APLICACIONES DE ELECTRONICA DE POTENCIA RECTIFICADOR CONTROLADO
INDICE
INTRODUCCIÓN
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TEORÍA DEL TIRISTOR(SCR)
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3-4
PRINCIPIO DEL FUNCIONAMIENTO SCR
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3-4
FORMAS DE ONDA DEL SCR
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CARACTERÍSTICAS DE COMPUERTAS DEL SCR
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CIRCUITO EQUIVALENTE DEL SCR
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CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL SCR
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CARACTERÍSTICAS TÉRMICAS DEL SCR
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CARACTERÍSTICAS ESTÁTICAS DE SCR
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CURVA CARACTERÍSTICAS DEL SCR
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CARACTERÍSTICAS DINÁMICAS DEL SCR
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CURVA CARACTERÍSTICA DINÁMICAS DEL SCR
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CARACTERÍSTICAS DE CONMUTACIÓN DEL SCR
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12-13
MÉTODO DE ACTIVACIÓN DEL SCR
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CARACTERÍSTICAS DE CONTROL DEL SCR
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TIPOS DE ENCAPSULADOS
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HOJAS DE DATOS DEL TYN 408G
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DESCRIPCIÓN ELÉCTRICA DE LOS SCR
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MÉTODO DE PROTECCIÓN (VARISTORES Y RED RC SNUBBER)
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19-21
TEORÍA DEL OPTO-ACOPLADOR
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CARACTERÍSTICAS DEL OPTO-ACOPLADOR
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DETECTOR DE CRUCE POR CERO
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TIPOS DE RECTIFICADORES CONTROLADOS
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24-25
CONCLUSION
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INTRODUCCIÓN
En los circuitos rectificadores se pueden sustituir, total o parcialmente los diodos por tiristores, de forma que se pueda obtener un sistema de rectificación controlada o semi-controlada. Estos sistemas permitirán la regulación del valor medio de la tensión en la carga. La sustitución del diodo por el tiristor permite retardar la entrada en conducción del mismo, lo cual ocurre no sólo cuando la tensión entre sus bornes es positiva, sino cuando, siendo positiva se inyecta un pulso de cebado a la puerta del tiristor. El parámetro fundamental en estos rectificadores con tiristores será el ángulo de retardo α, de forma que un tiristor conduce con un retardo de tiempo α/w con relación al instante en el cual conduciría el diodo al que ha sustituido. Los rectificadores con tiristores utilizan los mismos esquemas que los rectificadores con diodos, si bien aquí hay que distinguir entre dos tipos: a.- Rectificadores semi-controlados. Formados por tiristores y diodos (monofásicos y trifásicos). b.- Rectificadores totalmente controlados. Formados únicamente por tiristores (monofásicos y trifásicos). En el siguiente informe se mostraran algunos aspectos teóricos generales referente a los circuitos rectificadores controlados y se analizara en detalle algunos de los componentes más importantes para su funcionamiento.
1.-TEORIA DEL TIRISTOR (SCR)
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Un Tiristor es un dispositivo que tiene la propiedad de pasar rápidamente al estado “ON” (encendido) para una plena corriente de trabajo cuando recibe un pulso momentáneo de corriente en su terminal de control, y sólo puede ser puesto en “OFF” (apagado) con la interrupción de la corriente principal de trabajo, interrumpiendo el circuito o haciendo circular una corriente de sentido contrario. Los tiristores son usualmente dispositivos de mediana y de alta potencia. Son el equivalente sólido de los interruptores mecánicos, por lo cual dejan pasar plenamente o bloquean por completo el paso de la corriente de trabajo, sin niveles intermedios; o todo o nada. Al grupo de los tiristores pertenecen dispositivos tales como el DIAC, equivalente a dos diodos zener puestos en serie pero en sentidos inversos, o sea que sólo conducen corrientes cuando estas alcanzan ciertos voltajes así sean alternas; el SCR, un rectificador de conducción controlada; el TRIAC, equivalente a dos SCR en contra paralelo; el QUADRAC, o sea, un TRIAC con un DIAC incluido en serie con el terminal Gate; el PUT, el foto tiristor, el SUS, el SBS, entre otros.
