Transcripción

1 I.-INFORMACIÓN GENERAL SILABO NOMBRE DE LA ASIGNATURA : ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Y DE POTENCIA CÓDIGO : CI0611 CARÁCTER : OBLIGATORIO PRE REQUISITO : CI0403 CRÉDITOS : 06 HORAS TEORÍA : 03 Horas/Semana HORAS LABORATORIO : 02 Horas/semana CICLO ACADÉMICO : VI SEMESTRE ACADÉMICO : 2012-B DURACIÓN : 17 semanas PROFESOR : Ing. DEL AGUILA VELA, Edgar II.- SUMILLA Este curso es de naturaleza teórica y experimental, tiene el propósito de enseñar las características y procedimientos de operación de los circuitos que controlan los procesos y las máquinas eléctricas de corriente continua y alterna. El curso comprende: Definiciones. Rectificación con diodos, estrella multifase. Tiristores controlados. Convertidores trifásicos completos. Transistores bipolares de potencia. Controladores de tensión AC. Controladores trifásicos de media onda y onda completa. Ciclo convertidores monofásicos y trifásicos. Convertidores DC/DC convertidor reductor (Buck).Convertidor CÚK.-Inversores tipo fuente de tensión, monofásicos en puente, inversores trifásicos. Métodos de control de tensión y frecuencia (PWM).Técnicas modernas de modulación. reducción de armónicas, inversores de fuente de corriente, inversores de enlace DC. III.- OBJETIVOS GENERALES La finalidad de la presente asignatura es formar al discente en el análisis y diseño de los circuitos electrónicos semiconductores de vanguardia relacionados con la Electrónica Industrial y de Potencia. IV.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS Al término de la asignatura el estudiante estará en condiciones de aplicar los conocimientos necesarios para el análisis y diseño de los circuitos electrónicos con semiconductores, perfilados y aplicados al campo de la Ingeniería Eléctrica V. PORCENTAJE DE FORMACIÓN PROFESIONAL POR OBJETIVO Y POR COMPETENCIAS. El porcentaje en la formación profesional del discente es 50% Objetiva y 50% por Competencias, con un buen criterio se maneja una ponderación equilibrada de la teoría con la práctica, con el aporte de un 80% de la calificación teórica y un 20% la calificación práctica obtenida durante las 17 semanas lectivas, Con ello Se fortalece cualitativamente y cuantitativamente (V.R), las acciones formativas del estudiante. VI.- METODOLOGÍA El curso se desarrolla bajo la estrategia de perfilamiento constante de la ELECTRONICA INDUSTRIAL Y DE POTENCIA desde el punto de vista INDUSTRIAL, hacía el campo de!a Ingeniería Eléctrica, mediante la estructura de las clases en un: 6.1.