final potencia

8/17/2019 Final Potencia

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CARRERA: INGENIERIA MECATRONICA

MATERIA: ELECTRONICA DE POTENCIA

INTEGRANTES DEL EQUIPO:

CERVANTES LOPEZ JOSE ALFREDO CRUZ SANCHEZ EDITH ESMERALDA

RECOPILACIÓN DE PRACTICAS

CATEDRÁTICO: ING. JESUS BRAVO PACHECO

LUGAR Y FECHA: HEROICA CIUDAD DE TLAXIACO, CARRETERA A PUTLA,LLANO YOSOBEE KM 56. 02 DE MAYO DEL 2016


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ÍNDICE

UNIDAD 1 .......................................................................................................................... 6

OBJETIVO ..................................................................................................................... 6

INTRODUCCION ........................................................................................................... 6

ANTECEDENTES .......................................................................................................... 7

MATERIAL Y EQUIPO NECESARIO ............................................................................. 8

DESARROLLO ............................................................................................................... 8

OBSERVACIONES ...................................................................................................... 12

SIMULACIONES .......................................................................................................... 13

A1 ................................................................................................................................ 13

A2 ................................................................................................................................ 13

B1 ................................................................................................................................ 13

B2 ................................................................................................................................ 14

ANÁLISIS DE RESULTADOS .......................................................................................... 15

CONCLUSIONES INDIVIDUALES .............................................................................. 15

UNIDAD 2 ........................................................................................................................ 17

RESUMEN ....................................................................................................................... 17

OBJETIVO ESPECIFICO................................................................................................ 18

OBJETIVOS GENERALES .......................................................................................... 18

MATERIALES .................................................................................................................. 18

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 19

ANTECEDENTES ............................................................................................................ 20

DESARROLLO ................................................................................................................ 21

Control de velocidad de un motor AC polifásico 120V a 3.5A ....................................... 21

Arranque y paro de un motor AC polifásico a 120V a 3.5A .......................................... 22

Aplicación en sistema de licuadoras ............................................................................. 24

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Módulos en placa de potencia para el control del motor ............................................... 28

ANÁLISIS DE RESULTADOS .......................................................................................... 29

SIMULACIÓN .................................................................................................................. 30

SIMULACIÓN FRITZING PARO Y ARRANQUE .......................................................... 30SIMULACIÓN FRITZING VARIADOR DE FRECUENCIA ............................................ 30

SIMULACIÓN FRITZING SECUENCIAS ...................................................................... 30

CONCLUSIONES INDIVIDUALES ................................................................................... 31

UNIDAD 3 ........................................................................................................................ 32

RESUMEN ....................................................................................................................... 32

OBJETIVO ESPECIFICO................................................................................................ 33

OBJETIVOS GENERALES .......................................................................................... 33

MATERIALES .................................................................................................................. 33

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 34

DESARROLLO ................................................................................................................ 37

RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA Y ONDA COMPLETA. ......................................... 37

a) RECTIFICADOR MEDIA ONDA ........................................................................ 37

b) RECTIFICADOR ONDA COMPLETA ................................................................ 38

APLICACIONES DEL TRIAC ....................................................................................... 39

VARIADOR DE FRECUENCIA DEL MOTOR ASÍ COMO DE UN FOCO ................. 39

ALARMA CON SCR ..................................................................................................... 40

CARGADOR PARA BATERÍAS CON SCR CON SALIDA A 5V CD ............................. 41

ANÁLISIS DE RESULTADOS ...................................................................................... 42

SIMULACIÓN .................................................................................................................. 43

RECTIFICADOR MEDIA ONDA-MULTISIM ................................................................. 43

RECTIFICADOR MEDIA ONDA-FRITZING.................................................................. 43

RECTIFICADOR ONDA COMPLETA-MULTISIM ..................................................... 43

RECTIFICADOR ONDA COMPLETA-FRITZING ...................................................... 44

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BUCK-BOOSTER ..................................................................................................... 61

CICLO CONVERTIDORES CA-CA ........................................................................... 61

PWM ......................................................................................................................... 61

CHOPPERS ( CD-CD). ............................................................................................. 62CONCLUSIONES INDIVIDUALES ................................................................................... 63

http://c/Users/edith/Documents/final%20potencia1.docx%23_Toc450039177http://c/Users/edith/Documents/final%20potencia1.docx%23_Toc450039178http://c/Users/edith/Documents/final%20potencia1.docx%23_Toc450039179http://c/Users/edith/Documents/final%20potencia1.docx%23_Toc450039180http://c/Users/edith/Documents/final%20potencia1.docx%23_Toc450039180http://c/Users/edith/Documents/final%20potencia1.docx%23_Toc450039179http://c/Users/edith/Documents/final%20potencia1.docx%23_Toc450039178http://c/Users/edith/Documents/final%20potencia1.docx%23_Toc450039177


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ANTECEDENTES

Un diodo es un dispositivo semiconductor que

permite el paso de la corriente eléctrica en una

única dirección con características similares a un

interruptor. De forma simplificada, la curva

característica de un diodo (I-V) consta de dos

regiones: por debajo de cierta diferencia de

potencial, se comporta como un circuito abierto

(no conduce), y por encima de ella como un

circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy

pequeña.

Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son

dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal como paso inicial

para convertir una corriente alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento

está basado en los experimentos de Lee De Forest.

En 1873 Frederick Guthrie descubrió el principio de operación de los diodos térmicos.

Guhtrie descubrió que un electroscopio cargado positivamente podría descargarse al

acercarse una pieza de metal caliente, sin necesidad de que este lo tocara. No sucedía lo

mismo con un electroscopio cargado negativamente, reflejando esto que el flujo de

corriente era posible solamente en una dirección. Fleming patentó el primer diodo

termoiónico el 16 de noviembre de 1904.

En 1874 el científico alemán Karl Ferdinand Braun descubrió la naturaleza de conducir por

una sola dirección de los cristales semiconductores. Braun patentó el rectificador de cristal

en 1899. Los rectificadores de óxido de cobre y selenio fueron desarrollados para

aplicaciones de alta potencia en la década de los 1930.

El científico indio Jagdish Chandra Bose fue el primero en usar un cristal semiconductor

para detectar ondas de radio en 1894.

En la época de su invención, estos dispositivos fueron conocidos como rectificadores. En

1919, William Henry Eccles acuñó el término diodo del griego dia, que significa separado,

y ode que significa camino.


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MATERIAL Y EQUIPO NECESARIO

Equipo:

Multímetro digital

Generador de funciones

Osciloscopio digital

Material:

1 protoboard

1 resistencia de 2.2 KΩ

4 diodo rectificador de propósito general (1N4001, 1N4004, 1N4006 o1N4007)

Jumpers

DESARROLLO

a) Rectificador con carga R


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1. Monte el circuito. Antes mida con el multímetro el valor exacto de la resistencia y

anótelo=2.12 KΩ.

2. En el generador de señales fije una señal sinodal de ±10V y 1kHz.

b) Rectificador con carga R

1. Monte el circuito. Antes mida con el multímetro el valor exacto de la resistencia y

anótelo=2.12 KΩ.

2. En el generador de señales fije una señal sinodal de ±10V y 1kHz.


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Circuito 1 Circuito 2

V DC(media onda) 5.43 V 5.11 V

Vrms(media onda) 1.71 V 1.91 V

V DC(onda completa) 10 V 10 V

Vrms(onda completa) 3.54 V 3.54 V

1. Realizar la simulación del circuito con ayuda del software multisim (verificar el

correcto funcionamiento del circuito y asi evitar dañar el motor físicamente).

2. Con ayuda del protoboard; armar el circuito para poder controlar la velocidad del

motor mediante un potenciómetro.


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3. Con ayuda de una fuente de alimentación alimentar con 9 volts el circuito (asi se

evita que se queme el motor).

4. Verificar el funcionamiento del circuito modificando la posición del potenciómetro

logrando así ver como la velocidad del motor cambia.

5. Armar el segundo circuito para poder variar la velocidad del motor mediante una

señal digital (arduino).

6. Realizar el programa en arduino.

int I3 = 9 ;

int vel=100;

void setup() {pinMode(I3, OUTPUT);

}

void loop() {

analogWrite(I3,vel);

}

7. Verificar el funcionamiento del motor, introduciendo distintos valores de velocidad

(255 max).


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OBSERVACIONES

La tolerancia de los diodos es de +/- 5%

La resistencia mide 2.12 KΩ


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SIMULACIONES

A1

A2

B1


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B2

Control de velocidad motor cc mediante arduino


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ANÁLISIS DE RESULTADOS

¿Cuál es la frecuencia fundamental de la tensión para el rectificador de onda completa?

500 Hz

¿Qué rectificador ofrece más cantidad de continua? El rectificador de onda completa

debido a que existe un flujo de electrones constante a diferencia del de media onda.

¿Qué rectificador tiene mejor rendimiento de rectificación? El de onda completa.

¿Qué rectificador tiene mayor tensión de pico en la carga? El de media onda, esto quiere

decir que en comparación al de onda completa es ineficiente.

¿A qué cree que se debe la diferencia de tensión de pico en la carga? Al número de

diodos que existe en cada circuito.

