Disparo de SCR y TRIAC con Redes Pasivas RC
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Instituto Tecnolgico De Tijuana
Ingeniera Electrnica
Electrnica de Potencia
Disparo con redes pasivas RC Integrantes del equipo: Alcaraz Valds Julio Adrin Sevilla Abundis Sal
Fecha de realizacin: Fecha de entrega: 14 / 11 / 13 14 / 11 / 13
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Contenido INTRODUCCIN ....................................................................................................................... 2
I. Disparo con redes pasivas RC ................................................................................... 3
III. OBJETIVO ........................................................................................................................... 7
IV. MATERIAL Y EQUIPO: .................................................................................................... 8
V. PROCEDIMIENTO Y METODOLOGIA EXPERIMENTAL ........................................... 9
VI. DISCUSION DE LOS RESULTADOS EXPERIMENTALES ................................... 12
VII. CONCLUSIONES ........................................................................................................... 13
VIII. BIBLIOGRAFIA ........................................................................................................... 14
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INTRODUCCIN
Este documento presenta un circuito alternativo de control de compuerta
de un tiristor, con el cual es posible tener un mayor control en la potencia
entregada a la carga al variar el ngulo de retardo a ms de 90 grados. En la
primera parte del texto se presenta la teora bsica de dichos circuitos. En la
segunda parte se muestran los resultados obtenidos prcticamente en el
laboratorio de electrnica. Se finaliza con la discusin de los resultados
experimentales y con una conclusin general.
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I. Disparo con redes pasivas RC
El mtodo ms simple de control de compuerta es adicionando un
capacitor en el extremo inferior de la resistencia del terminal de compuerta, tal
como se muestra en la Figura 1. La ventaja de este circuito es que el ngulo de
disparo puede ajustarse a ms de 90 grados.
Fig. 1. Circuito de control de compuerta de un SCR por red pasiva RC.
En el circuito de la Fig. 1 cuando la fuente AC es negativa, el voltaje inverso a
travs del SCR es aplicado al circuito de disparo (R1+R2)C1, cargando el
capacitor C1 su placa superior negativa y su placa inferior positiva, por lo que el
SCR no se activa. Cuando la fuente entra en su semiciclo positivo, el voltaje
directo a travs del SCR tiende a cargar C1 en la polaridad opuesta. Sin
embargo, la formacin de voltaje en la direccin opuesta es retardada por la
constante de tiempo (R1+R2)C1 de la red pasiva RC. Este retardo en la
aplicacin de un voltaje positivo a la puerta, puede extenderse ms all de 90.
Cuanto mayor sea la magnitud de la resistencia del potencimetro, ms tiempo
toma C1 en cargar positivamente su placa superior, y ms tarde se activar el
SCR [1].
Esta idea puede ampliarse utilizando cualquiera de los circuitos de disparo de
la Fig. 2. En La Fig. 2a, se ha adicionado una resistencia en la terminal de
compuerta, y se requiere por tanto que el capacitor se cargue por encima de
0,6 V para disparar al SCR. Con la resistencia conectada, el voltaje del
capacitor debe alcanzar un valor lo suficientemente alto para inyectar la
corriente de compuerta necesaria a travs de la resistencia y hacia la terminal
V1
60 Hz
120 V
C1
R4
R2
R1
SCR
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de compuerta. Dado que C1 ahora se carga a un voltaje ms alto, el disparo es
an ms retardado.
La Fig. 2b muestra una red RC doble para el control de compuerta. En este
esquema, el voltaje retardado de C1 es utilizado para cargar C2, resultando
an ms retardo en la formacin del voltaje de compuerta. Los capacitores de
la Fig. 2 generalmente estn en el rango de 0.1 a 1 F. Para la magnitud dada
de los capacitores, el mnimo ngulo de disparo (mxima corriente de carga),
se determina por medio de las resistencias R1 y R3 y el mnimo ngulo de
disparo, (mnima corriente de carga), se determina sustancialmente por la
magnitud de la resistencia variable R2.
Los fabricantes de SCR proporcionan curvas detalladas para ayudar a la
seleccin de resistencias y capacitores para los circuitos de control de
compuerta de la Fig. 2. En trminos generales, cuando estos circuitos de
control se utilizan con una fuente AC de 60 Hz, La constante de tiempo RC del
circuito debe estar en el rango de 1 a 30 ms. Es decir, para el circuito simple
RC de la Fig. 2a, el producto (R1+R2)* C1 debe estar en el
rango de 1 ms a 30 ms. Para el circuito doble RC de la Fig. 2b, (R1+ R2)*C1
debe estar comprendido en este rango, lo mismo que R3C2.
Fig. 2. Circuitos de disparo RC mejorados. a) Adicionando una resistencia en R3 en la
compuerta. b) Adicionando una red R3C2 en la compuerta.
R4
C2
SCR
R2
R1
R3
C1
(a)
R1
SCRR3
(b)
V1
60 Hz
120 V
R4
V1
60 Hz
120 VR2
C1
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Las formas de onda de las seales para el circuito de la Fig. 2b se muestran en
la Figura 3.
