PRÁCTICAS DEL LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA

Transcripción

1 PRÁCTICAS DEL LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA I

2 LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA I PRACTICA 1 CARACTERIZACIÓN DE LOS SEMICONDUCTORES DE POTENCIA OBJETIVOS: 1. Determinar las características v-i de los siguientes semiconductores de potencia: a. Díodo b. Rectificador de silicio controlado SCR c. Tiristor bidireccional TRIAC d. Transistor de potencia de unión bipolar NPN e. Transistor de potencia de efecto de campo canal n MOSFET f. Transistor bipolar de compuerta aislada IGBT 2. Determinar las características de control en CD y en CA de: a. Rectificador de silicio controlado b. Tiristor bidireccional c. Transistor de efecto de campo ANÁLISIS PRELIMINAR: Estudiar los siguientes temas: 1. Características de los dispositivos semiconductores de potencia (Datasheet, identificación de terminales, interpretación de valores nominales) 2. Características de control de los dispositivos semiconductores de potencia. 3. Circuitos básicos de control del SCR, TRIAC y MOSFET canal n. 4. Tiempo de recuperación inversa del díodo. PLANIFICACIÓN: 1. Elegir los valores nominales y adquirir los siguientes semiconductores: a. SCR b. TRIAC c. BJT (NPN) d. MOSFET (canal n) e. Díodo. f. IGBT 2. Interpretar la data-sheet de cada semiconductor

3 3. Diseñar los circuitos en CC y CA de ser posible para determinar las características v-i de los siguientes semiconductores. a. SCR b. TRIAC c. BJT (NPN) d. MOSFET canal n 4. Diseñar los circuitos para determinar las características de control de los siguientes semiconductores: a. SCR b. TRIAC c. BJT (NPN) d. MOSFET canal n Para determinar las características en corriente alterna utilizar el transformador de 120/12 V 5. Diseñar un circuito para medir el tiempo de recuperación inversa de un díodo 1N5408. Utilizar un generador de funciones, con una tensión de alimentación de +10/0V y +10/-2V. EJECUCIÓN: 1. Armar los circuitos diseñados para determinar las características v-i de los semiconductores especificados y realizar las mediciones requeridas por el procedimiento seleccionado. 2. Armar los circuitos diseñados para determinar las características de control de los semiconductores especificados y realizar las mediciones requeridas por el procedimiento seleccionado. EVALUACIÓN: 1. Representar para cada uno de los semiconductores el voltaje de control vs tiempo y el voltaje controlado vs t. 2. Cómo identificar los terminales de un SCR si no se consigue el datasheet? Cómo determinar si un SCR está o no dañado? 3. Comparar el tiempo de recuperación inversa determinado experimentalmente y el especificado en el data-sheet. Cómo influye en el experimento del tiempo de recuperación inversa el que la señal de la fuente tenga una componente negativa? Como afecta el desempeño del díodo el fenómeno de recuperación inversa? CONCLUSIONES

4 LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA 1 PRACTICA 2 CARACTERIZACIÓN DE COMPONENTES PASIVOS DE LA E.P. OBJETIVOS: 1. Determinar el modelo circuital para alta frecuencia (1KHz) de a. Un capacitor electrolítico b. Un capacitor de poliestireno 2. Determinar el modelo circuital para baja frecuencia(100hz) de a. Un inductor con núcleo de acero al silicio 3. Obtener la curva de histéresis del núcleo de acero al silicio del inductor. 4. Determinar el modelo circuital para alta frecuencia (1Khz)de a. Un resistor de película b. Un resistor de potencia 5. Verificar el comportamiento de un transformador de pulsos con núcleo de ferrita, a alta frecuencia(1 Khz). 6. Verificar el comportamiento de un transformador a baja frecuencia(100hz). ANÁLISIS PRELIMINAR Estudiar los siguientes temas: 1. Tipos y circuitos equivalentes de los capacitores a alta frecuencia. 2. Tipos y circuitos equivalentes de los inductores a baja frecuencia. 3. Tipos y circuitos equivalentes de los resistores a alta frecuencia. 4. Curva de histéresis de un material ferromagnético. 5. Teoría de operación de un transformador de pulsos de dos devanados, capacitores y resistores a alta frecuencia. 6. Manual del puente LCR. 7. Modelamiento en SPICE de circuitos magnéticos no lineales.

