02 Tiristor Scr

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Este sesión aporta al logro de los siguientes Resultados de la Carrera:

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U01 Conceptos Fundamentales de la Electricidad 2

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Copyright Tecsup 2011

25/08/2015

Ing. Danny Meza Manrique

INTRODUCCIÓN

Los tiristores son una familia de dispositivos semiconductores de potenciadiseñados específicamente para trabajar en regímenes de altas corrientes yaltos voltajes.

Lo más importante a considerar de estos dispositivos, es la curva característicaque nos relaciona la intensidad que los atraviesa con la caída de tensión entrelos electrodos principales.

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SISTEMA DE POTENCIA

Motor Alternador BombasSistema de

control

Sistema de Potencia

Parrillas

Blower Auxiliar

GVW 850,650 LBS

PAYLOAD 218-231 M64.5 KM/H 48.8 KM/H

930E y 830E

¿Por qué control con GTO’s?Para obtener la relacion constante V/F y mantener el flujo magnetico constante es necesario generar una onda de tension adecuada. Esta onda debe tener la posibilidad

de ser controlada en magnitud (V) y periodo (F). Esta onda es denominada Seno PWM (Pulse Width Modulation) o modulacion

por ancho de pulso.

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tiristores

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Control de Temperatura

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Control de Nivel

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• ¿En un controlador de proceso en que etapa encontramos los tiristores?

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1. ¿En un controlador de proceso en que etapa encontramos los tiristores?Rpt.

En la Etapa de Potencia

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Tipos de Tiristores

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Tiristor SCR

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encapsulado tipo TO-48, la parteroscada siempre es el terminal de Anodo. corrientes de 6.2 a 22 ADC y voltaje pico inversoentre 50 hasta 800V. • encapsulado tipo TO-93,

• la parte roscada siempre es el terminal de Anodo.

• Con corrientes promedio de conducción entre 175 a 230 ADC

• voltaje pico inverso entre 200 hasta 1600V.

Encapsulado tipo HT-23, la parte inferior es el Anodo. La corriente promedio de conducción es de 550 ADC y voltaje pico inverso de 1600V.

Tipos de encapsulados del SCR

500 V24A

1300 V1800A

500 V100A

TO 200 AFB 20

TO 209 ADB 7

TO 208 AcB 2

Dispositivos de Potencia Dispositivos Tiristores

El SCR. ENCAPSULADOS

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TIRISTORESPoseen tres condiciones

Conmutación

(ON) y bloqueo OFF)

Disparo

la transición de OFF a ON

Bloqueo

la transición de ON a OFF bloqueo

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PRINCIPIO DE CONSTRUCCION Y FUNCIONAMIENTO

Las dos capas exteriores, van provistas con terminales libres de capa barrera, son el ánodo (A) y el cátodo (C).

El terminal de gate adicional (G) también es obtenido, sin una capa barrera, como el terminal de control.

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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTOSon dispositivos formados por la unión de cristales semiconductores

de silicio conformando una cápsula de cuatro capas.

Tienen tres terminales:Anodo A , Cátodo K y Gate G.

Los terminales A y K son denominados terminales de Potencia

El terminal G es denominado terminal de control .

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Comparando el funcionamiento con un transistor

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Ele

ctró

nica

-

-

--

- -

-

-

-

-

--

-

-

-

- +

+

++

+

+

++

++

+

+++

++

-

-

--

--

-

-

-

-

--

-

-

-

-

+

+

++

+

+

++

++

+

++ +

+ +

P N N P

Concentración de huecos

+ -

Similitud del SCR con un diodo rectificador

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Funcionamiento del SCR

El tiristor no conduce a pesar de estar polarizado en directa:

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El tiristor es activado (disparado), volviéndose conductor

Polarización Directa y Pulso de corriente en Gate.

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El tiristor permanece en conducción a pesar que el terminal de Gate es desactivado

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Para que el tiristor deje de conducir, prácticament e no debe haber flujo de corriente através de sus terminales de potencia

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• ¿En que condiciones el Tiristor SCR conduce?

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¿Conduce?

?

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Rpt. No Conduce

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Valores característicos

En polarización inversa:

" VRRM : Voltaje de pico inverso repetitivo.

" VRSM: Voltaje de pico inverso no repetitivo (transitorio).

" IRRM : Valor pico de la corriente de fugas con VRRM.

En polarización directa:

" IF(AV): Corriente directa media

" IF(RMS): Corriente directa eficaz

" IFSM: Corriente directa instantánea máxima, no repetitiva que soporta en el tiempo de un semiciclo.

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estados de trabajo del tiristor

IH : Corriente de mantenimiento, es la corriente de ánodo mínima necesaria para mantener el tiristor en el estado de conducción.

