
en proyectos en la cual se enmarca el curso y que garantiza la asimilación de los conocimientos propuestos. OBJETIVOS
INTRODUCCIÓN El presente trabajo contiene la evidencia del desarrollo de las de las actividades requeridas para el componente práctico del curso, las cuales están indicadas en la guía de actividades y cuyo objetivo es desarrollar habilidades de identificaciones, selección y utilización de circuitos convertidores y acondicionadores de señales; basados en el uso de Semiconductores de potencia. Todo esto contextualizado en la estrategia de aprendizaje basado PROCEDIMIENTO 1. El estudiante estudiante debe inscribirse para realizar las prácticas a través del aplicativo de oferta integrada de laboratorios en campus virtual
Identificar y desarrollar los circuitos de disparo requeridos para semiconductores de potencia. SCR, MOSFET e IGBT.
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Desarrollar un análisis teórico-práctico sobre el comportamiento de estos componentes bajo diferentes voltajes y corrientes de disparo.
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Realizar las actividades prácticas propuestas para contextualizar el desarrollo de los componentes teóricos del curso de Electrónica de Potencia. http://academia.unad.edu.co/laboratorio s/programacion. 2. El intervalo de tiempo para desarrollar la práctica es informado en el momento que el estudiante se inscribe por el Aplicativo Oferta Integrada de Laboratorios - OIL. 3. Es necesario que que el estudiante verifique los componentes electrónicos •
solicitados en los experimentos, en caso tal que amerite la realización de cálculos previos por favor darle cumplimiento, con el fin que puedan adquirir los elementos antes de ir al centro a realizar la práctica. 4. El producto esperado es la asistencia participación y un informe final en formato IEEE que el estudiante debe entregar a su tutor de prácticas. 5. El tutor de prácticas de laboratorio asignado en el centro orientara y evaluara el desempeño del estudiante. El tutor deberá reportar la calificación final en el aplicativo de oferta integrada de laboratorios. 6. Los estudiantes que se les haga imposible asistir a las prácticas (in-sito presencial) deben informar al tutor de prácticas asignado en su centro con soportes de justa causa la razón por la cual no podrán asistir, para que este decida si le autoriza la realización de la práctica de manera auto dirigida.
CUERPO DEL TRABAJO PRACTICA No.1 CARACTERÍSTICAS DEL SCR
2. Ajuste V1 de modo tal que el VAK sea aproximadamente 15 Voltios. V1=2v V2=3.3 v RTA: Ajustando V1 de modo que VAK sea aproximadamente 15 v y en la práctica da los siguientes resultados Grafica que muestra los resultados en la práctica de 0.14
1. Realice el montaje del circuito de la figura. RTA:
1.3 MA tomados desde el ánodo hasta la resistencia. Corriente que circula desde el ánodo a la resistencia 1.3Ma Corriente que circula desde el ánodo al cátodo es 10.1 Ma Por lo que podemos concluir que el voltaje es la diferencia de potencial entre dos puntos.
Grafica que muestra 0.3 MA tomados desde el ánodo hasta la resistencia
Después de 10 Ma la corriente del circuito empieza a trabajar y se comporta como un diodo y si es menor a 10 no trabaja el scr 3. Lentamente varié el valor de V2 hasta que el SCR conduzca. ¿Qué sucede con el valor del VAK y porque? Lo que sucede es que la Corriente que circula desde el ánodo al cátodo es 10.1 Ma con V1: 2V Y v2 A 12V, Además el voltaje que circula desde el ánodo al cátodo es de 5v al cerrarse y al abrirse da 0 v. con V1: 2V Y v2 A 12V, podríamos decir que le SRC cuando inicia a trabajar realiza un corto. 4. Asegúrese que el SCR está en estado de conducción.
