TECNOLOGICO NACIONAL NACIONAL DE MEXICO INSTITUTO TECNOLOGICO DE MINATITLÁN MINATITLÁN Programa educativo: INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA Exerie!cia educativa: ELECTRONICA ANALOGICA Doce!te: ING. CHACON
Unidad: 3 Tra"a#o: T ra"a#o:
Investigación: TRANSISTOR IGT ! "IAGRAMAS Pre$e!ta:
GAR"U#A SANTOS TOMÁS TOMÁS $%&3'3() ARRANCO SACARIAS SAUL RE!ES *ERE# +OSE "E +ESUS Mi!atit%&! 'eracru() a *+ de Ma,o de% *-./
Tra!$i$tor IG0T1 Como!e!te e%ectr2!ico di$e3ado ara co!tro%ar ri!cia%me!te a%ta$ ote!cia$) e! $u di$e3o e$t& comue$to or u! tra!$i$tor "io%ar de u!i2! 04T , tra!$i$tor de e5ecto de camo de meta% oxido $emico!ductor MOS6ET1 Int,-dcción
Dura!te muc7o $e tiemo $e "u$c2 %a 5orma de o"te!er u! di$o$itivo 8ue tuviera u!a a%ta imeda!cia de e!trada , 8ue 5uera caa( de ma!e#ar a%ta$ ote!cia$ a a%ta$ ve%ocidade$) e$to dio %ugar a %a creaci2! de %o$ Tra!$i$tore$ "io%ar de uerta ai$%ada 9IG0T1 Lo$ tra!$i$tore$ IG0T 7a! ermitido de$arro%%o$ 8ue !o 7a";a! $ido via"%e$ 7a$ta e!to!ce$ , $e de$cri"ir&! m&$ ade%a!te1 E% mi$mo $e uede ide!ti
E% IG0T e$ u! di$o$itivo $emico!ductor de cuatro caa$ 8ue $e a%ter!a! 9PNPN 8ue $o! co!tro%ado$ or u! meta%= 2xido=$emico!ductor 9MOS) e$tructura de %a uerta $i! u!a acci2! rege!erativa1 U! tra!$i$tor "io%ar de uerta ai$%ada 9IG0T ce%u%ar $e co!$tru,e de ma!era $imi%ar a u! MOS6ET de ca!a% ! vertica% de oder de
%a co!$trucci2!) exceto %a ! $e $u$titu,e co! u! dre!a#e > > caa de co%ector) 5orma!do u!a %;!ea vertica% de% tra!$i$tor de u!i2! "io%ar de PNP1 E$te di$o$itivo o$ee %a caracter;$tica$ de %a$ $e3a%e$ de uerta de %o$ tra!$i$tore$ de e5ecto camo co! %a caacidad de a%ta corrie!te , "a#o vo%ta#e de $aturaci2! de% tra!$i$tor "io%ar) com"i!a!do u!a uerta ai$%ada 6ET ara %a e!trada de co!tro% , u! tra!$i$tor "io%ar como i!terrutor e! u! $o%o di$o$itivo1 E% circuito de excitaci2! de% IG0T e$ como e% de% MOS6ET) mie!tra$ 8ue %a$ caracter;$tica$ de co!ducci2! $o! como %a$ de% 04T1 E! %a
Funcionamiento
Cua!do $e %e e$ a%icado u! vo%ta#e 'GE a %a uerta ) e% IG0T e!cie!de i!mediatame!te) %a corrie!te de co%ector IC e$ co!ducida , e% vo%ta#e 'CE $e va de$de e% va%or de "%o8ueo 7a$ta cero1 La corrie!te IC er$i$te ara e% tiemo de e!ce!dido e! 8ue %a $e3a% e! %a uerta e$ a%icada1 Para e!ce!der e% IG0T) e% termi!a% C de"e $er o%ari(ado o$itivame!te co! re$ecto a %a termi!a% E1 La $e3a% de e!ce!dido e$ u! vo%ta#e o$itivo 'G 8ue e$ a%icado a %a uerta G1 E$te vo%ta#e) $i e$ a%icado como u! u%$o de mag!itud aroximada de .? vo%t$) uede cau$ar 8ue e% tiemo de
