Universidad Tecnológica Tecnológica de Honduras
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INFORME DE LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA (I-P) EL TRIAC José David Espinal Zelaya (20121006000! "ose.d.espinal#ieee.org
Héc$or %auricio &ópe' (20061120001! (20061120001! )ec*alo#ya)oo.co* %encionare %encionare*os *os los 4unda*en$o 4unda*en$oss $eóricos $eóricos en los cuales nos +asa*os para los c-lculos )ec)os en los la+ora$orios.
RESUME RESUMEN: N:
El documento consta de la práctica de laboratori laboratorio o sobre los tiristores tiristores TRIAC, en ámbitos ámbitos sobre sobre la puesta puesta de operac operación ión del circui circuito to con Triac Triac,, regi regist stro ro de gráf gráfic icos os y curv curva a cara caract cter erís ísti tica ca en el osciloscopio y el análisis de todos los datos recopilados, susten sustentad tado o por un marco marco teóric teórico o y avalad avalado o por los experimentos mostrados
4.1 EL TRIAC (TRIODO PARA CORRIENTE ALTERNA)
1 INTRODUCCIÓN
El $riac es un disposi$ivo se*iconduc$or de $res $er*inales ue se usa para con$rolar el 4lu"o de corrien$e pro*ed pro*edio io a una carga, con la par$ic par$icula ularid ridad ad de ue conduce conduce en a*+os sen$idos sen$idos y puede ser +loueado por inversión de la $ensión o al dis*inuir la corrien$e por de+a"o del valor de *an$eni*ien$o. El $riac puede ser dispar disparado ado indepe independi ndien$ en$e*e e*en$e n$e de la polari polari'ac 'ación ión de puer$a puer$a,, es decir decir,, *edian *edian$e $e una corrie corrien$e n$e de puer$a puer$a posi$iva o nega$iva.
El es$udio so+re los $iris$ores nos lleva a uno *uy especial, el Triac, el cual nos lleva un paso *-s adelan$e ue su precursor, el /, en el sen$ido en ue nos e$ien e$iende de la ga*a ga*a de aplica aplicacio ciones nes so+re $odo $odo en la elec$rónica indus$rial. /us$en$ados de $eor3a r3a previa y con los epe eperi ri*e *en$ n$os os llev llevad ados os a ca+o ca+o en el la+o la+ora ra$o $ori rio, o, presen presen$a* $a*os os a con$in con$inuac uación ión la s3n$es s3n$esis is del es$udi es$udio o pr-c$i pr-c$ico co del Triac Triac,, propor proporcio cionan nando do el diagra diagra*a *a del circui$o *on$ado, as3 co*o gr-4icos r elevan$es o+$enidos en el proceso proceso de *edición de par-*e$ros par-*e$ros.. /e concluye concluye con alguna algunass in4ere in4erenci ncias as co*o co*o produc produc$o $o del an-lis an-lisis is previo.
4.2 CONSTRUCCIÓN BÁSICA DEL TRIAC &a es$ruc$ura con$iene seis capas co*o se indica en la 4igura 1, aunue 4unciona sie*pre co*o un $iris$or de cua$ro capas. En sen$ido %T27%T1 conduce a $ravés de =1>1 =1>1=2 =2>2 >2 y en sen$ sen$id ido o %T17 %T17%T %T2 2 a $rav $ravés és de =2>1=1>;. &a capa >? 4acili$a el disparo con in$ensidad de puer$a nega$iva. &a co*plicación co*plicación de su es$ruc$ura lo )ace *-s delicado ue un $iris$or en cuan$o a di@d$ y dv@d$ y capacidad capacidad para sopor$ar sopor$ar so+re in$ensidades. in$ensidades. /e 4a+rican para in$ensidades de algunos a*perios )as$a unos 200 5 e4icaces e4icaces y desde ;00 a 1000 A de $ensión de pico repe$i$ivo. &os $riac son 4a+ricados para 4uncionar a 4rec 4recue uenc ncia iass +a"a +a"as, s, los los 4a+r 4a+ric icad ados os para para $ra+ $ra+a" a"ar ar a 4recuencias *edias son deno*inados al$ernis$ores.
