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8/12/2019 InfPrevio2

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE ELECTRICIDAD Y ELECTRONICA

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE ELECTRNICA

INFORME PREVIO 2 DE LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS II P

Jack Michael Romero Morn, [email protected]

R e s u m e n El presente documento es un esbozo decmo va a realizar el laboratorio N 2 del Curso deCIRCUITOS ELECTRONICOS II P con el cualdesarrollaremos un cuestionario proporcionado por eldocente del curso, en la gua de laboratorio, el presentecuestionario consta de 2 preguntas las cuales representan

la parte teora de la experiencia a realizar.

TITULO:

EXPERIMENTAR CON CIRCUITOS DE CONTROLAPLICADO A TIRISTORES.

I. I NTRODUCCINEn el presente informe previo podemos apreciar y aprender

el diseo de disparo del tiristor, esbozado en 4 circuitos, ellaboratorio consta de observar las curvas de los distintosdisparos dependiendo del ngulo de disparo.

II. OBJETOS Determinar los distintos ngulos de disparo segn los

circuitos proporcionados en la gua del curso.

III. DESARROLLO

Circuito 1Circuito que ajusta el ngulo de disparo de 0 a 90

Este circuito es el circuito tpico de control de puesta mssimple. Nos damos cuenta que la fuente de voltaje estalimentado a los dos circuitos: el de control de puerta y elcircuito de carga.En este circuito, mientras el switch est abierto, no es posiblela circulacin de corriente hacia la puerta, es por eso que elSCR nunca pasar al estado de conduccin. De esto decimosque la carga estar des energizada mientras el switch estabierto.Como la fuente de voltaje es sinodal, al cerrar el switchnotamos que la corriente circula hacia la puerta en el semiciclo positivo.Sabemos que existe una corriente que es la corrientemnima necesaria para la activacin del SCR por tanto podemos controlar mediante R2 y R3 la corriente que llega a la puerta y as controlar el ngulo de disparo del SCR.R2 se usa por proteccin de la corriente de puerta ya que al serR3 = 0 ohmios la corriente de puerta ser muy grande lo cual

daara al SCR.Analizando el R3 tenemos: si R3 es baja, la corriente que pasa por esta ser alta as que mientras aumente el voltaje en elsemiciclo positivo, el ngulo de disparo ser menor. Si R3 esalta, la corriente de puerta ser menor y demorar en activar elSCR si es que llega a activarla. De esto tambin nos damoscuenta que en este circuito el ngulo de disparo est entre 0 a90.

En esta figura observamos la corriente de puerta en relacincon el voltaje de nodo a ctodo en el SCR. Al alcanzar el,el SCR se activar y mientras una presenta una corrientemnima haciendo un ngulo de disparo disparo cercano a 90,


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la segunda se muestra una rpida activacin del SCR haciendoun ngulo de disparo pequeo.Al entrar en la etapa de conduccin, el voltaje de nodo actodo cae casi a cero (1 a 2 voltios) de donde el voltaje de puerta estar en fase con la fuente de voltaje y presentara esaforma hasta llegar a para luego caer prcticamente a cero.En circuitos como este el voltaje en la carga es pequeo debidoa que la resistencia de la carga es mucho menos a los de lasresistencias de control de puerta. La resistencia de carganormalmente es menor a 100 ohmios. En cuanto a la resistenciade control de puerta estn en el orden de unos cuantos miles deohmios.Si despreciamos la cada de voltaje de la carga y el voltaje de0.6 voltios (presente entre puerta y ctodo) y un comn de7mA (para el caso de SCR 2N4444), tendramos unaresistencia de puerta de 311/7 = 44 kOhmios. Usaremosvalores cercanos a este para el diseo del circuito.Usamos como carga una resistencia de 50 ohmios y en la puerta una resistencia cercana a 100 kOhmios. Usamos R2 =10 kOhmios y un potencimetro R3 = 100 kOhmios.Mencionamos tambin que este circuito es muy eficiente yaque en la carga se disipa muy poca potencia. Nos damos cuenta por esto ya que en la etapa de conduccin el voltaje en el SCRes muy pequeo y en la etapa de bloqueo, la corriente escercana a cero, de lo que resulta una muy baja disipacin de potencia.