2.-PRICIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL SCR
El SCR (también llamado Rectificador Controlado de Silicio) es un dispositivo conmutador biestable formado por tres uniones PN con el orden PNPN. Este dispositivo consta de tres terminales, o bornes, que hace el mismo trabajo semiconductor de un diodo normal (deja pasar la corriente en un solo sentido), pero con la diferencia de que en este se puede controlar el momento en el cual pueden comenzar a pasar los electrones. El primer terminal recibe el nombre de cátodo, y es utilizado como entrada de corriente. El segundo sirve de salida, y se le conoce como ánodo. El tercero es el Gate, o terminal de control para el paso de corriente cátodo - ánodo. El Gate, llamado también terminal de “arranque” o “encendido” del tiristor, sólo sirve para iniciar el paso de corriente entre las otras dos terminales, lo que logra con una corriente muy pequeña (unos 20 mA). Un SCR actúa de manera muy similar a un interruptor. Cuando está conduciendo presenta un camino de baja resistencia para el flujo de corriente de ánodo a cátodo; por consiguiente, actúa como un interruptor cerrado. Cuando está bloqueado, no puede fluir corriente de ánodo a cátodo; por consiguiente, actúa como interruptor abierto. Debido a que es un dispositivo de estado sólido, la conmutación de un SCR es muy rápida. El símbolo eléctrico y la estructura basica del SCR se observa en la figura 1.
Figura 1.
Símbolo eléctrico y estructura básica del SCR.
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El flujo de corriente promedio para una carga puede ser controlado colocando un SCR en serie con la carga. Este arreglo es presentado en la figura 2.
Figura 2. Relación de circuito entre la fuente de voltaje, un SCR y la carga
La alimentación de voltaje es comúnmente una fuente de 50-Hz de CA, pero puede ser de CD en circuitos especiales. Si la alimentación de voltaje es de CA, el SCR pasa una cierta parte del tiempo del ciclo de CA en el estado ON, y el resto del tiempo en el estado OFF. Para una fuente de 50-Hz de CA, el tiempo del ciclo es de 20 ms. Son estos 20 ms los que se dividen entre el tiempo que está en ON y el tiempo que está en OFF. La cantidad de tiempo que está en cada estado es controlado por el disparador. Si una porción pequeña del tiempo está en el estado ON, la corriente promedio que pasa a la carga es pequeña. Esto es porque la corriente puede fluir de la fuente, a través del SCR, y a la carga, sólo por una porción relativamente pequeña del tiempo. Si la señal de la compuerta es cambiada para hacer que el SCR este en ON por un periodo más largo del tiempo, entonces la corriente de carga promedio será mayor. Esto es porque la corriente ahora puede fluir de la fuente, a través del SCR, y a la carga, por un tiempo relativamente mayor. De esta manera, la corriente para la carga puede variarse ajustando la porción del tiempo del ciclo que el SCR permanece encendido. Como lo sugiere su nombre, el SCR es un rectificador, por lo que pasa corriente sólo durante los semi-ciclos positivos de la fuente de CA. El semi-ciclo positivo es el semi-ciclo en que el ánodo del SCR es más positivo que el cátodo. Esto significa que el SCR de la figura 2 no puede estar encendido más de la mitad del tiempo. Durante la otra mitad del ciclo, la polaridad de la fuente es negativa, y esta polaridad negativa hace que el SCR tenga polarización inversa, evitando el paso de cualquier corriente a la carga.
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3.-FORMAS DE ONDA DEL SCR Los términos populares para describir la operación de un SCR son ángulo de conducción y ángulo de retardo de disparo. El ángulo de conducción es el número de grados de un ciclo de CA durante los cuales el SCR esta encendido. El ángulo de retardo de disparo es el número de grados de un ciclo de CA que transcurren antes de que el SCR sea encendido. Por supuesto, estos términos están basados en la noción de que el tiempo total del ciclo es igual a 360 grados. En la figura 3. Se muestran las formas de onda de un circuito de control con SCR para un ángulo de retardo de disparo.
Figura 3. Formas de ondas ideales del voltaje de la terminal principal (VAK) y el voltaje de carga de un SCR. Para un ángulo de retardo de disparo de unos 60o, un ángulo de conducción de 120o.
