Subido por Angelo Pérez

INFORME 1

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
INFORME DE LABORATORIO
EXPERIENCIA 1
DISPARO DEL TIRISTOR CON COMPONENTES DISCRETOS
CURSO: ELECTRÓNICA DE POTENCIA (ML839-A)
SECCION: A
DOCENTE: ING. AREVALO MACEDO ROBINSON DOILING
INTEGRANTES:
OJEDA VALERA, ALEJANDRO JAVIER
20162106C
PEREZ BUSTAMANTE, JOSE ANGELO
20152564I
IRIGOIN CORRA, JOSSEPH MICHAELL
20164118I
FECHA DE EXPERIMENTACIÓN: 04 de septiembre del 2019
FECHA DE PRESENTACIÓN: 11 de septiembre del 2019
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LABORATORIO DE ELECTRONICA DE POTENCIA ML 839 “A”
INDICE
OBJETIVOS ............................................................................. 2
FUNDAMENTO TEORICO .................................................... 3
MATERIALES ......................................................................... 8
PROCEDIMIENTO ................................................................. 9
CUESTIONARIO................................................................... 11
OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES ...................12
CONCLUSIONES ..................................................................12
BIBLIOGRAFÍA ....................................................................13
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DISPARO DEL TIRISTOR CON
COMPONENTES DISCRETOS
OBJETIVOS
Comprobar experimentalmente el disparo de un tiristor con elementos discretos
y este está conectado a una carga.
Armar circuitos de activación de un tiristor y observar las ventajas y desventajas
de cada uno de ellos.
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FUNDAMENTO TEORICO
¿Qué es un Tiristor?
El tiristor es un semiconductor de potencia que se utiliza como interruptor, ya sea
para conducir o interrumpir la corriente eléctrica, a este componente se le conoce
como de potencia por que se utilizan para manejar grandes cantidades de corriente
y voltaje, a comparación de los otros semiconductores que manejan cantidades
relativamente bajas.
Cuando se habla de tiristores comúnmente se cataloga al tiristor como un SRC
(silicon controlled rectifier), pero esto no es del todo correcto ya que este tipo es el
más popular y conocido, pero no es el único que existe.
¿Cómo funciona un tiristor?
Los tiristores están conformados por 3 terminales un ánodo, un cátodo y una
compuerta o mejor conocida “gate”, su funcionamiento se asemeja al de un
relevador o un interruptor mecánico, Ya que cuando aplicamos una corriente a la
terminal gate este se activa y obtiene la característica de dejar pasar a la
electricidad. En esta experiencia se usará el tiristor SCR.
Un SCR actúa a semejanza de un interruptor. Cuando está condicionado o
encendido (ON), hay una trayectoria de flujo de corriente de baja resistencia del
ánodo al cátodo. Actúa entonces como un interruptor cerrado. Cuando está apagado
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(OFF), no puede haber flujo de corriente del ánodo al cátodo. Por tanto, actúa como
un interruptor abierto. Dado que es un dispositivo de estado sólido.
Cuando la forma de onda de la tensión alterna, cae sobre una carga en forma
completa, esto es sin ningún tipo de recorte, sobre la carga aparece una corriente,
con lo cual se genera potencia sobre la carga; si de alguna manera se recorta la
forma de onda de la tensión alterna, esto es lo mismo que decir se controla la fase,
asi como su nombre lo sugiere, el SCR es un rectificador, por lo que pasa corriente
solo en los ciclos positivos de la fuente de ca.
El semiciclo positivo es el semiciclo en el que el ánodo del SCR es más positivo
que el cátodo. Esto significa que el SCR no puede estar encendido más de la
mitad del tiempo. Durante la otra mitad del ciclo, la polaridad de la fuente es
negativa, y la polaridad negativa hace que el SCR tenga la polarización inversa,
evitando el paso de cualquier corriente de carga.
Tiristor rectificador de silicio(SCR)
El rectificador controlado de silicio (en inglés SCR: Silicon Controlled Rectifier) 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 bloquea el paso de la
corriente en cada alternancia o semiciclo. Trabajando en corriente continua, se
necesita un circuito de bloqueo forzado, o bien interrumpir el circuito.
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Curva característica del tiristor SCR
La curva característica tensión-corriente de un SCR típico operando en condiciones
normales de temperatura se ilustra en la Figura 1.6a. Esta es una gráfica que
relaciona la corriente de ánodo iA, en función de su tensión ánodo-cátodo, sin señal
de compuerta, iG = 0. Aquí se puede observar que cuando vAK es positiva (primer
cuadrante) el SCR bloquea la corriente directa, tiene una elevada resistencia y
permanecerá en su estado de corte hasta alcanzar la tensión de ruptura directa
V(BO)O, punto en el cual el SCR trasciende a su estado de alta conducción.
En la zona segmentada de la curva v-i, denominada zona de transición o zona de
resistencia negativa es cuando se produce la regeneración positiva, expuesta en la
sección 1.3.4. Observe como vAK cae bruscamente seguido de un gran aumento
de la corriente iA. La región entre vAK = 0 y vAK V(BO) se conoce como región de
bloqueo directo. La tensión a la cual cae los terminales ánodo-cátodo se denomina
voltaje de trabajo, VT, y su valor estará entre 1V ó 2V según lo especifique el
fabricante.
La región de alta conducción tiene un límite superior de corriente la cual se restringe
por la potencia nominal del SCR y un límite inferior denominado corriente de
mantenimiento (Holding current) IH, que se define como: “La corriente mínima que
debe circular a través de los terminales ánodo-cátodo del SCR para mantenerlo en
su estado de conducción”. Si “iA” cae por debajo de IH el dispositivo regresará a su
estado de corte comportándose nuevamente como un interruptor abierto. En cuanto
al tercer cuadrante de la Figura 1.6a, cuando vAK < 0, el SCR tendrá dos uniones
PN polarizadas en inverso, J1 y J3, y fluye una pequeña corriente de pérdida.
Cuando vAK excede a VRROM (Tensión de Ruptura en Inverso, ver sección 1.7,
rangos de voltaje) causa el fenómeno de avalancha e iA aumenta rápidamente
produciendo posibles daños o deterioros del dispositivo. Note por otro lado su
similitud con la de un diodo de unión polarizado en inverso.
Con relación al primer cuadrante, se observa que la tensión de ruptura directa VBO,
se reduce notablemente conforme IG se incrementa desde cero a través de valores
cada vez mayores. Esto significa que un SCR puede llevarse a conducción con vAK
directo relativamente bajo, insertando en su compuerta una IG adecuada. Para el
tercer cuadrante se ve que un aumento de IG, cuando vAK es negativo, genera un
incremento, no deseado, de la corriente inversa de pérdida. Esta situación se elimina
asegurando, en el diseño, que la señal de compuerta no se genere cuando
vAK < 0.
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Pero este no es el único tipo de tiristor, existen muchos, tales como:

