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7/28/2019 Lab1eletronica.potencia

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UNMSM FIEE

LABORATORIO DE ELECTRONICA DE POTENCIA

INFORME PREVIO 1 Pgina 1

UUNNIIVVEERRSSIIDDAADDNNAACCIIOONNAALLMMAAYYOORR

DDEESSAANNMMAARRCCOOSS(UNIVERSIDAD DEL PER, DECANA DE AMRICA)

FACULTAD DE INGENIERA

ELECTRNICA Y ELCTRICA

CURSO : LAB. ELECTRONICA DE POTENCIA.

TEMA : LAB. 1 informe previo - SCR.

PROFESOR : ING. TERESA NUEZ.

ALUMNOS

CDIGO

MEDRANO UNTIVEROS JUNIOR 07190059

Ciudad Universitaria, setiembre del 2012


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CUESTIONARIO:

1. Haga una introduccin terica de los SCR.

Un rectificador controlado de silicio o por sus siglas en ingles SCR (silicon-controlled rectifier) decuatro capas de estructura pnpn es un dispositivo que cuenta con 3 terminales (nodo, ctodo y

compuerta) usado para controlar corrientes altas para una carga. Se presenta en la figura:

Un SCR acta a semejanza de un interruptor. Cuando est condicionado o encendido (ON), hay

una trayectoria de flujo de corriente de baja resistencia del nodo al ctodo. Acta entonces como

un interruptor cerrado. Cuando est apagado (OFF), no puede haber flujo de corriente del nodo

al ctodo. Por tanto acta como un interruptor abierto. Dado que es un dispositivo de estado

slido, la accin de conmutacin de un SCR es muy rpida.

El flujo de corriente promedio para una carga puede ser controlado colocando un SCR en serie

con la carga. La alimentacin es comnmente una fuente de 60hz de ac pero puede ser de cd en

circuitos especiales. Si la alimentacin de voltaje es de ac, el SCR pasa una cierta parte del tiempo

del ciclo de ac en estado ON, y el resto del tiempo en estado OFF. La cantidad de tiempo que esten cada estado es controlado por el disparador. El ngulo de conduccin es el nmero de grados

de un ciclo de ac durante los cuales el SCR est encendido. El ngulo de retardo de disparo es el

nmero de grados de un ciclo de ac que transcurren antes de que el SCR sea encendido.

Una vez que el SCR ha sido disparado, no es necesario continuar el flujo de corriente de

compuerta. Mientras la corriente contine fluyendo a travs de los terminales principales, de

nodo a ctodo, el SCR permanecer en ON. Cuando la corriente de nodo a ctodo (iak) caiga por

debajo de su valor mnimo, llamado corriente de retencin, simbolizada iHO, el SCR se apagar.

CARACTERSTICAS DE LOS TIRISTORES

Un tiristor es un dispositivo semiconductor con cuatro capas, de estructura pnpn, con tres uniones

pn. Tiene tres terminales: nodo, ctodo y compuerta. La figura 1 muestra el smbolo del tirisistor

y el corte de las tres uniones pn. Los tiristores se fabrican por dispersin difusin.


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El corte transversal de un tiristor se ve en la figura 2a, que se puede dividir en dos secciones de

npn y pnp, como se ve en la figura 2b.

Cuando el voltaje del nodo se hace positivo con respecto al del ctodo, las uniones J1 y J3 tienen

polarizacin directa. La unin J2 tiene polarizacin inversa, y slo pasa una pequea corriente de

fuga de nodo a ctodo. En este caso, se dice que el tiristor est en la condicin de bloqueo

directo o en estado apagado, y la corriente de fuga se llama corriente en estado apagado, ID. Siaumenta el voltaje de polarizacin inversa VAK de nodo a ctodo hasta un valor suficientemente

grande, se daa en forma permanente la unin J2. A esto se le llama ruptura por avalancha, y el

voltaje correspondiente se llama VBO, voltaje de avalancha directo. Ya que las otras uniones J1 y

J3 ya estn polarizadas directamente, hay un flujo libre de portadores a travs de las tres uniones,

dando como resultado una gran corriente andica directa. Entonces, el dispositivo est en estado

conductor, o estado encendido. La cada de voltaje se debe a la cada hmica en las cuatro capas, y

es pequea, normalmente de 1V. En el estado de conduccin, la corriente andica se limita por

una impedancia externa, o una resistencia RL, como se ve en la figura 3a. La corriente andica

debe ser mayor que un valor llamado corriente de retencin IL para mantener el flujo necesario de

portadores a travs de la unin; en caso contrario, el dispositivo regresa a la condicin de bloqueo,cuando se reduce el voltaje de nodo a ctodo. La corriente de retencin IL es la corriente andica

mnima necesaria para mantener al tiristor en estado de encendido, inmediatamente despus de

haberse activado y retirar la seal de la compuerta. En la figura 3b se ve una caracterstica v-i

tpica de un tiristor.


