UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

ELECTRONICA DE POTENCIALABORATORIO N1DISPARO DEL TIRISTOR CON COMPONENTES DISCRETOS

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INDICE

OBJETIVOS3FUNDAMENTO TEORICO4CUESTIONARIO5OBSERVACIONES6CONCLUSIONES6RECOMENDACIONES6

OBJETIVOS

Comprobar experimentalmente el disparo de un tiristor con elementos discretos y este est conectado a una carga. Armar circuitos de activacin de un tiristor y observar las ventajas y desventajas de cada uno de ellos.

FUNDAMENTO TEORICO

El TIRISTOR

Es un componente electrnico constituido por elementos semiconductores que utiliza realimentacin interna para producir una conmutacin. Los materiales de los que se compone son de tipo semiconductor, es decir, dependiendo de la temperatura a la que se encuentren pueden funcionar como aislantes o como conductores. Son dispositivos unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en un nico sentido. Se emplea generalmente para el control de potencia elctrica. El dispositivo consta de un nodo y un ctodo, donde las uniones son de tipo PNPN entre los mismos. Por tanto se puede modelar como 2 transistores tpicos PNP y NPN, por eso se dice tambin que el tiristor funciona con tensin realimentada. Se crean as 3 uniones (denominadas J1, J2, J3 respectivamente), el terminal de puerta est conectado a la unin J2 (unin NP). Algunas fuentes definen como sinnimos al tiristor y al rectificador controlado de silicio (SCR); otras definen al SCR como un tipo de tiristor, a la par que los dispositivos DIAC y TRIAC.

FUNCIONAMIENTO DE UN TIRISTOR:

El tiristor es un conmutador biestable, es decir, es el equivalente electrnico de los interruptores mecnicos; por tanto, es capaz de dejar pasar plenamente o bloquear por completo el paso de la corriente sin tener nivel intermedio alguno, aunque no son capaces de soportar grandes sobrecargas de corriente. El diseo del tiristor permite que ste pase rpidamente a encendido al recibir un pulso momentneo de corriente en su terminal de control, denominada puerta (o en ingls, gate) cuando hay una tensin positiva entre nodo y ctodo, es decir la tensin en el nodo es mayor que en el ctodo. Solo puede ser apagado con la interrupcin de la fuente de voltaje, abriendo el circuito, o bien, haciendo pasar una corriente en sentido inverso por el dispositivo. Si se polariza inversamente en el tiristor existir una dbil corriente inversa de fugas hasta que se alcance el punto de tensin inversa mxima, provocndose la destruccin del elemento (por avalancha en la unin). Para que el dispositivo pase del estado de bloqueo al estado activo, debe generarse una corriente de enganche positiva en el nodo, y adems debe haber una pequea corriente en la compuerta capaz de provocar una ruptura por avalancha en la unin J2 para hacer que el dispositivo conduzca. Para que el dispositivo siga en el estado activo se debe inducir desde el nodo una corriente de sostenimiento, mucho menor que la de enganche, sin la cual el dispositivo dejara de conducir. A medida que aumenta la corriente de puerta se desplaza el punto de disparo. Se puede controlar as la tensin necesaria entre nodo y ctodo para la transicin OFF -> ON, usando la corriente de puerta adecuada (la tensin entre nodo y ctodo dependen directamente de la tensin de puerta pero solamente para OFF -> ON). Cuanto mayor sea la corriente suministrada al circuito de puerta IG (intensidad de puerta), tanto menor ser la tensin nodo-ctodo necesaria para que el tiristor conduzca. Tambin se puede hacer que el tiristor empiece a conducir si no existe intensidad de puerta y la tensin nodo-ctodo es mayor que la tensin de bloqueo.

FORMAS DE ACTIVAR UN TIRISTOR

Luz: Si un haz de luz incide en las uniones de un tiristor, hasta llegar al mismo silicio, el nmero de pares electrn-hueco aumentar pudindose activar el tiristor.

Corriente de Compuerta: Para un tiristor polarizado en directa, la inyeccin de una corriente de compuerta al aplicar un voltaje positivo entre compuerta y ctodo lo activar. Si aumenta esta corriente de compuerta, disminuir el voltaje de bloqueo directo, revirtiendo en la activacin del dispositivo.

