ELECTRONICA DE POTENCIA – 17-04-2015

Resumen – En este laboratorio se muestra la importancia del uso de los tiristores Triac en la electrónica de potencia en donde se realizó un circuito con tiristores Triac, condensadores y resistencias. Abstract— In this laboratory the importance of using triac thyristor power electronics where a circuit thyristor Triac, capacitors and resistors are performed is shown.

Índice de Términos— Tiristor, Triac, conmutación, drimer.

I. INTRODUCCIÓN

En este informe de laboratorio se hizo el uso de tiristores Triac, resistencias, condensadores, dimer, potenciómetro, fuente DC y AC, donde se midieron la corriente de Gate, corriente de entrada, voltaje en la carga, y voltaje del Mt2-MT1 del Triac, donde se busca que la carga disipe 150 Watts de potencia, con esto se realizó un análisis en DC. Luego se realiza un análisis en AC en donde se cambia la fuente DC por una AC, en donde se mide, con ayuda de un osciloscopio, el voltaje del Mt2-MT1 y voltaje de entrada.

II.OBJETIVOS

Orientar a los estudiantes a que profundicen más en los tiristores y su importancia en la electrónica de potencia.

Fortalecer las habilidades de diseño de circuitos con tiristores.

Saber caracterizar y conmutar los tiristores correctamente.

Saber implementar y diferenciar circuitos con tiristores.

III. MARCO TEORICO

El Triac es un dispositivo semiconductor que pertenece a la familia de los dispositivos de control: los tiristores. El triac es en esencia la conexión de dos tiristores en paralelo pero conectados en sentido opuesto y compartiendo la misma compuerta. (ver figura 1).

A1: Anodo 1, A2: Anodo 2, G: CompuertaEl triac sólo se utiliza en corriente alterna y al igual que el tiristor, se dispara por la compuerta. Como el triac funciona en corriente alterna, habrá una parte de la onda que será positiva y otra negativa.

Figura 1. Símbolo Triac. [1]

Funcionamiento del TriacLa parte positiva de la onda (semiciclo positivo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de arriba hacia abajo (pasará por el tiristor que apunta hacia abajo), de igual manera:La parte negativa de la onda (semiciclo negativo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de abajo hacia arriba (pasará por el tiristor que apunta hacia arriba)

Para ambos semiciclos la señal de disparo se obtiene de la misma patilla (la puerta o compuerta).Lo interesante es, que se puede controlar el momento de disparo de esta patilla y así, controlar el tiempo que cada tiristor estará en conducción. Recordar que un tiristor sólo conduce cuando ha sido disparada (activada) la compuerta y entre sus terminales hay un voltaje positivo de un valor mínimo para cada tiristor)Entonces, si se controla el tiempo que cada tiristor está en conducción, se puede controlar la corriente que se entrega a una carga y por consiguiente la potencia que consume.Ejemplo: Una aplicación muy común es el atenuador luminoso de lámparas incandescentes (circuito de control de fase).

LABORATORIO 7 TIRISTOR TRIAC

H. Leguizamón, M. Pachón, Facultad de Ingeniería Electrónica, Universidad Santo Tomás Bogotá, Colombia

Electrónica de Potencia 2015-1 Bogotá

17-04-2015

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Figura 2. Ejemplo uso de Triac. [1]

Dónde:- Ven: Voltaje aplicado al circuito (A.C.)- L: lámpara- P: potenciómetro- C: condensador (capacitor)- R: Resistor- T: Triac- A2: Ánodo 2 del Triac- A3: Ánodo 3 del Triac- G: Gate, puerta o compuerta del Triac

El triac controla el paso de la corriente alterna a la lámpara (carga), pasando continuamente entre los estados de conducción (cuando la corriente circula por el triac) y el de corte (cuando la corriente no circula)Si se varía el potenciómetro, se varía el tiempo de carga de un capacitor causando que se incremente o reduzca la diferencia de fase de la tensión de alimentación y la que se aplica a la compuerta.

IV. PROCEDIMIENTO

Primero se realizó el montaje del circuito, como se muestra en la siguiente figura:

Figura 3. Plano del Circuito con enganche por voltaje.