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Una vez que un tiristor conduce, se comporta como diodo conductor y no hay control sobre el

dispositivo y ste contina conduciendo porque no hay capa de transicin en la unin J2 debido a

los movimientos libres de las portadoras. Sin embargo, si la corriente en sentido directo del nodo

se reduce por debajo de un nivel conocido como corriente de retencin IH, se desarrolla una

regin de transicin alrededor de la unin J2 debido al nmero reducido de portadoras y el tiristor

est en el estado de bloqueo. La corriente de retencin est en el orden de miliamperios y es

menor que la corriente de mantenimiento IL. Es decir, IL > IH. La corriente de retencin IH es la

corriente mnima de nodo para mantener al tiristor en el estado de encendido. La corriente de

retencin es menor que la corriente de mantenimiento.

Cuando el voltaje catdico es positivo con respecto al nodo, la unin J2 tiene polarizacin

directa, pero las uniones J1 y J3 tienen polarizacin inversa. Es como dos diodos conectados en

serie con voltaje en sentido inverso a travs de ellos. El tiristor est en el estado de bloqueo en

sentido inverso y pasa por l una corriente de fuga, llamada corriente inversa IR.

Un tiristor se puede encender aumentando el voltaje VAK en sentido directo a ms de VBO, pero

ese encendido podra ser destructivo. En la prctica, el voltaje en sentido directo se mantiene

menor que VBO y el tiristor se activa aplicando un voltaje positivo entre su compuerta y su ctodo.

Esto se indica en la figura 3b con lneas interrumpidas. Una vez encendido el tiristor por una seal

de compuerta, y siendo mayor su corriente andica que la corriente de retencin, el dispositivocontina conduciendo, por retroalimentacin positiva, aun cuando se retire la seal de

compuerta. Un tiristor es un dispositivo de retencin.


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2. Indique el modelo equivalente con transistores.

Cuando el voltaje del nodo se hace positivo con respecto al ctodo, las uniones J1 Y J3 tienen

polarizacin directa la unin J2 tiene polarizacin inversa, y solo fluir una pequea corriente de

fuga del nodo al ctodo. En este momento el SCR se encuentra en estado de bloqueo. Si el voltaje

nodo a ctodo Vak se hace lo suficientemente grande, la unin J2 entrara en ruptura y dado que

las uniones restantes ya tienen polarizacin directa, este voltaje se conoce como Voltaje de

Bloqueo el SCR entrara a su estado de conduccin. Esta forma de activacin no es recomendable

ya que es perjudicial para el dispositivo. La forma ms comn de activar el SCR es aplicndole una

corriente de compuerta, cuando se encuentra polarizado directamente, el incremento de esta

corriente produce una disminucin del voltaje de bloqueo.

Una vez que el dispositivo se encuentra activado, se comporta como un diodo en conduccin, el

SCR se desactivara si se reduce la corriente directa a un nivel inferior de la corriente de

mantenimiento Ih. Tambin se puede desactivar el dispositivo aplicndole un voltaje Vak negativo.

3. Qu es tensin de disparo Vgk y corriente de mantenimiento IH?

Tensin de disparo Vgk

Es el voltaje necesario que se aplica a la compuerta para que el SCR entre en conduccin. esteimpulso debe durar un tiempo suficiente para que se active el dispositivo y la corriente de nodo

alcance hasta un valor denominado corriente de retencin condicionada o corriente de enganche.


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Corriente de mantenimiento IH

Valor de la corriente de anodo en el estado de encendido necesario para mantener el SCR en

encendido a una temperatura determinada. Iho se usa cuando la compuerta esta abierta, Ihx

indica que hay una R entre la compuerta y el catodo, Iho es inferior a Ihx

1. De ejemplos de uso de los SCR

Tiene variedad de aplicaciones entre ellas estn las siguientes:

Controles de relevador.

Circuitos de retardo de tiempo.

Fuentes de alimentacin reguladas.

Interruptores estticos.

Controles de motores.

Recortadores.

Inversores.

Cicloconversores.

Cargadores de bateras.

Circuitos de proteccin.

Controles de calefaccin.

Controles de fase.


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4. Simule los circuitos de las figuras 1. 2 y 3. de la experiencia, y presente resultados; para

as saber qu es lo que observar en la prctica. (simuladores PROTEUS, SPICE u otro

simulador.

Circuito 1

Voltaje en la carga

Voltaje en el SCR


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En este circuito el disparo es de forma similar al anterior, se agreg un diodo volante en

antiparalelo con la carga (motor) para eliminar la parte negativa en la carga. Adems se agreg

un DIAC, cuya funcin es aumentar en ngulo de disparo ya que para que el DIAC entre en

conduccin tiene que llegar a una tensin umbral (por lo general 30V), esto permite que el

condensador se est cargando ms tiempo.

Vs

Vak


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Vg

Vcarga

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