e!ce!dido $ea me!or a . $) de$u@$ de %o cua% %a corrie!te de co%ector ID e$ igua% a %a corrie!te de carga IL 9a$umida como co!$ta!te1 U!a ve( e!ce!dido) e% di$o$itivo $e ma!tie!e a$; or u!a $e3a% de vo%ta#e e! e% G1 Si! em"argo) e! virtud de% co!tro% de vo%ta#e %a di$iaci2! de ote!cia e! %a uerta e$ mu, "a#a1 E% IG0T $e aaga $im%eme!te removie!do %a $e3a% de vo%ta#e 'G de %a termi!a% G1 La tra!$ici2! de% e$tado de co!ducci2! a% e$tado de "%o8ueo uede tomar ae!a$ * micro$egu!do$) or %o 8ue %a 5recue!cia de co!mutaci2! uede e$tar e! e% ra!go de %o$ ?- B(1 EL IG0T re8uiere u! va%or %;mite 'GE 9TB ara e% e$tado de cam"io de e!ce!dido a aagado , vicever$a1 E$te e$ u$ua%me!te de '1 Arri"a de e$te va%or e% vo%ta#e 'CE cae a u! va%or "a#o cerca!o a %o$ * '1 Como e% vo%ta#e de e$tado de e!ce!dido $e ma!tie!e "a#o) e% G de"e te!er u! vo%ta#e arri"a de .? ') , %a corrie!te IC $e auto%imita1 Características técnicas
ICmax Limitada or e5ecto Latc7=u1 'GEmax Limitada or e% e$e$or de% 2xido de $i%icio1 Se di$e3a ara 8ue cua!do 'GE 'GEmax %a corrie!te de cortocircuito $ea e!tre a .- vece$ %a !omi!a% 9(o!a activa co! 'CE'max , ueda $oortar%a dura!te u!o$ ? a .- u$1 , ueda actuar u!a rotecci2! e%ectr2!ica corta!do de$de uerta1 'CEmax e$ %a te!$i2! de rutura de% tra!$i$tor !1 Como e$ mu, "a#a) $er& 'CEmax0'C0- Exi$te! e! e% mercado IG0T$ co! va%ore$ de /--) .1*--) .1F--) *1.-- , 1-- vo%tio$1 9a!u!ciado$ de /1? '1 La temeratura m&xima de %a u!i2! $ue%e $er de .?-HC 9co! SiC $e e$era! va%ore$ ma,ore$
Exi$te! e! e% mercado IG0T$ e!ca$u%ado$ 8ue $oorta! 7a$ta -- o /-- Am1 E! %a actua%idad e$ e% di$o$itivo ma$ u$ado ara ote!cia$ e!tre vario$ , u! ar de M) tra"a#a!do a 5recue!cia$ de$de ? B( a -B(1 A%icacio!e$ E% IG0T e$ u! di$o$itivo e%ectr2!ico 8ue ge!era%me!te $e a%ica a circuito$ de ote!cia1 E$te e$ u! di$o$itivo ara %a co!mutaci2! e! $i$tema$ de a%ta te!$i2!1 Se u$a! e! %o$ 'ariadore$ de 5recue!cia a$; como e! %a$ a%icacio!e$ e! ma8ui!a$ e%@ctrica$ , co!vertidore$ de ote!cia 8ue !o$ acoma3a! cada d;a , or toda$ arte$) $i! 8ue $eamo$ articu%arme!te co!$cie!te$ de e$o: Autom2vi%) Tre!) Metro) Auto"J$) Avi2!) 0arco) A$ce!$or)E %ectrodom@$tico) Te%evi$i2!) Dom2tica) Si$tema$ de A%ime!taci2! I!i!terrumida o SAI 9e! I!g%@$ UPS) etc1 Aplicaciones de dispositivos de potencia