5 PLANIFICACIÓN: 1. Solicitar al laboratorista los siguientes elementos, de iguales o similares: a. Un capacitor electrolítico de 50V 250uF b. Un capacitor de poliestireno de 200V 1000pF c. Un inductor con núcleo de acero al silicio de I=5 A, N=1100 espiras. d. Un transformador con núcleo de ferrita de relación de de transformación cercano a la unidad e. Un resistor de película y otro de alambre de cualquier resistencia y potencia. f. Un transformador de 120/24 V,2 A 2. Diseñar el circuito y establecer el procedimiento para determinar el modelo circuital de los capacitores electrolíticos y de poliestireno (Determinar la impedancia de los capacitores). 3. Simular en SPICE el circuito anterior. 4. Diseñar el circuito y establecer el procedimiento para determinar el modelo circuital de los inductores con acero al silicio(determinar la impedancia de los inductores). 5. Simular en SPICE el circuito anterior. 6. Diseñar el circuito y establecer el procedimiento para obtener la curva de histéresis del núcleo de acero al silicio del inductor. 7. Diseñar el circuito y establecer el procedimiento para determinar el modelo circuital de los resistores de película y de alambre a alta frecuencia(determinar la impedancia de los resistores). 8. Simular en SPICE el circuito anterior. 9. Establecer el procedimiento para determinar los parámetros de los capacitores, inductores y resistores mediante el puente de medición LCR. 10. Simular en SPICE la operación en baja frecuencia (60Hz) del transformador cuyas características se adjuntan Geometría del transformador 120/25V

6 EJECUCION 1. Caracterizar lo componentes especificados mediante el puente de medición LCR 2. Armar los circuitos diseñados para caracterizar los capacitores, y realizar las mediciones requeridas por el procedimiento seleccionado. Es necesario tener en cuenta: a. Para el capacitor electrolítico es necesario observar la polaridad y adicionar en el generador de funciones una componente (offset) a Vin para que Vc>0 siempre. b. Utilizar una resistencia limitadora. c. Para medir la frecuencia de resonancia, se debe medir la diferencia de fase entre Vc y Vin (f=fr para Vc y Vin en fase). d. Medir tres frecuencias arriba y debajo de resonancia. 3. Armar los circuitos diseñados para caracterizar el inductor y realizar las mediciones requeridas por el procedimiento seleccionado. 4. Armar el circuito diseñado para determinar la curva B-H del núcleo de acero al silicio del inductor y dibujar la curva de histéresis desplegada en el osciloscopio. 5. Armar los circuitos diseñados para caracterizar lo resistores y realizar las mediciones requeridas por el procedimiento seleccionado. 6. Armar el circuito para visualizar la operación de un transformador de pulsos de dos devanados a alta frecuencia. 7. Armar el circuito para visualizar la operación de un transformador a 60Hz de núcleo laminado con voltaje nominal de 120 V. en el primario y 25V en el secundario, con carga resistiva. Medir voltajes y corrientes.

7 EVALUACIÓN: 1. Representar los modelos circuitales determinados para: a. El capacitor electrolítico b. El capacitor de poliestireno c. El inductor con núcleo de aire d. El resistor de película e. El resistor de alambre arrollado. Comparar los resultados obtenidos con el puente LCR y los obtenidos por el procedimiento de comparar el voltaje de la fuente con el voltaje del elemento en un circuito serie con un resistor limitador 2. Dibujar a escala la curva B-H del núcleo de acero al silicio y determinar el B de saturación. 3. Representar para el inductor de ferrita el grafico de Z-f. 4. Describir cualitativamente y cuantitativamente la operación del transformador de pulsos. 5. Describir cualitativa y cuantitativamente la operación del transformador en baja frecuencia. CONCLUSIONES

