Electronica Industrial.docx

Instituto Tecnológico Superior de Coatzacoalcos Ingeniería Eléctrica ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Portafolio de Evidencias

DOCENTE: M.I. Rodolfo Barrientos Morales

ALUMNO (A): Rodríguez Pavón Alfredo López López Leidy del Carmen

CARRERA: Ing. Eléctrica

GRADO Y GRUPO: 7° Semestre/Grupo A Coatzacoalcos Ver, Diciembre 2018.

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS Temario Unidad 1 Introducción a la Electrónica de Potencia y Circuitos de Disparo 1.1. Antecedentes de la Electrónica de Potencia. 1.1.1. Terminología y principios de operación de la familia de los Tiristores (SCR, UJT, PUT, GTO, IGBT´s, etc.). 1.1.2. Clasificación y características. Voltaje- Corriente de los tiristores, (dispositivos, símbolo, características eléctricas y su clasificación en unidireccionales y bidireccionales) 1.2. Circuitos de Disparo 1.2.1. Circuitos de disparo sin aislamiento. 1.2.1.1. Redes Pasivas (Resistivas y RC) 1.2.2. Circuitos de disparo con aislamiento. 1.2.2.1. Acoplados ópticamente. 1.2.2.2. Acoplados magnéticamente. 1.2.3. Circuitos de disparo con dispositivos digitales. 1.2.3.1. Timer. 1.2.3.2. Divisores de frecuencia. 1.2.3.3. Detectores de cruce por cero. 1.2.3.4. Micro-controladores. 1.2.3.5. Moduladores de ancho del pulso. 1.2.3.6. Módulos de Potencia, características y aplicación.. Unidad 2 Convertidores de CA-CD y CA-CA (Rectificadores) 2.1. Convertidores CA-CD. 2.1.1. Rectificador monofásico no controlado (media onda y onda completa). 2.1.2. Rectificador trifásico no controlado. multifásico en estrella con tres diodos tipo puente. 2.1.3. Parámetros de rendimiento. 2.1.4. Rectificador monofásico controlado. 2.1.4.1. Convertidor unidireccional Semiconvertidor. 2.1.4.2. Convertidor dual. 2.1.5. Rectificador trifásico controlado. 2.2. Convertidores de CA-CA. 2.2.1. Principio del control de abrir y cerrar.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS 2.2.2. Principio del control de fase. 2.2.3. Control trifásico de media onda y de onda completa. 2.2.4. Ciclo convertidor monofásico y trifásico. 2.2.5. Diseño de controladores de CA. Unidad 3 Convertidor CD-CD (Fuentes conmutadas) 3.1. Características y Principio de operación. 3.2. Clasificación por: Modulación, operación de cuadrantes, configuración, otros. 3.3. Modulador de ancho de pulso. 3.4. Reguladores CD-CD en modo conmutado. 3.5. Control de motores de CD. 3.6. Fuentes conmutadas. Unidad 4 Convertidores CD-CA (Inversores) 4.1. Bases de operación de un inversor. 4.2. Inversor monofásico de medio puente. 4.3. Inversores con salida rectangular. 4.4. Inversor monofásico puente completo. 4.5. Parámetros de rendimiento. 4.6. Inversor trifásico. 4.7. UPS. 4.8. Variador de velocidad. 4.9. Aplicaciones.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS PRÁCTICA #1: DISPARO RESISTIVO DEL SCR Proposito: Identificar las terminales de un rectificador controlado de silicio y aplicarlo en el control de cargas de corriente directa. Material y equipo:  1 rectificador controlado de silicio modelo C106  1 potenciómetro (a calcular)  1 resistencia (a calcular) de 1W  1 foco incandescente con base socket  1 clavija con cable      

Protoboard Cable UTP 1 led 1 resistencia de 220Ω 1 botón pulsador N. A. Fuente de 5V

Desarrollo Primera parte: 1. Para llevar a cabo la primera parte de la práctica, debemos Investigar la hoja de datos correspondiente para identificar el emisor, compuerta y el colector del SCR.

