Control de temperatura a ciclos enteros

U.T.N.
Facultad Regional Paraná
Electrónica de Potencia
Trabajo Práctico
Control de temperatura a ciclos enteros
Presentación Final
Integrantes:
Trabajo Práctico de Electrónica de Potencia
Presentación final
En el presente trabajo consideramos un control de temperatura por ciclos enteros. Este control consiste en
variar la cantidad de ciclos enteros (semiciclo positivo y negativo) que se entregan a la carga en un tiempo
determinado, realizándose un control proporcional de la potencia entregada a la carga. En el caso de que se
requiera máxima potencia, se le enviara a la carga ciclos enteros ininterrumpidos; si se requiere de una
potencia menor, se le enviaran un proporcional de ciclos enteros y luego se bloqueara la conducción hasta
completar el periodo y así sucesivamente.
El circuito de control de potencia es el siguiente
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El circuito consta de un detector de cruces por ceros realizado con un puente de diodos y un transistor NPN.
La tensión de umbral del detector de cruce por cero es
Tomando una tensión de umbral de 600 mV, tenemos R1 = 10K y R2 = 5.8K, siendo la relación de
transformación n = 2.
En este circuito, el transistor Q1 esta alimentado por el devanado (flotante) del transformador; el segundo
transistor esta colocado para eliminar las posibles asimetrías generadas en la señal de Q1, luego estas señales
pasan de nuevo por otro transistor (invertidas), el cual dispara el triac.
EN el colector de transistor Q1 se conecta el colector de otro transistor NPN ( en configuración corte y
saturación con emisor a masa) el cual es comandado por la señal de control Y a traves de una resistencia de
10K para limitar la corriente en la base. La señal Y se encarga de conectar a masa el colector de Q1 cuando
desee que no se dispare el TRIAC.
Para controlar el circuito se utiliza el sistema de control (que a continuación se describe), el cual controla el
circuito de cruce por cero.
Circuito de control
El control de los ciclos de conducción se debe realizar mediante una cantidad par de semiciclos, los que son
controlados mediante un generador de escalera que se compara con una tensión de la salida de un diferencial
(que tiene como entradas la tensión del sensor de temperatura y un divisor resistivo que nos da la tensión de
referencia a la cual queremos llegar). Esta comparación actúa como se dijo sobre el circuito detector de cruce
por cero, permitiendo o no el paso de señal de control hacia el Gate del triac.
El siguiente diagrama explica los bloques a utilizar:
esto se realizó con los circuitos de control siguientes:
Generador de escalera
Este generador de escalera esta constituido por detector de pico de media onda de gran constante de tiempo
seguido de un sistema de descarga con un PUT (programado a 9[v]).
Los escalones tienen una duración igual al periodo de la tensión de red, permitiéndonos un periodo de control
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de aproximadamente 0,26 seg. Es decir 13 escalones de 20mS, que es el periodo de la red, la cantidad de
escalones varia con la tensión de alterna aplicada al diodo y con la resistencia seguida de este.
Salida del Amplificador diferencial
La tensión de referencia
Esta se logra mediante un divisor resistivo para el cual se realizaron los siguientes cálculos para lograr que
con un potenciómetro de 10K controlar un rango de tensión (la relación es de 10Cº por volt de tensión):
resolviendo este sistema de ecuaciones
Sensor de temperatura
La obtención de la temperatura se realizara mediante un sensor tipo LM335(10mV por ºC). La salida de este
es amplificada 10 veces con un operacional para obtener una razón de 1V por cada 10C° de temperatura.
Las dos señales de referencia se ingresan a un amplificador diferencial con ganancia unitaria, como sigue:
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la salida del amplificador diferencial es la señal que se compara con la escalera para determinar la cantidad de
periodos de conducción del TRIAC, cuanto mas alta sea la diferencia de la tensión de referencia con la del
sensor, mas ciclos conducirá el TRIAC, es por esto que esta salida del diferencial esta conectada a la entrada
(+) del operacional comparador
Grafica de las dos señales comparadas
Protección del TRIAC
Tomando el triac BT138/600 utilizados encontramos en su hoja de datos que posee los siguientes parámetros
y
con estos valores
y
Se considera que la inductancia es aportada por el propio circuito y la capacidad elegida es de 220 nF con una
resistencia serie de 33 (para su descarga), ya que es la que figura en el libro donde se obtuvo el circuito y
esta pensado para su posterior uso en 220 V.
Graficas de las corrientes en la carga y la señal en el Gate
Señal de Gate
Corriente en la carga a plena conducción
Corriente en la carga sin conducción del triac
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Año 2001
Comparador
Y Señal de recorte síncrono
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Salida del diferencial referencia
Q
Generador de escalera
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