Practica #5

Introducción.

Como ya es sabido los diodos rectificadores proporcionan sólo un voltaje de salida fijo. Para obtener voltajes de salida controlados, se usan tiristores con control de fase en lugar de diodos. El voltaje de salida de los rectificadores de tiristor se varía controlando el ángulo de retardo α.

Estos rectificadores controlados por fase son sencillos y menos costosos, y su eficiencia es, por lo general, superior al 95%. Como convierten de corriente alterna a corriente directa, a estos rectificadores controlados se le llama también convertidores CA-CD.

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Practica #5

Objetivo general.

Diseñar e implementar un rectificador controlado monofásico a partir de elementos disponibles en el mercado con el fin de realizar un control de fase en voltaje como base para la creación de un laboratorio para el curso de electrónica 2.

Objetivos específicos.

• Estudiar las características de operación y el control de compuerta de los tiristores controlados por fase (o SCR).

• Comprender el principio de funcionamiento y las características de los rectificadores controlados.

• Definir la lista de materiales necesarios para la implementación del laboratorio.

• Enumerar las posibles dificultades técnicas que se encuentran al implementar circuito rectificador de media onda controlado por fase con disparo Sincronizado al pulso de un circuito detector de cruce por cero.

• Crear un rectificador de media onda controlado por fase con disparo Sincronizado al pulso de un circuito detector de cruce por cero.

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Teoría:

Características de los tiristores.

Un tiristor es un dispositivo semiconductor con cuatro capas de estructura pnpn con tres uniones pn. Al igual que los diodos, los tiristores tienen terminales ánodo y cátodo, sin embargo estos últimos integran una tercera terminal, denominada compuerta, la cual es utilizada para controlar la operación del dispositivo.

La figura muestra el símbolo del tiristor y una sección recta de tres uniones pn.

DETECTOR DE CRUZE POR CERO.

La mayoría de los circuitos electrónicos operan con doble polaridad, el detector de cruce por cero (censar) cuando se produce el cambio de polaridad. Algo un poco más difícil es detectar el (cruce por cero) de una señal electrónica de una sola polaridad, en este caso se debe encontrar la componente que continua la cual dará el nivel de cero, y luego el circuito operará con tal nivel para (censar) cuando la señal está por encima o por debajo de tal nivel Algo aún más difícil es cuando la señal no posee (nivel de

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continua) porque se lo ha filtrado. En tal caso el circuito deberá trabajar por promedios, integrando la señal y luego determinar el punto de cruce para determinar cuando la señal está por debajo del nivel promedio y cuando está por arriba de tal nivel. Los detectores de cruce por cero se utilizan para detectar los tipos de señales, o diferentes significados de señales. Algo muy simple sería considerar una señal que en su parte positiva indicará un uno lógico y en su parte negativa un cero lógico. El detector de cruce por cero es parte del circuito de detección por nivel para determinar si se ha recibido un uno o un cero. Con señales analógicas los detectores de cruce por cero operan con formas de ondas mucho más variantes que las del caso digital, se pueden utilizar para determinar el tipo de la forma de onda, el nivel promedio de la señal, ayudar a integrar o diferenciar señales, etc. Toda aquella función matemática a aplicar a la señal que requiera determinar el nivel de cero de tal señal. Un amplificador operacional puede ser utilizado para determinar cuál de dos señales en sus entradas es mayor. Basta con que una de estas señales sea ligeramente mayor para que cause que la salida del amplificador operacional sea máxima, ya sea positiva (+Vsat) o negativa (-Vsat).Esto se debe a que el operacional se utiliza en lazo abierto (tiene ganancia máxima).La ganancia real de un amplificador operacional es de 200,000 o más y la fórmula de la señal de salida es:

Vout = AOL (V1 –V2)

Dónde:

- Vout = tensión de salida

- AOL = ganancia de amplificador operacional en lazo abierto (200,000 o más)

- V1 y V2 = tensiones de entrada (las que se comparan).

Su objeto es Verificar el funcionamiento del detector de cruce por cero, discutir sobre las diferentes aplicaciones que se pueden dar en el área de la instrumentación.

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MATERIAL.

2 potenciómetros 2.2k y 100k

1 LM741 (amplificador operacional)

3 resistencias 150k, 27k, 220

1 generador de señales

1 diodo 1N4148

1 osciloscopio

1 SCR C106x

DIAGRAMA.

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PROCEDIMIENTO.

1. Arme el circuito del diagrama.

2. Observe la señal entre P1 y C1, debe producir un desfase controlado, cuando haga variar P1.

3. El amplificador operacional está cumpliendo la función de un detector de cruce por cero, ajuste adecuadamente el valor de P2 para determinar el umbral (aprox. 0.5 volts).

4. Coloque el canal 1 del osciloscopio en la señal CA de entrada y el canal 2 del osciloscopio en la resistencia de carga R3.

Descripción.

En el circuito del diagrama el potenciómetro p1 y el capacitor forman un circuito RC que al variar el valor resistivo del potenciómetro desfasa la señal por la característica del capacitor en AC.

El opam 741 cumple con la característica de detector de cruce por cero otorgando saturación positiva y negativa a la salida.

El diodo D1 elimina la saturación negativa ya que solo conduce cuando se polariza directamente.

El SCR enciende cuando se presenta saturación positiva ya que solo ese tipo de saturación permite el diodo que llegue a la compuerta del SCR.

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Gráficas.

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Cuestionario.

¿Qué ocurre en la señal rectificada de R3 al variar el potenciómetro P1?

Al variar el potenciómetro también varía el ángulo de disparo del SCR lo que ocasiona que el periodo de conducción del semi-siclo aumente o disminuya.

¿Qué función tiene el potenciómetro P2 y cómo afecta la respuesta de la señal rectificada?

Determina el umbral del rectificador.

¿Qué ocurre cuando reduces el valor del capacitor?

Se reduce la amplitud en la señal de salida.

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Conclusión. (Juan Carlos Liera Peña)

En esta práctica se comprobó que es posible controlar el periodo de conducción de un SCR controlando el desfase de la señal de entrada lo que con la característica del SCR de solamente conducir los semi-ciclos que lo polarizan directamente ase posible aplicarlo en la elaboración de un circuito rectificador de media onda controlado por fase.

Los objetivos establecidos al inicio de la práctica se alcanzaron de buena manera ya que el circuito realizo la función para la cual fue diseñado comprobando lo que la teoría establece de estos circuitos.

Al realizar la práctica apreciamos otra aplicación del circuito detector de cruce por cero lo que refuerza lo visto de esta configuración de los amplificadores operacionales anteriormente en el curso de electrónica 2.

Algo que me pareció interesante fue apreciar cómo es posible que el neutro de la CA. Y la tierra de la fuente simétrica CD. Converjan sin perturbar de ninguna manera al circuito y más específicamente al opam.

Bibliografía.

• Rashid, “Electrónica de potencia, circuitos, dispositivos y aplicaciones”

Pearson, 3 ed.

• Coughlin, Driscoll, “Amplificadores Operacionales y Circuitos Integrados

Lineales”, 5 ed.

• www.diarioelectronicohoy.com

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