Trmica: Una temperatura muy alta en el tiristor produce el aumento del nmero de pares electrn-hueco, por lo que aumentarn las corrientes de fuga, con lo cual al aumentar la diferencia entre nodo y ctodo, y gracias a la accin regenerativa, esta corriente puede llegar a ser 1, y el tiristor puede activarse. Este tipo de activacin podra comprender una fuga trmica, normalmente cuando en un diseo se establece este mtodo como mtodo de activacin, esta fuga tiende a evitarse.

Alto Voltaje: Si el voltaje directo desde el nodo hacia el ctodo es mayor que el voltaje de ruptura directo, se crear una corriente de fuga lo suficientemente grande para que se inicie la activacin con retroalimentacin. Normalmente este tipo de activacin puede daar el dispositivo, hasta el punto de la destruccin del mismo. dv/dt: Si la velocidad en la elevacin del voltaje nodo-ctodo es lo suficientemente alta, entonces la corriente de las uniones puede se suficiente para activar el tiristor. Este mtodo tambin puede daar el dispositivo.

TIRISTOR COMO EQUIVALENTE DE 2 TRANSISTORES BJT:

La accin regenerativa o de enganche de vida a la retroalimentacin directa se puede demostrar mediante un modelo de tiristor de dos transistores. Un tiristor se puede considerar como dos transistores complementarios, un transistor PNP, Q1, y un transistor NPN, Q2, tal y como se demuestra en la figura.

Considerando: IG = 0 y a la suma de Ic01 + Ic02 = Icx que es la corriente de fuga residual total, tendremos la expresin simplificada:

SIMBOLOGIA DE ALGUNOS TIRISTORES:

CURVA CARACTERISTICA DE UN TIRISTOR ( IA vs VAK):

4. Segn su opinin cul de los circuitos de disparo es el recomendable Por qu?Si deseamos un circuito que nos d una seal con un tiempo de disparo menor el adecuado sera el circuito 2, ya que responde ms rpidamente que el circuito 1. Tambien durante el apagado el tiristor utiliza la carga almacenada del condensador para prolongar el tiempo de apagado.

CUESTIONARIO1. Hacer el fundamento terico del experimento realizado.

2. Cul es la diferencia entre el primero y segundo circuito?En el primer circuito el interruptor en serie con la puerta es quien ordena la entrada en conduccin del tiristor al cerrarse y en el segundo circuito el condensador se carga a travs de las resistencias y enciende el tiristor, este proceso de encendido y apagado continua mientras haya una seal de entrada.3. Qu sucede con la lmpara cuando aumenta el valor de RP en ambos circuitos?A medida que aumentamos el valor de Rp la lmpara brillaba con mayor intensidad.

Se conect el osciloscopio en el foco, obteniendo as esta onda.

4. Segn su opinin cul de los circuitos de disparo es el recomendable Por qu?Si deseamos un circuito que nos d una seal con un tiempo de disparo menor el adecuado sera el circuito 2, ya que responde ms rpidamente que el circuito 1. Tambin durante el apagado el tiristor utiliza la carga almacenada del condensador para prolongar el tiempo de apagado.

5. Qu dificultades encontr para realizar este experimento? Sugiera que cambios se podran hacer para mejorarlo.Se encontraron dificultades en el manejo del tiristor y el potencimetro debido a que se recalentaban rpidamente, corriendo el peligro de daar alguno de estos componentes. Sugiero se tomen las medidas y observaciones rpidamente y si les faltase tiempo abrir el circuito y esperar que se enfren los componentes para volver a tomar las medidas respectivas.

OBSERVACIONES Se observa que con los valores dados en la separata para el desarrollo del laboratorio no se obtienen buenos resultados o por lo menos no son notorios. Por lo tanto tomamos otros valores obtenidos instantes despus de que encienda el foco, aumente su intensidad luminosa y cuando se apaga el foco.Rp(K)VAK (V)V(foco)

0.0057117.8

0.0063168.7

31204.9

506.95220.5

706.95220.5

1006.95220.5

CONCLUSIONES El condensador prolonga el tiempo de encendido de la bombilla y as mayor parpadeo.

Con el desarrollo de este laboratorio pudimos comprobar los ngulos de retardo mximo y mnimo de un tiristor.

RECOMENDACIONES Revisar el circuito antes de conectarlo, ya que se est trabajando con 220V y esto podra causar daos al equipo como a los estudiantes.

HOJA DE DATOS