Informe Final de Laboratorio 4 de Electrónica de Potencia I Atalaya Goicochea Juan Jose (1). Chávez Bernal, Ivan henry (2).García Cavero, Ronald Francisco(3). Marin Cochachi, Jef Chan (4). { atalayajuan4 (1), ivanchavez(2)} @gmail.com;
[email protected](3)
[email protected](3);;
[email protected] (4). Facultad de Ingeniería Electrónica de la Universidad Nacional del Callao- Perú
Resumen: El objetivo del presente laboratorio
es describir, comprender y aplicar un circuito de control de la tensión media y la potencia proporcionada, en una carga dada. En esta ocasión se reemplazarán los diodos por SCRs (rectificadores
de
silicio
controlado),
y
variando el anguilo de disparo de estos, se logrará proporcionar los valores deseados. El
Circuito de disparo: El circuito de disparo o excitación de compuerta de los tiristores, es una parte integral del convertidor de potencia. La salida de un convertidor, que depende de la forma en que el circuito de disparo excita a los dispositivos de conmutación (tiristores), es una función directa del proceso de cómo se desarrolla la conmutación. Podemos decir entonces que los circuitos de disparo, son elementos c laves para obtener la salida deseada y cumplir con los objetivos del “sistema de control”, de cualquier convertidor de energía eléctrica.
circuito mostrado constara de varias etapas que se analizarán por separado para un entendimiento mayor del funcionamiento.
I. INTRODUCCION El tiristor es una familia de componentes electrónicos
constituido
por
elementos
semiconductores que utiliza realimentación interna para producir una conmutación. Son dispositivos
unidireccionales
(SCR)
o
bidireccionales (Triac) o (DIAC). Se emplea generalmente para el control de potencia eléctrica. Corriente
de
Puerta: Para
un
tiristor
polarizado en directa, la inyección de una corriente de puerta al aplicar un voltaje positivo entre puerta y cátodo lo activará. Si aumenta esta corriente de puerta, disminuirá el voltaje de bloqueo directo, revirtiendo en la activación del dispositivo.
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II. MATERIALES Y MÉTODOS A. Materiales, Equipos y herramientas.
Se usaron los siguientes materiales:
1 transformador 220ac – 110ac
Resistencias indicadas en el diagrama
2 OPAM LM741 y TL022
2 diodos (1N914 y 1N4001)
1 fuente regulable de 20V aprox.
2 Potenciómetros de 5k
1 Capacitor de 1uF
4 Transistores NPN 2N3904
ETAPA 2
Se usaron las siguientes herramientas.
Osciloscopio
Software: Proteus v8.0
Multímetro*
III. IMPLEMENTACIÓN y RESULTADOS ETAPA 1
La 2da etapa amplifica la señal de entr ada con el transistor de entrada Q2, esta señal luego entra a formar parte del circuito integrador conformado por el OPAM U1 y el capacitor C1, de esta manera se forma nuestra señal diente de sierra.
La 1ra etapa de nuestro circuito consta de una fuente y un transformador, al que se le aplica un diodo rectificador de media onda. Posteriormente esta señal se amplifica y invierte con un transistor. Así obtenemos una señal rectangular simétrica.
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ETAPA 3
ETAPA 4
La señal de salida de la etapa 3, no es adecuada para funcionar como disparador, ya que tiene voltajes negativos, por lo tanto, usamos un diodo que los convertirá en 0, y solo dejará los ciclos positivos de nuestra señal.
Finalmente usaremos un par de transistores para amplificar nuestra señal de control.
Esta etapa es simplemente un OPAM; comparador. Compara la señal de diente de sierra con un valor determinado y controlable mediante un potenciómetro. Esto nos dará a la salida un pulso rectangular con anchura regulable, sin embargo, esta señal tiene valores negativos debido al voltaje de polarización inversa del OPAM.
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Variando el voltaje de Control
% Potenciómetro 91 94 96 98
La idea de este circuito es poder controlar la potencia y el voltaje medio entregado a la carga, esto se da gracias a nuestro segundo OPAM, que compara nuestra señal de sierra, con un voltaje de control. El diseño es tal que podemos variar este voltaje de control mediante un potenciómetro. Al aumentar la resistencia de nuestro potenciómetro, se reduce el voltaje umbral de control, lo que da como respuesta un ancho de señal mayor, que servirá para entregar mayor potencia a nuestra carga.
Ancho de pulso 40us 190us 290us 400us
Diseño PCB
Potenciómetro al 94%
Diseño 3D
Potenciómetro al 91%
IV. ANALISIS DE RESULTADOS Se comprueba el uso y el funcionamiento de nuestro circuito disparador, como se ve en las gráficas, el ancho de pulso es controlado por medio de un simple potenciómetro, sin embargo, es posible mejorar el funcionamiento debido a la alta sensibilidad de este.
Potenciómetro al 96%
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V. CONCLUSIONES
Si bien usamos este circuito de disparo para controlar un tiristor, también podría usarse para controlar un Triac si es que se quiere que solo funcione en una dirección. Es posible regular la sensibilidad del circuito también variando el valor del primer potenciómetro, que incrementará o disminuirá el voltaje pico de la señal de sierra. De esta manera se puede alcanzar el voltaje umbral en el segundo OPAM al cargarse más rápidamente nuestro capacitor. Se puede observar que la señal de diente de sierra no es tan perfecta, ya que requiere descargarse el capacitor. Por esto, el pulso dura un poco más de lo previsto, ya que el capacitor sigue superando el voltaje umbral incluso durante su descarga, por unos instantes. Existen diversos circuitos que funcionan como disparador, estos dependen de la aplicación que se desea hacer y de la carga a la que se desea alimentar.
VI. REFERENCIAS
Electrónica de Potencia – Mohan 3ra edición
Electrónica de Potencia – Rashid
Electrónica de Potencia - Eduard Ballester Portillo, Robert Pique López
Convertidores Conmutados de Potencia - Ana Pozo Ruz
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