CONCLUSIONES INDIVIDUALES

Edith Esmeralda Cruz Sánchez: Las datasheet se utilizaron para evitardaños en los dispositivos que se utilizaron, tomando como referencia los

valores de intensidad máxima (IM), potencia (P), voltaje zener (VZ),

intensidad zener (IZ). A si mismo se pudo observar que en los rectificadores

Control velocidad motor cc mediante otenciómetro


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UNIDAD 2

RESUMEN

Los tiristores son una familia de dispositivos

semiconductores de cuatro capas (pnpn),

que se utilizan para controlar grandes

cantidades de corriente mediante circuitos

electrónicos de bajo consumo de potencia.

La palabra tiristor, procedente del griego,

significa puerta. El nombre es fiel reflejo de

la función que efectúa este componente: una

puerta que permite o impide el paso de la

corriente a través de ella. Así como los

transistores pueden operar en cualquier

punto entre corte y saturación, los tiristores en cambio sólo conmutan entre dos estados:

corte y conducción.

Dentro de la familia de los tiristores, trataremos en este tutorial los tipos más significativos:

Diodo Shockley, SCR (Silicon Controlled Rectifier), GCS (Gate Controlled Switch), SCS(Silicon Controlled Switch), Diac y Triac

La interpretación directa de la curva característica del tiristor nos dice lo siguiente: cuando

la tensión entre ánodo y cátodo es cero la intensidad de ánodo también lo es. Hasta que

no se alcance la tensión de bloqueo (VBO) el tiristor no se dispara. Cuando se alcanza

dicha tensión, se percibe un aumento de la intensidad en el ánodo (IA), disminuye la

tensión entre ánodo y cátodo, comportándose así como un diodo polarizado directamente.

Si se quiere disparar el tiristor antes de llegar a la tensión de bloqueo será necesarioaumentar la intensidad de puerta (IG1, IG2, IG3, IG4...), ya que de esta forma se modifica

la tensión de cebado de este. Este sería el funcionamiento del tiristor cuando se polariza

directamente, esto solo ocurre en el primer cuadrante de la curva.


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OBJETIVO ESPECIFICO

Controlar el encendido y apagado de un motor de corriente alterna (CA), así como variar

su velocidad y controlar su secuencia utilizando la gama de tiristores de acuerdo al

criterio.

OBJETIVOS GENERALES

Diseñar y simular el circuito del control de arranque y paro de un motor CA

Armar el circuito de alimentación del motor CA.

MATERIALES

Motor CA 120 volts 5 reles de 5 V a 120V

5 transistores NPN (3904)

5 resistencias de 1 KΩ

5 diodos (1N4001)

Capacitor de poliéster

Potenciómetro

Resistencia de 68 Ω

Resistencia de 12 KΩ

Protoboard

Jumpers

Fuente de alimentación

Arduino


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INTRODUCCIÓN

El Relé es un interruptor operado magnéticamente. El relé

se activa o desactiva (dependiendo de la conexión)

cuando el electroimán (que forma parte del relé) es

energizado (le ponemos un voltaje entre sus terminales

para que funcione). Esta operación causa que exista

conexión o no, entre dos o más terminales del dispositivo

(el relé). Esta conexión se logra con la atracción o

repulsión de un pequeño brazo, llamado armadura, por el

electroimán. Este pequeño brazo conecta o desconecta los terminales antes

mencionados.

El DIAC es un diodo de disparo bidireccional, especialmente diseñado

para disparar TRIACs y Tiristores (es un dispositivo disparado por

tensión). Tiene dos terminales: MT1 y MT2. El DIAC se comporta

como dos diodos zener conectados en serie, pero orientados en forma

opuesta. La conducción se da cuando se ha superado el valor de

tensión del zener que está conectado en sentido opuesto. El DIAC

normalmente no conduce, sino que tiene una pequeña corriente de

fuga. La conducción aparece cuando la tensión de disparo se alcanza.

Cuando la tensión de disparo se alcanza, la tensión en el DIAC se reduce y entra en

conducción dejando pasar la corriente necesaria para el disparo del SCR o TRIAC. Se

utiliza principalmente en aplicaciones de control de potencia mediante control de fase.

El Triac es un dispositivo semiconductor que pertenece a la familia de

los dispositivos de control: los tiristores. El triac es en esencia la

conexión de dos tiristores en paralelo pero conectados en sentido


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opuesto y compartiendo la misma compuerta. El triac sólo se utiliza en corriente alterna y

al igual que el tiristor, se dispara por la compuerta. Como el triac funciona en corriente

alterna, habrá una parte de la onda que será positiva y otra negativa. La parte positiva de

la onda (semiciclo positivo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido una señal

de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de arriba hacia abajo(pasará por el tiristor que apunta hacia abajo), de igual manera: La parte negativa de la

onda (semiciclo negativo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido una señal de

disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de abajo hacia arriba

(pasará por el tiristor que apunta hacia arriba). Para ambos semiciclos la señal de disparo

se obtiene de la misma patilla (la puerta o compuerta). Lo interesante es, que se puede

controlar el momento de disparo de esta patilla y así, controlar el tiempo que cada tiristor

estará en conducción. Recordar que un tiristor sólo conduce cuando ha sido disparada

(activada) la compuerta y entre sus terminales hay un voltaje positivo de un valor mínimopara cada tiristor). Entonces, si se controla el tiempo que cada tiristor está en conducción,

se puede controlar la corriente que se entrega a una carga y por consiguiente la potencia

que consume.