8 LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA 1 PRACTICA 3 CIRCUITOS DE DISPARO DE TIRISTORES OBJETIVOS: 1. Diseñar el circuito de disparo de un SCR utilizando un circuito RC y un diodo bilateral de disparo(diac) 2. Diseñar el circuito de disparo de un SCR utilizando transformador de pulso 3 Diseñar el circuito de disparo de un TRIAC utilizando optoacoplador ANÁLISIS PRELIMINAR: Estudiar los siguientes temas: 1. Modelo y característícas del DIAC. Circuito de disparo del SCR con DIAC 2. Teoría del transformador de pulsos.caracterizar el transformador de pulsos Circuitos de disparo del SCR con transformador de pulsos. 3. Circuito de disparo del TRIAC con opto acopladores PLANIFICACIÓN: 1. Adquirir un SCR, un TRIAC,un DIAC, un opto-tríac, yun transformador de pulsos por cada grupo de trabajo 2. Determine de la data-sheet del SCR,del TRIAC, del DIAC, del opto-tríac y del transformador de pulsos que dispone, las características significativas para diseñar los circuitos de disparo,objeto de la práctica 3 Diseñar el circuito de disparo utilizando un circuito RC y un DIAC. Especifique para el diseño realizado,los valores de los parámetros y determine cuál es el valor máximo del ángulo de disparo teórico que se puede obtener 4.Diseñar el circuito de disparo del SCR utilizando un transformador de pulsos Especificar los valores de los parámetros y justificarlos 5. Diseñar el circuito de disparo de un tríac utilizando un opto-tríac. Justificar los valores utilizados para los diferentes componentes

9 EJECUCIÓN: 1 Armar el circuito de disparo utilizando un circuito RC y un DIAC. Verificar la operación para el valor mínimo y máximo del ángulo de disparo 2 Armar el circuito de disparo del SCR utilizando el transformador de pulsos.graficar la forma de onda del voltaje en la carga para 3 valores del ángulo de disparo y medir el valor eficaz. 3 Armar el circuito de disparo del TRIAC utilizando un opto-tríac.graficar la forma de onda del voltaje en la carga para 3 valores del ángulo de disparo y medir el valor eficaz. EVALUACIÓN: 1 Hacer un análisis comparativo de los 3 circuitos de disparo debe analizar entre otros aspectos: Situaciones en las cuales se utiliza; Flexibilidad de control ;costos etc. CONCLUSIONES

10 LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA 1 PRACTICA 4 DISEÑO DEL CIRCUITO DE CONTROL DE FASE DE UN TRIAC UTILIZANDO UN OSCILADOR DE RELAJACIÓN CON UJT O PUT OBJETIVOS: 1. Diseñar y verificar el control de fase de un tríac con carga resistiva, utilizando un oscilador UJT o PUT ANÁLISIS PRELIMINAR: Estudiar los siguientes temas: 1. Operación y diseño del oscilador de relajación, que utiliza UJT. 2. Operación y diseño del oscilador de relajación, que utiliza PUT. 3. Obtener el data-sheet del UJT 2N4852 y del PUT 2N6028, e interpretar sus valores característicos. 4. Control de fase de un Tríac utilizando un oscilador de relajación PLANIFICACIÓN: 1. Diseñar el circuito de control de fase de un triac que controle una lámpara incandescente de 60 w/120 V.Predecir las formas de onda en :el capacitor, la compuerta del tríac y en la carga. 2. Simular en ORCAD el diseño realizado para α=10 y 150.Obtener las formas de onda en :el capacitor; la compuerta del tríac y en la carga. 3. Modificar el circuito de control para obtener una iluminación constante con variaciones en el voltaje de la fuente.