El circuito SCR está funcionando debido a que circula corriente por el circuito Al cerrar el gate no conduce corriente por lo tanto el circuito scr no trabaja V1= 2v V2= 12v Del potenciómetro al gate la corriente que circula es de 1.3 MA
Se encuentra en estado de conducción debido a que alcanza el lumbral a 10 Ma en la fuente v1 5. Desconecte temporáneamente el pin puerta (GATE) y poco a poco reducir la tensión V1 hasta que la corriente del SCR repentinamente cae a cero. Tenga en cuenta el valor de la corriente anterior a cero “este es el
valor de la mantenimiento IH.
corriente
de
1. Realice el montaje del circuito de la anterior figura.
Cuando se disminuye la tención de v1 a 3.3 v el amperaje no es suficiente para circular la corriente necesaria ya que da 1.3 Ma, por lo tanto se aproxima a 12v v1 la corriente es de 10.1 Ma y el voltaje en el potenciómetro cerrado es de 1.3 Ma y abierto es 10.1 Ma. Pregunta: ¿Qué crees que va a pasar en el circuito de la figura 1 si se dispara el SCR, y luego se reduce la corriente de puerta a cero de nuevo? Cuando se dispara el SRC y se reduce la corriente de la puerta de cero sucede que se reduce la corriente de puerta a cero no funciona el circuito SRC. Pregunta: ¿Qué observas ahora que repentinamente usted aumenta y reduce la corriente de puerta? En la práctica con proteus Cuando se aumenta y reduce la corriente el scr queda funcionando, el resultado en la práctica con un pulsador al disminuir la potencia y aumentar se apaga y enciende el scr
2. Ajuste VDS=10V variando V1, mantenga R1 ligeramente mayor a ¼ del valor total.
PRACTICA No.2: CARACTERÍSTICAS DEL MOSFET
3. Cambie el valor de VGS variando el valor de V2. (mantenga R2 en el valor mínimo) y observe como cae el valor de IDS cada 0.5V de variación del voltaje VGS, llevando VGS a 5V.
4. Repita los pasos anteriores para diferentes valores con VDS2 = 12V. VDS3 = 15V
Llenar las tablas.
Características de drenaje Ajustar el VG variando el valor de V2 a VTH. 5. Variar VDS cambiando el valor de V1 en variaciones de 0.5V y anote el valor de IDS. (hasta que IDS sea constante) 6. Repetir los pasos anteriores para diferentes valores de VGS2 = VTH ± 0.1V.
Practica No.3: Características V-I Del IGBT
G30N60A4
Figura No.3 1. Realice el montaje del circuito de la figura. Pregunta: ¿Por qué los MOSFET no son implementados en aplicaciones de elevadas potencias? Los transistores MOSFET son dispositivos de gran utilidad y que presentan un bajo consumo, sin embargo el terminal gate es muy sensible, la capa de óxido es muy delgada y se puede perforar y por ende dañar con facilidad el dispositivo; se deben manipular con mucho cuidado, teniendo en cuenta que se pueden destruir con facilidad si hay alta tensión o hay electricidad estática. Por esta última razón, no son implementados en circuitos de lata potencia. Su funcionamiento está limitado por niveles de tensión, correspondientes a redes de baja tensión y menores Va;. por lo que son empleados en soluciones de baja y mediana potencia.
2. Inicialmente mantenga V1 y V2 al valor mínimo. 3. Seleccione el valor de V1=VCE1=10V. 4. Lentamente varié V2 (VGE) y anote VGE e IC en cada 0.5V de cambio tenga en cuenta que el VGE máximo debe ser 8 voltios. 5. Seleccione el valor de V1=VCE1=10V
= . = . = . = . = . = . = . = . = .
La configuración más sencilla para conseguirlo se puede materializar utilizando una red desfasadora serie R-C, a cuyos extremos se aplica una fracción de la tensión que ha de estar presente en la carga. La propia naturaleza de la red R-C introduce un desfase variable entre 0° y 90° respecto de la tensión aplicada, pudiéndose conseguir con una adecuada relación de valores resistenciacapacidad un control pleno de la corriente por la carga entre los 0° y prácticamente los 180°.