Al momento que el ciclo de CA inicia su parte positiva, el SCR está apagado. Por tanto tiene un voltaje instantáneo a través de sus terminales de ánodo y cátodo igual al voltaje de la fuente. Esto es exactamente lo que se vería si se colocara un interruptor abierto en un circuito en lugar del SCR. Dado que el SCR interrumpe en su totalidad el suministro de voltaje, el voltaje a través de la carga (VLD) es cero durante este lapso. La extrema derecha de las ondas ilustran estos hechos. Mas a la derecha en los ejes horizontales, se muestra el voltaje de ánodo a cátodo (VAK) cayendo a cero después de aproximadamente un tercio del semi-ciclo positivo. Esto es el punto de 60°. Cuando VAK cae a cero, el SCR se ha "disparado", o encendido. Por tanto, el ángulo de retardo de disparo es de 60°. Durante los siguientes 120° el SCR se comporta como un interruptor cerrado sin voltaje aplicado a sus terminales. El ángulo de conducción es de 120°. El ángulo de retardo de disparo y el ángulo de conducción siempre suman 180°. En la figura 3, la forma de onda del voltaje de carga muestra que, al dispararse el SCR, el voltaje de la fuente es aplicado a la carga. El voltaje de carga entonces sigue al voltaje de la fuente por el resto del semi-ciclo positivo, hasta que el SCR nuevamente se apaga. El estado OFF ocurre cuando el voltaje de la fuente pasa por cero. En general, estas formas de onda muestran que antes de que el SCR se dispare, el voltaje es retirado de entre las terminales del SCR, y la carga ve un voltaje cero. Después de haberse disparado el SCR, la totalidad del suministro de voltaje es retirado a través de la carga, y el SCR presenta voltaje cero. El SCR se comporta como un interruptor de acción rápida.
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4.-CARACTERÍSTICAS DE COMPUERTA DEL SCR
Un SCR es disparado por un pulso corto de corriente aplicado a la compuerta. Esta corriente de compuerta (IG) fluye por la unión entre la compuerta y el cátodo, y sale del SCR por la terminal del cátodo. La cantidad de corriente de compuerta necesaria para disparar un SCR en particular se simboliza por IGT. Para dispararse, la mayoría de los SCR requieren una corriente de compuerta entre 0.1 y 50 mA (IGT = 0.1 - 50 mA). Dado que hay una unión PN estándar entre la compuerta y el cátodo, el voltaje entre estas terminales (VGK) debe ser ligeramente mayor a 0.6 V. En la figura 4 se muestran las condiciones que deben existir en la compuerta para que un SCR se dispare.
Figura 4.Voltaje de compuerta a cátodo (VGK) y corriente de compuerta (IG) necesarios para disparar un SCR.
Una vez que un SCR ha sido disparado, no es necesario continuar el flujo de corriente de compuerta. Mientras la corriente continué fluyendo a través de las terminales principales, de ánodo a cátodo, el SCR permanecerá en ON. Cuando la corriente de ánodo a cátodo (I AK) caiga por debajo de un valor mínimo, llamado corriente de retención, simbolizada IHO el SCR se apagara. Esto normalmente ocurre cuando la fuente de voltaje de CA pasa por cero a su región negativa. Para la mayoría de los SCR de tamaño mediano, la IHO es alrededor de 10 mA. En términos generales, los circuitos de disparo para SCR son sencillos. Pero pueden existir muchas variantes según la aplicación que se haga del tiristor. A continuación veremos solamente los circuitos básicos de control de disparo realizados en laboratorio: a) Por Polarización C.D. b) Por Polarización de C.A.
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5.-CIRCUITO EQUIVALENTE DEL SCR
El siguiente gráfico muestra un circuito equivalente del SCR para comprender su funcionamiento. Al aplicarse una corriente IG al terminal G (base de Q2 y colector de Q1), se producen dos corrientes: IC2 = IB1. IB1 es la corriente base del transistor Q1 y causa que exista una corriente de colector de Q1 (IC1) que a su vez alimenta la base del transistor Q2 (IB2), este a su vez causa más corriente en IC2, que es lo mismos que IB1 en la base de Q1. Este proceso regenerativo se repite hasta saturar Q1 y Q2 causando el encendido del SCR.
Figura 5. Circuito equivalente
6.-CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL SCR
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Interruptor casi ideal.
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Soporta tensiones altas.
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Amplificador eficaz.
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Es capaz de controlar grandes potencias.
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Fácil de controlar.
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Relativa rapidez.
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Características en función de situaciones pasadas (memoria).