2 OBJETIVOS Es$os Es$os son alguno algunoss o+"e$i o+"e$ivos vos genera generales les ue se pre$enden duran$e la pr-c$ica. •
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De$ De$er*i er*ina narr el -ngu -ngullo de disp dispa aro y de conducción as3 co*o sus respec$ivos rangos de variación. 5nali'ar el e4ec$o del Triac Triac so+re las se*iondas de un ciclo de $ensión de corrien$e al$erna. egis$rar e in$erpre$ar la curva carac$er3s$ica de corrien$e versus $ensión *edian$e el osciloscopio.
3 MATERIALES &os *a$eriales u$ili'ados para nues$ras pr-c$icas Tar"e$a Tar"e$a UniTrain78 9/:;2017H<. %ódulo UniTrain78. onec$ores puen$e. a+le para puen$e. • • • •
4 NOCIONES TEÓRICAS
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. carac$er3s$ica inver$ida. =or es$o es un co*ponen$e si*é$rico en cuan$o a conducción y es$ado de +loueo se re4iere, pues la carac$er3s$ica en el cuadran$e 8 de la curva es igual a la del 888.
Bigura 1. Es$ruc$ura in$erna del T85 Bigura ?. arac$er3s$ica Tensión versus orrien$e del T85
ANÁLISIS DE DATOS
En un Triac la no*encla$ura Cnodo 2 (52! y Cnodo 1 (51! pueden ser ree*pla'ados por Ter*inal =rincipal 2 (%T2! y Ter*inal =rincipal 1 (%T1! r espec$iva*en$e. El Triac ac$a co*o dos $iris$ores / en paralelo 4igura 2 es$e disposi$ivo es euivalen$e a dos la$c)s.
/e pro4undi'ar- a con$inuación en el eperi*en$o reali'ado, eplicando el proceso de desarrollo en $odo su con$e$o.
.1 E!PERIMENTO: EL TRIAC .1.1 CONFI"URACIÓN DEL CIRCUITO /e )a si*ulado el circui$o *on$ado en el la+ora$orio con el so4$Gare ircui$ %aer. Aéase en la 4igura ; el diagra*a esue*-$ico del circui$o para el cual la carga es$- represen$ada por &, se e*plea ade*-s dos resis$ores 1 y 2, ade*-s se cuen$a con un po$enció*e$ro =1, el T85, y una 4uen$e de $ensión de 5 de 12Ar*s@I0H'. Binal*en$e en el osciloscopio se conec$ó el canal 5 para *edir la $ensión A %T27%T1, en $an$o ue el canal se conec$ó a la carga.
Bigura 2. epresen$ación esue*-$ica del T85 con dos /
4.3 CURVA CARACTERÍSTICA &a 4igura 2 descri+e la carac$er3s$ica $ensión7 corrien$e del Triac. %ues$ra la corrien$e a $ravés del Triac co*o una 4unción de la $ensión en$re los -nodos %T2 y %T1.El pun$o AD ($ensión de rup$ura! es el pun$o por el cual el disposi$ivo pasa de una resis$encia al$a a una resis$encia +a"a y la corrien$e, a $ravés del Triac, crece con un peueFo ca*+io en la $ensión en$re los -nodos. El Triac per*anece en es$ado :> )as$a ue la corrien$e dis*inuye por de+a"o de la corrien$e de *an$eni*ien$o 8H. Es$o se reali'a por *edio de la dis*inución de la $ensión de la 4uen$e. Una ve' ue el Triac en$ra en conducción, la co*puer$a no con$rola *-s la conducción, por es$a ra'ón se acos$u*+ra dar un pulso de corrien$e cor$o y de es$a *anera se i*pide la disipación de energ3a so+ran$e en la co*puer$a. El *is*o proceso ocurre con respec$o al $ercer cuadran$e, cuando la $ensión en el -nodo %T2 es nega$iva con respec$o al -nodo %T1 y o+$ene*os la
Bigura ;. on4iguración del circui$o eperi*en$al Análisis! /e o+serva co*o al *over el po$enció*e$ro =1 en $odo su rango la l-*para & au*en$a o dis*inuye su lu*inosidad (consu*e *-s o *enos po$encia!. 5n-loga*en$e, al accionar el po$enció*e$ro (girarlo! se o+serva co*o la $ensión en la carga aparece luego de alcan'arse el -ngulo de disparo, ue para es$a con4iguración del circui$o es$- en$re 070 (se*ionda posi$iva! y 1K0720 (se*ionda nega$iva!, con -ngulos de conducción posi+les en el rango de los
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. 071K0 (se*ionda posi$iva! y 1K07?60 (se*ionda nega$iva!.