11 EJECUCIÓN: 1. Armar el circuito de control y el de potencia,y observar y dibujar las formas de onda en el capacitor, en la compuerta del tríac y en la carga para α=10 y 150.Medir para estos ángulos el voltaje y corriente de la carga 2. Modificar el circuito de control para obtener iluminación constante y verificar el funcionamiento para V=90V y V=120V.Medir el voltaje de la carga y observar las formas de onda del voltaje. EVALUACIÓN: 1. Dibujar las formas de onda del voltaje en el capacitor en la compuerta del tríac y en la carga para α=10 y Comparar las formas de onda obtenidas experimentalmente y las obtenidas en la simulación. Razonar el resultado. 3. Analizar los resultados obtenidos del circuito de control con iluminación constante. CONCLUSIONES

12 PRÁCTICA 5 RECTIFICADOR MONOFÁSICO DE ONDA COMPLETA OBJETIVOS: 1. Verificar la operación en bajo voltaje, de un rectificador monofásico de onda completa tipo puente, con carga resistiva y resistiva-inductiva. 2. Verificar la operación en bajo voltaje,de un rectificador monofásico de onda completa tipo semipuente con carga resistiva y resistiva-inductiva. 3. Diseñar el filtro para el rectificador tipo puente ANÁLISIS PRELIMINAR: Estudiar los siguientes temas: 1. Operación del rectificador monofásico tipo puente. 2. Operación del rectificador monofásico tipo semipuente 3. Mediciones con el osciloscopio, cuando ningún punto está conectado a tierra. 4. Instrumentos de medición true-rms (valor eficaz verdadero). 5. Filtros para rectificadores monofásicos PLANIFICACIÓN: 1. Simular en SPICE: a. La operación de un rectificador monofásico tipo puente:voltaje de la fuente:25v,60 hz.carga:a)lámpara incandescente.b)lámpara incandescente en serie, con el arrollamiento de 25 V del transformador de 120 /25 V. Determinar formas de onda de corriente en los díodos y voltaje en la carga. Determinar teóricamente el filtro, para obtener en la carga un factor de rizado menor al 10% y simular la operación del rectificador tipo puente incluyendo el filtro. b. La operación de un rectificador monofásico tipo semipuente,que utiliza un transformador de 120/25/12.5 V y con la mismas cargas del rectificador tipo puente

13 2. Deducir el valor teórico del voltaje de salida, para cada uno de los rectificadores estudiados con y sin el filtro. 3. Determinar para cada uno de los rectificadores, el intervalo de tiempo de conducción para cada uno de los díodos y sugerir un procedimiento experimental para verificarlos. EJECUCIÓN: 1. Armar el circuito para verificar la operación del rectificador monofásico tipo puente, con y sin el filtro, utilizando el transformador de relación 120/25V, (para minimizar el riesgo de choque eléctrico). Se deben medir voltajes y corrientes. Utilizar el analizador de potencia FLUKE para la medición de armónicos. Recordar las precauciones con el osciloscopio, al medir las diferencias de potencial cuando ninguno de los dos puntos que se miden está conectado a tierra. Realizar el procedimiento para verificar el intervalo de conducción de los díodos. 2. Armar el circuito para verificar la operación del rectificador monofásico tipo semipuente, bajo condiciones similares a las establecidas para el rectificador tipo puente EVALUACIÓN: 1. Hacer un análisis comparativo del desempeño teórico, con los resultados experimentales del rectificador monofásico tipo puente con y sin el filtro. Comparar formas de onda, valores promedios, THD, etc. 2. Hacer un análisis comparativo del desempeño teórico con los resultados experimentales, del rectificador monofásico tipo semipuente. 3. Hacer un análisis comparativo entre los rectificadores monofásicos tipo puente y semipuente, basándose en los siguientes aspectos: a. Desempeño técnico (Valor promedio, tamaño del filtro, potencia, THD etc.) b. Costos 4. Presentar las evidencias experimentales acerca de los intervalos de conducción de cada uno de los díodos en los circuitos rectificadores tipo puente y semipuente. CONCLUSIONES

