disparo con ujt

Instituto Tecnológico De Tijuana

Ingeniería Electrónica

Electrónica de Potencia

Práctica No. 1

“Disparo con UJT”

Integrantes del equipo:

Alcaraz Valdés Julio Adrián

Sevilla Abundis Saúl

Fecha de realización: Fecha de entrega:

11 / 09 / 13 18 / 09 / 13

Instituto Tecnológico de Tijuana 1

Contenido

INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................... 2

I. UJT COMO DISPOCITIVO DE DISPARO PARA SCR Y TRIAC ............................................. 3

1.1. Teoría y operación de los SCR .................................................................................... 3

1.1.1. Formas de Onda SCR .......................................................................................... 4

1.2. TEORÍA Y OPERACIÓN DEL UJT .............................................................................. 6

1.2.1. Disparo de un UJT ................................................................................................ 6

1.2.2. Curva característica de corriente-voltaje de un UJT .............................................. 7

1.2.3. UJT en circuitos de disparo SCR .......................................................................... 9

1.3. TEORÍA Y OPERACIÓN DE LOS TRIACS .................................................................11

1.3.1. Formas de onda del Triac ....................................................................................12

III. OBJETIVO ...........................................................................................................................15

IV. MATERIAL Y EQUIPO:........................................................................................................16

V. PROCEDIMIENTO Y METODOLOGIA EXPERIMENTAL .....................................................17

VI. DISCUSION DE LOS RESULTADOS EXPERIMENTALES .................................................24

VII. CONCLUSIONES ...............................................................................................................25

VIII. BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................26


INTRODUCCIÓN

ste documento es una herramienta muy valiosa para comprender el

funcionamiento básico de la operación del UJT como dispositivo de disparo de

compuerta para el SCR y el Triac. En la primera parte de este escrito se presenta

de manera breve todo lo concerniente a la teoría y operación del SCR, UJT y Triac. En

la segunda parte se realizan experimentalmente y se comprueba el fiel funcionamiento

de dos circuitos de disparo; uno para el SCR mientras que el otro para un Triac. Por

último se redacta un resumen sobre los resultados obtenidos experimentalmente, para

terminar con las conclusiones.

E


I. UJT COMO DISPOCITIVO DE DISPARO PARA SCR Y TRIAC

1.1. Teoría y operación de los SCR

Un rectificador controlado de silicio (SCR, por sus siglas en inglés;

Silicon-controlled rectifier) es un dispositivo de tres terminales utilizado para controlar

corrientes más bien grandes a una carga. El símbolo esquemático para un SCR se

muestra en la Figura 1, junto con las abreviaciones y los nombres de sus terminales. Figura 1 | pedro

Un SCR actúa en gran parte como un interruptor. Cuando se enciende, se

presenta una trayectoria de baja resistencia para el flujo de corriente del ánodo al

cátodo; después actúa como un interruptor cerrado. Cuando se apaga, no puede fluir

corriente del ánodo al cátodo, entonces actúa como un interruptor abierto. Debido a

que se trata de un dispositivo de estado sólido, su acción de conmutación es muy

rápida.

El flujo de corriente promedio a una carga se puede controlar al colocar un SCR

en serie con la carga. Esta combinación se muestra en la Figura 2. El voltaje de

alimentación de la Fig. 2 es normalmente una alimentación de 60 Hz ca, pero puede

ser cd, en circuitos especiales. Si el voltaje de alimentación es ca, el SCR invierte una

cierta parte del tiempo del ciclo caen el estado encendido y el resto del tiempo en el

estado apagado. Para una alimentación de 60 Hz ca, el tiempo del ciclo es de 16.67

ms, el cual se divide entre el tiempo transcurrido en encendido y el tiempo transcurrido

en apagado. La compuerta controla la cantidad de tiempo transcurrido en cada estado.

La forma como la compuerta realiza esta tarea se describe más adelante.

Figura 1 | Símbolo esquemático y nombres de las terminales de un SCR.