-Marco Teórico Método Predominante: Expositivo interactivo a cargo del profesor. Técnica Complementaria: Propiciar y Motivar la participaci6n de los alumnos Marco Práctico Método Predominante: Trabajos de Aplicación dirigidos, individual y grupal. Técnica Complementaria: Poner a disposición del alumno problemas propuestos para su desarrollo Marco Aplicativo Método Predominante: Expositivo, explicativo e interactivo a cargo del profesor. Técnica Complementaria: Propiciar y Motivar la participación de los alumnos en el perfilamiento de aplicaciones llevadas al campo eléctrico Marco de Investigación y Desarrollo Método Predominante: Expositivo, Interactivo a cargo del profesor. Técnica Complementaria: Propiciar y Motivar la participación de los alumnos en el desarrollo de proyectos de investigación con iniciativas de solución de los problemas diarios. 1

2 ^ SEMANA VII.- SISTEMA DE EVALUACIÓN VIII. CONTENIDO PROGRAMÁTICO ANALÍTICO Y CALENDARIZACIÓN SEMANA N 01 ASIGNACIÓN DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN. Objetivo Operacional: Estudio y análisis de proyectos de investigación en el Estado de la Técnica y Matriz de Consistencia. INTRODUCCIÓN Y EXPLICACIÓN DE LOS EXPERIMENTOS A REALIZAR E IMPLEMENTAR EN EL LABORATORIO. Bibliografía:{12,13} SEMANA N 02 ELEMENTO SEMICONDUCTOR DE POTENCIA SEMICONDUCTORES INTRÍNSECOS-EXTRÍNSECOS, ENLACES. Objetivo Operacional: Estudio y análisis del estado de la técnica del elemento semiconductor de potencia. ASIGNACIÓN DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN EXPERIMENTAL. Bibliografía:{1,2,3,8,13,14,15,16,17} SEMANA N ~ ~ w. EL DIODO SEMICONDUCTOR DE POTENCIA:SU COMPORTAMIENTO ESTÁTICO Y DINÁMICO. CONDICIONES ESTÁTICAS: E.R.C, PUNTO Q Y RESISTENCIA ESTÁTICA; CONDICIONES DINÁMICAS: RESISTENCIA DINÁMICA, PARAMETROS EN LA CONMUTACIÓN (CONDUCCIÓN Y BLOQUEO). APLICACIÓN PRÁCTICA INDUSTRIAL Objetivo Operacional: Estudio y análisis del comportamiento estático Y dinámico del DIODO semiconductor de potencia, de sus características en condiciones estáticas. EXPERIENCIA NÚMERO 1 : RESPUESTA ESTÁTICA Y DINAMICA DEL DIODO SEMI CONDUCTOR DE POTENCIA. Bibliografía:{4,5,6,8,14,15,16,17} N 04 EL DIODO RECTIFICADOR DE POTENCIA: CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS, MECÁNICAS, TÉRMICAS Y OPERACIONALES. APLICACIÓN PRACTICA INDUSTRIAL Objetivo Operacional: Interpretación de las especificaciones técnicas y operacionales del diodo semiconductor. EXPERIENCIA NÚMERO 3: INTERPRETACION DE LAS CARACTERISTICAS FUNDAMENTALES DEL DIODO DE POTENCIA, uso del DATA SHEET. SEMANA N 05 APLICACIÓN PRÁCTICA DEL DIODO DE POTENCIA: IMPORTANCIA DEL DIODO DE POTENCIA COMO RECTIFICADOR Y ELEMENTO DE PROTECCIÓN (DAMPER). APLICACIÓN PRÁCTICA, INDUSTRIAL Objetivo Operacional: Aplicaciones prácticas del DIODO, considerando sus especificaciones técnicas y operacionales. EXPERIENCIA NÚMERO 4: RECTIFICACIÓN NO CONTROLADA: MONOFASICA Y TRIFASICA. SEMANA N 06 CONEXIONADOS DEL DIODO DE POTENCIA: SERIE, RC Y HSR. REDES ELECTRÓNICAS DE POTENCIA: SOBRECARGAS, SOBRETENSIONES, CORTOCIRCUITOS, PROTECCIONES CONTRA SOBRETENSIONES Y FUSIBLES. APLICACIÓN PRÁCTICA INDUSTRIAL. Objetivo Operacional: Aplicaciones prácticas del DIODO, considerando sus especificaciones