14 LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA 1 PRACTICA 6 RECTIFICADOR TRIFÁSICO DE TRES Y SEIS PULSOS OBJETIVOS: 1. Verificar la operación en bajo voltaje de un rectificador trifásico de tres pulsos 2. Verificar la operación en bajo voltaje de un rectificador trifásico de seis pulsos 3. Diseñar el filtro para el rectificador de seis pulsos ANÁLISIS PRELIMINAR: Estudiar los siguientes temas: 1. Operación del rectificador de tres pulsos 2. Operación del rectificador trifásico de seis pulso PLANIFICACIÓN: 1. Simular en orcad a) La operación de un rectificador de tres pulsos con carga:a)resistiva. b)resistiva-inductiva.voltaje de la fuente: 43,3V de voltaje línea-línea, f=60hz. b) La operación de un rectificador de seis pulsos con carga:a)resistiva. b)resistiva-inductiva.voltaje de la fuente: 43,3V de voltaje línea-línea, f=60hz 2 Diseñar el filtro para el rectificador de seis pulsos con un factor de rizo máximo del 10% y simular en orcad la operación del circuito 3 Determinar el valor teórico del voltaje de salida, para cada uno de los rectificadores estudiados. 4. Dibujar el circuito y establecer el procedimiento para medir y observar la operación del rectificador trifásico de tres pulsos, utilizando un puente rectificador de 6 díodos

15 5. Dibujar el circuito y establecer el procedimiento para medir y observar la operación del rectificador trifásico de seis pulsos. EJECUCIÓN: 1 Armar el circuito para verificar la operación del rectificador de tres pulsos, utilizando el módulo del puente rectificador de 6 díodos y 3 transformadores de relación 120/25V, conectados en estrella (para minimizar el riesgo de choque eléctrico). Se deben medir voltajes y corrientes. Utilizar el analizador de potencia FLUKE para la medición de armónicos. Recordar las precauciones con el osciloscopio, al medir las diferencias de potencial cuando ninguno de los dos puntos que se miden está conectado a tierra. Realizar el procedimiento para verificar el intervalo de conducción de los diodos. 2 Armar el circuito para verificar la operación del rectificador de seis pulsos, bajo condiciones similares a las establecidas para el rectificador de tres pulsos EVALUACIÓN: 1 Hacer un análisis comparativo del desempeño teórico, con los resultados experimentales del rectificador trifásico de tres pulsos. Comparar formas de onda, valores promedios, THD, etc. 2 Hacer un análisis comparativo del desempeño teórico con los resultados experimentales, del rectificador trifásico de seis pulsos. 3 Hacer un análisis comparativo entre los rectificadores de tres y seis pulsos basándose en los siguientes aspectos: f. Desempeño técnico (Valor promedio, tamaño del filtro, potencia, THD etc.) g. Costo. CONCLUSIONES

16 LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA 1 PRACTICA 7 RECTIFICADOR MONOFASICO CONTROLADO DE ONDA COMPLETA Circuito de control por Cruzamiento con rampa, o con una cosenoidal OBJETIVO Diseñar y construir un circuito, para el control del ángulo de conducción de los SCR, de un puente rectificador monofásico de onda completa, por el método rampa-escalón (lineal o coseno). El voltaje en la carga se debe controlar con una señal Vc que varia entre 0 y 10 V. Se utiliza una carga resistiva-inductiva. Para reducir los riesgos de choque eléctrico, se utiliza un transformador reductor 120/25V, 60 Hz, para el circuito de potencia ANÁLISIS PRELIMINAR: Estudiar los siguientes temas: 1. Teoría de operación del puente rectificador controlado monofásico. 2. Teoría de operación del circuito de control, del disparo del SCR: a. Circuito de control por cruzamiento cosenoidal b. Circuito de control por cruzamiento con rampa PLANIFICACIÓN: 1. A partir del diagrama de bloques propuesto que se adjunta, se pide diseñar un circuito de control, utilizando el método rampa-escalón (lineal o cosenoidal) utilizando componentes discretos analógicos.