ANTECEDENTES

El motor eléctrico es una máquina que nos permite

convertir una energía eléctrica en energía mecánica.

Faraday, Michael (1791-1867), fue el que descubrió

el principio del motor eléctrico el descubrió la

inducción. Inducción es la generación de una

corriente eléctrica en un conductor en movimiento en

el interior de un campo magnético físico. A partir de

ese descubrimiento se potencio el estudio sobre laelectrónica.

MOTORES DE INDUCCIÓN

Son motores de corriente alterna construidos por un devanado secundario. El devanado

primario de estos motores se conecta a una corriente alterna trifásica o bifásica. Estos


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motores son empleados en las grandes potencias. Son motores industriales que necesitan

una gran cantidad de corriente para el arranque. Y llevan circuitos integrados para regular

la toma de corriente de la línea y así no generar bajones de intensidad de la corriente.

DESARROLLO

Control de velocidad de un motor AC polifásico 120V a 3.5A

8. Realizar la simulación del circuito en multisim (verificar el correcto funcionamiento

del circuito y así evitar dañar el motor como en los componentes).

9. Montar y alambrar el circuito en el protoboard.


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10. Conectar las salidas de alimentación del motor a las entradas del circuito y

comprobar su funcionamiento.

Arranque y paro de un motor AC polifásico a 120V a 3.5A





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.

3. Conectar las salidas al arduino.

4. Realizar el programa para paro y arranque del motor.

int ar=2;

int A=3;

int B=4;

void setup() {

// put your setup code here, to run once:

pinMode(2,OUTPUT);

pinMode(3,OUTPUT);

pinMode(4,OUTPUT);

}

void loop() {


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3. Realizar el programa en arduino.

int ar=2;

int A=3;

int B=4;

int C=5;

int D=6;

int bot=8;

int bot1=9;

int estado=0;

void setup() {

// put your setup code here, to run once:

pinMode(ar,OUTPUT);

pinMode(A,OUTPUT);

pinMode(B,OUTPUT);

pinMode(C,OUTPUT);

pinMode(D,OUTPUT);

pinMode(bot,INPUT);

pinMode(bot1,INPUT);

}

void loop() {


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// put your main code here, to run repeatedly:

if(digitalRead(bot)==HIGH){

digitalWrite(ar,HIGH);

digitalWrite(A,HIGH);

digitalWrite(B,HIGH);

delay(2000);

digitalWrite(ar,LOW);

digitalWrite(A,LOW);

digitalWrite(B,LOW);

delay(1000);


digitalWrite(A,HIGH);

digitalWrite(B,HIGH);

delay(2000);


digitalWrite(A,LOW);

digitalWrite(B,LOW);

delay(1000);

}

if(digitalRead(bot1)==HIGH){


digitalWrite(C,HIGH);


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digitalWrite(D,HIGH);

delay(2000);


digitalWrite(C,LOW);

digitalWrite(D,LOW);

delay(1000);


digitalWrite(C,HIGH);

digitalWrite(D,HIGH);

delay(2000);


digitalWrite(C,LOW);

digitalWrite(D,LOW);

delay(1000);

}

}

4. Verificar el funcionamiento del motor.


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Módulos en placa de potencia para el control del motor

1. Aquí se ocuparan los circuitos creados en los apartados anteriores.

2. Montar el circuito en una placa perforada para posteriormente soldar.

3. Verificar su funcionamiento


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Se ocupó un motor polifásico para poder controlar el sentido de giro.

Los resultados obtenidos en la práctica son similares a los obtenidos en las simulaciones

concluyendo así que el montaje de los circuitos fue correcto.

De los resultados obtenidos se puede apreciar que todo sistema que funciona de forma

mecánica con pulsadores u otro elemento, se puede implementar con circuitos digitales

como microcontroladores (sistema arduino), los cuales hacen que funcione en forma

autónoma y sin necesidad de presencia del operador, además de que al ser un sistema

reprogramable se puede implementar en diversas aplicaciones o solucionar tareas de

índole distinto.

Una de las ventajas en cuanto a la protección al usuario que se obtiene, es que el sistema

se puede operar a distancia o de manera remota.


