ELECTRONICA DE POTENCIA - .4 aplicaciones de la electronica de potencia * amplificadores de audio

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  • 1

    ELECTRONICA DE POTENCIA

    M.C. JUAN MANUEL GONZALEZ ROSAS

  • 2

    ELECTRONICA DE POTENCIA

    ES LA APLICACIN DE LA ELECTRNICA DE ESTADO SLIDOPARA EL CONTROL Y LA CONVERSIN DE LA ENERGA ELCTRICA

  • 3

    HISTORIA DE LA ELECTRONICA DE POTENCIA

    * Inicia en 1900 con el rectificador de arco de mercurio* Rectificador de tanque metlico* Rectificador de tubo de alto vaco rejilla controlada* Ignitrn* Fanotrn* Tiratrn* 1948 invencin transistor de silicio (Lab. Bell telephone).* 1956 transistor de disparo pnpn por (Lab. Bell telephone).* 1958 tiristor comercial por (general electric company).

  • 4

    APLICACIONES DE LA ELECTRONICA DE POTENCIA

    * AMPLIFICADORES DE AUDIO* CARGADORES DE BATERIAS* CALDERAS* COMPUTADORAS* CONTROL LINEAL MOTOR DE INDUCCION* ELECTRONIMANES* ELEVADORES* EXCITADORES DEL GENERADOR* GRUAS Y TORNOS* IGNICION ELECTRONICA* PRECIPITADORES ELECTROSTATICOS* LOCOMOTORAS* VEHICULOS ELECTRICOS* CONTROLES DE MOTOR* FUENTES DE ALIMENTACION* INTERRUPTORES ESTATICOS* RELEVADORES ESTATICOS, ETC

  • 5

    APLICACIONES DE LA ELECTRNICA DE POTENCIA

  • 6

    RECTIFICADORES

  • 7

    RECTIFICADOR MONOFASICO DE MEDIA ONDA

    Diagrama de circuito

    Resistencia de carga

    Alimentacinde ca

    -

    VD-

    Vs = Vm sen t

    Is

    R VL

    -

    0

    0

    t

    t

    2

    2

    VL

    Vs = Vm sen tVm

    -Vm

  • 8

    RECTIFICADOR MONOFASICO DE ONDA COMPLETA

    Diagrama de circuito

    Alimentacinde ca

    -

    Vs = Vm sen tIL

    RL

    -

    -

    -

    -

    -

    t

    0

    - Vm

    Vm /2V0

    0

    ( b ) Formas de onda de voltaje

    Vm

    Vs = Vm sen t

    t

    t Diagrama de circuito

    Resistencia de cargaAlimentacinde ca

    RL

    Diodo 1

    Diodo 1

    0

    - Vm

    Vm V0

    0

    ( b ) Formas de onda de voltaje

    Vm

    Vs = Vm sen t

    t

    t

  • 9

    RECTIFICADOR MULTIFASE EN ESTRELLA

    12

    3

    45

    q

    .

    .

    D1

    D2

    D3

    D4

    D5

    Dq

    v1 v2 v3 v4 v5 vq

    V

    vm

    -vm

    0

    0D1 on D2 on D3 D4 D5 Dq

    /q 2/q 4/q 6/q 8/q 10/q 2 14/qt

    vm

    16/q

    t2/2

    R

    N

  • 10

    PUENTES DE DIODOS MONOFASICOS

  • 11

    PRACTICA 3 RECTIFICADOR MONOFASICODE ONDA COMPLETA

    0

    - Vm

    Vm V0

    0

    ( b ) Formas de onda de voltaje

    Vm

    Vs = Vm sen t

    t

    t

    Diagrama de circuito

    Alimentacinde ca

    -

    Vs = Vm sen tIL

    RL =

    -

    -

    -

    -

    -

    D2

    D3 D4

    D1

    Transformador 127 vca / 1 A

    10 k

    MATERIAL y EQUIPO4 diodos 1N4001

    Resistencia 10 K

    Transformador 127 VCA/1 A

    Osciloscopio

    Voltimetro digital

  • 12

    PRACTICA 3 (PROCEDIMIENTO)RECTIFICADOR MONOFASICODE ONDA COMPLETA

    1.- Arme el circuito y energzelo.