Si transcurre una pequeña cantidad de tiempo en el estado encendido, la corriente

promedio transferida a la carga será pequeña, debido a que la corriente puede fluir de

la fuente a través del SCR hacia la carga sólo durante una parte del tiempo

relativamente corta. Si la señal de compuerta se cambia para provocar que el SCR esté

encendido durante una parte de tiempo grande, entonces la corriente de carga

promedio será mayor, debido a que ahora la corriente puede fluir de la fuente a través

de SCR hacia la carga durante un tiempo relativamente más largo. De esta forma la

corriente a la carga puede modificarse mediante el ajuste de la parte de cada ciclo que

el SCR está encendido.

Como su nombre lo sugiere, el SCR es un rectificador, así que transfiere

corriente sólo durante los medios ciclos positivos de la alimentación ca. El medio ciclo

positivo es el medio ciclo en el cual el ánodo del SCR es más positivo que el cátodo.

Esto significa que el SCR de la Fig. 2 no se puede encender por más de la mitad del

tiempo. Durante la otra mitad del tiempo del ciclo la polaridad del suministro es

negativa, y esta polaridad negativa provoca que el SCR se polarice inversamente, lo

cual impide que fluya corriente alguna a la carga.

1.1.1. Formas de Onda SCR

Los términos más utilizados para describir el funcionamiento de un SCR son el

ángulo de conducción y ángulo de retardo de encendido. El ángulo de conducción es el

número de grados de un ciclo ca, durante los cuales el SCR está encendido. El ángulo

de retardo de encendido es el número de grados de un ciclo ca que transcurren antes

de que el SCR se encienda. Por supuesto, estos términos están basados en la noción

del tiempo total del ciclo que es igual a 360 grados (360º).

La Figura 3 muestra las formas de onda para un circuito de control SCR para

dos diferentes ángulos de retardo de encendido. Permítanos interpretar en este

momento la Figura 3(a). En el momento en que el ciclo de ca comienza su alternancia

positiva, el SCR se apaga. Por tanto, éste tiene un voltaje instantáneo a través de sus

terminales de ánodo a cátodo equivalente al voltaje de alimentación. Esto es justo lo

que se observaría si se colocara un interruptor abierto dentro del circuito en lugar del

SCR. Dado que SCR bloqueando totalmente el voltaje de alimentación, el voltaje a

Figura 2 | Relación de circuito entre el suministro de voltaje, un SCR y la carga.


través de la carga (Vcarga) será cero durante este tiempo. La forma de onda de la

extrema izquierda de la Fig. 3(a) ilustra este hecho. Más a la derecha sobre los ejes

horizontales, la Fig. 3(a) muestra el voltaje de ánodo a cátodo (VAK) descendiendo a

cero después de cerca de un tercio del medio ciclo positivo; éste es el punto de 60º.

Cuando VAK cae a cero, el SCR se habrá “disparado” o encendido. Por tanto, en este

caso el ángulo de retardo de encendido es de 60º. Durante los siguientes 120º el SCR

actúa como un interruptor cerrado sin voltaje alguno a través de sus terminales. El

ángulo de conducción es 120º. La suma total del ángulo de retardo de encendido y el

ángulo de conducción siempre es de 180º.

La forma de onda del voltaje de carga de la Fig. 3(a) muestra que cuando el

SCR se enciende, el voltaje de suministro es aplicado a la carga. El voltaje de carga

entonces sigue al voltaje de suministro a través del resto del medio ciclo positivo, hasta

que el SCR nuevamente se apaga. El apagado ocurre a medida que el voltaje de

suministro atraviesa por cero.

En general, estas formas de onda muestran que antes de que el SCR se

encienda, el voltaje de suministro completo se bloquea a través de las terminales del

SCR, y la carga observa voltaje cero. Después de que el SCR se dispara, el voltaje de

suministro total cae a través de la carga, y el SCR cae a voltaje cero. EL SCR se

comporta justo como un interruptor de acción rápida.

La Figura 3(b) muestra las mismas formas de onda para un ángulo de retardo de

disparo diferente. En estas formas de onda, el ángulo de retardo de disparo es de cerca

de 135° y el ángulo de conducción de 45° aproximadamente. La carga observa el

voltaje de alimentación durante un tiempo mucho más pequeño en comparación con la

fig. 3(a). Como resultado, la corriente promedio es más pequeña.

