Instituto Tecnolgico De Tijuana

Ingeniera Electrnica

Electrnica de Potencia

Disparo con redes pasivas RC Integrantes del equipo: Alcaraz Valds Julio Adrin Sevilla Abundis Sal

Fecha de realizacin: Fecha de entrega: 14 / 11 / 13 14 / 11 / 13

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Contenido INTRODUCCIN ....................................................................................................................... 2

I. Disparo con redes pasivas RC ................................................................................... 3

III. OBJETIVO ........................................................................................................................... 7

IV. MATERIAL Y EQUIPO: .................................................................................................... 8

V. PROCEDIMIENTO Y METODOLOGIA EXPERIMENTAL ........................................... 9

VI. DISCUSION DE LOS RESULTADOS EXPERIMENTALES ................................... 12

VII. CONCLUSIONES ........................................................................................................... 13

VIII. BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................... 14

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INTRODUCCIN

Este documento presenta un circuito alternativo de control de compuerta

de un tiristor, con el cual es posible tener un mayor control en la potencia

entregada a la carga al variar el ngulo de retardo a ms de 90 grados. En la

primera parte del texto se presenta la teora bsica de dichos circuitos. En la

segunda parte se muestran los resultados obtenidos prcticamente en el

laboratorio de electrnica. Se finaliza con la discusin de los resultados

experimentales y con una conclusin general.

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I. Disparo con redes pasivas RC

El mtodo ms simple de control de compuerta es adicionando un

capacitor en el extremo inferior de la resistencia del terminal de compuerta, tal

como se muestra en la Figura 1. La ventaja de este circuito es que el ngulo de

disparo puede ajustarse a ms de 90 grados.

Fig. 1. Circuito de control de compuerta de un SCR por red pasiva RC.

En el circuito de la Fig. 1 cuando la fuente AC es negativa, el voltaje inverso a

travs del SCR es aplicado al circuito de disparo (R1+R2)C1, cargando el

capacitor C1 su placa superior negativa y su placa inferior positiva, por lo que el

SCR no se activa. Cuando la fuente entra en su semiciclo positivo, el voltaje

directo a travs del SCR tiende a cargar C1 en la polaridad opuesta. Sin

embargo, la formacin de voltaje en la direccin opuesta es retardada por la

constante de tiempo (R1+R2)C1 de la red pasiva RC. Este retardo en la

aplicacin de un voltaje positivo a la puerta, puede extenderse ms all de 90.

Cuanto mayor sea la magnitud de la resistencia del potencimetro, ms tiempo

toma C1 en cargar positivamente su placa superior, y ms tarde se activar el

SCR [1].

Esta idea puede ampliarse utilizando cualquiera de los circuitos de disparo de

la Fig. 2. En La Fig. 2a, se ha adicionado una resistencia en la terminal de

compuerta, y se requiere por tanto que el capacitor se cargue por encima de

0,6 V para disparar al SCR. Con la resistencia conectada, el voltaje del

capacitor debe alcanzar un valor lo suficientemente alto para inyectar la

corriente de compuerta necesaria a travs de la resistencia y hacia la terminal

V1

60 Hz

120 V

C1

R4

R2

R1

SCR

4

de compuerta. Dado que C1 ahora se carga a un voltaje ms alto, el disparo es

an ms retardado.

La Fig. 2b muestra una red RC doble para el control de compuerta. En este

esquema, el voltaje retardado de C1 es utilizado para cargar C2, resultando

an ms retardo en la formacin del voltaje de compuerta. Los capacitores de

la Fig. 2 generalmente estn en el rango de 0.1 a 1 F. Para la magnitud dada

de los capacitores, el mnimo ngulo de disparo (mxima corriente de carga),

se determina por medio de las resistencias R1 y R3 y el mnimo ngulo de

disparo, (mnima corriente de carga), se determina sustancialmente por la

magnitud de la resistencia variable R2.

Los fabricantes de SCR proporcionan curvas detalladas para ayudar a la

seleccin de resistencias y capacitores para los circuitos de control de

compuerta de la Fig. 2. En trminos generales, cuando estos circuitos de

control se utilizan con una fuente AC de 60 Hz, La constante de tiempo RC del

circuito debe estar en el rango de 1 a 30 ms. Es decir, para el circuito simple

RC de la Fig. 2a, el producto (R1+R2)* C1 debe estar en el

rango de 1 ms a 30 ms. Para el circuito doble RC de la Fig. 2b, (R1+ R2)*C1

debe estar comprendido en este rango, lo mismo que R3C2.

Fig. 2. Circuitos de disparo RC mejorados. a) Adicionando una resistencia en R3 en la

compuerta. b) Adicionando una red R3C2 en la compuerta.

R4

C2

SCR

R2

R1

R3

C1

(a)

R1

SCRR3

(b)

V1

60 Hz

120 V

R4

V1

60 Hz

120 VR2

C1

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Las formas de onda de las seales para el circuito de la Fig. 2b se muestran en

la Figura 3.