Fig. 1 Hoja de datos C106

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS 2. Una vez teniendo la hoja de datos podemos realizar los cálculos necesarios para saber qué medida de resistencia y potenciómetro utilizar. 127 𝑅𝑒𝑔 = = 600000𝛺 0.2𝑚𝐴 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 470𝐾𝛺 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 100𝐾𝛺 𝑉𝑟𝑚𝑠 = 127 ∗ √2 = 180𝐾𝛺 3. Conociendo el funcionamiento de las terminales del rectificador C106 y realizado los cálculos, se realiza la conexión de prueba siguiendo el diagrama correspondiente.

Fig. 2 Primer diagrama de conexión

4. Ya conectado todos los dispositivos a utilizar antes mencionado y calculado, el funcionamiento correspondiente de la primera parte de la practica 1, es regular la intensidad del foco con el potenciómetro antes mencionado y calculado.

Fig. 3 Final de la primera parte

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS Segunda parte: 1. Para la segunda parte de la misma práctica, ya es más fácil realizar la conexión por que ya se conoce el funcionamiento del rectificador C106. 2. Con la ayuda del diagrama siguiente, se lleva a cabo la conexión correspondiente para realizar su respectivo funcionamiento.

Fig. 4 Segundo diagrama de conexión

3. Teniendo conectado todo, el funcionamiento de esta segunda parte de práctica es enclavar el led y hacer corto circuito entre el emisor y el colector, para lograr apagar el led. Su voltaje es de 127V.

Fig. 5 Final de la segunda parte

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Conclusión Un SCR posee tres conexiones: ánodo, cátodo y puerta. La puerta es la encargada de controlar el paso de corriente entre el ánodo y el cátodo. Funciona básicamente como un diodo rectificador controlado, permitiendo circular la corriente en un solo sentido. Mientras no se aplique ninguna tensión en la puerta del SCR no se inicia la conducción y en el instante en que se aplique dicha tensión, el tiristor comienza a conducir. El pulso de disparo ha de ser de una duración considerable, o bien, repetitivo. Según se atrase o adelante éste, se controla la corriente que pasa a la carga. Una vez arrancado, podemos anular la tensión de puerta y el tiristor continuará conduciendo hasta que la corriente de carga disminuya por debajo de la corriente de mantenimiento. Trabajando en corriente alterna el SCR se des excita en cada semi ciclo. Firma

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Introduccion Este documento es una herramienta muy valiosa para comprender el funcionamiento básico de la operación del UJT como dispositivo de disparo de compuerta para el SCR. En la primera parte de este escrito se presenta de manera breve todo lo concerniente a la teoría y operación del SCR, UJT. En la segunda parte se realiza experimentalmente y se comprueba el fiel funcionamiento del circuito de disparo para el SCR. Por último se redacta un resumen sobre los resultados obtenidos experimentalmente, para terminar con las conclusiones.

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TEORIA Y OPERACIÓN DEL UJT  Disparo de un UJT El UJT es un dispositivo de tres terminales, las cuales se denominan como emisor, base 1 y base 2. El símbolo esquemático y las ubicaciones de las terminales se muestran en la Figura 1.

Fig. 1 Símbolo esquemático y nombres de terminales de un UJT.

En términos simples, el UJT opera de la siguiente forma. 1. Cuando el voltaje entre el emisor y la base 1, VEB1, es menor que un cierto valor denominado voltaje pico, Vp, el UJT está apagado, y no puede fluir corriente de E a B1. 2. Cuando VEB1 excede a Vp, en una pequeña cantidad, el UJT se dispara o se enciende. Cuando esto sucede, el circuito de E a B1 se convierte en prácticamente un circuito cerrado y la corriente empieza a surgir de una terminal hacia la otra. En virtualmente todos los circuitos UJT, la ráfaga de corriente de E a B1 es fugaz y el UJT rápidamente se revierte de regreso a la condición de apagado.