    2.- Mida con el osciloscopio el voltaje en el secundario del transformador y comprelo con respecto al voltaje de entrada del transformador.

    3.- Medir con el otro canal en voltaje despus del puente rectificador, comprelo con el voltaje del secundario del transformador.

    4.- Anote sus observaciones y conclusiones.

    NOTA: TENGA CUIDADO CON EL VOLTAJE DE LINEA 127 VCA NO TOQUE LA LINEA SI EST MOJADO.

  • 13

    PRACTICA 4 (PROCEDIMIENTO)RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA A 127 VCA

    -

    Alimentacin127 vca IL

    RL =

    -

    -

    -

    -D2

    D3 D4

    D1

    10 k C1

    -

  • 14

    PRACTICA 4 (PROCEDIMIENTO)RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA A 127 VCA

    1.- Arme el circuito y energizelo.

    2.- Mida con el osciloscopio los voltajes de lnea y el de salida del rectificador y comprelos.

    3.- Anote sus observaciones y conclusiones.

    NOTA: TENGA CUIDADO CON EL VOLTAJE DE LINEA 127 VCA NO TOQUE LA LINEA SI EST MOJADO.

  • 15

    RECTIFICADOR TRIFASICO EN PUENTE

    R

    D5D3D1

    D2D6D4

    VLn

    c

    b

    Vcn

    Vbn Vana

    iL

    ia

    ic

    ib

    0

    t

    Vs = Vm sen t

    0

    0

    Vm

    Vm

    -Vm

    t

  • 16

    PUENTES RECTIFICADORES TRIFASICOS

  • 17

    TIRISTORES

  • 18

    TIRISTORES

    * Dispositivo semiconductor de cuatro capas de estructura pnpn con 3 uniones pn.

    * Tiene 3 terminales: nodo Ctodo Compuerta.

    * Los tiristores se fabrican por: Difusin

  • 19

    MODOS DE ACTIVACION DEL TIRISTOR

    * Trmica* Luz* Alto voltaje* dv / dt* Corriente de compuerta

  • 20

    TIPOS DE TIRISTORES

    * Tiristores de control de fase (SCR)* Tiristores de conmutacin rpida (SCR)* Tiristores de desactivacin por compta.(GTO)* Tiristores de triodo bidireccional (TRIAC)* Tiristores de conduccin inversa (RCT)* Tiristores de induccin esttica (SITH)* Rectificador controlado de silicio por luz (LASRC)* Tiristores controlados por fet (FET-CTH)* Tiristores controlados por mos (MCT)* Transistor de unijuntura (UJT)

  • 21

    RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO (SCR)

  • 22

    RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO (SCR)

    * Es un interruptor de estado slido unidireccional que puede funcionar tanto con corriente continua como con corriente alterna. Como su nombre lo indica, el SCR es un rectificador de silicio, el cual tiene un tercer terminal llamado GATE (puerta o compuerta) para propsito de control.

  • 23 39

  • 24

    PRESENTACIONES DEL SCR

  • 25

    VERIFICACION DEL ESTADO DEL SCR

    Se prueba del siguiente modo: * Entre nodo y ctodo deber marcar una resistencia superior a los 100K en ambos sentidos.

    * Entre compuerta y ctodo debe marcar como un diodo convencional. alta resistencia en un sentido y baja resistencia en el otro.

    * Entre compuerta y nodo deber marcar una resistencia mayor de 1 M en ambos sentidos.

  • 26

    DETERMINACION DE TERMINALES DEL SCR

    Disponga el MULTIMETRO en modo de medicin de diodos:

    1 Escoga dos terminales cualquiera del SCR con las puntas del MULTIMETRO y observe si existe conduccin.

    2 Contine las mediciones en todas las terminales del SCR hasta encontrar una combinacin, en la cual si le indicar conduccin.