Figura 3 | Forma de onda ideal del voltaje principal VAK en las terminales del SCR y del voltaje

de carga: (a) para un ángulo de retardo de disparo de 60º, ángulo de conducción de 120º, (b) para

un ángulo de retardo de disparo de aproximadamente 135º, ángulo de conducción de 45º.


1.2. TEORÍA Y OPERACIÓN DEL UJT

1.2.1. Disparo de un UJT

El UJT es un dispositivo de tres terminales, las cuales se denominan como

emisor, base 1 y base 2. El símbolo esquemático y las ubicaciones de las terminales se

muestran en la Figura 4 (a).

En términos simples, el UJT opera de la siguiente forma.

1. Cuando el voltaje entre el emisor y la base 1, VEB1, es menor que un cierto

valor denominado voltaje pico, Vp, el UJT está apagado, y no puede fluir corriente de E

a B1 (IE = 0).

2. Cuando VEB1 excede a Vp, en una pequeña cantidad, el UJT se dispara o se

enciende. Cuando esto sucede, el circuito de E a B1 se convierte en prácticamente un

circuito cerrado y la corriente empieza a surgir de una terminal hacia la otra. En

virtualmente todos los circuitos UJT, la ráfaga de corriente de E a B1 es fugaz y el UJT

rápidamente se revierte de regreso a la condición de apagado.

Como lo muestra la Figura 4(b), se aplica un voltaje cd externo entre B2 y B1,

siendo B2 la terminal más positiva. El voltaje entre las dos terminales de base se

simboliza mediante VB2B1, como se indica. Para una tipo dado de UJT, el voltaje pico

Vp será un cierto porcentaje fijo de VB2B1 más 0.6 V. Este porcentaje fijo se denomina

Figura 4 | (a) Símbolo esquemático y nombres de terminales de un UJT. (b) Un UJT conectado

dentro de un circuito simple. Este diagrama muestra la corriente de emisor (IE), el voltaje

emisor a base 1 (VEB1) y el voltaje base 2 a base 1 (VB2B1).


el coeficiente de separación intrínseco, o simplemente coeficiente de separación del

UJT, y se simboliza como ɳ.

Por esto el voltaje pico de un UJT puede escribirse como

donde 0.6 V es el voltaje directo de encendido a través de la unión de silicio pn que

existe entre el emisor y la base 1.

1.2.2. Curva característica de corriente-voltaje de un UJT

Existe una cierta resistencia interna entre las dos terminales base B2 y B1. Esta

resistencia es aproximadamente de 5-10 kΩ para la mayoría de los UJT y se muestra

como rBB en la Figura 5(a). En la estructura física de un UJT, la terminal de emisor

hace contacto con el cuerpo principal del UJT en algún lugar entre la terminal B2 y la

terminal B1. De esta forma se crea un divisor de voltaje natural, dado que rBB se divide

en dos partes, rB2 y rB1. Esta construcción la sugiere el circuito equivalente en la

fig. 5(a). El diodo en esta figura indica el hecho de que el emisor es material de tipo p,

mientras que el cuerpo principal de un UJT es material de tipo n.

Por tanto, se forma una unión pn entre la terminal de emisor y el cuerpo del UJT.

(1)

Figura 5 | (a) Circuito equivalente de un UJT. La resistencia total entre B2 y B1 se denomina

rBB. La cual se divide en dos partes, rB2 y rB1. El emisor se conecta mediante un diodo a la unión

de rB2 y rB1. (b) Curva característica de corriente en función del voltaje de un UJT (IE versus

VEB1). Los cuatro puntos importantes sobre esta curva se denominan voltaje pico (Vp), corriente

pico (Ip), voltaje de valle (Vv) y corriente de valle (Iv).


El voltaje total aplicado VB2B1 se divide entre las dos resistencias internas rB2 y

rB1. La parte del voltaje que aparece a través de rB1 está dada por

La cual es simplemente la ecuación de un divisor de voltaje en serie, aplicado al circuito

de la fig. 5(a).

Para disparar al UJT, el voltaje de E a B1 debe ser lo suficientemente grande

para polarizar directamente al diodo de la figura 5-2(a) y descargar una pequeña

cantidad de corriente en la terminal de emisor. El valor de VEB1 requerido para lograr

esto deberá ser igual a la suma del voltaje de encendido directo del diodo más la caída

de voltaje a través de rB1, o

para disparar el UJT. Al comparar ésta con la ecuación (1) se observa que el

coeficiente de separación sólo es la proporción de rB1 a la resistencia total interna, o

La resistencia total interna rBB se denomina resistencia inter base.