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SIMULACIÓN

SIMULACIÓN FRITZING PARO Y ARRANQUE

SIMULACIÓN FRITZING VARIADORDE FRECUENCIA

SIMULACIÓN FRITZING SECUENCIAS


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UNIDAD 3

RESUMEN

El rectificador controlado de silicio es un tipo de tiristor

formado por cuatro capas de material semiconductor con

estructura PNPN o bien NPNP. El nombre proviene de la

unión de Tiratrón (tyratron) y Transistor.

Un SCR posee tres conexiones: ánodo, cátodo y gate

(puerta). La puerta es la encargada de controlar el paso de

corriente entre el ánodo y el cátodo. Funciona básicamente

como un diodo rectificador controlado, permitiendo circular la

corriente en un solo sentido. Mientras no se aplique ninguna tensión en la puerta del SCR

no se inicia la conducción y en el instante en que se aplique dicha tensión, el tiristor

comienza a conducir. Trabajando en corriente alterna el SCR se desexcita en cada

alternancia o semiciclo. Trabajando en corriente continua, se necesita un circuito de

bloqueo forzado, o bien interrumpir el circuito.

El pulso de conmutación ha de ser de una duración considerable, o bien, repetitivo si se

está trabajando en corriente alterna. En este último caso, según se atrase o adelante el

pulso de disparo, se controla el punto (o la fase) en el que la corriente pasa a la carga.

Una vez arrancado, podemos anular la tensión de puerta y el tiristor continuará

conduciendo hasta que la corriente de carga disminuya por debajo de la corriente de

mantenimiento (en la práctica, cuando la onda senoidal cruza por cero)


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OBJETIVO ESPECIFICO

Utilizar un diodo de silicio controlado (SCR); para poder controlar variadores de potencia

así como de frecuencia y poder implementarlos en diversos circuitos como lo son en

alarmas, rectificadores, etc.

OBJETIVOS GENERALES

Diseñar y simular los circuitos de control y potencia.

Alambrar y comprobar el funcionamiento de los circuitos.

MATERIALES

1 relé de 5 V a 120V 1 transistores NPN (3904)


5 resistencias de 220 Ω



5 diodos (1N4001)

1 diodo (1N4004)

1 SCR C106B

Capacitor .1 uF

Protoboard

Jumpers



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5 leds de 5 mm

1 transformador de 120V a 12V a 1.5A

INTRODUCCIÓN

El Relé es un interruptor operado magnéticamente. El relé

se activa o desactiva (dependiendo de la conexión)

cuando el electroimán (que forma parte del relé) es

energizado (le ponemos un voltaje entre sus terminales

para que funcione). Esta operación causa que exista

conexión o no, entre dos o más terminales del dispositivo

(el relé). Esta conexión se logra con la atracción o

repulsión de un pequeño brazo, llamado armadura, por el

electroimán. Este pequeño brazo conecta o desconecta los terminales antes

mencionados.

.

El Triac es un dispositivo semiconductor que pertenece a la familia de

los dispositivos de control: los tiristores. El triac es en esencia la

conexión de dos tiristores en paralelo pero conectados en sentido

opuesto y compartiendo la misma compuerta. El triac sólo se utiliza en

corriente alterna y al igual que el tiristor, se dispara por la compuerta.

Como el triac funciona en corriente alterna, habrá una parte de la

onda que será positiva y otra negativa. La parte positiva de la onda

(semiciclo positivo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido

una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de arriba

hacia abajo (pasará por el tiristor que apunta hacia abajo), de igual manera: La parte

negativa de la onda (semiciclo negativo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido

una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de abajo

hacia arriba (pasará por el tiristor que apunta hacia arriba). Para ambos semiciclos la


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señal de disparo se obtiene de la misma patilla (la puerta o compuerta). Lo interesante es,

que se puede controlar el momento de disparo de esta patilla y así, controlar el tiempo

que cada tiristor estará en conducción. Recordar que un tiristor sólo conduce cuando ha

sido disparada (activada) la compuerta y entre sus terminales hay un voltaje positivo de

un valor mínimo para cada tiristor). Entonces, si se controla el tiempo que cada tiristorestá en conducción, se puede controlar la corriente que se entrega a una carga y por

consiguiente la potencia que consume.

El SCR (Silicon Controled Rectifier / Rectificador controlado de

silicio) es un dispositivo semiconductor de 4 capas que

funciona como un conmutador casi ideal.

Al aplicarse una corriente IG al terminal G (base de Q2 y

colector de Q1), se producen dos corrientes: IC2 = IB1. IB1 es

la corriente base del transistor Q1 y causa que exista una

corriente de colector de Q1 (IC1) que a su vez alimenta la base

del transistor Q2 (IB2), este a su vez causa más corriente en IC2, que es lo mismos que

IB1 en la base de Q1, y este proceso regenerativo se repite hasta saturar Q1 y Q2

causando el encendido del SCR.