17 V(t) : Señal cosenoidal de la fuente de valor reducido o rampa sincronizada con la fuente alterna de potencia.. Vc : Señal de control DC variable entre 0 y 10 V, para que el ángulo de conducción teórico varíe entre 0 y 180 grados Dibujar un diagrama de bloques que incluya todas las etapas del circuito de control y del circuito de potencia. 3. Dibujar el diagrama circuital del circuito de potencia, utilizando el transformador de 120/12.5/12,5V,60hz. 4. Simular en SPICE, la operación del circuito de potencia para α = 30, 60, 90 y 120 grados. EJECUCIÓN: 3. Armar el circuito de control y el de potencia,del puente rectificador monofásico controlado con dos SCR (utilizar el transformador reductor 120/12,5/12,5V) 4. Observar y desplegar las formas de onda del voltaje de salida, y los voltajes en los SCR, y tomar las medidas correspondientes, para construir los siguientes gráficos a. Voltaje eficaz en la carga en función del voltaje de control b. Angulo de disparo en función del voltaje de control c. Voltajes en los SCR en función del tiempo. Utilizar un multímetro de valor eficaz verdadero (true rms) y tomar las precauciones requeridas para las mediciones con el osciloscopio, entre dos terminales de los cuales ninguno está conectado al potencial de tierra.

18 5. Observar y representar las formas de onda de los voltajes, a la salida de cada uno de los bloques del circuito de control. EVALUACIÓN: 4. Dibujar los siguientes gráficos: a. Voltaje eficaz en la carga vs Voltaje de control b. Angulo de disparo vs Voltaje de control c. Voltaje en la carga para α = 30, 60, 90 y 120 grados. Comparar la forma de onda obtenida en el osciloscopio, con la simulación en SPICE del circuito. d. Formas de onda de los voltajes, a la salida de cada uno de los bloques del circuito de control. 5. Modificar el circuito de control, del controlador de voltaje, de tal manera que se mantenga el voltaje de salida, cuando el voltaje de entrada disminuya en ±15%. CONCLUSIONES

19 LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA 1 PRACTICA 8 RECTIFICADOR TRIFÁSICO CONTROLADO DE TRES PULSOS Circuito de control por cruzamiento con rampa OBJETIVOS: 1. Determinar el comportamiento de un rectificador trifásico controlado de tres pulsos con carga resistiva-inductiva. 2. Diseñar a partir de un diagrama de bloques, un circuito de control digital de un rectificador trifásico controlado de tres pulsos. ANÁLISIS PRELIMINAR: 1. Describir en detalle, las funciones que debe realizar cada uno de los bloques del diagrama adjunto del circuito de control propuesto, para un rectificador trifásico de tres pulsos. 2. Estudiar el comportamiento teórico del rectificador trifásico de tres pulsos, y proponer un procedimiento para la generación del ángulo de retardo α 3. Simular en SPICE, para un régimen permanente, la operación e un rectificador trifásico controlado de tres pulsos, para cinco valores del ángulo de retardo. Interpretar las graficas de voltaje y corriente. Realizar el análisis de Fourier.

20 PLANIFICACIÓN: 1. A partir del diagrama de bloques adjunto, diseñar el circuito de control del rectificador trifásico controlado de tres pulsos. Consultar con el instructor el diseño propuesto. 2. Adquirir los componentes requeridos para armar el circuito de control. 3. Determinar para tres valores del ángulo de retardo α,el valor teórico eficaz del voltaje de salida. 4. Determinar los valores teóricos del filtro LC en el lado DC para las siguientes condiciones: Idc=2A y FR= Asumir un valor razonable para el THD, y calcular los valores del filtro LC en el lado CA. 6. Simular en SPICE el comportamiento del rectificador trifásico, con los valores calculados del filtro del lado DC y el lado CA. 7. Dibujar a la salida de cada uno de los bloques, del diagrama de bloques del circuito de control, las formas de onda. EJECUCIÓN: 1. Armar el circuito de control, observar y medir los valores significativos de las formas de onda, de cada una de las salidas de los bloques del circuito de control. 2. Ensamblar el circuito de control y el circuito de potencia del rectificador trifásico de tres pulsos. Medir y observar las formas de onda a la salida, para tres valores del ángulo de fase. EVALUACIÓN: 1. Comparar el desempeño teórico y experimental del circuito de control.(simular el circuito de control en SPICE) 2. Comparar el desempeño teórico y experimental, del circuito de potencia del rectificador trifásico de tres pulsos.

