ING. EN SISTEMAS ELECTRÓNICOS ELECTRONICA INDUSTRIAL I – E.M.I. 2012
INFORME DISPARADOR DE UJT CON SCR I.- INTRODUCCION En esta práctica se realice la construcción de un circuito de disparo para regular l potencia de un motor AC de un UJT con SCR. La información para la construcción del circuito fue a través del libro ELECTRONICA INDUSTRIAL (dispositivos y sistemas) del autor TIMOTHY J. MALONEY, ya que con esta ayuda me he guiado para el esquema circuital y la composición del circuito con SCR. II.- OBJETIVOS
El principal objetivo de este laboratorio es llegar a conocer el funcionamiento del circuito disparador para regular la potencia de un motor AC con SCR y sus diferentes componentes utilizados en el presente circuito.
III.- RESUMEN
El primer paso fue comprar los componentes necesarios para realizar el circuito
Realizamos el circuito en el programa PROTEUS y verificamos su funcionamiento
Realizamos el quemado de placa con el circuito ya terminado y verificamos su funcionamiento
IV.- MARCO TEORICO En el marco teórico describimos los componentes y el material que utilizamos en el circuito de disparo para regular la potencia de un motor AC con un SCR que son los que nombran a continuación: 1.- La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de corriente. La resistencia de cualquier objeto depende únicamente de su geometría y de su resistividad, por geometría se entiende a la longitud y el área PÁG
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del objeto mientras que la resistividad es un parámetro que depende del material del objeto y de la temperatura a la cual se encuentra sometido. 2.- El SCR (Silicon Controlled Rectifier o Rectificador Controlado de Silicio, Figura 1),
es
un
dispositivo
semiconductor biestable formado
por
tres
uniones pn con la disposición pnpn (Figura 2). Está formado por tres terminales, llamados Ánodo, Cátodo y Puerta. La conducción entre ánodo y cátodo es controlada por el terminal de puerta. Es un elemento unidireccional (sentido de la corriente es único), conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez. Interruptor casi ideal. • Soporta tensiones altas. • Amplificador eficaz. • Es capaz de controlar grandes potencias. • Fácil controlabilidad. • Relativa rapidez. • Características en función de situaciones pasadas (memoria).
3.- El funcionamiento y utilización de los transistores de potencia es idéntico al de los transistores normales, teniendo como características especiales las altas tensiones e intensidades que tienen que soportar y, por tanto, las altas potencias a disipar. NPN es uno de los dos tipos de transistores bipolares, en los cuales las letras "N" y "P" se refieren a los portadores de carga mayoritarios dentro de las diferentes regiones del transistor. La mayoría de los transistores bipolares usados hoy en día son NPN, debido a que la movilidad del electrón es mayor que la movilidad de los "huecos" en los semiconductores, permitiendo mayores corrientes y velocidades de operación. Los transistores NPN consisten en una capa de material semiconductor dopado P (la "base") entre dos capas de material dopado N. Una pequeña corriente ingresando a la base en configuración emisor-común es amplificada en la salida del colector. PÁG
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La flecha en el símbolo del transistor NPN está en la terminal del emisor y apunta en la dirección en la que lacorriente lacorriente convencional circula cuando el dispositivo está en funcionamiento activo. El otro tipo de transistor de unión bipolar es el PNP con las letras "P" y "N" refiriéndose a las cargas mayoritarias dentro de las diferentes regiones del transistor. Pocos transistores usados hoy en día son PNP, debido a que el NPN brinda mucho mejor desempeño en la mayoría de las circunstancias. Los transistores PNP consisten en una capa de material semiconductor dopado semiconductor dopado N entre dos capas de material dopado P. Los transistores PNP son comúnmente operados con el colector a masa y el emisor conectado al terminal positivo de la fuente de alimentación a través de una carga eléctrica externa. Una pequeña corriente circulando desde la base permite que una corriente mucho mayor circule desde el emisor hacia el colector. La flecha en el transistor PNP está en el terminal del emisor y apunta en la dirección en la que la corriente convencional circula cuando el dispositivo está en funcionamiento activo. 4.-