    3 En la conexin del SCR con el MULTIMETRO en conduccin, la punta roja le indicar la compuerta y la negra el ctodo, por lo tanto la otra es el nodo.

  • 27

    APLICACIONES DE LOS SCRS

    * Controles de relevador. * Circuitos de retardo de tiempo. * Fuentes de alimentacin reguladas. * Interruptores estticos. * Controles de motores. * Recortadores. * Inversores. * Cicloconversores. * Cargadores de bateras. * Circuitos de proteccin. * Controles de calefaccin. * Controles de fase.

  • 28

    CURVA CARACTERISTICA DE SCR

    CORRIENTE DE MANTTO.

    IG

    IA

    V(BR)FREGION INVERSA DE BLOQUEO

    VF

    VOLTAJE INVERSO DE RUPTURA

    REGION DE CONDUCCION DIRECTA

  • 29 41

    ESTRUCTURA INTERNA DEL SCR

    COMPUERTA

    CTODO

    ANODO

    P

    N

    P

    NP

    N

  • 30

    COMPUERTA

    CTODO

    ANODO

    PN

    P

    NP

    N

    +

    IA

    IG

    -

    VG

    DISPARO DEL SCR

  • 31 43

    CONDUCCION DEL SCR

    COMPUERTA

    VG = 0

    CTODO

    ANODO

    PN

    P

    NP

    N

    +

    -

    IA

  • 32

    OPERACIN DEL SCR

    * Si no se aplica voltaje alguno a un, aparecen ciertas zonas desprovistas de cargas en cada una de las uniones pn, y que se han indicado: J1, J2 y J3.

    G

    A

    K

    P1

    N1

    P2

    N2

    J1

    J2

    J3

  • 33

    OPERACIN DEL SCR

    * Aplicando un voltaje entre nodo y ctodo, siendo el nodo positivo respecto al ctodo, las uniones j1 y j3 se polarizan en sentido directo y se hacen ms estrechas, mientras que la unin j2 se polariza en sentido inverso y su zona de agotamiento se hace ms ancha.

    A

    K

    P1

    N1

    P2

    N2

    J1

    J2

    J3G

    +

    -

  • 34

    OPERACIN DEL SCR

    * Si mantenemos el voltaje entre nodo y ctodo se aplica un impulso positivo a la compuerta, los electrones fluyen a travs de la unin j3, y parte de la corriente de ctodo atraviesa la unin j2. El flujo de

    electrones a travs de la unin j2 es causa de que la regin de agotamiento se estreche. A

    K

    p1

    N1

    P2

    N2

    J2+

    G

    -

    +

    N2

    J1

    J3

  • 35 47

    OPERACIN DEL SCR

    * AL AUMENTAR LA POLARIZACION DIRECTA EN LA UNIONJ1 UN CIERTO NUMERO DE HUECOS ATRAVIESAN DICHAUNION, LO CUAL SE HA REPRESENTADO EN LA FIGURA MEDIANTE UNA FLECHA BLANCA.

    A

    K

    P1

    N1

    P2

    N2

    J1

    J2

    J3

    +

    G

    -

    +

    N2

  • 36

    OPERACIN DEL SCR

    * Debido al efecto del transistor normal, algunos de los huecos del cristal p1 fluyen hacia el cristal p2 a travs del cristal n1 (flecha blanca en la figura).

    A

    P1

    N1

    P2

    N2

    J1

    J2

    J3

    +

    G

    +

    - K

    N2

  • 37 49

    OPERACIN DEL SCR

    * EL EFECTO ACUMULATIVO, INICIADO POR EL IMPULSO PO-SITIVO APLICADO ENTRE EL ELECTRODO DE GOBIERNO YCATODO, CONTINUA RAPIDAMENTE HASTA QUE