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DISPARO DE TIRISTORES El proceso de disparo depende

esencialmente de la magnitud de corriente de gate IG

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Diagrama de disparo característico para tiristores

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Bloqueo de tiristores

El bloqueo a través del gate no es posible (solo en los GTO)

Para bloquear la corriente directa tiene que ser menor a la corriente mínima de sostenimiento IH < 100 mA

En alterna se bloquea en cada cruce por cero

En continua al tiristor se cortocircuita o se le aplica un impulso de tensión negativa al ánodo

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Para operación con tensión continua:

PT = /T · UT

En tensión alterna, PT depende delángulo de conducción

La potencia de pérdidas total seaproxima por:

Ppér ≈ PT + 0.1 · PT

Potencia de pérdidas

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Medidas de protección

Para proteger contra

sobre corrientes se usan fusibles súper rápidos

Contra sobre tensiones se usan elementos RC

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Valores recomendados para las redes RC de protección

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PRUEBAS DE UN SCR CON MULTÍMETRO EN ESCALA DE DIODO

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• PRUEBA CON EL OHMETRO O MULTIMETRO :SCR y TRIACs.

. Coloquemos el ohmetro en la escala para medir baja resistencia( R x 1). Coloquemos el caimán positivo (rojo) al cát odo del SCR, y conectemos el ánodo al cable negativo (negro),

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Aplicaciones

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Control de fase SCR

Aplicaciones de SCR

d1

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DISPARO DE UNA ALARMA

Diapositiva 43

d1 dmeza, 01/11/2007

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Circuito de disparo

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Aplicaciones

• Donde se tenga que controlar grandes voltaje ycorrientes.

• Convertir corriente alterna a corriente continua oviceversa.

• Variar velocidades a motores eléctricos, etc.• Fuentes de alimentación.• Cargadores de baterías.• Control de temperatura.• Variadores de velocidad de motores.

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Aplicaciones industriales

• Aplicaciones de potencia baja, menores a 10Kwatt.

• Aplicaciones domésticas.

• Equipos de oficina.

• Industriales y comerciales.

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• Aplicaciones potencia media, entre 10 y 1000Kwatt, pero de bajo voltaje.

• Industriales.• Telecomunicaciones.• Accionadores.

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• Aplicaciones de alta potencia, mayores a los 1000 Kwatt y de alto voltaje.

• Tracción.• Transmisión de alto voltaje.

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Proceso de Conversión

• La conversión de la energía eléctrica se puede realizar mediantemétodos electromecánicas y procedimientos electrónicos.

• Para este caso, los dispositivos electrónicos cobran mayorimportancia debido a su confiabilidad, etc.

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Circuito de análisis

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¿Calcular el tiempo de disparo ( ∞) a30 grados y el tiempo de conducción a la carga ( ө)?

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¿Calcular el tiempo de disparo a30 grados y el tiempo de conducción a la carga ( ө)?

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¿Calcular el tiempo de disparo a30 grados y el tiempo de conducción a la carga ( ө)?

• 360 = 16.6 ms180 = 8.3 ms

entonces:180 = 8.3 ms30 = xX = 1.383 ms

El tiempo de disparo 1.383 ms El tiempo de conducción en la carga8.3ms – 1.383 = 6.917ms

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Cálculo de voltaje instantáneo

• Para calcula el voltaje requerimos:• Vo = Vi sen (wt)• Si tenemos un voltaje pico de 270 v y es disparado a 10

grados. El voltaje instantáneo será:• Vo = 270sen(10)

= 46.88 volts.

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Cálculo del ángulo de disparo

• Para un voltaje pico de 270 v y un voltaje instantáneo de 46,88 v.

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• Para un voltaje pico de 270 v y un voltaje instantáneo de 46,88 v.

• Vo = Vi sen (wt)• 46,88 = 270 sen (ө)• 46,88/270 = sen (ө)• ∞ = arcsen (46,88/270)• ∞ = 10 grados

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• Para un voltaje pico de 310 v y un voltaje instantáneo de 20 v.

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• Para un voltaje pico de 310 v y un voltaje de instantáneo de 20 v.

• Vo = Vi sen (wt)• 20 = 310 sen (∞)• 20/310 = sen (∞)• ∞ = arcsen (20/310)• ∞ = 3.69 grados

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Disparo con elementos semiconductores( disparo por red RC) (Angulode carga)

Datos: V e = 220V/50Hz; R1 = 200KΩΩΩΩ;R2 = 500ΩΩΩΩ; C = 0.1µµµµF

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Disparo con elementos semiconductores( ө carga por red RC)¿Calcular la resistencia ?

Datos:

Xc = 31830.9 ohm ө = 9 grados

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Disparo con elementos semiconductores( ө de conducción por red RC)¿Calcular la resistencia ?

Datos:

Xc = 31830.9 ohm ө = 9 grados

ө = arctg Xc/R 9 = arctg (31830.9/R)Tg 9 = 31830.9/RR = 31830.9/Tg 9R = 200.9k

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Datos:Ve = 220V/60Hz;C = 0.1µµµµF ; ө = 12 grados

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Datos:Ve = 220V/60Hz;C = 0.1µµµµF ; ө = 12 grados

Xc = 1/ 2пfcXc = 26,52 kө = arctg Xc/R 12 = arctg (Xc/R)Tg 12 = 26,52 k /RR = 26,52 /Tg 12R = 124,794 k

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