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Bidireccionales controlados por fase (BCT)
Fototiristor (LASCR)
Triodo bidireccional (TRIAC)
De conducción inversa (RCT)
Controlado por MOSFET (MCT)
De desactivación por compuerta (GTO)
Controlados por FET-CTH
MTO
ETO
Conmutados por compuerta integrada (IGGT)
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MATERIALES
Ilustración 1
Ilustración 2
Ilustración 3
osciloscopio digital
Tiristor BT151F
PROTOBOARD
Ilustración 4
Ilustración 5
Resistencias de 10 Ohm y 2W
de potencia
Foco con su sokect
Ilustración 7
Ilustración 8
Ilustración 9
Condensadores de 0.22uF,
88nF y 0.02uF
Multímetro digital
Interruptores SW
Ilustración 6
Potenciómetro de 100k y
2W de potencia
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PROCEDIMIENTO
Armamos el circuito de activación del tiristor pedido en la guía de laboratorio:
SW 1
FO C O
10k
R1
2N3669
220Vac
60Hz
100k
Rp
SW 2
Simulando en Proteus tenemos:
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Entonces, usamos como valor de R1= 3 resistencias de 10k cada una, un
potenciómetro industrial de 100k un foco de 100 watt y finalmente un Tiristor
BT151F
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CUESTIONARIO
1.
Cual es la diferencia entre el primer y el segundo circuito
La diferencia que se presenta en ambos circuitos es la presencia del capacitor. Lo
que hace que altere el tiempo en la gráfica correspondiente, podemos apreciar que
el
Ilustración 1 Circuito sin capacitador
Ilustración 2 Circuito con capacitador 0.22 uF
2. QUÉ SUCEDE CON LA LÁMPARA CUANDO AUMENTA EL VALOR DE Rp
EN AMBOS CIRCUITOS
Si aumentamos el valor del Rp provocará una disminución en la luz que genera la
lámpara hasta apagarse por completo esto se debe al poco voltaje que se le
entrega pues si el Rp es alto, el suministro de voltaje debe llegar más alto para
entregar suficiente corriente de compuerta para disparar el SCR. Esto incrementa
el ángulo de retardo de disparo y reduce la corriente de carga promedio.
3.
SEGÚN SU OPINIÓN CUÁL DE LOS 2 CIRCUITOS DE DISPARO ES EL
RECOMENDABLE ¿POR QUE?
Se aprecia que el ángulo de disparo en el segundo circuito es más amplio pues en
el primer circuito de disparo sencillo está en que el ángulo de retardo de disparo solo
puede ajustarse entre 0° y 90°, por lo que se puede trabajar con más medidas por
ende este es mejor
4. ¿QUÉ DIFICULTADES ENCONTRÓ PARA REALIZAR ESTE
EXPERIMENTO? SUGIERA QUE CAMBIOS SE PODRÍAN HACER PARA
MEJORARLO
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El inconveniente más notorio fue el de conectar el potenciómetro pues una mala
conexión genera como resultado valores no correspondientes en las gráficas y
también un daño irreversible en el tiristor lo recomendable para este experimento es
conocer el tipo de potenciómetro que se tiene para hacer una buena conexión
también se debe tener conocimiento en cada entrada del tiristor y un cuidado al
momento de conectar pues se encuentran muy cerca y una mala conexión generaría
cortocircuito dañando el tiristor.
OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES

Podemos ver que en el segundo circuito, el condensador provoca un mayor
rango de tiempo para que la lámpara empiece a funcionar.
En el armado del primer circuito, hubo un problema al momento de medir el
voltaje entre los bordes de la lámpara ya que provocamos un cortocircuito con
las pinzas del multímetro siendo el tiristor el único componente dañado.

Para la medición del voltaje del segundo circuito, notamos medidas erróneas
debido a que nuestro tiristor se había quemado por cortocircuito

Se recomienda tener una perilla para cambiar la resistencia en el
potenciómetro de manera más rápida para tomar los datos, debido a que el
potenciómetro común solo puede 1min aprox con el circuito encendido. Otra
opción que tomamos fue comprar un potenciómetro industrial con mayor
disponibilidad.
CONCLUSIONES
 Uno de los mejores usos del tiristor es como protector del circuito si empezamos
a armar un nuevo circuito, pudiendo proteger equipos de valores más cuantiosos
o difíciles de conseguir.
 Para aumentar el tiempo de disparo se recomienda instalar un condensador en el
circuito, mientras mayor sea la capacitancia, mayor sera el tiempo de disparo del
tiristor.
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BIBLIOGRAFÍA
https://www.academia.edu/17012868/Electronica_Industrial_Moderna_5t
a_Edicion_-_Timothy_J._Maloney
http://mrelbernitutoriales.com/scr-control-fase-potencia/
https://html.alldatasheet.com/htmlpdf/476377/COMSET/BT151/214/1/BT151.html
http://axdesarrollos.blogspot.com/2013/09/
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