En la Figura 5 (b), se muestra el mecanismo por el cual el UJT se dispara.

Cuando el voltaje emisor a base 1 se eleva al voltaje pico VP y comienza a fluir una

pequeña corriente de emisor, el UJT “rompe” de regreso a un voltaje más pequeño

entre las terminales de emisor y base 1. Este voltaje más pequeño se denomina voltaje

de valle y se simboliza por VV en la figura 5 (b). Esta transición conductiva se presenta

debido al drástico incremento en el número de portadores de carga disponibles en la

región B1 cuando la corriente de emisor comienza a fluir lentamente en el cuerpo

principal del dispositivo. Desde un punto de vista externo, parece como si rB1 cayera

prácticamente a cero ohms en muy poco tiempo.

Es conveniente considerar a rB1 como una resistencia cuyo valor varía de forma

drástica, desde su valor original de estado apagado hasta prácticamente cero ohms. La

resistencia de rB2, por otro lado, es fija en su valor original de estado apagado. Cuando

rB1 cae prácticamente a cero ohms, el circuito emisor a base 1 permite que un

capacitor externo se descargue a través de este dispositivo. Dado que rB2 mantiene su

alta resistencia original en este momento, no se presenta un pico de corriente

inmanejable de la fuente de alimentación cd de B2 a B1.

(2)


El capacitor externo rápidamente se descarga hasta el punto donde ya no podrá

entregar la corriente mínima requerida para mantener el UJT encendido. Esta corriente

mínima requerida se denomina la corriente de valle y se simboliza por IV, como se

muestra en la figura 5(b).

Cuando el flujo de corriente del emisor a la base 1 disminuye ligeramente a un poco

menos de la corriente de valle, el UJT se revierte al estado apagado. Una vez que

regresó al estado apagado, no fluye corriente de E a B1, y VEB1 nuevamente debe

ascender a VP para disparar el dispositivo una segunda

1.2.3. UJT en circuitos de disparo SCR

El UJT es prácticamente ideal como dispositivo de disparo para los SCR. La

mayoría de los principios de disparo de UJT se aplican de igual forma a los triacs.

Existen varios motivos para la compatibilidad entre los UJT y los SCR:

1. El UJT genera una salida de tipo pulso, la cual es excelente para lograr el

encendido seguro de un SCR sin poner en riesgo la capacidad de disipación de energía

de la compuerta SCR.

2. El punto de disparo del UJT es inherentemente estable sobre un rango amplio

de temperatura. Esto anula la inestabilidad de temperatura de los SCR.

3. Los circuitos de disparo del UJT son fácilmente adaptables para control de

retroalimentación.

En la Figura 6(a) se muestra el método clásico para disparar un SCR con un

transistor mono unión. En este circuito, el diodo Zener ZD1 recorta la forma de onda V1

al voltaje Zener (generalmente cercano a 20 V para uso con una fuente de alimentación

de 120 V ca) durante el medio ciclo positivo de la línea ca. Durante el medio ciclo

negativo, ZD1 se polariza directamente y mantiene a VS cercano a 0 V. La forma de

onda de VS se muestra en la Figura 6(b).

Una vez que el voltaje cd VS se ha establecido, lo cual ocurre muy pronto

después de cruzar cero hacia la parte positiva de la línea de ca, CE comienza a

cargarse a través de RE. Cuando CE alcanza el pico de voltaje del UJT, el UJT se

dispara, creando un pulso de voltaje a través de R1. Esto dispara al SCR, permitiendo

de este modo, el flujo de corriente a través de la carga para el resto del medio ciclo

positivo. La forma de onda de VR1 y la forma de onda de VLD se muestran en

la Figura 6(c) y (d).


Este arreglo de circuito proporciona una sincronización automática entre el pulso

de disparo del UJT y la polaridad del SCR. Es decir, siempre que el UJT entregue un

pulso, se garantiza que el SCR tendrá la correcta polaridad de voltaje de ánodo a

cátodo para encenderse.