 Curva característica de corriente-voltaje de un UJT Existe una cierta resistencia interna entre las dos terminales base B2 y B1. Esta resistencia es aproximadamente de 5-10 kΩ para la mayoría de los UJT se muestra como rBB en la Figura 2. En la estructura física de un UJT, la terminal de emisor hace contacto con el cuerpo principal del UJT en algún lugar entre la terminal B2 y la terminal B1. De esta forma se crea un divisor de voltaje natural, dado que rBB se divide en dos partes, rB2 y rB1. Esta construcción la sugiere el circuito equivalente en la fig. 2. El diodo en esta figura indica el hecho de que el emisor es material de tipo p, mientras que el cuerpo principal de un UJT es material de tipo n. Por tanto, se forma una unión pn entre la terminal de emisor y el cuerpo del UJT.

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Fig. 2 Circuito equivalente de un UJT. La resistencia total entre B2 y B1 se denomina rBB. La cual se divide en dos partes, rB2 y rB1. El emisor se conecta mediante un diodo a la unión de rB2 y rB1.

 UJT en circuitos de disparo SCR El UJT es prácticamente ideal como dispositivo de disparo para los SCR. La mayoría de los principios de disparo de UJT se aplican de igual forma a los triacs. Existen varios motivos para la compatibilidad entre los UJT y los SCR: 1. El UJT genera una salida de tipo pulso, la cual es excelente para lograr el encendido seguro de un SCR sin poner en riesgo la capacidad de disipación de energía de la compuerta SCR. 2. El punto de disparo del UJT es inherentemente estable sobre un rango amplio de temperatura. Esto anula la inestabilidad de temperatura de los SCR. 3. Los circuitos de disparo del UJT son fácilmente adaptables para control de retroalimentación. En la Figura 3(a) se muestra el método clásico para disparar un SCR con un transistor mono unión. En este circuito, el diodo Zener ZD1 recorta la forma de onda V1 al voltaje Zener (generalmente cercano a 20 V para uso con una fuente de alimentación de 120 V ca) durante el medio ciclo positivo de la línea ca. Durante el medio ciclo negativo, ZD1 se polariza directamente y mantiene a VS cercano a 0 V. La forma de onda de VS se muestra en la Figura 3(b). Una vez que el voltaje cd VS se ha establecido, lo cual ocurre muy pronto después de cruzar cero hacia la parte positiva de la línea de ca, CE comienza a cargarse a través de RE. Cuando CE alcanza el pico de voltaje del UJT, el UJT se dispara, creando un pulso de voltaje a través de R1. Esto dispara al SCR, permitiendo de este modo, el flujo de corriente a través de la carga para el resto del medio ciclo positivo. La forma de onda de VR1 y la forma de onda de VLD se muestran en la Figura 3(c) y (d). Este arreglo de circuito proporciona una sincronización automática entre el pulso de disparo del UJT y la polaridad del SCR. Es decir, siempre que el UJT entregue un pulso, se garantiza que el SCR tendrá la correcta polaridad de voltaje de ánodo a cátodo para encenderse. La energía de la carga está controlada por el potenciómetro RE. Cuando RE Laboratorio de Electrónica Industrial

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS es bajo, CE se carga rápidamente, ocasionando un disparo anticipado del UJT y del SCR. Esto da por resultado una corriente promedio alta a través de la carga. Cuando RE es grande, CE se carga de forma más lenta, ocasionando un disparo demorado y una menor corriente de carga promedio.

Fig. 3 (a) UJT utilizado para disparar un SCR. Cuando el UJT se dispara, activa al SCR. El ángulo de retardo de disparo es ajustado por RE. (b) Forma de onda de VS . Prácticamente es una forma de onda cuadrada perfecta. (c) Forma de onda de VR1, la cual se aplica a la compuerta de SCR. El voltaje en reposo de VR1 (el voltaje entre picos) debe ser menor que el voltaje de disparo de la compuerta del SCR. (d) Forma de onda del voltaje de carga, con un ángulo de retardo de disparo de cerca de 60°.

 Teoría y operación de los SCR Un rectificador controlado de silicio (SCR, por sus siglas en inglés; Silicon-controlled rectifier) es un dispositivo de tres terminales utilizado para controlar corrientes más bien grandes a una carga. El símbolo esquemático para un SCR se muestra en la Figura 4, junto con las abreviaciones y los nombres de sus terminales.

