Guía de Ejercicios de Electrónica Industrial

UNEXPO
Electrónica Industrial
Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre”
Vicerrectorado "Luís Caballero Mejías"
Departamento de Ingeniería de Sistemas
Guía de ejercicios de electrónica industrial.
UNIDAD I
1.- Determine el voltaje pico en el UJT. Calcular RT para producir un retardo en el pulso de
disparo de 3ms. Dibujar los voltajes en R1,Vz,Ct,Rk. η=0.6,RBB=5K,Vv=1v
R2
300
RT
Vs
R1
10k
Vz
12 Vrms
C
200uF
UJT
10V
CT
0.1uF
Rk
100
2.- Dibuje el voltaje en el condensador C1, el Voltaje de Salida Vo, y Calcule el voltaje
Promedio en Vo, cuando VCC=15, VREF=5V, f=60Hz.
VCC
VCC
DCC
330
15
4
3.6k
2
T/2
T
VO
R
DCC
TR
Q
DIS
VREF
5
CV
THR
3
Q1
PNP
7
6
5.6k
C1
10uF
U1
LM555
Prof. Alexis Cabello
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3.- Dibuje el voltaje en el condensador C, el Voltaje en Rk, y Determine el Periodo del
oscilador, Si VCC=15 β1=200 y Vv=0.
VCC
4k
5k
Q1
PNP
10k
PUT
20k
C
1uF
20k
50
Rk
4- Dibuje el voltaje en C1, VQ, C2, VRk, si VCC=15, VREF=8V, f=60Hz, β=180
VCC
VCC
VCC
VCC
5k
PUT
4
DCC
2
R
DCC
15
TR
5
T/2
Q
DIS
VREF
CV
10k
2k
THR
1k
3
NPN
7
5K
C2
1uF
6
Rk
C1
1uF
T
100
U1
LM555
5.- Dibuje el voltaje en el condensador C1, el Voltaje de Salida Vo, y Calcule el voltaje
Promedio en Vo, cuando VCC=15, VREF=5V, f=60Hz, β=180
VCC
VCC
DCC
330
2.6k
4
15
2
T/2
T
VO
R
DCC
TR
Q
DIS
VREF
5
CV
THR
3
Q1
PNP
7
6
5.6k
C1
10uF
U1
LM555
Prof. Alexis Cabello
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6.- Dibuje el voltaje en el condensador C, el Voltaje en Rk, Si VCC=15 y Vv=0,8
VCC
1k
5k
10k
PUT
Vz
Vs
10V
12 Vrms
C
1uF
5K
Rk
100
R1
T1
7.- Determine el voltaje continuo en VR2
y dibuje en una escala adecuada la forma
de onda del voltaje sobre VR1,VR2 y
VR3. Vf=100sen(wt), f=60Hz, R=10Ω,
E1=25V. Los SCR se consideran ideales.
α1=π+π/6, α2=π/2.
R2
T2
R3
Vf
E1
R1
T1
T2
D1
R2
Vf
E1
Prof. Alexis Cabello
8.- Determine el voltaje continuo en
VR1, VR2 y dibuje en una escala
adecuada la forma de onda del
voltaje sobre VR1,VR2 y VD1.
Vf=170sen(wt), f=60Hz, R=10Ω,
E1=120V. α1=60°, α2=180°
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9.- Determine el voltaje continuo en Vo y dibuje en una escala adecuada la forma de onda
de voltaje sobre VT1,VT2,VT3 y Vo. Vf=10sen(wt), f=60Hz, R=1Ω, E1=5V. Los SCR se
consideran ideales. α1=45°,α2=30°, α3=120°.
T1
R
D1
R
T2
R
+
T3
Vf
Vo
R
E1
-
T1
R1
T2
Vf
L1
D1
T1
D2
T2
L1
Vf
R1
Prof. Alexis Cabello
10.- Estudie el circuito y determine el Vrms
sobre la carga, la potencia entregada por la
fuente. Dibuje en una escala adecuada la
forma de onda del voltaje sobre VT1, Vcarga
y la corriente IT1, IT2, Icarga. Vf=220Vrms,
f=60Hz, L1=15.7mH, R1=10Ω α1=π/2,
α2=π+π/2.
11.- Estudie el circuito y determine el Vrms
sobre la carga, la potencia entregada por la
fuente. Dibuje en una escala adecuada la
forma de onda del voltaje sobre VT1,VT2,
Vcarga y la corriente IT1, IT2, Icarga.