.1.2 RE"ISTRO DE LA TENSIÓN V MT2-MT1 # LA TENSIÓN DE CAR"A V L PARA DIVERSOS ÁN"ULOS DE DISPARO =ara o+servar el co*por$a*ien$o de las $ensiones A%T27%T1 (curva verde en cada 4igura! y AL (curva ocre en cada 4igura! an$e diversos -ngulos de disparo y por ende de conducción, )are*os uso del po$enció*e$ro =1 para a"us$ar la $ensión a la salida del *is*o y as3 *anipular la corrien$e de puer$a 8 L. /e )an anali'ado los siguien$es casos i.
Bigura 6. Tensiones A %T27%T1 y A& para una $ensión a la salida del po$enció*e$ro de ?A.
Tensión en el po$enció*e$ro de 0A
iii.
:+serve en la 4igura I ue con una $ensión en el po$enció*e$ro de 0A, la $ensión A%T27%T1 es aproi*ada*en$e la $ensión *is*a de la 4uen$e (12Ar*sM16.ApN1Ap!, y la $ensión en la carga es A&M0A lo cual es e*inen$e pues la resis$encia a la salida de =1 es pr-c$ica*en$e igual a 0O (&ey de :)*!. =or o$ra par$e, el Triac nunca se disparó, por ende, no pode*os )a+lar de -ngulos de disparo ni de conducción para es$e caso.
Tensión en el po$enció*e$ro de 6A
/e )a a"us$ado una $ensión a la salida de =1 igual a 6A, lo ue indica ue se )a au*en$ado su resis$encia ó)*ica, lo ue )a provocado ue el -ngulo de disparo sea *enor, es$o es, aproi*ada*en$e unos 1I en la se*ionda posi$iva, para un -ngulo de conducción de 16I. 5n-loga*en$e, para la se*ionda nega$iva no se da disparo alguno en el Triac, lo ue indica ue pr-c$ica*en$e )as$a es$e pun$o, el $iris$or con$ina operando unila$eral*en$e (Aéase la 4igura !. Aea ue el disparo se logra *uc)o *-s r-pido de+ido a ue el au*en$o en la $ensión de salida de =1 provoca un creci*ien$o *-s r-pido de la corrien$e de puer$a.
Bigura I. Tensiones A%T27%T1 y A& para una $ensión a la salida del po$enció*e$ro de 0A. ii.
Tensión en el po$enció*e$ro de ?A
Bigura . Tensiones A %T27%T1 y A& para una $ensión a la salida del po$enció*e$ro de 6A.
:+serve ue para una $ensión a la salida de =1 de ?A, a)ora aparece una $ensión en la carga cuando el Triac se dispara unila$eral*en$e en la se*ionda posi$iva a unos K0, para una -ngulo de conducción de 100. Es o+vio ue la corrien$e de puer$a 8L au*en$ó )as$a alcan'ar su corrien$e de disparo 8LT, pues$o ue la resis$encia a la salida de =1 au*en$ó generando una ca3da de $ensión de ?A so+re él lo ue provoca ue la corrien$e de puer$a $a*+ién cre'ca *-s. >o$e, ue para la se*ionda nega$iva el Triac no se dispara, por lo ue la carga sólo puede variar un I0P de la po$encia de la onda co*ple$a.
iv.
Tensión en el po$enció*e$ro de A
&a 4igura K nos *ues$ra ue para una $ensión de A a la salida de =1 el -ngulo de disparo se )a acor$ado )as$a unos 10 para la se*ionda posi$iva, para una -ngulo de conducción de 10, en $an$o ue para la se*ionda posi$iva 4inal*en$e o+serva*os en la 4igura K un -ngulo de disparo de unos 200 para un -ngulo de conducción de 160. :+sérvese ue se necesi$a una $ensión al$a a la salida de =1 para ue el Triac opere +idireccional*en$e, pero a un -ngulo de disparo *uy reducido. "bservación! Un resul$ado in$eresan$e es el )ec)o ue, la con4iguración del circui$o e*pleado reuiere una
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. corrien$e de puer$a *-s grande para operar con una se*ionda nega$iva.
