BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA ELECTRÓNICA
Práctica 3: SCR aplicado en corriente alterna
Sistemas Electrónicos de Potencia Profesor: Víctor Manuel Perusquia Romero
Equipo siete:
Julio Cesar Mier Laguna Laguna Iván Juárez Guzmán Rafael Uribe Castellanos Ángel Eduardo Hurtado Rodríguez
Primavera 2017
Objetivo. Utilizar prácticamente tiristores en el control de una carga alimentada con corriente directa (DC) a partir de una fuente de alimentación de C.A.
Desarrollo. Paso 1. Arme el siguiente circuito (figura 1.0), sin cerrar el switch principal y colocando el potenciómetro en su punto de recorrido.
9v
Paso 2. Investigue y explique el propósito de la red ( RC) conectada en paralelo al SCR.
Se sabe que los tiristores son sensibles a las altas tensiones, a las altas corrientes y en general a cualquier forma de transitorios tanto en su magnitud como en su velocidad de variación. La aparición de sobretensiones o fuertes derivadas de tensión en tiristores puede ocasionar, entre otras consecuencias, la puesta en conducción indeseada de los mismos e incluso su destrucción, por lo que se debe contemplar la protección de los componentes semiconductores frente a ellas. Esta protección puede realizarse utilizando redes especiales de protección en paralelo con los tiristores a proteger, estas redes se denominan "SNUBBERS".
Las redes snubbers se utilizan para suprimir transitorios indeseables y eliminar problemas en los circuitos de conmutación con elementos inductivos y capacitivos. La conmutación en estos circuitos puede producir EMI (interferencias electromagnéticas) que afecten a otros equipos y si no se suprimen las sobretensiones transitorias se pueden exceder los límites de los dispositivos y producir su degradación o destrucción.
Paso 3. Calcule la red, con base a las especificaciones del SCR empleado. Para el diseño de nuestra red snubber, primero se calculó el valor de la resistencia de la red considerando que el voltaje nominal del motor es de 9v y la corriente nominal es de 0.524A podemos obtener a través de estos datos la resistencia equivalente de la carga que es de 17.17 Ω. Teniendo la resistencia de carga del motor podemos obtener la resistencia de la red snubber a través de la siguiente formula.
=
=
∗.4
= 2.29Ω
Donde Vs es el voltaje de la fuente en nuestro caso, I TS que es la corriente de descarga que es por convención 10 veces la corriente nominal de la carga. Teniendo la resistencia podemos calcular el capacitor teniendo una protección de voltaje con respecto del tiempo convencional para la conmutación de dispositivos SCR de 8 ∗ 1 0 siguiente formula.
=
0.632 ∗ 0.632 ∗ 12 = = 2.5 )(2.29 + 17.17) ( 8 ∗ 1 0 ( )( + )
Al re-calcular la red Snubber se obtienen nuevos valores para el capacitor y resistencia que debieron ser remplazados para el correcto funcionamiento del circuito, de este modo pudiendo implementar el circuito que se re-calculo (Figura 1.1):
Figura 1.1 Circuito implementado.
Paso 4. Cierre el switch principal, observando que la flecha del motor gire o intente girar. En caso de no girar nada, mueva el potenciómetro a fin de lograr el movimiento de la flecha del motor, si lo anterior no funciona, impulse la flecha manualmente. Al cerrar el switch el motor empezó a funcionar sin ninguna necesidad impulsar la flecha manualmente. Cuando el potenciómetro se encontraba en su máximo valor el motor básicamente no giraba en ningún sentido y parecía estático por lo que el motor se encontraba parado, poco a poco que disminuimos el valor del potenciómetro el motor comenzaba a girar hasta llegar a su máxima velocidad, el cual lo alcanza cuando el potenciómetro se encontraba en su mínimo valor.
Paso 5. Por medio del osciloscopio obtenga las formas de onda cuando el potenciómetro este en su máxima y mínima resistencia, en:
Entrada. Potenciómetro al mínimo valor.
Potenciómetro al máximo valor. |
Ánodo-Cátodo. Potenciómetro al mínimo valor.
Potenciómetro al máximo valor.
Carga. Potenciómetro al mínimo valor.
Potenciómetro al máximo valor.
Compuerta. Potenciómetro al mínimo valor.
Potenciómetro al máximo valor.
Paso 6. Formule sus conclusiones. Se observó a diferencia de prácticas pasadas, que este circuito contiene una carga inductiva lo cual genera un desfasamiento de la corriente, además de generar una pequeña corriente que puede causar que el dispositivo SCR no se desactive o pase a estado de no conducción, para lo cual la red Snubber nos sirve para reducir el estrés que se genera por el arranque del motor, además de asegurar que la pequeña corriente que genera la carga inductiva no interfiera en el funcionamiento del dispositivo SCR al momento de arrancar o pasar de un estado de no conducción a uno de conducción. Cuando el motor arranca se genera un aumento de corriente aproximadamente 6 veces de la que necesita el motor, por un pequeño instante de tiempo, cuando el motor comienza a moverse la corriente comienza a decaer a un punto estable y óptimo para el motor. Cuando se trató de obtener la forma de onda sobre la carga, no se pudo obtener una forma de onda muy estable, pero fue posible observar el ruido dentro de la toma de señal denominado ruido por efecto mecánico. Se observó el correcto manejo y conservación de un dispositivo SCR para cargas inductivas como el arranque de un motor protegiendo nuestro SCR por medio de una red Snubber. Además se pudo concluir que a través de un correcto cálculo de una red snubber se puede asegurar el funcionamiento del circuito evitando picos de tención o de corriente, dependiendo sea el caso, que puedan dañar el dispositivo al momento de conmutar además de ayudar con la corriente de retorno que pudiera producir la carga inductiva en nuestra práctica.