técnicas y operacionales. EXPERIENCIA NUMERO 4: CONEXIONADOS DE REDES ELECTRONICAS FUNDAMENTALES DEL DIODO. SEMANA N 07 MODELAMIENTO TÉRMICO, ESTUDIO Y CÁLCULO DE LA POTENCIA DISIPADA EN LOS SEMICONDUCTORES DE POTENCIA. CONSIDERAC'IONES EN EL MONTAJE DE LOS SEMICONDUCTORES DE POTENCIA. APLICACIÓN PRÁCTICA INDUSTRIAL. Objetivo Operacional: Estudio y análisis de los reguladores de tensión, su comportamiento y uso. EXPERIENCIA NÚMERO 5: CALCULO DE DISIPADORES PARA SEMICONDUCTORES DE POTENCIA. SEMANA N 08 EXAMEN PARCIAL DEL CURSO Objetivo Operacional: Evaluar los conocimientos impartidos en la primera unidad de formación de la semana 1 a la semana 7. EXAMEN PARCIAL DEL CURSO DE TEORÍA. 2

3 SEMANA N 09 TRANSISTORES BIPOLARES "BJT" DE POTENCIA: EL TRANSISTOR DARLlNGTON. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS, TÉRMICAS Y MECÁNICAS. COMPORTAMIENTO ESTATICO Y DINÁMICO. PRACTICA INDUSTRIAL. Objetivo Operacional: Estudio y análisis del BJT su comportamiento, uso y aplicaciones. EXPERIENCIA NÚMERO 6: CARACTERISTIC.A ESTATICA y DINAMICA DEL TRANSISTOR DARLINGTON. SEMANA N 10 TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO (POWER MOSFET) DE POTENCIA: CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS, TÉRMICAS Y MECÁNICAS, COMPORTAMIENTO ESTÁTICO Y DINAMICO, APLICACIÓN PRÁCTICA INDUSTRIAL. Objetivo Operacional: Estudio y análisis del POWER MOSFET, su comportamiento, uso aplicaciones. OSCILADORES DE POTENCIA Y MANEJOS DE HOJAS DE DATOS (SHEET). SEMANA N 11. TRANSISTORES BIPOLARES DE COMPUERTA AISLADA "IGBT".CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS, TÉRMICAS Y MECANICAS. COMPORTAMIENTO ESTÁTICO Y DINÁMICO. APLICACIÓN PRÁCTICA INDUSTRIAL. Objetivo Operacional: Estudio y análisis del BJT DARLlNGTON, su comportamiento, IJSO y aplicaciones. EXPERIENCIA NÚMERO 8: CARACTERISTICA ESTÁTICA, DINÁMICA DEL TRANSISTOR IG8T. 3

4 F SEMANA N" 12 TIRISTORES DE POTENCIA: COMPORTAMIENTO ESTÁTICO Y DINAMICO DEL RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO (SCR): GTO; CARACTERÍSTICAS (PARÁMETROS Y ESPECIFICACIONES. IMPORTANCIA DEL GTO. CURVA DE TRANSFERENCIA. MÉTODO DE PRUEBA. APLICACIÓN PRÁCTICA INDUSTRIAL Y VARIANTES DEL SCR. Objetivo Operacional: Estudio y análisis del comportamiento estático y dinámico del Rectificado. de Silicio Controlado (SCR), sus Característícas y Modelamiento. EXPERIENCIA NÚMERO 9: COMPORTAMIENTO ESTÁTICO Y DINAMICO DEL SCR: RECTIFICACION CONTROLADA POLlFÁSICA Y CONTROL DE POTENCIA. Bibliografía:{6,8,10,13,14,15,16,17 } SEMANA N 13 TRIACS DE POTENCIA: TRIACS DE POTENCIA: COMPORTAMIENTO ESTÁTICO Y DINÁMICO DEL TRIAC: CARACTERÍSTICAS(PARÁMETROS Y ESPECIFICACIONES). IMPORTANCIA DEL TRIAC. CURVA DE TRANSFERENCIA (MODO DE DISPARO). METODO DE PRUEBA. APLICACIÓN PRÁCTICA INDUSTRIAL Y VARIANTES DEL TRIAC. OBSERVACIÓN COMPORTAMENTAL. Objetivo Operacional: Estudio y análisis del comportamiento