Fig.3. Graficas de las seales del circuito de disparo RC.

El uso de redes pasivas RC para disparo de TRIAC se muestra en la Fig. 4. El

circuito 4a y 4b funcionan de forma muy similar a los circuitos de la Fig. 2 solo

que en este caso al TRIAC conduce en dos direcciones cuando este se activa,

produciendo en la carga una seal alterna de fase recortada para cada

semiciclo, el TRIAC se activa cuando alcanza el valor de cebado o activacin

de compuerta Igt. Las formas de onda de las seales para este circuito se

muestran en la Figura 5.

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Fig.4. a) Circuito simple de control de compuerta para un TRIAC. b) Circuito de control

mejorado, el cual proporciona un amplio rango de ajuste del ngulo de disparo.

Fig.5. Graficas de las seales del circuito de disparo RC con TRIAC.

C1

R2R3 TRIACR3

(a)

V1

60 Hz

120 V

V1

60 Hz

120 V

(b)

R2

R4R4

R1

C1

TRIAC

C2

R1

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III. OBJETIVO Comprender el funcionamiento de circuitos de control de energa elctrica con

SCR y TRIAC usando redes pasivas RC (Resistiva-Capacitiva).

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IV. MATERIAL Y EQUIPO:

Osciloscopio 3 canales diferenciales

Puntas de prueba con atenuacin 100:1

R4 Foco 100 W 120 VAC

SCR MCR12D o equivalente

TRIAC MAC210-6 o equivalente

R1 Resistencia 22 K

R2 Potencimetro 500 K

R3 Resistencia 50 K

C1,C2 Capacitores 0.22f

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V. PROCEDIMIENTO Y METODOLOGIA EXPERIMENTAL 1.- Construya el circuito de la Figura 2b. En el caso de no tener los elementos

de la lista de materiales con los valores indicados, recalcule los valores de los

dispositivos a usar para un buen funcionamiento del circuito.

2.- Mida los voltajes en la carga, compuerta y SCR. Grafique las seales

medidas. Verifique que sean las seales que esperaba ver.

Como se menciono en la primera seccin de este documento, al agregar un

capacitor al circuito de disparo de compuerta podemos retardar a ms de 90

grados en angulo de disparo. En la Figura 6 se muestra la seal en la carga.

Podemos observar que efectivamente el angulo de conduccion en la carga

disminuy debido a que el angulo de retardo aumento.

Fig. 6. Voltaje en la carga con SCR.

En la Figura 7 se muestra la cada de voltaje en las terminales del SCR

asociada al mismo retardo de la Fig. 6.

Fig. 7. Voltaje en el SCR.

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En la Figura 8 se muestra el voltaje en la compuerta, como era de esperarse

solo se distorsiona (se activa) en el semiciclo positivo ya que se trata de un

SCR.

Fig. 8. Voltaje en la compuerta del SCR.

4.- Construya el circuito de la Figura 4b y repita el paso 2 y 3 anteriores.

Como se trata ahora de un Triac, las formas de onda sern similar a las del

SCR, con la diferencia que el Triac puede comportarse como un circuito

cerrado en ambos semiciclos se la seal de CA.

Al igual que el SCR, el ngulo de disparo de un Triac puede ajustarse ms all

de 90 grados si se agrega una red con dos capacitores en su circuito de

activacin de compuerta. En la Figura 9 se presenta el voltaje en las terminales

de Triac y se prueba lo anterior al mostrar como el ngulo de disparo es mayor

a 90 grados

Fig. 9. Voltaje en el Triac.

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En la Figura 10 se muestra el voltaje en la carga referido a la disminucin del

ngulo de conduccin relacionado con el incremento del ngulo de retardo a

partir de las redes RC la compuerta.

Fig. 10. Voltaje en la carga.

En la Figura 11 se muestra el voltaje en la compuerta.

Fig. 11. Voltaje en la compuerta.

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Todas las grficas obtenidas en el laboratorio coinciden con las formas de onda

presentes en el marco terico, por lo que se demuestra que dicha teora es

verdica y el buen funcionamiento de los circuitos que se implementaron

fsicamente.

VI. DISCUSION DE LOS RESULTADOS EXPERIMENTALES

Realmente est a sido una de las practicas que se nos han facilitado

ms, debido a que ya conocamos el funcionamiento del SCR y del Triac ya

que los habamos estudiado en prcticas anteriores pero con diferentes

dispositivos de disparo en la compuerta.

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VII. CONCLUSIONES

Los circuitos aqu presentes son de gran utilidad si se quiere tener un

mayor control de potencia en la carga, ya que con las redes de RC agregadas

en la compuerta es posible extender el ngulo de retardo ms all de 90

grados, y por ende controlar ms gradualmente la potencia en la carga.

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VIII. BIBLIOGRAFIA

[1] MALONEY, TIMOTHY J. Electrnica industrial moderna. 5a. edicin