File: ASIG_01. Asignatura: Electrónica Industrial. Industrial. Problemas propuestos y resueltos para el primer corte. 1. El tiempo de recuperación inversa de un diodo es trr=3 us y la velocidad del decremento o la reducción de la corriente en el diodo es di/dt = 30 A/us. Determine (a) La carga de almacenamiento Qrr y (b) la corriente inversa pico Irr. 2. Si el tiempo de recuperación inversa en un diodo es trr = ta + tb; explique de quién depende ta y tb. 3. Complete los valores no indicados en la siguiente gráfica y explique: (a) ¿Como es el funcionamiento de un diodo de potencia polarizado en directo? y (b) ¿Como es el funcionamiento de un diodo de potencia polarizado en inverso?. (c) De qué depende la tensión de bloqueo inversa en un diodo de potencia?.
4. ¿Que son cargas distorsionantes y por qué en un circuito con cargas distorsionantes no se cumple que el factor de potencia pf= cos(θ)?. 5. ¿Cual es el significado de los términos: (a) Distorsión armónica total (THD), (b) factor de forma (FF) y (c) factor de Cresta (CF)? 6. ¿Qué es la conmutación y de quien depende, explique con un ejemplo? 7. Complete las siguientes gráficas e indique para cada una de ellas: ¿Cual es el significado real de cada uno de los términos que aparecen?.
8. Indique en base a qué parámetros usted seleccionaría un diodo de potencia y por qué?. Puede ayudarse con la hoja de especificaciones del fabricante. 9. Explique como trabaja un SCR de potencia, (a) dibuje su curva característica indicando los puntos que usted considera importantes, (b) ¿Cuándo entra en conducción un SCR de potencia? (c) ¿Cuándo deja de conducir un SCR de potencia? (d) ¿Como está construida la compuerta de un SCR de potencia y cual es su función?. 10. Explique como es el modelo equivalente a transistores de un SCR de potencia. ¿De quién depende el valor de CJ2?.
11. Explique que efectos tiene el dv/dt sobre un SCR de potencia y como usted puede compensarlos? 12. Explique que efectos tiene el di/dt sobre un SCR de potencia y como usted puede compensarlos? 13. El rectificador de media onda de la figura es alimentado con una fuente sinusoidal ideal (Ls = 0) de 120 Vrms, 60 Hz y una carga RL con R=150 Ω, L=120mH. Determine: (a) Una expresión para la tensión en la carga en función del tiempo. (b) La tensión y la corriente promedio en la carga. (c) El ángulo de extinción β. (d) La tensión y la corriente rms en la carga, asuma hasta el armónico de orden 6. (e) La potencia absorbida por la resistencia. (f) El factor de distorsión (DF) y el factor de potencia. (g) La distorsión armónica total (THD%). (h) El factor de de forma (FF) y el factor de cresta (CF). (i) Haga una gráfica de la tensión y la corriente en la carga en función del tiempo. (j) Haga una gráfica de la tensión y la corriente en la fuente de alimentación en función del tiempo. (k) Haga una gráfica de la tensión en los diodos de potencia en función del tiempo. (l) Haga una grafica de barras donde se represente a la magnitud de la tensión en la carga y sus armónicos. (m) Haga una grafica de barras donde se represente a la magnitud de la corriente en fuente y sus armónicos. (n) Si ahora la fuente de tensión tiene una impedancia asociada de valor Ls= 10 mH, Calcule: ¿Cuanto vale el ángulo de conmutación (µ)? y ¿Cual será el nuevo voltaje promedio en la carga?. (ñ) Haga una gráfica donde se represente las formas de onda del voltaje de salida, el voltaje en los diodos e indique como afecta la conmutación al voltaje promedio de salida Vo?. 14. Repita el problema No. 13 para el siguiente circuito y adicionalmente indique: (o) ¿Cuál es el valor de la corriente promedio en cada diodo? (p) ¿Cuál es el valor de la tensión inversa de trabajo en cada diodo? (q) ¿Cuál es la corriente rms en cada diodo?