Fig.3. Graficas de las seales del circuito de disparo RC.
El uso de redes pasivas RC para disparo de TRIAC se muestra en la Fig. 4. El
circuito 4a y 4b funcionan de forma muy similar a los circuitos de la Fig. 2 solo
que en este caso al TRIAC conduce en dos direcciones cuando este se activa,
produciendo en la carga una seal alterna de fase recortada para cada
semiciclo, el TRIAC se activa cuando alcanza el valor de cebado o activacin
de compuerta Igt. Las formas de onda de las seales para este circuito se
muestran en la Figura 5.
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Fig.4. a) Circuito simple de control de compuerta para un TRIAC. b) Circuito de control
mejorado, el cual proporciona un amplio rango de ajuste del ngulo de disparo.
Fig.5. Graficas de las seales del circuito de disparo RC con TRIAC.
C1
R2R3 TRIACR3
(a)
V1
60 Hz
120 V
V1
60 Hz
120 V
(b)
R2
R4R4
R1
C1
TRIAC
C2
R1
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III. OBJETIVO Comprender el funcionamiento de circuitos de control de energa elctrica con
SCR y TRIAC usando redes pasivas RC (Resistiva-Capacitiva).
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IV. MATERIAL Y EQUIPO:
Osciloscopio 3 canales diferenciales
Puntas de prueba con atenuacin 100:1
R4 Foco 100 W 120 VAC
SCR MCR12D o equivalente
TRIAC MAC210-6 o equivalente
R1 Resistencia 22 K
R2 Potencimetro 500 K
R3 Resistencia 50 K
C1,C2 Capacitores 0.22f
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V. PROCEDIMIENTO Y METODOLOGIA EXPERIMENTAL 1.- Construya el circuito de la Figura 2b. En el caso de no tener los elementos
de la lista de materiales con los valores indicados, recalcule los valores de los
dispositivos a usar para un buen funcionamiento del circuito.
2.- Mida los voltajes en la carga, compuerta y SCR. Grafique las seales
medidas. Verifique que sean las seales que esperaba ver.
Como se menciono en la primera seccin de este documento, al agregar un
capacitor al circuito de disparo de compuerta podemos retardar a ms de 90
grados en angulo de disparo. En la Figura 6 se muestra la seal en la carga.
Podemos observar que efectivamente el angulo de conduccion en la carga
disminuy debido a que el angulo de retardo aumento.
Fig. 6. Voltaje en la carga con SCR.
En la Figura 7 se muestra la cada de voltaje en las terminales del SCR
asociada al mismo retardo de la Fig. 6.
Fig. 7. Voltaje en el SCR.
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En la Figura 8 se muestra el voltaje en la compuerta, como era de esperarse
solo se distorsiona (se activa) en el semiciclo positivo ya que se trata de un
SCR.
Fig. 8. Voltaje en la compuerta del SCR.
4.- Construya el circuito de la Figura 4b y repita el paso 2 y 3 anteriores.
Como se trata ahora de un Triac, las formas de onda sern similar a las del
SCR, con la diferencia que el Triac puede comportarse como un circuito
cerrado en ambos semiciclos se la seal de CA.
Al igual que el SCR, el ngulo de disparo de un Triac puede ajustarse ms all
de 90 grados si se agrega una red con dos capacitores en su circuito de
activacin de compuerta. En la Figura 9 se presenta el voltaje en las terminales
de Triac y se prueba lo anterior al mostrar como el ngulo de disparo es mayor
a 90 grados
Fig. 9. Voltaje en el Triac.
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En la Figura 10 se muestra el voltaje en la carga referido a la disminucin del
ngulo de conduccin relacionado con el incremento del ngulo de retardo a
partir de las redes RC la compuerta.
Fig. 10. Voltaje en la carga.
En la Figura 11 se muestra el voltaje en la compuerta.
Fig. 11. Voltaje en la compuerta.
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Todas las grficas obtenidas en el laboratorio coinciden con las formas de onda
presentes en el marco terico, por lo que se demuestra que dicha teora es
verdica y el buen funcionamiento de los circuitos que se implementaron
fsicamente.
VI. DISCUSION DE LOS RESULTADOS EXPERIMENTALES
Realmente est a sido una de las practicas que se nos han facilitado
ms, debido a que ya conocamos el funcionamiento del SCR y del Triac ya
que los habamos estudiado en prcticas anteriores pero con diferentes
dispositivos de disparo en la compuerta.
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VII. CONCLUSIONES
Los circuitos aqu presentes son de gran utilidad si se quiere tener un
mayor control de potencia en la carga, ya que con las redes de RC agregadas
en la compuerta es posible extender el ngulo de retardo ms all de 90
grados, y por ende controlar ms gradualmente la potencia en la carga.
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VIII. BIBLIOGRAFIA
[1] MALONEY, TIMOTHY J. Electrnica industrial moderna. 5a. edicin