Vf=220Vrms, f=60Hz, L1=2,65mH, R1=1Ω
α1=π/2, α2=π+π/2. Dibuje un diagrama del
disparo.
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T1
12.- Estudie el circuito y determine el Vrms
sobre la carga, la potencia entregada por la
fuente. Dibuje en una escala adecuada la
forma de onda del voltaje sobre VR1,VT1,
Vcarga y la corriente IT1, Icarga. Vf=208
Vac, f=60Hz, L1=2,7mH, R1=1Ω, α1=π/2.
D1
L1
Vf
R1
R1
13.- Determine el voltaje continuo en
VR3 y dibuje en una escala adecuada la
forma de onda del voltaje sobre VR1,
VR2 y VR3. Vf=100Sinwt, f=60Hz,
R1=1KΩ, R1=2KΩ, R1=1KΩ, E=30V.
Los SCR se consideran ideales.
α1=π/4,α2=π+π/2.
T1
R3
T2
R2
Vf
E
R1
T1
D1
R2
T2
R3
Vf
E1
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14.- Determine el voltaje continuo en VR2 y
dibuje en una escala adecuada la forma de
onda del voltaje sobre VR1,VR2 y VR3.
Vf=240 Vac, f=60Hz, R=10Ω, E1=120V.
Los
SCR
se
consideran
ideales.
α1=π/4,α2=π+π/6 (Grafique en una escala
adecuada las señales de control).
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T1
R1
R2
15.- Determine el voltaje continuo en VR2
y dibuje en una escala adecuada la forma de
onda del voltaje sobre VR1,VR2 y VR3.
Vf=100*sen(wt), f=60Hz, R=10Ω, E1=25V.
Los SCR se consideran ideales. α1=π/2,
α2=π (Grafique en una escala adecuada las
señales de control).
R3
T2
Vf
E1
T1
16.- Estudie el circuito y determine el Vrms
sobre la carga. Dibuje en una escala
adecuada la forma de onda del voltaje VT1,
VT2, Vcarga y la corriente IT1, IT1, Icarga.
Vf=208 Vrms, f=60Hz, L1=2,7mH, R1=1Ω
(considere los SCR ideales) α1=π/2 y
α2=π+π/3. Dibuje un diagrama del disparo.
R1
T2
Vf
L1
UNIDAD II
1.- Calcular el voltaje promedio a la salida del rectificador. Dibujar el voltaje de salida si
R= 10Ω, E=100V, VRN=208*√2*Sin(wt), α=π/3 y L=Muy Inductivo.
VR
T1
R
VS
T2
L
VT
T3
E
Prof. Alexis Cabello
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2.- Dibujar el voltaje en la carga para un angulo α=π/4. Calcular el voltaje promedio
VRN=208*√2*Sin(wt), f=60Hz, L=Muy Inductivo R=0.25Ω., E=100V
VR
T1
VS
T2
R
L
T3
VT
E
3.- Dibujar el voltaje en la carga para un angulo α=π/2. Calcular el voltaje promedio
VRN=208*√2*Sin(wt), f=60Hz, L=Muy Inductivo R=0.25Ω.
T1
T2
T3
VR
R
VS
L
VT
D1
D2
D3
4.- Un rectificador semicontrolado con un angulo α=π/2 se utiliza para alimentar un Motor
DC excitación independiente tal como se muestra, Calcular la velocidad del motor en RPM,
si el torque de carga es de 85 N.m, VRN=208*√2*Sin(wt), f=60Hz, Ra=0.25Ω,
Vf=220Vrms Rf=125Ω, Kv=Kt=0,71V.rad/A.s, L=Muy inductivo.
T1
T2
T3
Ra
VR
D
D
Rf
La
VS
VF
Lf
VT
D
D
Eg
D1
Prof. Alexis Cabello
D2
D3
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Electrónica Industrial
5.- Un rectificador controlado con un angulo α=π/4 se utiliza para alimentar un Motor DC
excitación independiente tal como se muestra, Calcular la velocidad del motor en RPM, si
el torque de carga es de 85 N.m, Vf=220Vrms. Ra=0.25Ω, Rf=125Ω,
Kv=Kt=0,71V.rad/A.s, L=Muy inductivo.