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7.-CARACTERISTICAS TERMICAS DEL SCR
Dependiendo de las condiciones de trabajo de un tiristor, éste disipa una cantidad de energía que produce un aumento de la temperatura en las uniones del semiconductor. Este aumento de la temperatura provoca un aumento de la corriente de fugas, que a su vez provoca un aumento de la temperatura, creando un fenómeno de acumulación de calor que debe ser evitado. Para ello se colocan disipadores de calor. Las características térmicas a tener en cuenta al trabajar con tiristores son: - Temperatura de la unión.................................................................: TJ - Temperatura de almacenamiento...................................................: TSTG - Resistencia térmica contenedor-disipador.......................................: RC-D - Resistencia térmica unión-contenedor............................................: RJ-C - Resistencia térmica unión-ambiente.................................................: RJ-A - Impedancia térmica unión-contenedor.............................................: ZJ-C
8.-CARACTERISTICAS ESTATICAS DEL SCR
Las características estáticas corresponden a la región ánodo - cátodo y son los valores máximos que colocan al elemento en límite de sus posibilidades:
-Tensión inversa de pico de trabajo ...................................................: VRWM -Tensión directa de pico repetitiva .....................................................: VDRM -Tensión directa .................................................................................: VT -Corriente directa media ....................................................................: ITAV -Corriente directa eficaz .....................................................................: ITRMS -Corriente directa de fugas .................................................................: IDRM -Corriente inversa de fugas ................................................................: IRRM -Corriente de mantenimiento ...............................................................: IH
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9.-CURVA CARACTERISTICA ESTATICA DEL SCR
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10.-CARACTERISTICAS DINAMICAS DEL SCR
• Tensiones transitorias: - Valores de la tensión superpuestos a la señal de la fuente de alimentación. - Son breves y de gran amplitud. - La tensión inversa de pico no repetitiva (VRSM) debe estar dentro de esos valores. •Impulsos de corriente: - Para cada tiristor se publican curvas que dan la cantidad de ciclos durante los cuales puede tolerarse una corriente de pico dada (Figura 6). - A mayor valor del impuso de corriente, menor es la cantidad de ciclos. - El tiempo máximo de cada impulso está limitado por la temperatura media de la unión.
Figura 6. Curva de limitación de impulsos de corriente.
• Ángulos de conducción: - La corriente y tensión media de un SCR dependen del ángulo de conducción. - A mayor ángulo de conducción, se obtiene a la salida mayor potencia. - Un mayor ángulo de bloqueo o disparo se corresponde con un menor ángulo de conducción (Figura 7): • Ángulo de conducción = 180º - ángulo de disparo - Conociendo la variación de la potencia disipada en función de los diferentes ángulos de conducción podremos calcular las protecciones necesarias.
Figura 7. Ángulo de bloqueo y conducción de un tiristor. 11
11.-CURVA CARACTERISTICA DINAMICA DEL SCR
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12.-CARACTERÍSTICAS DE CONMUTACIÓN DEL SCR
Los tiristores no son interruptores perfectos, necesitan un tiempo para pasar de corte a conducción y viceversa. Vamos a analizar este hecho.
Tiempo de encendido
(
Ton):
Es el tiempo que tarda el tiristor en pasar de corte a conducción. Se divide en dos partes (Figura 6): • Tiempo de retardo (td): tiempo que transcurre desde que la corriente de puerta alcanza el 50 % de su valor final hasta que la corriente de ánodo alcanza el 10 % de su valor máximo. Depende de la corriente de mando, de la tensión ánodo - cátodo y de la temperatura (td disminuye si estas magnitudes aumentan). • Tiempo de subida (tr): tiempo necesario para que la corriente de ánodo pase del 10 % al 90 % de su valor máximo, o, el paso de la caída de tensión en el tiristor del 90 % al 10 % de su valor inicial.
Ton = td + tr
Figura 8. Tiempo de encendido.
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Tiempo de apagado
(
Toff : )
Es el tiempo que tarda el tiristor en pasar de conducción a corte. Se divide en dos partes (Figura 8): • Tiempo de recuperación inversa (trr): tiempo en el que las cargas acumuladas en la conducción del SCR, por polarización inversa de este, se eliminan parcialmente. • Tiempo de recuperación de puerta (tgr): tiempo en el que, en un número suficiente bajo, las restantes cargas acumuladas se recombinan por difusión, permitiendo que la puerta recupere su capacidad de gobierno.