La energía de la carga está controlada por el potenciómetro RE. Cuando RE es

bajo, CE se carga rápidamente, ocasionando un disparo anticipado del UJT y del SCR.

Esto da por resultado una corriente promedio alta a través de la carga. Cuando RE es

grande, CE se carga de forma más lenta, ocasionando un disparo demorado y una

menor corriente de carga promedio.

Figura 6 | (a) UJT utilizado para disparar un SCR. Cuando el UJT se dispara, activa al SCR. El

ángulo de retardo de disparo es ajustado por RE. (b) Forma de onda de VS. Prácticamente es una

forma de onda cuadrada perfecta. (c) Forma de onda de VR1, la cual se aplica a la compuerta de

SCR. El voltaje en reposo de VR1 (el voltaje entre picos) debe ser menor que el voltaje de

disparo de la compuerta del SCR. (d) Forma de onda del voltaje de carga, con un ángulo de

retardo de disparo de cerca de 60°.


1.3. TEORÍA Y OPERACIÓN DE LOS TRIACS

Un triac es un dispositivo de tres terminales usado para controlar la corriente

promedio que fluye a una carga. Un triac se diferencia de un SCR en que éste puede

conducir corriente en cualquier dirección cuando está en ENCENDIDO. El símbolo

esquemático de un triac se muestra en la Figura 7(a), junto con los nombres y

abreviaturas de sus terminales.

Cuando el triac está en APAGADO, no puede fluir corriente entre las terminales

principales sin importar la polaridad del voltaje aplicado externamente. En

consecuencia el triac actúa como un interruptor abierto.

Cuando el triac está en ENCENDIDO, existe una ruta de flujo de corriente de

baja resistencia de una terminal hacia la otra, con la dirección del flujo dependiendo de

la polaridad del voltaje externamente aplicado. Cuando el voltaje es más positivo en

MT2, la corriente fluye de MT2 a MT1. Cuando el voltaje es más positivo en MT1, la

corriente fluye de MT1 a MT2. En cualquier caso el triac actúa como un interruptor

cerrado.

La relación de circuito entre el voltaje de alimentación, el triac y la carga se

ilustra en la Figura 7 (b). Un triac se coloca en serie con la carga justo como un SCR,

como esta figura muestra. La corriente promedio suministrada a la carga se puede

variar mediante el cambio de la cantidad de tiempo por ciclo que el triac permanece en

su estado ENCENDIDO. Si permanece una pequeña parte de tiempo en el estado

ENCENDIDO, el flujo de corriente promedio durante muchos ciclos será bajo. Si una

parte considerable del tiempo del ciclo transcurre en el estado ENCENDIDO, entonces

la corriente promedio será alta.

Un triac no está limitado a 180º de conducción por ciclo. Con la distribución de

disparo apropiada, puede conducir durante 360º completos por ciclo. Por tanto,

proporciona control de potencia de onda completa en lugar del control de potencia de

media onda posible con un SCR.


Los triacs tienen las mismas ventajas que los SCR y los transistores sobre los

interruptores mecánicos. No tienen rebote de contacto, no forman arcos a través de

contactos parcialmente abiertos, y operan mucho más rápido que los conmutadores

mecánicos, por tanto producen un control de corriente más preciso.

1.3.1. Formas de onda del Triac

Las formas de onda del triac son muy similares a las formas de onda del SCR a

excepción de que pueden disparar en el medio ciclo negativo. La Figura 8 muestra las

formas de onda tanto del voltaje de carga como del voltaje de triac (a través de las

terminales principales) para tres condiciones diferentes.

Las formas de onda de la Figura 8(a) muestra el triac APAGADO durante los

primeros 30º de cada medio ciclo; durante estos 30º el triac actúa como un interruptor

abierto. En este lapso de tiempo el voltaje completo de línea cae a través de las

terminales principales del triac, sin voltaje aplicado a la carga. Por tanto, no existe un

flujo de corriente a través del triac o la carga.

La parte del medio ciclo durante el cual esta situación existe se denomina ángulo de

retardo de disparo, justo como sucedió para un SCR.

