ELECTRONICA de POTENCIA

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1 ELECTRONICA de POTENCIA PARTAMENTO ELECTRÓNICA Y AUTOMÁTICA FACULTAD INGENIERÍA UNIVERSIDAD NACIONAL SAN JUAN Practica de Laboratorio N 2 CONTROL ILUMINACION GUIA ORIENTATIVA PARA LA REALIZACION LA PRACTICA 2010 Ing. Mario O. Muñoz Ing. Marcelo L. Martín Ing. Juan Carlos Correa 1

2 CONTROL ILUMINACION 1. Horarios de laboratorio y requisitos de la práctica 1.1. Horarios Para el uso del laboratorio: Días miércoles y viernes de 9 a 13 horas Horario de Consulta: Días miércoles y viernes de 9 a 13 horas 1.2. Material disponible en el laboratorio Fuente de alimentación regulada de ± 15 Volt, 1 Amp. Osciloscopio analógico de doble trazo. Generador de funciones. Tester Tiempo estimado de realización Dos semanas 2

3 2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo general Diseñar, calcular, implementar y ajustar en laboratorio un sistema electrónico automático para controlar la iluminación artificial de un ambiente, en función de la luminosidad sobre el plano de trabajo sobre el cual inciden la iluminación artificial y natural Objetivo particular Como objetivos particulares específicos se pueden mencionar: Determinación de la potencia total instalada en función de las lámparas y luminarias instaladas provenientes del cálculo luminotécnico. Elección de un dispositivo de potencia (actuador) en función de la potencia total instalada para la iluminación de un recinto. Diseño de un circuito electrónico que involucre componentes para el accionamiento de algún dispositivo de paso de potencia semi conductor (Ej. Tiristor, TRIACS, Transistor de Potencia etc.). Diseño y cálculo de un dispositivo que permita control por ángulo de fase. 3. PLANIFICACIÓN L TRABAJO 3.1. Metodología 1- Diagrama en bloque general 2- Diagramas en bloque compuesto por diagramas parciales 3- Diagrama de flujo (si fuera necesario) 4- Planteo de los circuitos 5- Discusión y aprobación del anteproyecto 6- Cálculos previos, adopción de componentes y valores 7- Simulación con los valores teóricos. 8- Optimización por simulación del circuito con valores comerciales. 9- Armado en experimentor y ajuste de parámetros en laboratorio 10- Conclusiones 11- Confección del informe 3.2. Programas de Simulación 1- PSPICE. 2- ELECTRONICS WORKBENCH 3- OTROS 4. SARROLLO 4.1- Esquema general del trabajo La Fig. 1 muestra el esquema simplificado del sistema a desarrollar, haciendo hincapié que posee tres entradas y sólo una salida. El diagrama en bloques detallado se observa en la Fig. 2. 3

4 REFERENCIA LINEA 220 V/ 50 Hz SISTEMA A SARROLLAR LAMPARA INCANSENTE POTENCIA 40 A 100 W SENSOR ILUMINACION Figura 1. Esquema simplificado del diseño a realizar. LINEA 220 V/ 50 Hz REDUCCION TENSION RECTIFICA CIÓN CONFORMADOR TENSION Y SINCRONISMO CARGA REF ACTUADOR ACOPLAMIENTO CONTROLADOR SENSOR ILUMINACION Figura 2. Diagrama en bloques detallado Formas de ondas A modo de referencia, a continuación se muestran las formas de ondas que se deberán observar a la entrada y salida de cada bloque (Fig. 3). 4

5 LINEA 220 V/ 50 Hz REDUCCION TENSION RECTIFICA CIÓN CONFORMADOR TENSION Y SINCRONISMO CARGA REF ACTUADOR ACOPLAMIENTO CONTROLADOR SENSOR ILUMINACION Figura 3. Formas de ondas. 5. DISEÑO A continuación, se indican los criterios para el diseño Actuador Dispositivo: Entrada: Salida: Parám. más importantes: Recomendación: Tiristor o Triac Angulo de Control Control de Potencia sobre carga resistiva por el método de ángulo de fase. Tensión directa, Tensión Inversa, Corriente Directa. Consultar Manual Texas 5.2. Acoplamiento Controlador - Actuador Posibles Dispositivos: Transformador de Pulsos. Opto triac: Parámetros de diseño: Tensión inversa y Corriente directa del foto - diodo Corriente y Tensión de disparo del foto - diac. Recomendación: Consultar Manual de General Electric 5

6 5.3. Elementos de Disparo: Posibles Opciones: a- Transistor Unijuntura (TUJ) b- Circuito Integrado 555 c- A propuesta del alumno Circuito de Disparo: Circuito de Disparo con Transistor Unijuntura Parámetros Requeridos: V BB, η, Vv, Iv, Vp, Ip Hoja de datos del fabricante Ecuaciones Necesarias Vp = η V V R = R 1max V = BB BB V I P V P BB V 1min IV R1min R1 R1 max T = R 1 1 C 1 ln 1 η Donde: Vp: Tensiín de pico Ip: Corriente de pico Vv: Tensión de valle Iv Corriente de valle η: Relación intrínseca de TUJ R1min: Valor de resistencia mínima para funcionamiento del oscilador como astable R1max: Valor de resistencia máxima para funcionamiento del oscilador como astable Circuito de Disparo con Oscilador mono estable controlado por tensión (555) Ecuaciones Requeridas: carga descarga = 0.693C A = 0.693CR ( R + R ) Otras Las ecuaciones necesarias: dependerá del dispositivo empleado. τ τ Conformador de Tensión y Sincronismo Diodo Zener Parámetros de diseño: Vz, Iz, I circuito y Pd max B B 6

7 Reductor de Tensión y Rectificación Transformador: primario 220 Volt. El secundario dependerá de la corriente y tensión adoptada en el punto anterior. El rectificador debe ser de onda completa y cumplir con los requisitos anteriores Protecciones Parámetros de diseño: 1- En serie con la carga, Corriente máxima a circular por la carga. 2- En serie con el circuito de control, Corriente máxima a suministrar al circuito de control. 6. Material adjunto A continuación, se adjuntan hojas de datos de los siguientes componentes, necesarios para realizar el diseño: 1- Hoja de datos del transistor Unijuntura 2N1671, 1A, B, C. 2- Hoja de datos del opto Triac MOC Hoja de datos del 555. Nota: Las hojas de datos de los posibles triac a emplear, han sido entregados en clase. O se disponen en el ANEXO 1 de los apuntes de la cátedra. 7