Toff = trr + tgr Figura 8. Tiempo de apagado.
La extinción del tiristor se producirá por dos motivos: reducción de la corriente de ánodo por debajo de la corriente de mantenimiento y por anulación de la corriente de ánodo.
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13.-METODOS DE ACTIVACION DEL SCR
Un SCR es disparado por un pulso corto de corriente aplicado a la compuerta. Esta corriente de compuerta (IG) fluye por la unión entre la compuerta y el cátodo, y sale del SCR por la terminal del cátodo. La cantidad de corriente de compuerta necesaria para disparar un SCR en particular se simboliza por IGT. Para dispararse, la mayoría de los SCR requieren una corriente de compuerta entre 0.1 y 50 mA (IGT = 0.1 - 50 mA). Dado que hay una unión PN estándar entre la compuerta y el cátodo, el voltaje entre estas terminales (VGK) debe ser ligeramente mayor a 0.6 V. En la figura S1 se muestran las condiciones que deben existir en la compuerta para que un SCR se dispare, la unión ánodo - cátodo debe estar polarizada en directo y la señal de mando debe permanecer un tiempo suficientemente larga como para permitir que alcance un valor de corriente de ánodo mayor que la corriente de mantenimiento, corriente necesaria para permitir que el SCR comience a conducir. Para que se produzca el cebado de un tiristor, la unión ánodo - cátodo debe estar polarizada en directo y la señal de mando debe permanecer un tiempo suficientemente larga como para permitir que el tiristor alcance un valor de corriente de ánodo mayor que IL, corriente necesaria para permitir que el SCR comience a conducir. Para que, una vez disparado, se mantenga en la zona de conducción deberá circular una corriente mínima de valor IH, marcando el paso del estado de conducción al estado de bloqueo directo.
Los distintos métodos de disparo de los tiristores son: - Por puerta. - Por módulo de tensión. - Por gradiente de tensión (dv/dt) - Disparo por radiación. - Disparo por temperatura. El modo usado normalmente es el disparo por puerta. Los disparos por módulo y gradiente de tensión son modos no deseados. Disparo por puerta. Es el proceso utilizado normalmente para disparar un tiristor. Consiste en la aplicación en la puerta de un impulso positivo de intensidad, entre los terminales de puerta y cátodo a la vez que mantenemos una tensión positiva entre ánodo y cátodo. - El valor requerido de VT necesario para disparar el SCR es: VT = VG + IG × R - R viene dada por la pendiente de la recta tangente a la curva de máxima disipación de potencia para obtener la máxima seguridad en el disparo R = VFG / IFG
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Disparo por módulo de tensión. Es el debido al mecanismo de multiplicación por avalancha. Esta forma de disparo no se emplea para disparar al tiristor de manera intencionada; sin embargo ocurre de forma fortuita provocada por sobre tensiones anormales en los equipos electrónicos. Disparo por gradiente de tensión. Una subida brusca del potencial de ánodo en el sentido directo de conducción provoca el disparo. Este caso más que un método, se considera un inconveniente. Disparo por radiación. Está asociado a la creación de pares electrón-hueco por la absorción de la luz del elemento semiconductor. El SCR activado por luz se llama LASCR. Disparo por temperatura. El disparo por temperatura está asociado al aumento de pares electrón – hueco, generados en las uniones del semiconductor. Así, la suma de las corrientes tiende rápidamente al aumentar la temperatura. La tensión de ruptura permanece constante hasta un cierto valor de la temperatura y disminuye al aumentar ésta.
Apagado de un SCR Una vez que un SCR ha sido disparado, no es necesario continuar el flujo de corriente de compuerta. Mientras la corriente continué fluyendo a través de las terminales principales, de ánodo a cátodo, el SCR permanecerá en ON. Cuando la corriente de ánodo a cátodo (IAK) caiga por debajo de un valor mínimo, llamado corriente de mantenimiento, simbolizada IH el SCR se apagara. Para la mayoría de los SCR de tamaño mediano, la corriente de mantenimiento IH es alrededor de 10 mA. Para que el dispositivo interrumpa la conducción de la corriente que circula a través del mismo, ésta debe disminuir por debajo del valor IH. Hay dos métodos básicos para provocar la apertura el dispositivo: interrupción de corriente anódica y conmutación forzada, pero hay otras que también se usan. En la Figura se observa cómo la corriente anódica puede ser cortada mediante un interruptor. El interruptor en serie simplemente reduce la corriente a cero y hace que el SCR deje de conducir. El interruptor en paralelo desvía parte de la corriente del SCR, Reduciéndola a un valor menor que IH. En el método de conmutación forzada, se introduce una corriente opuesta a la conducción en el SCR. Esto se realiza cerrando un interruptor que conecta una batería en paralelo al SCR y de polaridad opuesta. Un método muy peculiar es disminuir la corriente del circuito por abajo de la corriente de mantenimiento.
