-
8/10/2019 Previo 2.pdf
1/4
1
Resumen En este informe previo se estudiar el controlde disparo
de los ti ristores en los diferentes circuitos (A, B,C y D) de
acuerdo a la gua, explicando su funcionamientoy simulando a travs
de la herramienta computacionalMULTISIM para la comprobacin de las
respectivasformas de onda de salida de los mismos.
Palabras clave Electrnica de potencia (powerelectronics ),
rectificador controlado de silicio ( siliconcontroll ed rectif ier
),
I. OBJETIVO
Experimentar con los circuitos de control de disparode los
tiristores para obtener las formas de ondascaractersticas para cada
circuito.
I. INTRODUCCION
El tiristor es un dispositivo muy importante de laelectrnica de
potencia el cual se ha explicadodetallamente en el informe previo
N1, sin embargorecapitulando sabemos que un tiristor (SCR) acta
asemejanza de un interruptor. Cuando est encendido hayuna
trayectoria de flujo de corriente de baja resistenciadel nodo al
ctodo. Acta entonces como un interruptorcerrado. Cuando est apagado
no puede haber flujo decorriente del nodo al ctodo. Por tanto acta
como uninterruptor abierto. Dado que es un dispositivo de
estadoslido, la accin de conmutacin es muy rpida.
El disparo de un tiristor es a travs de un pulso cortode
corriente aplicado a la compuerta del tiristor. Estacorriente de
compuerta (IGT) fluye por la unin entre lacompuerta y el ctodo, y
sale del tiristor por la terminaldel ctodo. La cantidad de
corriente de compuertanecesaria para disparar un SCR est en el
rango de 0,1 a50 mA y el voltaje entre la compuerta y el ctodo
debeser ligeramente mayor a 0,6 V. Una vez que el tiristorha sido
disparado, no es necesario continuar el flujo decorriente de
compuerta. Mientras la corriente continefluyendo a travs de los
terminales principales, de nodoa ctodo, el tiristor permanecer en
ON. Cuando lacorriente de nodo a ctodo caiga por debajo de un
valormnimo, llamado corriente de mantenimiento, el SCR
seapagar.
Se explicar los diferentes circuitos de disparo de lostiristores
a travs del cuestionario de la gua delaboratorio.
III. CUESTIONARIO
1) Circuito A: Circuito que ajusta el ngulo de disparode 0
90.
Este circuito tpico de control de puerta es el mssimple; en el
cual se utiliza la misma fuente para
alimentar el circuito de control de puerta y el circuito
decarga.
Fig. 1. Circuito A
Cuando el switch se cierra habr corriente decompuerta cuando el
suministro de voltaje sea positivoEl ngulo de retardode disparo es
determinado por laresistencia R2 variable. Si R2 es baja la
corriente decompuerta ser lo suficiente para disparar el SCRcuando
la fuente de voltaje sea baja, si R2 es alta elsuministro de
voltaje debe llegar ms alto para entregarsuficiente corriente de
compuerta esto incrementa elngulo de retardo de disparo, y a veces
puede que nuncadispare, adems VAK debe ser positivo, esto ocurre
paralos semi-ciclos positivos de la fuente de voltaje.
Unadesventaja de este circuito est en que el ngulo deretardo de
disparo solo puede ajustarse de 0 a 90.
Diseo del circuito: Caracterstica del tiristor BT 151de acuerdo
a su datasheet:
mA I GT 15max , V V GT 2.1max , mA I L 10
INFORME PREVIO N2
CIRCUITOS DE CONTROL DE DISPARO APLICADO AL TIRISTOR
Antony Mendez Huamne-mail: [email protected]
-
8/10/2019 Previo 2.pdf
2/4
2
mA I H 7
De la fig. 1:
21 R R RV V
I L
GK iG
Como:
LGK i R R R yV V 21
La expresin anterior se puede aproximar a:
21 R RV
I iG
En funcin del tiempo se tiene:
)1()(222021 R R
wt sen I G
Para
)1(en)disparoderetardodengulo:(wt dd
2220)(015,0
)()(2220
015,0 2121
R R sen
R R
send
d
. ( 2)
Para un ngulo de disparo entre 30 y 90:
12220
)(015,05,015,0 21
R Rentonces sen
d
332
33 1020)(101.311010 x R R x x
Tomamos K R 101
Como RL < R1 +R2,
En nuestro caso R1 = 10K y RL=1K; segn la gua R2es variable de
0-500K
Veamos cuando R1 = 10K y R2 =10
Reemplazando en (2)
8.28482.0)( d d sen
ngulo de retardo de disparo mnimo Que correspondea un tiempo de
t = 0.44ms La R2 mxima para que elngulo de retardo de disparo sea d
= 90 la cuarta parte del ciclo t=4.16m seg.
De (2)
2220)(015,0)90( 21 R R sen
K R R 2.6221
R2 = 52.2K
Tericamente para valores mayores de R2 el SCR no sedispara ya
que IG es muy pequea y todo el voltaje deentrada aparece en las
terminales del tiristor
Simulacin del circuito
Fig. 2. Forma de onda de la V AK
Fig. 3. Forma de onda de la V RL
2) Circuito B: Circuito que ajusta el ngulo de disparode 0
180.
