UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA INFORME FINAL DEL TEXTO TEXTO: LABORATORIOS DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA I, APLICADOS A LA INGENIERÍA MODERNA AUTOR: ING. RUSSELL CÓRDOVA RUIZ (CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN: De 01 de Marzo del 2015 al 29 de Febrero del 2016) (RESOLUCIÓN DE APROBACIÓN: R.R. Nº R) Callao, año

2 INDICE GENERAL Pág. I. INDICE TABLA DE CONTENIDOS ÍNDICE DE FIGURAS 03 II. INTRODUCCIÓN OBJETIVOS Y ALCANCE DE LA INVESTIGACIÓN IMPORTANCIA Y JUSTIFICACIÓN DE INVESTIGACIÓN 09 III. CONTENIDO CAPÍTULO I : DISEÑO Y VERIFICACIÓN DE UN RECTIFICADOR MONOFÁSICO NO CONTROLADO CON CARGA R Y RL. 10 CAPÍTULO II: CIRCUITOS GENERADORES DE SEÑAL DE CONTROL 21 CAPÍTULO III : TIRISTORES 28 CAPÍTULO IV: CIRCUITO DE CONTROL DE POTENCIA EN LA CARGA 35 CAPÍTULO V: RECTIFICADOR MONOFASICO SEMI CONTROLADO 42 CAPÍTULO VI: RECTIFICADOR MONOFÁSICO TOTALMENTE CONTROLADO 51 CAPÍTULO VII: INTERRUPTORES ESTÁTICOS 60 CAPÍTULO VIII: MODULACIÓN DE ANCHO DE PULSO 73 IV. REFERENCIALES 82 V. APÉNDICE 83 VI. ANEXOS 104 1

3 1.1. TABLA DE CONTENIDOS INDICE DE TABLAS Pág. TABLA N 01 VALORES MEDIDOS RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA 13 TABLA N 02 MEDIDAS TOMADAS CON EL OSCILOSCOPIO 15 TABLA N 03 VALORES MEDIDOS CON EL MULTÍMETRO 16 TABLA N 04 VALORES MEDIDOS EN EL SECUNDARIO DEL TRANSFORMADOR 16 2

4 1.2 INDICE DE FIGURAS Pág. FIGURA N 01: CIRCUITO RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA NO CONTROLADO 11 FIGURA N 02: FORMAS DE ONDA DE LA SEÑAL DE ENTRADA Y LA SALIDA RECTIFICADA 11 FIGURA N 03 CIRCUITO RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA NO CONTROLADO CON CARGA RL 12 FIGURA N 04 FORMAS DE ONDA DE LA SEÑAL DE ENTRADA Y LA SALIDA RECTIFICADA 12 FIGURA N 05: CIRCUITO RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA NO CONTROLADO 13 FIGURA N 06: BALASTRO: APLICACIÓN EN FLUORESCENTES 14 FIGURA N 07: CIRCUITO TRANSFORMADOR 17 FIGURA N 08: CIRCUITO RECTIFICADOR NO CONTROLADO EN MEDIA ONDA CON CARGA RL 17 FIGURA N 09: CIRCUITO IMPRESO RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA NO CONTROLADO 18 FIGURA N 10 : DIAGRAMA PICTORICO 18 FIGURA N 11: VISTA LATERAL DEL CIRCUITO RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA NO CONTROLADO. 19 FIGURA N 12: VISTA POR DEBAJO DEL CIRCUITO 19 FIGURA N 13 : UBICACIÓN DE LOS CONECTORES 19 FIGURA N 2.1 CIRCUITO EN PROTEUS 1 22 FIGURA N 2.2 CIRCUITO EN PROTEUS 2 23 FIGURA N 2.3 ONDA CON PULSOS EN EL CRUCE POR CERO 23 FIGURA N 2.4 SALIDA DEL GENERADOR DE DIENTE DE SIERRA 24 FIGURA N 2.5 POTENCIEMETRO A 0% ÁNGULO DE DISPARO 0 24 FIGURA N 2.6 POTENCIÓMETRO A 25% ÁNGULO DE DISPARO FIGURA N 2.7 POTENCIÓMETRO A 50% ÁNGULO DE DISPARO