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14.-CARACTERÍSTICAS DE CONTROL DEL SCR Corresponden a la región puerta-cátodo y determinan las propiedades del circuito de mando que responde mejor a las condiciones de disparo. Los fabricantes definen las siguientes características: -Tensión directa máx. ..........................................................................: VGFM -Tensión inversa máx. .........................................................................: VGRM -Corriente máxima................................................................................: IGM -Potencia máxima ................................................................................: PGM -Potencia media ..................................................................................: PGAV -Tensión puerta-cátodo para el encendido..........................................: VGT -Tensión residual máxima que no enciende ningún elemento.............: VGNT -Corriente de puerta para el encendido ...............................................: IGT -Corriente residual máxima que no enciende ningún elemento............: IGNT Entre los anteriores destacan: - VGT e IGT, que determinan las condiciones de encendido del dispositivo semiconductor. - VGNT e IGNT, que dan los valores máximos de corriente y de tensión, para los cuales en condiciones normales de temperatura, los tiristores no corren el riesgo de dispararse de modo indeseado.
15.-TIPOS DE ENCAPSULADOS
Como todos los semiconductores su apariencia externa es la que nos indica la potencia que es capaz de disipar. En el caso de los tiristores los encapsulados que se utilizan en su fabricación es diverso, aquí aparecen los más importantes.
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16.-HOJA DE DATOS DEL TYN408G (SCR)
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17.-DESCRIPCION ELECTRICA GENERAL DE LOS SCR
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18.-METODOS DE PROTECCIÓN
PROTECCIÓN POR VARISTORES
¿Qué es el varistor? Un varistor es una resistencia variable, que se utilizan comúnmente en los circuitos de protección. Un tipo común de varistor es un varistor de óxido metálico, que utiliza la propiedad de resistencia no lineal de óxido de zinc para formar una resistencia variable cuya resistencia a las caídas de corriente a medida que aumenta la tensión. La Conmutación de cargas inductivas (por ejemplo, motores y solenoides y tormentas eléctricas) pueden producir picos de alto voltaje en exceso de la tensión nominal del producto switch.
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Características: -Amplia gama de voltajes - desde 14 V a 550 V (RMS). Esto permite una selección fácil del componente correcto para una aplicación específica. -Alta capacidad de absorción de energía respecto a las dimensiones del componente. -Tiempo de respuesta de menos de 20 ns, absorbiendo el transitorio en el instante que ocurre. -Bajo consumo (en stabd-by) - virtualmente nada. -Valores bajos de capacidad, lo que hace al varistor apropiado para la protección de circuitería en conmutación digital. Alto grado de aislamiento.
Energía máxima: Durante la aplicación de un impulso de corriente, una determinada energía será disipada por el varistor. La cantidad de la energía de disipación es una función de: -La amplitud de la corriente. -El voltaje correspondiente al pico de corriente. -La duración del impulso. -El tiempo de bajada del impulso; la energía que se disipa durante el tiempo entre 100% y 50% del pico de corriente. -La no linealidad del varistor.
A fin de calcular la energía disipada durante un impulso, se hace con la referencia generalmente a una onda normalizada de la corriente. Esta onda esta prescrita por la norma “IEC 60-2 secciona 6” tiene una forma que aumenta desde cero al valor de pico en un el tiempo corto, disminuyendo hasta cero o de una manera exponencial, o bien sinusoidal. Esta curva es definida por el el tiempo principal virtual (t1) y el tiempo virtual al valor medio (t2):
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El cálculo de energía durante la aplicación de tal impulso viene dado por la fórmula: E = Vpeak x Ipeak x t2 x K Donde: Ipeak = corriente de pico Vpeak = voltaje a la corriente de pico K es un constante que depende de t2, cuando t1 va de 8 a 10 microsegundos.
t2 (microsegundos) 20 50 100 1000
K 1 1.2 1.3 1.4
La energía máxima no representa entonces la calidad del varistor, pero puede ser un indicio valioso cuando comparamos diversas series de componentes que tienen el mismo voltaje. La energía máxima indicada por los fabricantes es válida para un impulso estándar de duración entre10 y 1000 microsegundos, que dan como máxima variación de voltaje un 10 % para 1 mA. Cuando se aplican más de un impulso, recurriremos a la tabla que a tal efecto nos proporcionan los fabricantes.