Los parámetros del SCR son:

VRDM: Máximo voltaje inverso de cebado (VG = 0)

VFOM: Máximo voltaje directo sin cebado (VG = 0)

IF: Máxima corriente directa permitida.

PG: Máxima disipación de potencia entre compuerta y cátodo.

VGT-IGT: Máximo voltaje o corriente requerida en la compuerta (G) para el cebado

IH: Mínima corriente de ánodo requerida para mantener cebado el SCR

dv/dt: Máxima variación de voltaje sin producir cebado. di/dt: Máxima variación de corriente aceptada antes de destruir el SCR.

Los variadores de frecuencia son sistema utilizados para el control de la velocidad

rotacional de un motor de corriente alterna. Un variador de frecuencia son vertientes de un


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variador de velocidad, ya que llevan un control de frecuencia de alimentación, la cual se

suministra por un motor.

Otra forma en queson conocidos los

variadores de

frecuencia son como

Drivers ya sea de

frecuencia ajustable

(ADF) o de CA,

VVVF (variador de

voltaje variador defrecuencia), micro drivers o inversores; esto depende en gran parte del voltaje que se

maneje.

Se alimenta al equipo con un voltaje de corriente alterna (CA), el equipo primero convierte

la CA en corriente directa (CD), por medio de un puente rectificador (diodos o SCR´s),

este voltaje es filtrado por un banco de capacitores interno, con el fin de suavizar el voltaje

rectificado y reducir la emisión de variaciones en la señal; posteriormente en la etapa de

inversión, la cual está compuesta por transistores (IGBT), que encienden y apagan en

determinada secuencia (enviando pulsos) para generar una forma de onda cuadrada de

voltaje de CD a un frecuencia constante y su valor promedio tiene la forma de onda

senoidal de la frecuencia que se aplica al motor.

El proceso de conmutación de los transistores es llamado PWM "Pulse Width Modulation"

Modulación por ancho de pulso.


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DESARROLLO

RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA Y ONDA COMPLETA.

a) RECTIFICADOR MEDIA ONDA1. Diseñar y simular el circuito

2. Montar el circuito y alambrarlo

3. Medir las señales con un osciloscopio


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b) RECTIFICADOR ONDA COMPLETA1. Diseñar y simular el circuito


3. Medir las señales con un osciloscopio


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APLICACIONES DEL TRIAC

VARIADOR DE FRECUENCIA DEL MOTOR ASÍ COMO DE UN FOCO





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13. Conectar las salidas de alimentación del motor a las entradas del circuito y

comprobar su funcionamiento.

ALARMA CON SCR

1. Simular el circuito

2. Montar y alambrar el circuito



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.

CARGADOR PARA BATERÍAS CON SCR CON SALIDA A 5V CD

1. Simular el circuito

2. Montar y alambrar el circuito



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Las aplicaciones de los scr se extienden desde la rectificación de corrientes alternas, en

lugar de los diodos convencionales hasta la realización de determinadas conmutaciones

de baja potencia en circuitos electrónicos. La principal ventaja que presentan frente a los

diodos cuando se les utiliza como rectificadores es que su entrada en conducción estará

controlada por la señal de puerta. De esta forma se podrá variar la tensión continua de

salida si se hace variar el momento del disparo ya que se obtendrán diferentes ángulos de

conducción del ciclo de la tensión o corriente alterna de entrada. Por lo tanto el SCR tiene

una gran variedad de aplicaciones, entre ellas están las siguientes:

Controles de relevador.

Circuitos de retardo de tiempo.

Fuentes de alimentación reguladas.

Interruptores estáticos.

Controles de motores.

Recortadores.

Inversores. Ciclo conversores.

Cargadores de baterías.

Circuitos de protección.

Controles de calefacción.

Controles de fase.


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SIMULACIÓN

RECTIFICADOR MEDIA ONDA-

MULTISIM

RECTIFICADOR ONDA COMPLETA-MULTISIM

RECTIFICADOR MEDIA ONDA-FRITZING


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ALARMA CON SCR- MULTISIM

RECTIFICADOR ONDA COMPLETA-FRITZING

ALARMA CON SCR- FRITZING


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CARGADOR PARA BATERÍAS 5V CD- MULTISIM

CARGADOR PARA BATERÍAS 5V CD- FRITZING


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SIMULACIÓN FRITZING VARIADOR DEFRECUENCIA

VARIADOR DE FRECUENCIA-MULTISIM


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Edith Esmeralda Cruz Sánchez: Un SCR posee tres conexiones: ánodo, cátodo y

puerta. La puerta es la encargada de controlar el paso de corriente entre el ánodo

y el cátodo. Funciona básicamente como un diodo rectificador controlado,

permitiendo circular la corriente en un solo sentido. Mientras no se aplique ninguna

tensión en la puerta del SCR no se inicia la conducción y en el instante en que se

aplique dicha tensión, el tiristor comienza a conducir. Una vez arrancado, podemos

anular la tensión de puerta y el SCR continuará conduciendo hasta que la corriente

de carga disminuya por debajo de la corriente de mantenimiento. Trabajando en

corriente alterna el SCR se desactiva en cada alternancia o semiciclo. Trabajando

en corriente continua, se necesita un circuito de bloqueo forzado.