También en la Figura 8(a), después de que han transcurrido 30º, el triac se

dispara o se enciende, y se vuelve como un interruptor cerrado. En este instante el triac

comienza a conducir corriente a través de sus terminales principales y de la carga, y

continúa transportando corriente de carga durante lo que resta del medio ciclo. La parte

del medio ciclo durante la cual el triac se enciende se denomina ángulo de conducción.

El ángulo de conducción en la Figura 8(a) es de 150º. Las formas de onda muestran

que durante el ángulo de conducción el voltaje de la línea entero se aplica a la carga,

con la aparición del voltaje cero a través de las terminales principales del triac.

Figura 7 | (a) Símbolo esquemático y nombres de terminales de un triac. (b) Circuito triac que

muestra la forma en que están conectados el voltaje de alimentación, la carga y el triac.


La Figura 8(b) muestra las mismas formas de onda con un ángulo de retardo de

disparo más amplio. El ángulo de retardo es de 120º y el ángulo de conducción es de

60º en la fig. 8(b). Dado que la corriente fluye durante una menor parte del ciclo total en

este caso, la corriente promedio será menor que lo que fue para la condición de la

fig. 8(a). Por tanto, se transfiere menos potencia de la fuente a la carga.

Figura 8 | Formas de onda del voltaje de terminal principal y voltaje de carga del triac para tres

condiciones diferentes. (a) El retardo de disparo es igual a 30º tanto para el medio ciclo positivo

como para el medio ciclo negativo. (b) El retardo de disparo es igual a 120º para ambos medios ciclos.

(c) Ángulos de retardo de disparo desiguales para los medios ciclos positivo y negativo. Esto es, por

lo general, indeseable.


Los triacs, como los SCR y como la mayoría de los demás dispositivos

semiconductores, muestran variaciones notoriamente amplias en sus características

eléctricas. Este problema es en especial evidente con los triacs debido a que a menudo

sucede que los requerimientos de disparo son distintos para las dos polaridades

diferentes de voltaje de alimentación. La fig. 8(c) muestra las forma de onda que ilustra

este problema. La forma de onda de triac de la fig. 8(c) muestra un ángulo de retardo

más pequeño en el medio ciclo positivo que en el medio ciclo negativo debido a la

tendencia del triac de dispararse más fácilmente en el medio ciclo positivo. Otro triac

del mismo tipo podría tener la tendencia de activarse más fácilmente en el medio ciclo

negativo; en ese caso el ángulo de retardo negativo sería más pequeño. Algunas veces

ese comportamiento de disparo inconsistente no se puede tolerar.


III. OBJETIVO

Comprender la terminología de los dispositivos electrónicos de disparo y diseñar

circuitos con dispositivos discretos


IV. MATERIAL Y EQUIPO:

Osciloscopio

Puntas de prueba con atenuación 10:1.

Multímetro

Resistencias 2.2 KΩ, 1 KΩ.

Potenciómetro 2.2 KΩ.

Foco 120 VAC, 100 W.

Capacitor 0.68 micro faradios.

Diodo Zener D1N4474

UJT 2N4871

SCR 2N1597

Transformador de aislamiento.


V. PROCEDIMIENTO Y METODOLOGIA EXPERIMENTAL

El SCR y el TRIAC son dispositivos electrónicos de estado sólido con los cuales es

posible ajustar la potencia que se entrega a una carga, empleando de manera

adecuada su disparo mediante el UJT.

1. Construya el circuito de la Figura 9, con el osciloscopio mida los voltajes en la

carga, capacitor y compuerta, varié lentamente el potenciómetro R4 en todo su

rango y observe el cambio en las señales.

El circuito de la Fig. 9 presenta el esquema básico para disparar el SCR mediante un

UJT. En la Sección 1.2.3 se menciona el funcionamiento detallado de cada uno de los

dispositivos que lo integran.

El UJT se disparará siempre y cuando exista en su terminal de emisor un voltaje mayor

a su Vp, lo que significa que el capacitor C1 debe cargarse hasta dicho valor si es que

se quiere disparar el UJT, tal y como se presentó en la Sección 1.2.1.

A continuación se presentan tres casos para diferentes valores de R2, lo que derivará

en la modificación del ángulo de disparo y conducción del SCR

Figura 9 | UJT como disparador del SCR.