Simulando el circuito para el potencimetro al 0%

Observamos la seal de entrada la curva verde, mientras que lacurva roja es el voltaje en la carga.Observamos que cuando el potencimetro es pequeo, elngulo de disparo es mnimo. Observamos que el ngulo dedisparo aumenta al aumentar el valor en el potencimetro.

ngulo de disparo: 13Potencimetro al: 25%

ngulo de disparo: 33

Potencimetro al: 50%


Circuito B: Circuito que ajusta el ngulo de disparo de 0 a180

Circuito semejante al anterior, pero con un condensador en elextremo inferior de la resistencia de la puerta. La ventaja deeste circuito es que el ngulo de disparo puede ajustarse a msde 90.Cuando la fuente se encuentra en su semiciclo negativo, elvoltaje es aplicado al circuito RC, cargando al condensador(placa superior negativa y placa inferior positiva). En elsemiciclo positivo el voltaje tiene a cargar al condensador en la polaridad opuesta. Con lo cual el ngulo de disparo puedellegar a ms de 90. Mientras ms grande sea el producto RxC,mayor ser el tiempo necesario para llegar a la corriente necesaria para activar el SCR.Con el circuito trataremos de hacer un rango de ajuste entre 2 y25 ms, usando un condensador de 0.22uF:

( )


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Entonces ( )

Entonces Finalmente, podemos usar y .Simulando el circuito para el potencimetro al 0%:






Circuito C: Circuito que ajusta el ngulo de disparo de 0 a180

Este circuito es el clsico circuito de disparo usando un UJT.De este circuito, vemos que el diodo zener en el semiciclorecorta el voltaje en Vz hasta un valor determinado por elZener, mientras que en el semiciclo negativo, el diodo se polariza directamente y empieza a conducir por lo cual en Vzel voltaje ser mnimo.

El valor del voltaje en el Zener normalmente es de 18 a 20Voltios. Para este caso usaremos en la simulacin el diodoZener 1N4746 de 18 Voltios.Del circuito, notamos que el condensador se empieza a cargar por R3. Al llegar el voltaje en el condensador igual al valor pico en el UJT, este se dispara. Lo cual produce un pulso dedisparo en R5. Este pico activa el SCR el cual hace circularcorriente por la carga el resto del semiciclo positivo.La potencia en la carga se controla por R3 un valor bajo, elcondensador se carga rpidamente, lo cual activa rpidamenteal UJT y al SCR, con lo cual se tiene un pequeo ngulo dedisparo. Si R3 alcanza su mximo, el condensador se cargara


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lentamente, con lo cual obtendremos un ngulo de disparomayor.El producto R3 y C1 debe estar en el orden de mediosemiciclo. Para la frecuencia de 60 Hz es un poco ms de 8ms.Por lo tanto, para un potencimetro de 100 kOhmios tenemos:CE = 0.08uFDespus de disparar el UJT hay una corriente en R4 y R5sumado con la resistencia de corte del UJT (del orden de10 kOhmios). De esto escogemos R5 lo menor posible,teniendo en cuenta que la corriente que pase por ella debegenerar un voltaje necesario para la activacin del SCR.Tambin tenemos en cuenta que un voltaje en R5 y el ruido presente en el circuito puede activar falsamente al SCR. Las pequeas resistencias son menos propensas al ruido que lasresistencias grandes. Con esto aseguramos el funcionamientocorrecto en el circuito.Para la simulacin usamos el UJT 2N2646, el cual tiene porcaracterstica:

La corriente en

Para el SCR en cuestin, el voltaje en debe ser menor a 0.7-1 volt (en la mayora de los SCR). Por tanto hacemos que nosobrepase los 0.3 volt:

Usaremos una resistencia .Tambin tengamos en cuenta que mediante impedimos quela corriente que circule por el UJT no supere la corriente devalle , ya que si esta corriente es superior, el UJT seguiractivo.Hacemos:

( )

Tambin usamos la ecuacin del UJT:

Con esto:( )

Podemos usar la media geomtrica para escoger el valor de pero simulando obtenemos un valor adecuado. Usamos

Efectuando la simulacin para al 50%.