5 FIGURA N 2.8 POTENCIÓMETRO A 75% ÁNGULO DE DISPARO APROXIMADAMENTE FIGURA N 2.9 PARA EL POTENCIÓMETRO A 100% ÁNGULO DE DISPARO APROX FIGURA N 2.10 PCB ARES PROTEUS 27 FIGURA N 3.1. SIMBOLOGIA DEL TIRISTOR 29 FIGURA N 3.2 OSCILADOR DE RELAJACIÓN CON SCR 30 FIGURA N 3.3 SIMULACIÓN DEL CIRCUITO HECHO EN MULTISIM 30 FIGURA N 3.4 VISTA DE LA SEÑAL DE SALIDA EN EL OSCILOSCOPIO 31 FIGURA N 3.5 ONDA DIENTE DE SIERRA EN EL OSCILOSCOPIO. 31 FIGURA N 3.6 SEÑAL DIENTE SIERRA A LA SALIDA DEL TIRISTOR SIN UN VOLTAJE DE ENTRADA 32 FIGURA N 3.7 FORMA DE ONDA VARIANDO EL VOLTAJE DE ENTRADA 32 FIGURA N 3.8 VARIACIÓN DE LA FRECUENCIA DE 89.29HZ Y LA AMPLITUD. 33 FIGURA N 4.1 CIRCUITO INTERRUPTOR ESTÁTICO 35 FIGURA N 4.2 CURVA CARACTERÍSTICA DEL SCR 36 FIGURA N 4.3 SIMBOLO DEL SCR 36 FIGURA N 4.4 CIRCUITO DE CONTROL DE POTENCIA EN LA CARGA 37 FIGURA N 4.5 VISTA DE LAS SEÑALES DE SALIDA EL OSCILOSCOPIO 38 FIGURA N 4.6 FORMA DE ONDA AL VARIAR EL POTENCIOMETRO 38 FIGURA N 4.7 SEÑAL DE SALIDA VISTA EN EL OSCILOSCOPIO 39 FIGURA N 4.8 AL VARIAR EL POTENCIÓMETRO SE OBSERVA EL FOCO VARÍA SU INTENSIDAD 39 FIGURA N 4.9 EL FOCO A SU MAXIMA INTENSIDAD DE POTENCIA. 40 FIGURA N 4.10 CIRCUITO ESQUEMÁTICO. 40 FIGURA N 4.11 CIRCUITO PCB. 41 FIGURA N 5.1 CIRCUITO DE UN RECTIFICADOR MONOFÁSICO SEMI CONTROLADO 43 4

6 FIGURA N 5.2 CIRCUITO DE DISPARO PARA SCR CON C.I. LM339AD 45 FIGURA N 5.3 GRAFICO DE SALIDA PARA EL CIRCUITO DISPARADOR 45 FIGURA N 5.4 CIRCUITO RECTIFICADOR MONOFÁSICO SEMI CONTROLADO 46 FIGURA N 5.5 FORMA DE ONDA DE SALIDA 46 FIGURA N 5.6 DISEÑO DEL CIRCUITO IMPRESO EN ARES 47 FIGURA N 5.7 VISTA PICTORICA POR ENCIMA 47 FIGURA N 5.8 VISTA PICTORICA LATERAL 48 FIGURA N 5.9 VISTA PICTORICA DE LOS DISPOSTIVOS DE POTENCIA 48 FIGURA N 5.10 VISTA DEL CIRCUITO IMPRESO 49 FIGURA N 5.11 VISTA DEL CIRCUITO IMPRESO POR DEBAJO 49 FIGURA N 6.1 SÍMBOLO DEL RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO (SCR) 52 FIGURA N 6.2 ETAPAS DE UN CIRCUITO DE DISPARO DE TIRISTORES 53 FIGURA N 6.3 IMPLEMENTACIÓN DEL CIRCUITO EN EL SOFTWARE MULTISIM 54 FIGURA N 6.4 CIRCUITO REALIZADO EN EL LABORATORIO 54 FIGURA N 6.5 SEÑALES DE ONDA DIENTE DE SIERRA Y ONDA PULSO 55 FIGURA N 6.6 VISTA EN EL OSCILOSCOPIO DE MULTISIM 55 FIGURA N 6.7 SEÑALES DIENTE DE SIERRA VISTA EN EL OSCILOSCOPIO 56 FIGURA N 6.8 SEÑALES ONDA PULSO VISTA EN EL OSCILOSCOPIO 56 FIGURA N 6.9 AL VARIAR EL POTENCIÓMETRO EL PULSO VARIA SU CICLO DE TRABAJO 57 FIGURA N 6.10 ANGULO DE DISPARO A FIGURA N ANGULO DE DISPARO A 70 CON GRAPHER VIEW 58 5

7 FIGURA N 6.11 CIRCUITO ESQUEMÁTICO 58 FIGURA N 7.1 CIRCUITO INTERRUPTOR ESTÁTICO 62 FIGURA N 7.2 SIMULACIÓN CIRCUITO INTERRUPTOR ESTÁTICO 63 FIGURA N 7.3 CIRCUITO IMPRESO INTERRUPTOR ESTÁTICO 63 FIGURA N 7.4 IMPLEMENTACIÓN DEL CIRCUITO CON INTERRUPTOR ESTÁTICO 69 FIGURA N 7.5 ENCENDIDO EL FOCO EL LM35 DETECTA LA VARIACIÓN DE TEMPERATURA 70 FIGURA N 7.6 CUANDO SE LLEGA LA TEMPERATURA MÁXIMA EL FOCO SE APAGA Y EL VENTILADOR SE ACTIVA HASTA LLEGAR A LA TEMPERATURA INICIAL 70 FIGURA N 8.1 CIRCUITO GENERADOR DE PWM 76 FIGURA N 8.2 SIMULACIÓN EN MULTISIM 76 FIGURA N 8.3 POTENCIÓMETRO A 77.5%: 77 FIGURA N 8.4 POTENCIÓMETRO A 100%: 77 FIGURA N 8.5 GENERADOR DE PWM 78 FIGURA N 8.6 SIMULACIÓN HECHA EN PROTEUS 78 FIGURA N 8.7 POTENCIÓMETRO A 91%: 79 FIGURA N 8.8 POTENCIÓMETRO A 43%: 79 FIGURA N 8.9 SEÑAL PWM A VISTA CON EL OSCILOSCOPIO 80 FIGURA N 8.10 DIAGRAMA ESQUEMÁTICO PWM 80 FIGURA N 8.11 PCB DE UN CIRCUITO MODULADOR PWM 81 6