Con R2 = 83.5 KΩ se tienen las respuestas presentes en la Figura 10.

En la Figura 10 (a) se muestra la carga del capacitor, transcurrido 6.800 ms el UJT

entra en conducción, por lo que el capacitor se descarga a través de R1. Esta descarga

provoca la ráfaga de corriente necesaria en la compuerta para que el SCR entre en

conducción, en la Figura 10 (b) se aprecia el voltaje presente en la compuerta. En la

Figura 10 (c) se presenta el lapso de tiempo que dura encendido el SCR, se observa

cómo se trasmite voltaje a la carga solo por un pequeño lapso de tiempo, por lo que la

corriente promedio es poco en la carga.

(a) (b)

(c)

Figura 10 | R=83.5 KΩ. (a) carga en el capacitor. (b) Voltaje en la compuerta. (c) voltaje en la carga.


Con R2 = 56.2 KΩ se tienen las respuestas presentes en la Figura 11.

R2 disminuyó de valor, lo que significa que mayor carga se acumulará en el capacitor

conforme trascurre el ciclo positivo de ca en el diodo Zener, por lo que el voltaje Vp

necesario para activar el UJT se alcanzará más rápido que en el caso de R2 = 83.5 KΩ.

En la Figura 11 (a) se muestra la carga en el capacitor el cual se descarga mucho más

rápido que en la Figura 10 (a) debido a que tarda menos en activar al UJT. En la

Figura 10 (b) se muestra el voltaje en la compuerta. En la Figura 11 (c) se observa el

voltaje en la carga, el cual en promedio es mayor al caso anterior ya que al activarse el

UJT más rápido provoca que el SCR también lo haga, por lo que la carga aprovecha el

aumento en el tiempo de conducción del SCR.

(b)

(c)

(a)



Por último, se tomaron las mediciones con una resistencia mínima de R2= 16.25 KΩ,

en la Figura 12 se muestran las diferentes formas de onda en cada sección del circuito

Este es el caso en el cual la carga aprovecha la mayor cantidad de potencia entregada

por la fuente de alimentación, como se observa en la Figura 12(a) el capacitor alcanza

casi de manera inmediata el voltaje Vp del UJT, y de manera síncrona el SCR se activa

muy temprano en el ciclo positivo de ca, por lo que en el resto del ciclo positivo el SCR

se encuentra en el estado de conducción. El voltaje entregado a la carga se muestra en

le Figura (c), en ella se observa como el ángulo de conducción es mucho mayor que los

dos casos anteriores, por ende mayor es la potencia absorbida por la carga.

(a) (b)

(c)



2. Construya el circuito de la Figura 12, con el osciloscopio mida los voltajes en la

carga, capacitor y compuerta, varié lentamente el potenciómetro R4 en todo su

rango y observe el cambio en las señales.

En la Figura 12 se muestra el esquema electrónico de disparo del Triac mediante

un transistor de mono unión UJT, los detalles y por menores de todos y cada uno de los

componentes que lo integran se describen en la Sección 1.2.3, sin embargo cabe

mencionar que el funcionamiento de este circuito es muy similar al circuito de disparo

del SCR, con la novedad que en la carga que aparece en el circuito de la Figura 12

recibe la señal de ac de alimentación en el ciclo positivo como en el negativo, ya que el

SCR es un dispositivo bidireccional lo significa que el Triac conduce en los dos ciclos.

Al igual que en el SCR, es posible modificar el ángulo de retardo y conducción

del Triac al cambiar el tiempo de disparo del emisor en el UJT mediante la variación de

carga en el capacitor al alterar R3.

A continuación se muestran las diferentes respuestas de señal en el capacitor y

la carga al variar R3.

Figura 12 | Circuito de disparo del Triac mediante UJT.


En la Figura 13 se observan las diferentes respuestas del circuito para una R3=110 KΩ.

,

En la Figura 13 (a) se muestra la carga en el capacitor, el ángulo de retardo del Triac

está dado entonces por el tiempo que tarda el capacitor en llegar al voltaje Vp del UJT,

en este caso dicho valor depende de la resistencia R3. En la Figura 10(b) se observa

que el voltaje en la carga es simular a la del SCR, sin embargo para este caso la carga

recibe la señal en el ciclo positivo y negativo, lo que se deriva en mayor corriente

promedio en la carga, y por consiguiente mayor potencia.