PROTECCIÓN POR RED RC SNUBBER
La red SNUBBER es un arreglo RC que se conecta en paralelo al tiristor en un circuito de conmutación, como una protección para el dv/dt. Es básicamente un circuito de frenado al 22
apagado del tiristor, cuyo objetivo es amortiguar el efecto de una variación voltaje / tiempo que en algún momento pudiera ser destructiva para el tiristor. El diagrama del circuito correspondiente a la red SNUBBER se muestra en la figura 2.2. La relación de sus componentes está dada por:
Rs+ R ¿ 2 Cs ¿ dv 0.632 RVs = ¿ dt
19.-TEORÍA DEL OPTO-ACOPLADOR
Un Opto-acoplador es un circuito integrado muy básico compuesto generalmente por un diodo LED y un fototransistor unidos de tal forma que cuando una señal eléctrica circula a través del LED haciendo que brille, la luz que este emite es recibida por la base del fototransistor, que empieza a actuar en modo saturación. Podemos utilizar este dispositivo a modo de interfaz entre dos circuitos, de tal forma que quedarían unidos ópticamente, lo que a efectos de protección del circuito, se traduce en colocar una resistencia de un valor muy alto (muchos MΩ), lo que lo hace especialmente útil para proteger contra los picos de tensión. Como la luz que emite el LED varía en función de la tensión y la corriente que circulan por él y esta luz a su vez modifica el comportamiento del transistor, la señal eléctrica que tendrás a la salida (en el transistor) dependerá de la señal que tengas a la entrada, es decir, de cómo ataques el LED.
¿Dónde utilizamos un opto-acoplador?
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-Además de para aislar circuitos, se pueden utilizar Opto-acopladores para: -Interfaces en circuitos lógicos. -Interfaces entre señales de corriente alterna y circuitos lógicos. -En sistemas de recepción (telefonía). -Control de potencia. -A modo de relé.
20.-CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DEL OPTO-ACOPLADOR PC 817
Características de la entrada (LED): -La caída de voltaje típica del LED del PC 817 es de 1.4V (para una corriente de 20mA). -La corriente máxima que puede soportar el LED sin destruirse es 50mA. -La disipación de potencia máxima de este componente es 70mW.
Características de la salida (Fototransistor): -La caída de voltaje de colector a emisor del fototransistor es de 35V para una corriente de colector de 0.1mA. -La caída de voltaje del emisor a la base es de 6V para una corriente de emisor de 100μA. -La caída de voltaje del colector a la base es de 100V para una corriente de colector de 10μA.
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21.-DETECTOR DE CRUCE POR CERO
El circuito de cruce por cero sirve como referencia cuando la señal senoidal efectivamente pasa por ese valor cero, como muchos circuitos electrónicos operan con doble polaridad, el detector de cruce por cero detecta o analiza cuando se produce el cambio de polaridad donde más tarde toma una pausa y dispara un TRIAC asociado a este el cual durante la pausa, la carga permanece apagada, al disparar el TRIAC la carga se enciende y permanece encendida hasta que el voltaje pasa por cero apagando automáticamente al TRIAC.
Diseño de cruce por cero:
22.-TIPOS DE RECTIFICADORES CONTROLADOS
MONOFASICOS
RECTIFICADOR CONTROLADO
MONOFASICO
MEDIA
ONDA
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RECTIFICADOR BIDIRECCIONAL
MONOFASICO
CONTROLADO
RECTIFICADOR MONOFASICO CONTROLADO DE ONDA COMPLETA
TRIFASICOS
RECTIFICADOR CONTROLADO
TRIFASICO
MEDIA
ONDA
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RECTIFICADOR CONTROLADO
TRIFASICO
ONDA
COMPLETA
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