Tracci2! e%@ctrica: troceadore$ , co!vertidore$1 I!du$tria: Co!tro% de motore$ a$;!cro!o$1 I!ver$ore$1 Ca%deo i!ductivo1 Kecti
•
Fuentes de alimentación: E! %a actua%idad 7a! co"rado
gra! imorta!cia u! $u"tio de 5ue!te$ de a%ime!taci2! e%ectr2!ica$) de!omi!ada$ 5ue!te$ de a%ime!taci2! co!mutada$1 E$ta$ 5ue!te$ $e caracteri(a! or $u e%evado re!dimie!to , reducci2! de vo%ume! !ece$ario1 E% e#em%o m&$ c%aro de a%icaci2! $e e!cue!tra e! %a 5ue!te de a%ime!taci2! de %o$ orde!adore$1 •
•
•
uti%i(aci2! de co!vertidore$ e%ectr2!ico$ ermite co!tro%ar ar&metro$ ta%e$ como %a o$ici2!) ve%ocidad o ar $umi!i$trado or u! motor1 E$te tio de co!tro% $e uti%i(a e! %a actua%idad e! %o$ $i$tema$ de aire aco!dicio!ado1 E$ta t@c!ica) de!omi!ada comercia%me!te como i!verter $u$titu,e e% a!tiguo co!tro% e!ce!didoaagado or u!a regu%aci2! de ve%ocidad 8ue ermite a7orrar e!erg;a1 A$imi$mo) $e 7a uti%i(ado am%iame!te e! tracci2! 5erroviaria) ri!cia%me!te e! ve7;cu%o$ ato$ ara corrie!te co!ti!ua 9C1C1dura!te %a$ d@cada$ de %o$ a3o$ F- , +-) ,a 8ue ermite a#u$tar e% co!$umo de e!erg;a a %a$ !ece$idade$ rea%e$ de% motor de tracci2!) e! co!trao$ici2! co! e% co!$umo 8ue te!;a! %o$ ve7;cu%o$ co!tro%ado$ or re$i$te!cia$ de arra!8ue , 5re!ado1 Actua%me!te e% $i$tema c7oer $igue $ie!do v&%ido) ero ,a !o $e em%ea e! %a 5a"ricaci2! de !uevo$ ve7;cu%o$) ue$to 8ue actua%me!te $e uti%i(a! e8uio$ "a$ado$ e! e% motor tri5&$ico) muc7o m&$ ote!te ,
de motores
eléctricos: La
e! e% ca%e!tamie!to de u! materia% co!ductor a trav@$ de% camo ge!erado or u! i!ductor1 La a%ime!taci2! de% i!ductor $e rea%i(a a a%ta 5recue!cia) ge!era%me!te e! e% ra!go de %o$ B() de ma!era 8ue $e 7ace! !ece$ario$ co!vertidore$ e%ectr2!ico$ de 5recue!cia1 La a%icaci2! m&$ vi$to$a $e e!cue!tra e! %a$ coci!a$ de i!ducci2! actua%e$1 Calentamiento
por inducción: Co!$i$te
Otra$: Como $e 7a come!tado a!teriorme!te $o! i!!umera"%e$ %a$ a%icacio!e$ de %a e%ectr2!ica de
ote!cia1 Adem&$ de %a$ ,a come!tada$ de$taca!: $i$tema$ de a%ime!taci2! i!i!terrumida) $i$tema$ de co!tro% de% 5actor de ote!cia) "a%a$to$ e%ectr2!ico$ ara i%umi!aci2! a a%ta 5recue!cia) i!ter5a$e e!tre 5ue!te$ de e!erg;a re!ova"%e$ , %a red e%@ctrica) etc1 La$ %;!ea$ de i!ve$tigaci2! actua%e$ "u$ca! %a i!tegraci2! de di$o$itivo$ de ote!cia , co!tro% e! u! J!ico c7i) reducie!do co$te$ , mu%ti%ica!do $u$ ote!cia%e$ a%icacio!e$1 No o"$ta!te exi$te! di
Diagrama de Control de velocidad de C.A.