T1
T2
T3
Ra
VR
D
D
Rf
La
VS
VF
Lf
VT
D
D
Eg
T4
T6
T2
6.- Dibujar el voltaje de salida del rectificador de armadura para un ángulo αa=π/3.
Calcular el voltaje promedio Va. Calcular la velocidad del motor en RPM, si el torque de
carga es de 85 N.m, VRN=208*√2*Sin(wt), f=60Hz, La=Lf=Muy Inductivo. Ra=0.25Ω.
Rf=125Ω, Kv=Kt=0,71V.rad/A.s, ángulo del rectificador de Campo αf=π/6.
T1
T3
T5
Ra
VR
T1
VR
Rf
La
VS
T2
VS
Lf
VT
VT
T3
Eg
T6
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T4
T2
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UNIDAD III
1.- Dibuje en una escala adecuada el voltaje en la carga VL, el voltaje en el condensador
Vc, y las corrientes por los tiristores IT1, IT2, Asuma Vc(0)= -E, R=1Ω, L=5uH, C=20uF.
Determine el tiempo de apagado del tiristor T1.
T1
+
C
Vc
+
T2
-
E
D
L
R
VRL
-
Vg1
Vg2
10ms
20ms
2.- Dibuje en una escala adecuada el voltaje en la carga VL, el voltaje en el condensador
Vc, y las corrientes por los tiristores IT1, IT2, IT3. Asuma Vc(0)= -E, R=1Ω, L=5uH,
C=20uF. Determine el tiempo de apagado (toff) del tiristor T1.
T1
+
T3
C
L
+
Vc
-
E
T2
R
VL
Vg1
Vg2
Vg3
10ms
Prof. Alexis Cabello
20ms
30ms
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3.- Dibuje en una escala adecuada el voltaje en la carga Vo, el voltaje en el condensador
Vc, y las corrientes por los tiristores IT1, IT2,. Asuma Vc(0)= -E, R=10Ω, L=2mH,
R1=1K, L1=100mH, C=0.1uF.
D
T1
+
C
L1
T2
+
Vc
R
-
E
Vo
Dm
L
R1
-
Vg1
Vg2
10ms
20ms
30ms
4.- La figura representa un troceador clase A con control PWM.
- Calcule el voltaje promedio en la Carga (Vo) en función de Vref,A,Vs.
- Si A=10V, T=1ms,Vs=480, R=5Ω, L=10mH. Determine el Voltaje de Referencia
(Vref) para obtener un voltaje sobre la carga de 200V. Calcule la potencia y la corriente
promedio en la carga. Dibuje en una escala adecuada Vo,Io.
Vi
R
A
+
Vo
D
-A
L
-
15
Vi
VRef
Vs
+
-
Q
5.- La figura representa un troceador clase E. Si A=15V, T=1ms,Vs=480, R=5Ω, L=10mH,
E=180. Determine el Voltaje de Referencia (Vref) para obtener un voltaje DC sobre la
carga de 240V. Calcule la potencia y la corriente promedio en la carga. Dibuje el Voltaje y
La corriente en la Carga.
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Vi
15
A
Q1
VRef
Vi
Q4
R
Q1,Q4
+
L
E
VS
-
Q1
T
Q4
6.- El troceador clase E de la figura anterior tiene como carga el siguiente motor:
VAN=230V, IAN= 19A, Ra= 0,615Ω, La= 4.5mH, Pn= 5Hp,Wn=1750 rpm,
a) Calcular el Vref para que el motor trabaje a una velocidad de 1500 rpm con un Torque
de carga de 15 Nm. A=15V, T=0.5ms,Vs=250, Dibuje el Voltaje y La corriente en la
Carga.
b) Si el Vref = 4/5A y el torque de carga es de 10 Nm, Calcular la velocidad en el motor
(rpm). Dibuje el Voltaje y La corriente en la Carga.
c) Repita los puntos a) y b) utilizando el Vi que se muestra en la siguiente figura.
Vi
A
0
T
Q1
Q1
R
Q3
L
R
VS
L
E
VS
Q2
E
Q2
Troceador Clase C.
MOTOR 1
VAN=230V
IAN=20A
RA=1.36Ω
LA=10mH
Pn=5Hp
Wn=1200rpm
Q4
Troceador Clase E.
Vi
A
15
VRef
Vi
+
Q1,Q4
-
T
Circuito de Control 1.