21 3. Proponer un circuito de control, que mantenga constante el voltaje de salida al ocurrir cambios en el voltaje de entrada y la corriente en la carga. CONCLUSIONES

22 LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA 1 PRACTICA 9 CONTACTOR DE ESTADO SOLIDO Y CONTROLADOR DE VOLTAJE ON- OFF OBJETIVOS: 1. Describir y analizar el módulo del contactor de estado sólido. 2. Diseñar un controlador de voltaje on-off, utilizando el módulo del contactor de estado sólido ANÁLISIS PRELIMINAR: Estudiar los siguientes temas: 1. Aplicación del opto acoplador con cruce por voltaje cero para el disparo del tríac. (familia MOC 30XX de MOTOROLA).Ver apéndice. 2 Controladores de voltaje: Principio operativo on-off 3 Interpretación de la data-sheet del tríac Q4008L4 4 Interpretación de la data sheet del C.I. MOC Descripción del módulo del contactor de estado sólido PLANIFICACIÓN: 1. Dibujar, a partir del módulo del contactor de estado sólido, el diagrama circuital del contactor de estado sólido. La entrada de control del módulo es de 5V. y el circuito de potencia es de 120V. 2. Describir las características del fusible de protección del tríac 3. Describir cómo, para qué y por qué,se utiliza el contactor de estado sólido 4. Proponga un circuito de aplicación del contactor de estado sólido 5. Diseñar un circuito de control, para un controlador de voltaje, con principio operativo on-off, que permita el paso de tres ciclos e impida el paso de los dos ciclos siguientes a la carga. 6 Dibujar el circuito de control y el circuito de potencia, del controlador de voltaje on- off solicitado. EJECUCION

23 1. Armar un circuito de aplicación del contactor y observar simultáneamente las formas de onda a los terminales del díodo del contactor y a los terminales del tríac 2. Armar el circuito del controlador de voltaje on-off, y observar simultáneamente las formas de onda del voltaje a la salida del circuito de control, y del voltaje a los terminales del tríac. Medir el voltaje eficaz de la fuente y el voltaje eficaz a los terminales de la carga (Utilizar multímetro RMS) EVALUACIÓN: 1. Verificar los resultados experimentales obtenidos (formas de onda y valores eficaces de voltaje) con los establecidos por la teoría. 2. Hacer un análisis comparativo entre los contactores electromagnéticos y los contactores de estado sólido CONCLUSIONES

24 PRACTICAS DEL LABORATORIO DE ELECTRONICA DE POTENCIA II LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA II PRACTICA 1 DISENO Y CARACTERIZACION DE UN INDUCTOR O UN TANSFORMADOR EN ALTA FRECUENCIA OBJETIVOS: 1. Dado un núcleo magnético comercial de una cierta geometría, y dadas las especificaciones de corriente, frecuencia y voltaje, diseñar un inductor o un transformador para operar en alta frecuencia. 2. Caracterizar la permeabilidad relativa, la densidad máxima de flujo, pérdidas de potencia y la curva de histéresis del núcleo del inductor o transformador diseñado, mediante tres tipos de mediciones. a. Pequeña señal senoidal en el dominio del tiempo. b. Excitación de gran señal c. Característica de histéresis