15. El rectificador de onda completa con filtro capacitivo de la figura está alimentado por una fuente de 120 VAC @ 60 Hz. R=500 Ohm, C= 100 uf. Determine: (a) El valor de las variaciones de voltaje en la carga (el ripple ∆ vo). (b) Determine el nuevo valor del condensador para que ∆ vo = 1%. (c) ¿Qué ocurre con la corriente is y en los diodos en el primer ciclo después de la energización, suponiendo que el condensador está totalmente descargado y su valor es muy elevado, por ejemplo: 10.000 uf, 100.000 uf? Puede ayudarse con el PSIM graficando estas señales ante un cambio en el valor del condensador.
Problemas propuestos del Libro de Daniel Hart.
Recomendados también: No. 3.13, 3.27, 3.31, 3.37
Respuestas del Libro de Daniel Hart.:
Problemas Resueltos (suponiendo corriente de carga constante Id): 16. En un rectificador monofásico no controlado de onda completa con Ls=0, la corriente constante por la carga Id=10 A, calcule la potencia suministrada a la carga: (a) Si vs es una tensión sinusoidal con Vs= 120 VAC rms, 60 Hz. (b) Si vs tiene la forma de onda de la figura No. 01.
RESPUESTA:
Vs=120.√2.sin(ωt) Por Fourier, para un rectificador no controlado de onda completa tenemos: ∞
∑ Vd . sin(hωt − θ ) con k=1,2,3,4,… Si la corriente de carga es ctte. id = Id
vd(ωt) = Vdo +
h
h
h = 2k
Podemos escribir la potencia promedio como:
Pd =
1
π
π∫
vd.id.d(ωt)
0
Pd =
1
π
π∫
[ o.Id + Vd .Id. Vd 2
2 . sin( 2ωt
− θ ) + Vd .Id. 2
4
2 . sin( 2ωt
− θ ) + ...]d(ωt) 4
0
∞
π
2
0
Id. 2 Pd = Vdo.Id + ∑ Vd . h.Ih , ⎯ ⎯→ Ih = ∫ sin(hωt − θh).d(ωt) π h = k π
π
0
0
1 ⎡ − cos(hωt − θh) ⎤ = [cos(θh) − cos( 2k π − θh] = 0 Ih = ∫ sin(hωt − θh).d(ωt) = ⎢ ⎥ h h ⎣ ⎦ Donde :
Pd = Vdo.Id =
2 Vm
π
.Id =
. 2 2 Vs
π
.Id =
2. 2 .120 V.10 A
π
= 1080.38W
Como Pd=Vdo.Id, para una onda cuadrada como la de la figura tenemos: 2
Vdo =
1
π
3
.π
2
400
3
3
∫ Vs(max).d(ωt) = Vs(max) = 0
Pd = Vdo.Id =
400 V.10 A
V
= 1333.33W
17. En un rectificador monofásico no controlado de onda completa con Ls=0 y corriente constante por la carga Id, obtenga los valores de corriente promedio y rms por cada diodo en función de Id.
18. En un rectificador monofásico no controlado de onda completa se tienen los siguientes datos: Vs=120 Volt, 60 Hz. Ls=1mH, Id=10 A. Calcule el ángulo de conmutación µ, Vd y Pd. ¿Cuál es el porcentaje de caída de tensión en Vd debida a Ls?
19. En un rectificador monofásico no controlado de onda completa se tienen los siguientes datos: Vs= onda cuadrada de amplitud 200 Volt, 60 Hz. Ls=1mH, Id=10 A. Calcule el ángulo de conmutación µ, Vd y Pd. ¿Cuál es el porcentaje de caída de tensión en Vd debida a Ls?
19. Obtenga el THD, DPF, PF y CF en un circuito rectificador monofásico con id=Id = Constante.