Este circuito tpico de control de puerta es el mssimple; en el
cual se utiliza la misma fuente paraalimentar el circuito de
control de puerta y el circuito decarga pero a diferencia del
circuito A utilizado secambia el diodo por un capacitor, esto hace
posible queel ngulo de disparo aumente su valor, mas all de
los90.
-
8/10/2019 Previo 2.pdf
3/4
3
Fig. 4. Circuito B
Diseo del circuito:
Considerando R L R = R 1 + R 2 y cuando el SCR noconduzca se
tiene un circuito RC en una red alterna, porlo tanto:
Por teora:
Fig. 5. Circuito equivalente
)()(
1
22
wt senV wt senwRC
V V m
sc
wCRtg 1
Cuando se usa una fuente de 60Hz. La constante detiempo RC debe
caer en el rango
1ms < RC < 30ms (1)
Del diseo anterior R 1=10K y R2 es un potencimetroque vara de
0-500k entonces R varia de
10k < R < 510K (2)
De (1) y (2) F C F 3002.0
De aqu escogemos:C = 0.1F
Para el disparo se tiene:
)(8.0 wt senV V mGT
08.0
)( mV
wt sen wt
)(1 wCRtg wt ngulo de disparo
)1077.3( 51 R xtg
Segn lo anterior el ngulo de disparo vara entre
Para R=10K =20.65
Para R=510K =87.02
3) Circuito C: Circuito que ajusta el ngulo de disparo
de 0 180. Este circuito es otra configuracion para el ngulo
de
disparo entre 0 a 180 del SCR el cual se basa cuandoel
condensador se carga a travs del resistor R 1+R 2,retardando el
momento en que se alcanza la tensin deconduccin. La forma de onda
de la tensin de salida esentonces solo una fraccin de la semi-onda
positivareducindose as el valor medio de la corriente en
lacarga.
Esto depende de la constante de tiempo RC y la pendiente de la
tensin en el nodo. Actuando sobre R 2 disponemos de un medio cmodo
para hacer variar el
ngulo de conduccin (el potenciometro) el ngulo (ngulo de
bloqueo) varia aproximadamente entre 0 y180 ,tiempo en el cual no
puede pasar corriente.
Fig. 5. Circuito C
Diseo del circuito:
Vemos que R = R 1 + R 2 10K < R
-
8/10/2019 Previo 2.pdf
4/4
4
seg mm 511
Generalmente msm 3010 el tiempo de cargadel condensador es t
RC
Por teora
4
Donde es el ngulo disparo 86.126
4) Circuito D: Circuito en sincronismo con la tensinde red y el
ngulo de disparo de 0 180.
Fig. 6. Circuito D
Antes de explicar el funcionamiento de este circuitode disparo
conceptualizaremos acerca del el UJT el cuales un dispositivo de
conmutacin de transicinconductiva. Es un dispositivo de tres
terminales que se
denominan emisor, base1 y base2. Los UJT casi sonideales como
dispositivos de disparo para los SCR. Acontinuacin indicamos varias
razones de lacompatibilidad entre los UJT y los SCR:
- El UJT produce una salida tipo pulso, que esexcelente para
asegurar el encendido de un SCR sinforzar la capacidad de disipacin
de carga decompuerta del SCR.
- El punto de disparo del UJT es inherentementeestable sobre un
rango de temperatura amplio.Puede hacerse an ms estable con muy
pocoesfuerzo. Esto anula la inestabilidad trmica de losSCR.
- Los circuitos de disparo con UJT pueden adaptarsecon facilidad
para el control realimentado.
Funcionamiento:
En este circuito, el diodo zener ZD recorta la formade onda de
la fuente de voltaje al voltaje nominal delzener (generalmente unos
20 V con una fuente de 120 Vca) durante el medio ciclo positivo de
la lnea de ca.Durante el medio ciclo negativo ZD1 est con
polarizacin en directa y mantiene cerca de 0 V aVs.Una vez que se
ha establecido el voltaje de cd Vs, loque ocurre muy poco despus
del cruce por cero hacia positivo, de la lnea de ca. CE comienza a
cargarse atravs de RE. Cuando CE alcanza el voltaje pico delUJT,
ste se dispara, creando un pulso de voltaje a travsRE . Esto
dispara SCR, permitiendo as el flujo decorriente a travs de la
carga poor el resto del semiciclo positivo. Este arreglo del
circuito proporciona unasincronizacin automtica entre el pulso de
disparo delUJT y la polaridad del SCR. Es decir, cuando el
UJTentrega un pulso, se garantiza que el SCR tenga elvoltaje de
nodo a ctodo correcto para encenderse.
BIBLIOGRAFA [1] Timothy J. Maloney,Electronica Industrial
Moderna, 5ta ed.
vol. 1, Ed. Pearson 2006.
[2] Muhammad H. Rashid,Electronica de Potencia:
Circuitos,Dispositivos y Aplicaciones, 3era ed. vol. 1, Ed.
Pearson2004.
Fuente deVoltaje
Rcarga
R1
R2
CE
ZD1
Ref
Rev
Rd
SCR