Conectamos dos fuentes DC al circuito, una para la carga y otra para poder enganchar al Triac, donde empezamos a variar la fuente de enganche en la cual medimos la corriente de Gate, y los voltajes de la carga y del ánodo-cátodo del Triac para saber en qué nivel de voltaje y corriente se engancha el Triac.

Al realizar las pruebas al circuito anterior encontramos un problema, cuando el Triac se enganchaba y se apagaba y se

volvía a prender la fuente principal el Triac seguía enganchado cuando no debería suceder, para solucionar este problema tuvimos que colocar una resistencia entre Gate y tierra, como se muestra en la figura, además tuvimos el problema de que el circuito se autoenganchaba sin la fuente de enganche, es decir con solo colocar la fuente de carga, para solucionar dicho problema implementamos el circuito llamado red de Snubber.

Figura 4. Plano del Circuito con enganche por voltaje con problema solucionado.

Una vez solucionado este problema se hicieron mediciones en los diferentes 4 cuadrantes.

Corriente + II I

- +

Voltaje

III IV

-

Para el primer cuadrante se implemento el siguiente circuito:

Figura 5. Plano del Circuito con voltaje positivo y corriente positiva.

En el segundo cuadrante se implemento el siguiente circuito:

2

ELECTRONICA DE POTENCIA – 17-04-2015

Figura 6. Plano del Circuito con voltaje negativo y corriente positiva.

En el tercer cuadrante se implemento el siguiente circuito:

Figura 7. Plano del Circuito con voltaje negativo y corriente negativa.

En el cuarto cuadrante se implemento el siguiente circuito:

Figura 8. Plano del Circuito con voltaje positivo y corriente negativa.

A continuación se hicieron los analicis en AC donde :

Primero se realizo un circuito con enganche a traves de una fuente DC positiva, como se ve en el siguiente circuito:

Figura 9. Plano del Circuito con voltaje en AC y corriente positiva.

Luego se cambio el circuito, donde se invirtio la fuente DC , como se ve en la figura 10.

Figura 10. Plano del Circuito con voltaje en AC y corriente negativa.

Con los circuitos anteriores se busaca disipar 150W con la carga, en este caso el bombillo, para calcular el voltaje con que se engancha el triac, se utilizó la siguiente ecuación.

V. RESULTADOS.

Primero se midió la corriente de Gate, el voltaje de la carga, y el voltaje de los diodos del Triac, como se puede ver en las siguientes tablas.

Análisis DC:

Primer cuadrante:

Vfuente vdiodo vcargacorriente carga

potencia carga Rcarga

30 1 28,8 6,30E-01 18,144 45,714285740 1 38,9 0,73 28,397 53,287671250 1 48,9 0,83 40,587 58,915662760 1,1 58,9 0,91 53,599 64,725274770 1,1 68,9 0,99 68,211 69,595959680 1,1 79 1,06 83,74 74,528301990 1,1 88,9 1,13 100,457 78,6725664

100 1,1 98,9 1,19 117,691 83,1092437110 1,1 108,8 1,26 137,088 86,3492063115 1,1 113,9 1,29 146,931 88,2945736

116,6 1,1 115,4 1,3 150,02 88,7692308Tabla 1. Mediciones de corriente, voltaje, resistencia y

potencia.

voltaje disp

voltaje resistencia

corriente disparo rdip

6 4,604651163 0,001395349 3300

Segundo Cuadrante:

Vfuent vdiod vcarg corrient potenci Rcarga

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e o a e carga a carga30 0,9 28,9 0,64 18,496 45,1562540 1 38,6 0,73 28,178 52,876712350 1 48,3 0,82 39,606 58,90243960 1 58,3 0,91 53,053 64,065934170 1 67,8 0,98 66,444 69,183673580 1 78 1,06 82,68 73,584905790 1,1 87,8 1,13 99,214 77,699115

100 1,1 98 1,2 117,6 81,6666667110 1,1 108 1,26 136,08 85,7142857115 1,1 112,5 1,29 145,125 87,2093023