E$8uema ge!era% , 5u!cio!amie!to de% 7ardare de% $i$tema de co!tro%1 U! e$8uema ge!era% de% 7ardare de% $i$tema de co!tro% $e mue$tra e! %a
E$te $i$tema co!tro%a %a ve%ocidad de u! motor de corrie!te a%ter!a de tio i!ducci2!1 E% e$8uema mue$tra e% di$e3o de u! %a(o de co!tro% de %a$ corrie!te$ de 5a$e 9ia) i") ic de u! i!ver$or tri5&$ico 8ue a%ime!ta a% motor1 La$ varia"%e$ de e!trada a e$te $i$tema $o! %a$ $iguie!te$: •
1- Corrientes de fase ia e ib. La corrie!te ic !o $e mide ,
$e ca%cu%a matem&ticame!te) dado 8ue e! u! $i$tema tri5&$ico $i! !eutro %a $uma de %a$ corrie!te$ de 5a$e e$ igua% a cero1 •
2- Velocidad del rotor : Se ca%cu%a de!tro de% $i$tema a
artir de %a $e3a% 8ue e!trega u! $e!$or de o$ici2! 9e!coder) co%ocado e! %a ec7a de% motor1 La$ corrie!te$ de 5a$e $o! medida$ u$a!do $e!$ore$ de e5ecto Ba%%) %o$ cua%e$ e!trega! u! !ive% de vo%ta#e roorcio!a% a %a corrie!te $e!$ada1 E$te vo%ta#e e$ de$%a(ado e! u! va%or <#o 9o$et) u$a!do u! circuito de tierra virtua% de Texa$
I!$trume!t$ 9TLE**?C) co! e% o"#etivo de adatar%o a %o$ re8uerimie!to$ de e!trada de% co!ver$or a!a%2gicodigita% 9AD) i!cororado de!tro de% roce$ador e! %a tar#eta de eva%uaci2! de% DSP1 La tar#eta de eva%uaci2! 9it de% DSP TMS*-6*-) reci"e %o$ va%ore$ de %a$ corrie!te$ de 5a$e , %a $e3a% de% $e!$or de o$ici2!9e!coder , de"e rea%i(ar e% a%goritmo de co!tro% de %a ve%ocidad de% motor u$a!do %a$ t@c!ica$ de co!tro% or camo orie!tado) ex%icada$ e! e% ca;tu%o a!terior1 La$ caracter;$tica$ de 5u!cio!amie!to , e$eci
Leer m&$: 7tt:1mo!ogra
Si Ud1 co!$tru,e $u roio Dimmer) uede uti%i(ar u!a ca#a de ro,ecto$ de tama3o adecuado ara i!c%uir de!tro de e%%a) e% "om"i%%o 9re8uerir& adecuada ve!ti%aci2! , co%ocar e% tomacorrie!te de $a%ida e! %a mi$ma ca#a) de e$e modo te!dr& todo e! u! $o%o aarato 8ue re$u%tar& m&$ c2modo de u$ar e! $u ta%%er1 Puede i!c%u$o i!c%uir u! vo%t;metro , 7a$ta u! amer;metro de AC 9corrie!te a%ter!a ara medir vo%ta#e , corrie!te a %a $a%ida de e$te 'ariac e%ectr2!ico1
Como!e!te$ ara co!$truir e% Dimmer R$ = Ke$i$te!cia de .-- o7m .* o . R&/ R3 = Ke$i$te!cia$ de **-- o7m .* o . R% = Pote!ci2metro de .-- 9.--1--- o7m) re5eri"%eme!te co! i!terrutor i!cororado 0$ = 6u$i"%e de A S1$ = I!terrutor o Sitc7 ?A o T'=? 9i!cororado e! e% ote!ci2metro C$/ C&/ C3 = Caacitore$ de -1.u6 9.--!6 --' "IAC = Diac de% tio: 0K.--) .N?F/.) 0D*) N.) ST*) NTE/-F) NTE/-+ u otro $imi%ar TRIAC = Triac ara --' , / u +A1 como e%: TAC***) TAC**F)
TIC../MN) T-/-RMB) NTE?/-R o cua%8uier otro de $imi%are$ caracter;$tica$ NOTAS: •
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Lo$ va%ore$ de %o$ como!e!te$ !o $o! cr;tico$) $i !o di$o!e exactame!te de e$o$ va%ore$) ude u$ar a%gu!o aroximado1 E% ote!ci2metro uede $er tam"i@! de *?-) , e$ recome!da"%e u$ar de e$te va%or $i e% Dimmer $e u$a co! red e%@ctrica de **-'1 Si !o di$o!e de u! Diac) $e uede reem%a(ar or u! "om"i%%o de Ne2!) de% tio e8ue3o u$ado e! i!dicadore$ 9i%oto) ero dee!die!do de %a$ caracter;$tica$ de e$te) %a regu%aci2! uede !o $er de% todo %i!ea%1 E% Triac re8uiere u! e8ue3o di$iador de ca%or1 Si uti%i(a tra!$5ormador ai$%ador de red) e$te de"e co!ectar$e e!tre %a red e%@ctrica , e% Dimmer) !u!ca a %a $a%ida de e$te1 E% Dimmer tam"i@! uede u$ar$e ara regu%ar %a temeratura de% caut;! 9$o%dador o %a ve%ocidad de ta%adro$ e%@ctrico$ ara a%gu!a$ a%icacio!e$ 8ue !o re8uiere! muc7o tor8ue1 Si ad8uiere u! Dimmer comercia%) ara u! de$ema3o co!