estático y dinámico del TRIAC, Características y Modelamiento. EXPERIENCIA NÚMERO 10: COMPORTAMIENTO ESTÁTICO Y DINAMICO DEL TRIAC: RECTIFICACION CONTROLADA POLlFÁSICA Y CONTROL DE POTENCIA. Bibliografía:{6,8,10,13,14,15,16,17} SEMANA N 14 TECNOLOGÍAS DE VANGUARDIA:COMPORTAMIENTO ESTÁTICO Y DINÁMICO DEL IGCT: CARACTERÍSTICAS (PARÁMETROS Y ESPECIFICACIONES). IMPORTANCIA DEL IGCT.CURVA DE TRANSFERENCIA. PRUEBA. APLICACIÓN PRACTICA INDUSTRIAL.IGBT VS IGCT. Objetivo Operacional: Estudio y análisis del comportamiento estático y dinámico de los Componentes Sólidos de Vanguardia, Modelamiento, Tendencia y Aplicación. EXPERIENCIA NÚMERO 11: APLICACIÓN PRACTICA INDUSTRIAL.IGBT VS IGCT. Bibliografía:{8,13} SEMANA N 15 DISPOSITIVOS DE DISPARO, MANDO Y CONTROL: EL TRANSISTOR DE UNIJUNTURA (UJT).COMPORTAMIENTO ESTÁTICO Y DINÁMICO DEL TRANSISTOR DE UNIJUNTURA: CARACTERÍSTICAS. IMPORTANCIA DEL UJT.CURVA DE TRANSFERENCIA. MÉTODO DE PRUEBA. APLICACIÓN PRACTICA INDUSTRIAL. RELE DE ESTADO SÓLIDO DE POTENCIA (SSR): MANEJO DE CARGAS TRIFÁSICAS: CONEXIÓN DELTA-ESTRELLA Objetivo Operacional: Estudio y análisis del UJT Y SSR. EXPERIENCIA NÚMERO 12: CONEXIÓN DELTA-ESTRELLA DE CARGAS TRIFÁSICAS CON SSR. Revisión y Ensayo del proyecto Bibliografía:{5,6,7,8,10,12,13,15,16,17} SEMANA N 16 EXAMEN FINAL DEL CURSO.SUSTENTACIÓN DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN ASIGNADO. Objetivo Operacional: Evaluar los conocimientos impartidos en la segunda Unidad de formación de la semana 9 a la semana 15. ENTREGA DE NOTAS Y PROMEDIO DE LABORATORIO. SEMANA N 17 EXAMEN SUSTITURIO. Objetivo Operacional: Evaluar los conocimientos impartidos durante la primera y segunda Unidad de Formación. ENTREGA DE NOTAS Y PROMEDIO DE LABORATORIO. IX:_CONTENIDO PROGRAMATICO ANALÍTICO Y CALENDARIZACIÓN DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO SEMANA N 01 INTRODUCCIÓN Y EXPLICACIÓN DE EXPERIMENTOS A REALIZAR E IMPLEMENTAR EN EL LABORATORIO.USO DEL DATA SHEET. SEMANA N 02 ASIGNACIÓN DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN SEMANA N 03 EXPERIENCIA NÚMERO 1: RESPUESTA ESTÁTICA Y DINAMICA DEL SEMI CONDUCTOR DE POTENCIA. SEMANA N 04 EXPERIENCIA NÚMERO 2: INTERPRETACION DE LAS CARACTERISTICAS FUNDAMENTALES DEL DIODO DE POTENCIA, uso del DATA SHEET. SEMANA N 05 EXPERIENCIA NÚMERO 3: RECTIFICACIÓN NO CONTROLADA POLlFÁSICA: MONOFÁSICA y TRIFÁSICA. SEMANA N 06 EXPERIENCIA NÚMERO 4: CONEXIONADOS DE REDES ELECTRÓNICAS FUNDAMENTALES DEL DIODO. SEMANA N 07 EXPERIENCIA NÚMERO 5: CÁLCULO DE DISIPADORES PARA SEMI CONDUCTORES DE POTENCIA 4