116,6 1,1 114,1 1,3 148,33 87,7692308117,7 1,1 115,4 1,31 151,174 88,0916031

voltaje disp

voltaje resistencia

corriente disparo rdip

9 6,906976744 0,002093023 3300

Tercer cuadrante:

Vfuente vdiodo vcargacorriente carga

potencia carga Rcarga

30 -0,9 -28,7 -0,61 17,507 47,049180340 -1 -38,7 -0,74 28,638 52,297297350 -1 -48,7 -0,83 40,421 58,674698860 -1 -58,2 -0,91 52,962 63,95604470 -1 -68 -0,99 67,32 68,686868780 -1 -77,9 -1,06 82,574 73,49056690 -1,1 -87,7 -1,13 99,101 77,6106195

100 -1,1 -97,8 -1,19 116,382 82,1848739110 -1,1 -107,7 -1,26 135,702 85,4761905115 -1,1 -112,5 -1,29 145,125 87,2093023

116,6 -1,1 -114,7 -1,3 149,11 88,2307692117,1 -1,1 -115 -1,31 150,65 87,7862595

voltaje disp

voltaje resistencia

corriente disparo rdip

8 6,139534884 0,001860465 3300

Cuarto Cuadrante:

VFuente

Vdiodo

VCarga

Corriente carga

Potencia carga

Voltaje disp

Corriente disparo

RDIp

RCarga

30,3 0,8 29,11,71E-

01 4,9761 3 30uA 100k1,70E+0

2

39,9 0,8 39,11,94E-

01 7,56585 3 30uA 100k2,02E+0

2

50,1 0,85 49,22,20E-

01 10,824 3 30uA 100k2,24E+0

2

60 0,84 59,12,40E-

01 14,184 3 30uA 100k2,46E+0

2

70 0,85 69,32,60E-

01 18,018 3 30uA 100k2,67E+0

2

80 0,83 79,62,80E-

01 22,288 3 30uA 100k2,84E+0

2

90 0,84 89,13,00E-

01 26,73 3 30uA 100k2,97E+0

2

95 0,85 94,23,10E-

01 29,202 3 30uA 100k3,04E+0

2

96 0,84 95,13,20E-

01 30,432 3 30uA 100k2,97E+0

2Tabla 2. Mediciones de corriente, voltaje, resistencia y

potencia.

Al analizar la tabla 2 podemos ver que al estar disparado el SCR, conectado a una fuente de 96V se obtiene que la carga discipa 30W de potencia.

Al realizar el análisis AC se obtuvo que la fuente a utilizar para obtener una potencia de 30W, es de 96V rms, en donde medimos con el osciloscopio el voltaje de entrada y el de la carga, pero la medir este último nos encontramos un problema que lo mediamos como se mide convencionalmente una carga esta hacia corto circuito, por lo cual tuvimos que hallar el voltaje de ánodo del SCR para hallar la diferencia entre estas dos, y poder ver el voltaje de la carga y así hallar la potencia como se evidencia en la figura.

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ELECTRONICA DE POTENCIA – 17-04-2015

Figura 7. Señal voltaje de entrada.

Figura 8. Señal voltaje en la carga.

VI. CONCLUSIONES

El Triac puede ser disparado en cualquiera de los 4 cuadrantes.

Para configurar correctamente el proceso de enganche del SCR, hay que calcular correctamente la resistencia de Gate y la resistencia a tierra.

Es importante saber calcular las resistencias que acompañan al SCR para garantizar la seguridad de los componentes electrónicos y del usuario, y el correcto funcionamiento de los mismos.

Un SCR puede ser usado en control de motores ya que sirve como interruptor eléctrico.

Para poder diseñar un circuito con SCR hay que tener en cuenta que el valor de la fuente debe ser en rms.

Para configurar correctamente el proceso de enganche del SCR en AC, hay que calcular correctamente la resistencia de Gate y la resistencia conectada entre el diodo de protección y Gate, así podremos elegir el limite mínimo de voltaje que el SCR permite para enganchar.

VII. BIBLIOGRAFÍA

[1] http://www.unicrom.com/Tut_scr.asp

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