José Alfredo Cervantes López: Del bloque de prácticas que se realizaron se pudo

observar las características principalmente de los diodos así como del SCR, que

es un diodo controlado, quiere decir que se puede activar o desactivar cuando se

requiera, como por ejemplo, en la práctica de la alarma se cuenta con dos tipos de

interruptores uno normalmente abierto y el otro normalmente cerrado, cuando

están en su estado original ambos interruptores el SCR de encuentra inactivo,

pero apenas cualquiera de los dos perciban un cambio el led u otro dispositivo se

activara, como un zumbador o dispositivos que sean fáciles de detectar, y solo se

podrá resetear hasta que la fuente sea desconectada, así es como se puede

observar el funcionamiento de estos tipos de semiconductores controlados


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UNIDAD 4

RESUMEN

Conversión de potencia es el proceso de convertir una forma de energía en otra, esto

puede incluir procesos electromecánicos o electroquímicos. Dichos dispositivos son

empleados en equipos que se denominan convertidores estáticos de potencia,

clasificados en:

Rectificadores: convierten corriente alterna en corriente continua

Inversores: convierten corriente continua en corriente alterna.

Ciclo conversores: convierten corriente alterna en corriente alterna de otrafrecuencia menor.

Choppers: convierten corriente continua en corriente continua de menor o mayor

tensión

Debido principalmente a la elevada eficiencia de los convertidores electrónicos en

comparación a los métodos tradicionales, y su mayor versatilidad. Surge el desarrollo de

dispositivos capaces de manejar las elevadas potencias necesarias en tareas de

distribución eléctrica o manejo de potentes motores. Para estas aplicaciones se han

desarrollado una serie de dispositivos semiconductores de potencia, los cuales derivan

del diodo o el transistor. Entre estos se encuentran los siguientes:

1. Rectificador controlado de silicio (SCR en inglés)

2. Triac

3. Transistor IGBT, sigla para Insulated Gate Bipolar Transistor, Transistor Bipolar

con compuerta aislada

4. Tiristor GTO, sigla para Gated Turnoff Thyristor, Tiristor apagado por compuerta

5. Tiristor IGCT, sigla para Insulated Gate Controlled Thyristor, Tiristor controlado porcompuerta

6. Tiristor MCT, sigla para MOS Controlled Thyristor


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OBJETIVO ESPECIFICO

Utilizar los dispositivos analizados durante el curso (triac, diac, transistores de potencia,

bobinas) para poder diseñar y crear diferentes convertidores de energía eléctrica.

OBJETIVOS GENERALES

Diseñar y simular los circuitos de potencia.

Alambrar y comprobar el funcionamiento de los circuitos.

MATERIALES

1 transistores NPN (3904)





5 diodos (1N4001)

1 diodo (1N4007)

1 SCR C106B

Capacitor .1 uF

Protoboard

Jumpers


5 leds de 5 mm

1 transformador de 120V a 12V a 1.5ª


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1 bobina

1 timer 555

INTRODUCCIÓN

Inversor: La función de

un inversor es cambiar un voltaje

de entrada de corriente continua

a un voltaje simétrico de salida

de corriente alterna, con la

magnitud y frecuencia deseada

por el usuario o el diseñador.

Los inversores se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, desde pequeñas

fuentes de alimentación para computadoras, hasta aplicaciones industriales para

controlar alta potencia. Los inversores también se utilizan para convertir la

corriente continua generada por los paneles solares fotovoltaicos, acumuladores o

baterías, etc, en corriente alterna y de esta manera poder ser inyectados en la red

eléctrica o usados en instalaciones eléctricas aisladas.

Un inversor simple consta de un oscilador que controla a un transistor, el cual se utiliza

para interrumpir la corriente entrante y generar una onda rectangular. Esta onda

rectangular alimenta a un transformador que suaviza su forma, haciéndola parecer un

poco más una onda senoidal y produciendo el voltaje de salida necesario. La forma de

onda de salida del voltaje de un inversor ideal debería ser sinusoidal. Una buena técnica

para lograr esto es utilizar la técnica de PWM logrando que la componente principal

senoidal sea mucho más grande que las armónicas superiores. Los inversores más

modernos han comenzado a utilizar formas más avanzadas de transistores o dispositivos

similares, como los tiristores, los triac o los IGBT.