El transistor UJT (transistor de unijuntura - Unijunction transistor) es
un dispositivo con un funcionamiento diferente al de otrostransistores. Es un dispositivo dedisparo. Es un dispositivo que consiste de una sola unión PN Físicamente
el
UJT
consiste
de
una
barra
de
material
tipo
N
conconexiones eléctricas a sus dos extremos (B1 y B2) y de una conexión hecha con un conductor dealuminio (E) en alguna parte a lo largo de la barra de material N. En el lugar de unión el aluminio crea una región tipo P en la barra, formando así una unión PN. 5.- Condensadores : Son dispositivos dispositivos que almacenan cargas eléctricas; se dice que dos cuerpos forman un condensador cuando entre ellos existe un campo eléctrico. En general un condensador se compone esencialmente de dos conductores (armaduras) aislados y separados por un dieléctrico (aislador. Pueden conducir cc durante un instante, aunque funcionan bien como PÁG
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conductores en circuitos de ca; esta propiedad los convierte en dispositivos muy útiles para impedir que la cc entre a determinada parte de un circuito eléctrico. 6.- Capacitor cerámico los capacitores con dieléctrico de cerámica son una única familia con una constante dieléctrica relativamente alta, son dediseño de diseño físico de fácil fabricación, en donde se puede encontrar una gran variedad de formatos.
V.- MARCO PRÁCTICO El circuito a implementar es el siguiente:
El UJT 2N4947 tiene los siguientes datos que sirven para el cálculo en la selección de los componentes:
Si DZ1 tiene voltaje de ruptura zener de 20 V, en entonces la corriente a través de R1 antes del disparador está dada por:
Dado que R2 y R1 son desconocidas por el momento se realiza el calculo de IR1 Max, es de la siguiente manera:
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Para calcular la REmin y REmax del UJT:
RE promedio geométrico:
RE= 100k o 120k potenciómetro. Cálculo de Ce, como la línea es de 50 Hz el semicilo dura 10 ms, por lo tanto el valor de Ce es de Ce=0.082 uF. ReCe=10x10ms, se conoce Re, se despeja y sale: Ce=0.082 uF Selección de Rd, si DZ1 puede disipar una potencia de 1 W, puede disipar casi 2W durante el semiciclo positivo, porque la potencia disipada durante el semiciclo negativo es despreciable, debido a la pequeña caída de voltaje del diodo cuando se polariza directamente, por tanto la corriente promedio por el zener durante el semiciclo positivo será:
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Rd se debe seleccionar de tal manera que no deje pasar más de 100 mA, en promedio durante el semiciclo positivo. Como la línea es de 220 V se realiza el próximo cálculo: Vlinea – Vs = 220-20V=200 V Por tanto, Rd=200V/100mA= 2k Naturalmente Rd debe escogerse de mayor valor, para así obtener un margen de seguridad en la disipación de potencia de 2 a 1, se considera aceptable. Esto nos lleva a Rd=4,4k La potencia es: PRd= V^2/Rd= 200^2/4,4k= 9,9 W VI.- MATERIALES
Rectificador Controlado de Silicio (SCR)
Transistor UJT 2N4947
Resistencias de 100 ohm, 1k, 4.7k de 10w
Capacitor 0.082 uf,
Diodo zener de 20v
Potenciómetro de 100k
Foco
Placa
VII.- CONCLUSIÓN En conclusión el circuito del UJT con SCR tiene la función de controlar tanto en cargas inductivas, resistivas y capacitivas la corriente que pasa a través de la carga. Tomando en cuenta solamente los ciclos positivos y no permitiendo el paso de los semiciclos negativos cuando se trabaja con corriente alterna, ya que el SCR es unidireccional. Dentro de la práctica es necesario el realizar los cálculos porque es la única forma de realizar un buen diseño, además los datasheet son muy importante ya que estos nos da muchos datos que necesitamos a la hora de realizar los cálculos. PÁG