= . = . = . = . = . = .
6. Repita los pasos anteriores con diferentes valores de VGE y dibuje la gráfica de VGE vs IC.
Practica No.4: Control De Fase De Media Onda Cuando se pretende desarrollar un control del ángulo de encendido del SCR partiendo de la misma tensión que alimenta a la carga, es preciso recurrir a circuitos capaces de retardar la señal de disparo durante un intervalo regulable mientras transcurre todo el semiciclo de conducción del dispositivo.
En el circuito de la figura 2 la red desfasadora está formada por R1 + P1 y C, que tiene aplicada la tensión presente entre ánodo y cátodo del SCR. La señal de control, variable en fase y amplitud por la acción de P1 se extrae en extremos de C y se aplica entre puerta y cátodo a través de la resistencia limitadora R2 y el diodo D1 que previene la descarga de C durante los semiciclos negativos. En el análisis del funcionamiento del control debe tenerse presente que cuando el valor de la reactancia que presenta C es mucho mayor que el de la resistencia serie asociada con éste R1 + P1 (P1 al mínimo), el circuito se
comporta como capacitivo, la tensión que se extrae del condensador es máxima y se puede considerar en fase con la tensión aplicada; la conducción del SCR se produce casi al inicio de cada semiperiodo positivo. 4.1. Montar en el simulador el circuito de la Figura 2. (Anexe imagen del circuito al informe).
Podemos evidenciar en la gráfica anterior obtenida al simular el circuito propuesto con un valor de P1 mínimo, para la cual se obtiene la corriente y voltaje de conducción para el SCR. 4.3. Observar la tensión de salida para diferentes valores del potenciómetro P1. ¿Qué sucede cuando la resistencia disminuye?
4.2. Realizar la simulación anexe la gráfica que muestre al menos 4 ciclos de la tensión entrada V1 y la de la tensión en la carga RL ¿Que ha notado?
Podemos evidenciar en la gráfica obtenida al simular el circuito propuesto, que al no obtener un voltaje suficiente, y por ende no alcanzar la corriente de disparo, para que el SCR pueda conducir, la señal es la misma que la que se aplica a la entrada del circuito. Esto con un valor de P1 máximo es decir 5K, es decir un periodo de 0.1667ms
Para un 70% de P1(3.5k) se observa que aún no se alcanza ni la corriente de disparo no el voltaje requerido para que el SCR se encuentra en modo de conducción.
4.4. ¿Para qué valor de P1 la potencia entregada a la carga es la mitad de la potencia máxima?
Siendo que la corriente mínima de conducción para el SCR es
de 32.5mA; se puede concluir, soportado en la gráfica, que la mitad de la potencia se entrega a RL cuando P1 vale el 64% de valor real, es decir 3.2k. 4.5 Calcule los ángulos de disparo y conducción para al menos 6 valores distintos de P1 Registrar los valores en una tabla. Utilizar como referencia la Figura 3 y emplear las siguientes ecuaciones.
Figura No.6 Onda rectificada controlada Ángulo de conducción ⱷt2 = 180º ángulo de disparo ⱷt1 se tendrán en cuenta los siguientes datos:
Luego entonces, determinando mediante el osciloscopio de Proteus el tiempo de disparo para cada uno de los valores seleccionados tenemos que:
CONCLUSIONES. Con esta práctica pudimos ver otra utilidad importante de los SCR. Ya que se puede formar una gran cantidad de circuitos para diversas utilidades como la generación de señales de sinoidales, y sus ángulos de disparo, etc. Para realizar estos circuitos siempre debe de quedar muy claro que siempre se va a trabajar con componentes electrónicos muy comerciales así que no siempre se debe esperar los resultados teóricos. 3.Podemos apreciar en los diferentes componentes que nos ayudan a disminuir o aumentar las potencias de un motor como el controlador de fase de media onda.
BIBLIOGRAFÍA
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