Bigura 10. arac$er3s$ica Tensión7orrien$e del Triac
Bigura K. Tensiones A%T27%T1 y A& para una $ensión a la salida del po$enció*e$ro de A. v.
Análisis!
a! #rimer cuadrante! >ó$ese ue eis$e una $ensión l3*i$e o *-i*a en el e$re*o derec)o (ll-*ese A%T27%T1 *-i*a!, para la cual la corrien$e 8L de puer$a $ender- a 05. =ara ue es$o sea posi+le, la $ensión en$re las $er*inales principales en el desde %T27%T1, de+e ser *uy al$a, lo ue indica ue )ay una resis$encia *uy al$a, luego el Triac no se dispara. En$onces, se necesi$ar-n $ensiones A%T27%T1 *-s peueFas para lograr alcan'ar la corrien$e de ce+ado 8LT y as3 poder disparar el Triac con la se*ionda posi$iva de corrien$e al$erna. b$ Tercer cuadrante! :+serve ue se necesi$ar- una $ensión A%T17%T2 *uy peueFa para poder alcan'ar la corrien$e de ce+ado del Triac en la se*ionda nega$iva de corrien$e al$erna. Tensiones *uc)o *-s nega$ivas en$re las $er*inales principales %T17%T2, )ar-n ue la corrien$e 8L dis*inuya progresiva*en$e )acia valores *-s cercanos a los 05 en el $ercer cuadran$e, lo cual provocar- ue el disposi$ivo no alcan'a su corrien$e de disparo y se a+ra. Aea ue en es$e caso eis$e $a*+ién una $ensión A%T17%T2 *-i*a (o de rup$ura! en su valor a+solu$o, $al ue para valores *uc)o *-s nega$ivos de la *is*a, la corrien$e de puer$a $ender- a ser 05.
Tensión en el po$enció*e$ro de 12A
&a 4igura nos *ues$ra el co*por$a*ien$o del circui$o cuando se $ienen 12A a la salida de =1. :+sérvese para la se*ionda posi$iva un -ngulo de disparo ligera*en$e *enor a los 10 para un -ngulo de conducción ligera*en$e *ayor a 10, en $an$o ue para la se*ionda nega$iva se o+$endr- un -ngulo de disparo de unos 1I para un -ngulo de conducción de unos 16I. Todo indica ue se necesi$ar-, para es$a con4iguración del circui$o un disparo *uy $e*prano para ue el Triac opere en a*+as se*iondas, posi$iva y nega$iva, lo cual res$ringe en gran *anera la opera$ividad del circui$o, pues no $ene*os *uc)o rango para aprovec)ar $odas las +ondades del $iris$or.
Bigura . Tensiones A%T27%T1 y A& para una $ensión a la salida del po$enció*e$ro de 12A.
$ CONCLUSIONES
.1.3 RE"ISTRO DE LA CARACTERÍSTICA DE CORRIENTE VERSUS TENSIÓN
•
5"us$ando el osciloscopio en su *odo QR, de *anera ue poda*os regis$rar la curva c arac$er3s$ica del Triac )e*os o+$enido la gr-4ica de la 4igura 10.
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El rango de variación para el -ngulo de disparo Sd de circui$os con Triac puede variar, de acuerdo a su con4iguración desde 071K0 (se*ionda posi$iva! y desde 1K07?60 (se*ionda nega$iva!, para -ngulos de conducción Sc1M 1K07 Sd1 y Sc2M ?607 Sd2 respec$iva*en$e. (espec$o a una onda o ciclo co*ple$o de ?60!.
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. •
•
cada se*ionda de corrien$e al$erna, el Triac 4uncionó en algunas par$es del eperi*en$o nica*en$e dispar-ndose en un se*iciclo.
/e o+servó un po+re rango de variación de los -ngulos de disparo y conducción del circui$o para ue el Triac opere +ila$eral*en$e, es$o se puede *e"orar agregando un capaci$or varia+le ue 4or*e un divisor de $ensión con 2, de *anera ue poda*os *e"orar la calidad de la variación de los -ngulos respec$ivos. &as asi*e$r3as en la curva carac$er3s$ica del Triac se de+en a ue para el disposi$ivo e*pleado, los valores no*inales de $ensión en$re sus $er*inales principales (%T1 y %T2! son co*ple$a*en$e di4eren$es, por lo cual se reuieren pulsos de corrien$e de puer$a di4eren$es por se*iciclo, causa por la cual para
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