25 ANÁLISIS PRELIMINAR: Estudiar los siguientes temas: 1) Calculo de la inductancia. 2) Características de los materiales magnéticos. 3) Pérdidas de potencia en un inductor. 4) Diseño del inductor.(diseño del transformador) 5) Modelos de un inductor(modelos del transformador) 6) Medición de la inductancia. 7) Obtención de las características de histéresis utilizando( ver apéndice): Osciloscopios digitales, Osciloscopios analógicos Redes integradoras 8) Modelamiento en SPICE de circuitos magnéticos no lineales ( ver apéndice) PLANIFICACIÓN: 1. Seleccionar método de diseño. 2. Elaborar el diseño. 3. Modelamiento del diseño en SPICE. 4. Describir la caracterización del inductor. 5. Elaborar los programas y circuitos de medición: - Lista de todas las variables. - Variables independientes y dependientes - Rango de variables - Numero de lecturas - Medición de cantidades reversibles EJECUCIÓN: 1. Consultar con el instructor el diseño del inductor o el y su caracterización. 2. Bobinar el inductor. 3. Realizar las mediciones para caracterizar el inductor. EVALUACIÓN: Comparar el valor de la inductancia de diseño con el valor determinado en la caracterización del inductor.

26 CONCLUSIONES LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA II PRACTICA 2 FAMILIARIZACION CON LOS CIRCUITOS DE ACTIVACION DE LOS TRANSISTORES BJT Y MOSFET Y LOS CONVERTIDORES FLY-BACK OBJETIVOS Describir y justificar las configuraciones circuitales de los circuitos activadores de los transistores BJT y MOSFET y del convertidor fly-back. ANÁLISIS PRELIMINAR: Estudiar los siguientes temas: 1. Circuitos activadores de los transistores BJT 2. Circuitos activadores de los transistores MOSFET 3. Topología del convertidor fly-back 4. Módulo del circuito activador de transistor BJT 5. Módulo del circuito activador del transistor MOSFET 6. Utilización de las fuentes aisladas en los convertidores DC/AC. PLANIFICACIÓN: 1. Simular en SPICE el comportamiento del circuito activador de transistor BJT,con circuito de seguidor -emisor.. 2. Simular en SPICEel comportamiento del circuito activadores de transistor MOSFET 3. Simular en SPICE el comportamiento del convertidor Fly-Back EJECUCIÓN: 1. Aplicar el módulo de activación del transistor BJT, para energizar una carga resistiva-inductiva.

27 2. Aplicar el módulo de activación del transistor MOSFET, para energizar una carga resistiva-inductiva 3. Aplicar el convertidor fly-back como fuente aislada y uno de los módulos de activación de transistores para energizar una carga resistiva-inductiva. EVALUACION 1.- Por qué, y para que se utilizan los circuitos de activación de los transistores BJT y MOSFET 2.- Por qué, para qué y cuándo se utilizan las fuentes aisladas en los convertidores CD/CA CONCLUSIONES LABORATORIO DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA II

28 PRACTICA 3 CIRCUITO SERIE R-L CONMUTADO A ALTA FRECUENCIA OBJETIVO: Determinar el comportamiento de un circuito serie R-L, utilizando el inductor de la práctica 1, y uno de los módulos de activación de transistores estudiados en la práctica 2. Utilizar una frecuencia de conmutación de 2KHz, con una relación de trabajo de aproximadamente 0,5. ANÁLISIS PRELIMINAR: Estudiar los siguientes temas: 1. Circuito serie R-L conmutado a alta frecuencia. 2. Tiempo de recuperación inversa del diodo. 3. Valor eficaz verdadero. 4. Eficiencia del circuito. PLANIFICACIÓN: 1. Simular en SPICE el comportamiento del circuito R-L graficando todos los voltajes y corrientes del circuito. Voltaje de la fuente = 25V. Graficar en régimen transitorio y en régimen permanente. Del grafico de la corriente del diodo de rueda libre determinar el tiempo de recuperación inversa. 2. Diseñar el circuito R-L y especificar el programa de mediciones. Se requiere medir la eficiencia del circuito, considerando como potencia de salida la disipada en el resistor. EJECUCIÓN: 1. Consultar con el instructor la labor realizada en el prelaboratorio. 2. Montar el circuito y realizar las mediciones requeridas. EVALUACIÓN

29 1. Comparar los resultados experimentales con la simulación del circuito en SPICE 2. Comparar el tiempo de recuperación inversa del díodo obtenido experimentalmente con el valor del data sheet. CONCLUSIONES