ELECTRÓNICA DE POTENCIA

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1 ELECTRÓNICA DE POTENCIA

2 DEFINICIÓN Se ocupa de la aplicación de la electrónica de estado sólido para el control y la conversión de la potencia eléctrica. Las técnicas de conversión requieren de la conmutación de dispositivos semiconductores de potencia.

3 Los circuitos electrónicos de bajo nivel, que por lo común están formados por circuitos integrados y de componentes discretos, generan las señales de compuerta requeridas para los dispositivos de potencia. Tanto los circuitos integrados como los componentes discretos se han ido reemplazando por los microprocesadores.

4 Dispositivo de potencia Un dispositivo ideal no debería presentar limitaciones de conmutación, en términos del tiempo de activación, el tiempo de desactivación y las capacidades de manejo de corriente y de voltaje, o conectarse ni al desconectarse.

5 La tecnología de los semiconductores de potencia está desarrollando rápidamente dispositivos de potencia de conmutación rápida, con límites crecientes de voltaje y de corriente. Dispositivos fisicos TBJ MOSFET SIT IGBT MCT SITH SCR DIAC TRIAC GTO

6 APLICACIÓN Controlar los sistemas de tracción y de los controles industriales impulsados por motores eléctricos. Combinar la energía, la electrónica y el control.

7 Puertas eléctricas Aire acondicionado Calefactores Alarmas Amplificadores de audio Arrancadores de turbinas Atenuadores Calderas Computadoras Controles lineales de motores Elevadores Fuentes de alimentación láser Grúas Ignición electrónica Locomotoras Publicidad visual Vehículos eléctricos Transito masivo Molinos Corriente directa alto voltaje Fotocopiadoras Circuitos de televisión Minería Control de hornos Bombas y compresores Perforadoras de pozos petroleros Relevadores estáticos Amplificadores de radiofrecuencia Lavadoras Soldadura Juguetes Trenes Proyectores de cine Máquinas de coser Temporizadores Magnetos y electroimanes Transportadores espaciales Reguladores Refrigeradores Productores de papel

8 HISTORIA Inició en 1900, con el rectificador de arco de mercurio, después de tanque metálico, de tubo alto vacío de rejilla, ignitrón, fanotrón y tiratrón; usados hasta la década de La primera revolución inicia en 1948 con la invención del transistor de silicio, después en 1956 con el transistor de disparo PNPN (llamado tiristor de silicio SCR)

9 La segunda revolución empezó en 1958 con el desarrollo del tiristor comercial por General Electric, que marco una nueva era. Desde entonces se han introducido diversos tipos de dispositivos y técnicas de conversión. La revolución microelectrónica nos dio la capacidad de procesar una gran cantidad de información a una velocidad increíble.

10 Debido a la fusión de la electrónica de potencia, que es el músculo, con la microelectrónica, que es el cerebro, se han descubierto muchas aplicaciones potenciales y se descubrirán más. Dentro de los siguientes 30 años, la electrónica de potencia formará y condicionará la electricidad, en alguna parte de la línea de transmisión, entre el punto de generación y los usuarios.

11 La revolución de la electrónica de potencia ha ganado inercia, desde el fin de los años 80 y principios de los 90.

12 Especificaciones de dispositivos

13 Aplicaciones y frecuencia

14 Características de control Se pueden operar como interruptores mediante la aplicación de señales de control a la terminal de compuerta. La salida requerida se obtiene mediante la variación del tiempo de conducción. Cuando el dispositivo está en modo de conducción normal, existe una pequeña caída de voltaje a través del mismo, las cuales se consideran despreciables.

15 Clasificación Activación y desactivación sin control (diodo) Activación controlada y desactivación sin control (SCR) Activación y desactivación controladas (BJT,MOSFET, GTO,SITH,IGBT,SIT,MCT) Requisito de señal continua en la compuerta (BJT, MOSFET,IGBT,SIT) Requisito de pulso en la compuerta (SCR,GTO,MCT) Capacidad de soportar voltajes bipolares (SCR,GTO) Capacidad de soportar voltajes unipolares (BJT, MOSFET, GTO, IGBT, MCT) Capacidad de corriente bidireccional (TRIAC, RCT) Capacidad de corriente unidireccional (SCR, GTO, BJT, MOSFET, MCT, IGBT, SITH, SIT, diodo)

16 Ejemplos Activación y desactivación sin control Activación controlada y desactivación sin control Requisito de pulso en la compuerta Voltaje bipolar Corriente unidireccional Activación y desactivación controladas Requisito de señal continua en la compuerta Voltaje unipolar Corriente unidireccional Activación y desactivación controlada Voltaje bipolar Corriente bidireccional Activación y desactivación controlada Voltaje bipolar Corriente bidireccional diodo tiristor SCR transistor BJT diac triac

17 Diferencias de conmutación Relé (3 N.C. 5 N.A.) Aquí vemos un ejemplo en el que el tiempo que transcurre entre estar abierto a estar cerrado no es importante, tiempo el que transcurre de pasar desde el punto 3 al punto 5 dependerá del campo magnético que emite el electroimán. Situación incomoda en las altas frecuencias. Retardo entre 1-50Hz hasta con 25 A. Triac En este caso se trata de un Triac que al contrario del relevador el tiempo de retardo de conmutación es muy inferior al Relé, que opera hasta 25KHz con un retardo de 1.7µs ( s) y trabaja hasta con 30,000 A.

18 Usos reales Luz alta de faro automóvil con un Relé Amplificador de audio (20Hz a 20KHz) con un transistor (BJT) Dimmer con un Triac y Diac

19 Dimmer con Triac

20 Gracias por su atención Atentamente Alejandro Ramírez Macías Ing. Comunicaciones y electrónica Egresado de la Universidad de Guadalajara Indicativo de radio-aficionado XE1GXK

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