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MOTOR 2
VAN=230V
IAN=11A
RA=1.43Ω
LA=10mH
Pn=3Hp
Wn=1200rpm
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Vi
15
A
VRef
T
Vi
Q1,Q4
+
-
-A
C
Circuito de Control 2.
7.- El troceador clase C se utiliza para alimentar al Motor 1. Si Vs=300 y f=500Hz.
a) Calcular IA y el Ton Necesario para que el motor trabaje a ¾ Pn a una velocidad de
1000 rpm. Dibujar el Voltaje y La corriente en la Carga.
b) Si el Ton del Troceador es del 80%. Calcular la Velocidad del Motor(rpm) si se tiene un
torque de carga de 10Nm. Dibuje el Voltaje y La corriente en la Carga.
8.- El troceador clase C se utiliza para alimentar al Motor 2. Si f=500Hz.
a) Calcular el Vs necesario para que el Motor trabaje a ½ Pn a una velocidad de 1000 rpm,
Si el Ton es del 70%. Dibujar el Voltaje y La corriente en la Carga.
b) Si el Ton del Troceador es del 60%. Calcular el Vs necesario para que el Motor trabaje
a 900 rpm con un Torque de carga de 10Nm. Dibuje el Voltaje y La corriente en la
Carga.
9.- Hacer el ejercicio 7 utilizando el Troceador Clase E.
10.- Hacer el ejercicio 8 utilizando el Troceador Clase E.
11.- El troceador clase C se utiliza para alimentar al Motor 1 y es controlado a través del
Circuito de Control 1 . Si Vs=250, T=1ms y A=15.
a) Calcular el Vref necesario para que el Motor trabaje a una Velocidad de 900 rpm y a la
½ Pn. Dibujar el Voltaje y La corriente en la Carga.
b) Si el Vref= A/2. Calcular la Velocidad del Motor(rpm) si se tiene un torque de carga de
10Nm. Dibuje el Voltaje y La corriente en la Carga.
12.- El troceador clase C se utiliza para alimentar al Motor 2 y es controlado a través del
Circuito de Control 2 . Si T=1ms y A=15.
a) Calcular el Vs necesario para que el Motor trabaje a ¾ Pn a una velocidad de 1000 rpm,
Si el Vref = 2/3 A. Dibujar el Voltaje y La corriente en la Carga.
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b) Si el Vref = ¾ A. Calcular el Vs necesario para que el Motor trabaje a 900 rpm con un
Torque de carga de 10Nm. Dibuje el Voltaje y La corriente en la Carga.
13.- Hacer el ejercicio 11 utilizando el Troceador Clase E.
14.- Hacer el ejercicio 12 utilizando el Troceador Clase E.
UNIDAD IV
1.- La figura representa un inversor monofásico puente completo con carga resistiva.
a) Si A=15V, T=1ms,Vs=200, R=33Ω, Determine el Voltaje de Referencia (Vref)
para obtener una potencia en la carga de 400W.
Vi
A
Vref
0
Q1
T
2
Q2
R
T
VS
VQ1,VQ4
Q3
Q4
VQ2,VQ3
b) Si Vref=0. Determine los cinco primeros armónicos del voltaje en la carga.
2.- La figura representa un inversor monofásico puente completo con carga resistiva.
a) Si A=15V, T=1ms,Vs=200, R=10Ω, Determine el Voltaje de Referencia (Vref)
para obtener un voltaje eficaz sobre la carga de 115V.
Vi
A
Vref
T
2
T
Q1
-A
Q2
R
VS
VQ1,VQ4
Q3
Q4
VQ2,VQ3
b) Si Vref=0. Determine los cinco primeros armónicos del voltaje en la carga.
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3.- La figura representa un inversor monofásico puente completo con carga resistiva.
a) Si A=10V, Vs=100, R=20Ω, Determine el Voltaje de referencia (Vref) para
obtener un potencia sobre la carga de 400W.
b) Dibuje el voltaje en la carga y las señales de control de los transistores VQ1,4 y
VQ2,3
Q1
Q2
R
VS
Q3
Q4
Vi
A
Vref
0
T
2
T
-A
Circuito de Control para el inversor:
U7A
2
VQ2,3
1
D
+5
Q
D
Q
3
7402
VRef
+
Vi
-
VQ
U7B
U6A
1
2
7404
Q
Q
5
VQ1,4
4
6
7402
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