Mostramos tambin el voltaje en el diodo Zener:

El voltaje en el diodo Zener es de 18V en el semiciclo positivohasta que se activa el UJT y SCR.

Veamos el pulso generado en que activa el SCR:

El pico generado en R5 es el necesario para activacin del SCRy no sobrepasa los 0.3 V el resto de tiempo.

Efectuando la simulacin para al 0%

ngulo de disparo: 3



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Circuito D: Circuito en sincronismo con la tensin de red yajusta el ngulo de disparo de 0 a 180

El siguiente circuito usa un UJT para disparar el tiristor, al principio el tiristor se encuentra apagado lo que hara que nocircule corriente por la carga, por el transformador de TAPcentral la senoide se rectificara, y el zener recortara esta ondasenoidal rectificada en la tensin zener teniendo as una ondacasi cuadrada sincronizada con la entrada, luego se tiene elcircuito bsico de disparo usando UJT, que genera en la salida

de la compuerta un tren de pulsos de periodo dependiente dela resistencia variable(dependencia lineal), lo que encenderael tiristor en cada primer pulso del comienzo de la ondacuadrada. Al encenderse el tiristor la fuente alimentara lacarga.

)1)(( .C Rt t

eVvVbbVvVc

VpV VvV LnC Rt t ac .arg

atcTdisparo arg SIMULACION

VRL

VZ

VAK

Time

0s 5ms 10ms 15ms 20ms 25msV(R2:2,R2:1)

-200V

0V

200V

400V

Time

0s 5ms 10ms 15ms 20ms 25msV(X4:B2,R6:1)

-4V

0V

4V

8V

12V


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VGK

IV. BIBLIOGRAFA

Electrnica de Potencia - Universidad de Mlaga(http://www.uma.es/investigadores/grupos/electr onica_potencia/index.php?option=com_content&view=article&id=56&Itemid=1)

Electronica de Potencia - Muhammad H. Rashid http://www.futurlec.com/Diodes/BT151.shtml http://www.nxp.com/documents/data_sheet/BT1

36_SERIES.pdf .

Time

0s 5ms 10ms 15ms 20ms 25ms

V(R2:1,R6:1)

-400V

-200V

0V

200V

400V

Time

0s 5ms 10ms 15ms 20ms 25msV(X4:B1,R6:1)

-1.0V

0V

1. 0V

2.0V
http://www.uma.es/investigadores/grupos/electronica_potencia/index.php?option=com_content&view=article&id=56&Itemid=1http://www.uma.es/investigadores/grupos/electronica_potencia/index.php?option=com_content&view=article&id=56&Itemid=1http://www.uma.es/investigadores/grupos/electronica_potencia/index.php?option=com_content&view=article&id=56&Itemid=1http://www.uma.es/investigadores/grupos/electronica_potencia/index.php?option=com_content&view=article&id=56&Itemid=1http://www.uma.es/investigadores/grupos/electronica_potencia/index.php?option=com_content&view=article&id=56&Itemid=1http://www.futurlec.com/Diodes/BT151.shtmlhttp://www.futurlec.com/Diodes/BT151.shtmlhttp://www.nxp.com/documents/data_sheet/BT136_SERIES.pdfhttp://www.nxp.com/documents/data_sheet/BT136_SERIES.pdfhttp://www.nxp.com/documents/data_sheet/BT136_SERIES.pdfhttp://www.nxp.com/documents/data_sheet/BT136_SERIES.pdfhttp://www.nxp.com/documents/data_sheet/BT136_SERIES.pdfhttp://www.nxp.com/documents/data_sheet/BT136_SERIES.pdfhttp://www.nxp.com/documents/data_sheet/BT136_SERIES.pdfhttp://www.nxp.com/documents/data_sheet/BT136_SERIES.pdfhttp://www.futurlec.com/Diodes/BT151.shtmlhttp://www.uma.es/investigadores/grupos/electronica_potencia/index.php?option=com_content&view=article&id=56&Itemid=1http://www.uma.es/investigadores/grupos/electronica_potencia/index.php?option=com_content&view=article&id=56&Itemid=1http://www.uma.es/investigadores/grupos/electronica_potencia/index.php?option=com_content&view=article&id=56&Itemid=1

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