Modulación PWM y SPWM: La

modulación por ancho de pulsos (también


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conocida como PWM, siglas en inglés de pulse-width modulation) de una señal o

fuente de energía es una técnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una

señal periódica (una senoidal o una cuadrada, por ejemplo), ya sea para transmitir

información a través de un canal de comunicaciones o para controlar la cantidad

de energía que se envía a una carga. El ciclo de trabajo de una señal periódica esel ancho relativo de su parte positiva en relación con el período.

La construcción típica de un circuito PWM se lleva a cabo mediante un comparador con

dos entradas y una salida. Una de las entradas se conecta a un oscilador de onda dientes

de sierra, mientras que la otra queda disponible para la señal moduladora. En la salida la

frecuencia es generalmente igual a la de la señal dientes de sierra y el ciclo de trabajo

está en función de la portadora.

La principal desventaja que presentan los circuitos PWM es la posibilidad de que haya

interferencias generadas por radiofrecuencia. Éstas pueden minimizarse ubicando el

controlador cerca de la carga y realizando un filtrado de la fuente de alimentación.

Choppers: se usa para

referirse a los numerosos tipos

de dispositivos y circuitos

electrónicos de conmutación. El

término se ha distorsionado un

poco y, como resultado, en la

actualidad (años 2000) es mucho

menos usado que hace quizás 30

años o más. Esencialmente, un

chopper es un interruptor

electrónico que se usa para interrumpir una señal bajo el control de otra. La

mayoría de los usos modernos también usa nomenclatura alternativa que ayuda

clarificar qué tipo particular de circuito está discutiéndose.


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Reductor-Elevador (BUCK-BOOST): Tenemos dos esquemas llamados

convertidor buck –boost. Los dos pueden suministrar un voltaje de salida mucho

mayor (en módulo) que el voltaje de entrada. Los dos producen un ancho rango de

voltajes de salida desde un voltaje máximo hasta casi cero. La forma inversora –

El voltaje de salida es de signo inverso al de entrada.

Un buck (step-down) seguido de un boost (step-up) – El voltaje de salida tiene la misma

polaridad que la entrada, y puede ser mayor o menor que el de entrada. Un convertidor

buck-boost no-inversor puede utilizar un único inductor que es usado para el inductor buck

y el inductor boost. El convertidor buck –boost es un tipo de convertidor DC-DC que tiene

una magnitud de voltaje de salida que puede ser mayor o menor que la magnitud delvoltaje de entrada. Esta es switch mode power supply o fuente de alimentación

conmutada con una forma parecida a la del convertidor boost y el convertidor buck. El

voltaje de salida es ajustable variando el ciclo de trabajo del transistor de conmutación. Un

posible inconveniente de este convertidor es que el interruptor no tiene un terminal

conectado a tierra; esto complica el circuito. Además, la polaridad del voltaje de salida es

opuesta al voltaje de entrada. Ninguno de los anteriores inconvenientes tiene

consecuencias si la fuente de suministro está aislada del circuito de carga. (si, por

ejemplo, la fuente es una batería) ya que la polaridad de la fuente y el diodo puedensimplemente cambiarse. El interruptor puede colocarse tanto en el lado de la tierra como

en el lado de la fuente.


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DESARROLLO

1. INVERSOR CD-CA.

4. Diseñar y simular el circuito



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2. CHOPPER CD-CA.

1. Diseñar y simular el circuito anterior2. Agregar un diodo a la salida



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3. MODULACION PWM y SPWM


del circuito y así evitar

dañar el motor como en los componentes).

15. Montar y alambrar los circuitos en el protoboard.


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4. REDUCTOR (BUCK).

1. Diseñar y simular el circuito en el software

2. Alambrar el circuito en el protoboard


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5. ELEVADOR (BOOST).


2. Alambrar el circuito en el protoboard3. Verificar su funcionamiento


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6. REDUCTOR-ELEVADOR (BUCK-BOOST).


2. Alambrar el circuito en el protoboard



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BUCK

SPWM


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BUCK-BOOSTER

CICLO CONVERTIDORES CA-CA

PWM


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Edith Esmeralda Cruz Sánchez: Conversión de potencia es el proceso de convertir

una forma de energía en otra, esto puede incluir procesos electromecánicos o

electroquímicos.

José Alfredo Cervantes López: Para los ciclos de conversión de voltajes se ocupan

diferentes cosas, entre lo que son, bobinas, transistores y capacitores que son los

encargados de conmutar y generar más o menor cantidad de voltaje, las bobinas

se encargan de almacenar energía que dependiendo de la cantidad de

conmutación se puede aumentar el voltaje o disminuir para obtener lo que sea

requiera.