En la Figura 14 se presenta de manera física como afecta a una carga luminosa

el hecho que solo reciba la señal de voltaje en un lapso muy corto de la señal de

alimentación dada en la Figura 13 (b). En la fig. 14 se observa entonces como la

iluminación de la carga es muy baja.

Figura 13 | (a) carga en el capacitor, (b) voltaje en la carga.

(a) (b)

Figura 14 | Iluminación del foco al recibir la señal de la Fig. 13(b)


En la Figura 15 se muestra la respuesta del sistema para una R3=10 KΩ.

En la Figura 15 (a) se muestra la carga en el capacitor, en la cual el tiempo es menor

debido a que la resistencia R3 cambio de valor respecto a la Figura 14(a). Una vez que

el voltaje en el capacitor alcanza el valor Vp del UJT, este último entra en conducción

provocando una ráfaga de corriente a través del emisor hacia la Base 1. Dicha ráfaga

llega hasta el primario del transformador de acoplamiento, en el cual a su vez se

descarga el capacitor. La corriente en el primario provoca una pequeña corriente

inducida en el secundario del transformador la que llega hasta la compuerta del Triac,

la cual es suficiente para activarlo. En la Figura 15 (b) se muestra el voltaje en la carga,

el cual a diferencia del SCR en el triac existe conducción en los dos ciclos de la señal

de alimentación debido a su característica de bidireccional, tal y como se presentó en la

Sección 1.3. El ángulo de conducción de la Fig. 15 (b) es mayor al de la Fig. 13 (b) ya

que la activación del Triac es más rápida debido a la sincronía que existe con la

activación pronta del UJT.

En la Figura 16 se presenta la iluminación del foco al recibir la señal de voltaje

de la Figura 15 (b). Se observa como la iluminación es mayor que la presente en la

Fig. 14 debido a que el Triac permanece conduciendo en un ángulo de conducción más

elevado, ocasionando un corriente promedio y potencia promedio mayor en la carga.

Figura 15 | (a) carga en el capacitor, (b) voltaje en la carga.

(a) (b)

Figura 16 |Iluminación del foco al recibir la señal de la Fig. 15 (b).


VI. DISCUSION DE LOS RESULTADOS EXPERIMENTALES

Los formas de onda del capacitor, las compuertas y la carga obtenidas

experimentalmente son muy similares a las que se muestran en la Sección 1, por lo

que se concluye que la teoría planteada en dicha sección es totalmente verídica, con lo

que se demuestra que el SCR y el Triac pueden ser utilizados para controlar la

potencia y corriente promedio entregadas a una carga conectada a ca.

Una de las principales dificultades que se presentaron al realizar la práctica fue

la medición con el osciloscopio en algunas partes del circuito, ya que provocamos

accidentalmente un corto circuito el cual dejo como consecuencias un Triac y un UJT

totalmente dañados. Este problema se corrigió aislando las puntas del osciloscopio

mediante un transformador de acoplamiento, todo esto para evitar algún corto.

Es este documento no se presenta ningún tipo de simulación debido a que el

programa de simulación virtual Multisim 11.0 no cuenta en su archivo de componentes

con ningún tipo de UJT, por lo que se imposibilitó cualquier tipo de simulación de los

circuitos de activación de compuerta para el SCR y Triac.


VII. CONCLUSIONES

Nunca antes habíamos trabajado con un SCR o un Triac, mucho menos con un

UJT, por lo que la realización la realización de esta práctica nos amplió la perspectiva

sobre el tipo de controles eléctricos de potencia en circuitos de ca. Sobre todo si se

quiere controlar la corriente y potencia promedio en cualquier tipo de carga.

Controlar el tiempo de activación del UJT mediante su compuerta es

prácticamente lo esencial para entregar a la carga cierta potencia promedio, ya que el

SCR y el Triac podrían verse solo como una extensión de potencia del UJT, solo que el

primero es unidireccional mientras que el segundo es bidireccional.


VIII. BIBLIOGRAFIA

o Electrónica industrial moderna. Quinta edición. Timothy J. Maloney. Pearson

Prentice Hall.

disparo con ujt

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