5 SEMANA N 08 EXAMEN PARCIAL SEMANA N 09 EXPERIENCIA NÚMERO 6: CARACTERÍSTICA ESTÁTICA Y DINÁMICA DEL TRANSISTOR DARLINGTON. SEMANA N 10 EXPERIENCIA NÚMERO 7: OSCILADORES CON P MOSFET DE POTENCIA Y MANEJO DEL DATA SHEET; Revisión y Ensayo del Proyecto SEMANA N 11 EXPERIENCIA NÚMERO 8: CARACTERISTICA ESTATICA y DINAMICA DEL TRANSISTOR IGBT; Revisión y Ensayo del Proyecto SEMANA N 12 EXPERIENCIA NÚMERO 9: COMPORTAMIENTO ESTÁTICO Y DINÁMICO DEL SCR: RECTIFICACIÓN CONTROLADA POLIFÁSICA y CONTROL DE POTENCIA SEMANA N 13 EXPERIENCIA NÚMERO 10: COMPORTAMIENTO ESTÁTICO y DINÁMICO DEL TRIAC : RECTIFICACIÓN CONTROLADA POLIFÁSICA y CONTROL DE POTENCIA. SEMANA N 14 EXPERIENCIA NÚMERO 11: APLICACIÓN PRACTICA INDUSTRIAL. IGBT VS IGCT. SEMANA N 15 EXPERIENCIA NUMERO 12: CONEXIÓN DELTA-ESTRELLA DE CARGAS TRIFÁSICAS CON SSR; Revisión Y ensayo del Proyecto SEMANA N 16 ENTREGA DE NOTAS Y PROMEDIO DE LABORATORIO, EXAMEN FINAL DEL CURSO Y SUSTENTACION DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN ASIGNADO. SEMANA N 17 EXAMEN SUSTITUTORIO DEL CURSO DE TEORÍA. X.-BIBLIOGRAFÍA 1. Solid State Electron ic Device. Sen G, Streemann, Cuarta Edición, Prentice Hall. 2. Física de los Semiconductores. Shalimova, K. V. 3. Fundamentos de Semiconductores. Robert F. Pierret. Adisson Wesley Iberoamericana Diseño Electrónico: Circuitos y Sistemas. C.J. Savant - M. Roden - G. Carperter. Editorial Addison- Wesley Iberoaméricana. 5. Circuitos Electrónicos: Discretos e Integrados. Donald Schilling-Belove. Editorial McGraw-Hfll. 6. Electrónica: Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrón icos. Boylestad Nashe!sky, Robert L. Prentice Hall Circuitos de Pulsos Digitales y de Conmutación,Tomo I.Míllman y Taub. 8. Representación Binaria de los Dispositivos Sólidos dependientes. Edgar del Aguíla Vela. UNAC. Perú Circuitos Electrónicos. Malik. N.R. Prentice Hall Análisis y Diseño de Circuitos Electrónicos. Tomo II. Donald A. Newman. Editorial. Mc. Graw HiH Experimentos con Transistores y Semiconductores. Howard H. Gerrish. Editorial Limusa-WHeymS.A,Mexixo, Guía para la Implementación de Proyectos de Investigación. Edgar del Aguila Veía. UNAC. Perú Guía para la Implementación de Laboratorios de Circuitos Electrónicos de Potencia. Edgar del Aguila Vela.UNAC. Perú Tiristores y Tnacs. Henri Lilen. Marcombo Power Electronics, Handbook. Muhammad H. Rashid, Academic Press, Electrónica de Potencia, Teoría y Aplicaciones. Benavente, Abellan y Figueres, Alfaomega. 17. Simulación de Circuitos Electrónicos de Potencia con Pspice. Universidad Politécnica de Valencia, Alfaomega.. XI.- REFERENCIAS 1.-Especificaciones del fabricante: DATA SHEET. Google= *.pdf *=Código del Componente XII.- LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN Y APLICACIÓN PRÁCTICA INDUSTRIAL 1.-CONVERTIDORES ESTÁTICOS DE ENERGÍA: INVERSORES TRIFÁSICOS Y MONOFÁSICOS, UPS (SAI). 2.-FUENTES DE ALIMENTACIÓN: CONMUTADAS Y NO CONMUTADAS, CARGADORES DE BATERÍAS. 3.-CONTROL DE MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA Y CORRIENTE ALTERNA (TORQUE Y VELOCIDAD) 4.-SISTEMAS DE CONTROL Y MANDO DE CIRCUITOS DE POTENCIA: TECNOLOGÍA DE LOS MICROCONTROLADORES Y PLC. 5.-COMPENSACIÓN REACTIVA: EL SVC Y STATCOM. 5