Fig. 4 Símbolo esquemático y nombres de las terminales de un SCR.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS Un SCR actúa en gran parte como un interruptor. Cuando se enciende, se presenta una trayectoria de baja resistencia para el flujo de corriente del ánodo al cátodo; después actúa como un interruptor cerrado. Cuando se apaga, no puede fluir corriente del ánodo al cátodo, entonces actúa como un interruptor abierto. Debido a que se trata de un dispositivo de estado sólido, su acción de conmutación es muy rápida. El flujo de corriente promedio a una carga se puede controlar al colocar un SCR en serie con la carga. Esta combinación se muestra en la Figura 5. El voltaje de alimentación de la Fig. 5 es normalmente una alimentación de 60 Hz ca, pero puede ser cd, en circuitos especiales. Si el voltaje de alimentación es ca, el SCR invierte una cierta parte del tiempo del ciclo caen el estado encendido y el resto del tiempo en el estado apagado. Para una alimentación de 60 Hz ca, el tiempo del ciclo es de 16.67 ms, el cual se divide entre el tiempo transcurrido en encendido y el tiempo transcurrido en apagado. La compuerta controla la cantidad de tiempo transcurrido en cada estado. La forma como la compuerta realiza esta tarea se describe más adelante.

Fig. 5 Relación de circuito entre el suministro de voltaje, un SCR y la carga.

Si transcurre una pequeña cantidad de tiempo en el estado encendido, la corriente promedio transferida a la carga será pequeña, debido a que la corriente puede fluir de la fuente a través del SCR hacia la carga sólo durante una parte del tiempo relativamente corta. Si la señal de compuerta se cambia para provocar que el SCR esté encendido durante una parte de tiempo grande, entonces la corriente de carga promedio será mayor, debido a que ahora la corriente puede fluir de la fuente a través de SCR hacia la carga durante un tiempo relativamente más largo. De esta forma la corriente a la carga puede modificarse mediante el ajuste de la parte de cada ciclo que el SCR está encendido. Como su nombre lo sugiere, el SCR es un rectificador, así que transfiere corriente sólo durante los medios ciclos positivos de la alimentación ca. El medio ciclo positivo es el medio ciclo en el cual el ánodo del SCR es más positivo que el cátodo. Esto significa que el SCR de la Fig. 2 no se puede encender por más de la mitad del tiempo. Durante la otra mitad del tiempo del ciclo la polaridad del suministro es negativa, y esta polaridad negativa provoca que el SCR se polarice inversamente, lo cual impide que fluya corriente alguna a la carga.

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PRÁCTICA #2: “DISPARO CON UJT Y PUT” Proposito: Diseñar y construir un circuito de disparo utilizando UJT y PUT para el control de un rectificador controlado de silicio.

Material y equipo: Disparo con UJT  1 UJT 2N2646 O 2N4870  1 resistor de 2.2 K/5W  1 resistor DE 10K / ½ W  Potenciómetro DE 100K  1 Resistor DE 1K A ½ W  1 Resistor DE 100 OHMS / 1W  1 Diodo Zener 1N4871  4 Diodos 1N4007  1 Capacitor de 0.1 Microfaradio / 50 V  1 SCR C106  Foco de 100W O motor de cd o motor universal Desarrollo Principalmente como en todas las prácticas tenemos que consultar la hoja de datos del fabricante del UJT y la del SCR ya conocida. Sabiendo la función de cada pin de los componentes empezaremos a conectar el circuito.

Fig. 6 Hoja de datos del UJT

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Fig. 7 Hoja de datos del SCR

1. Empezaremos armando el puente de diodos para sacar una corriente rectificada de corriente alterna a directa, un par de diodos van conectados cátodo y ánodo al igual que los otros dos. 2. Del cátodo de los diodos va conectada una resistencia de 2.2khoms a 5w pero con una polaridad positiva.

Fig. 6 Representación del diodo zener

3. De ahí se conecta el diodo zener desde la línea positiva a la línea negativa. 4. De la línea positiva sacamos una resistencia de 10khoms que va llegar a un pin del potenciómetro que sería la primera patita de derecha a izquierda y las otras dos se puentean. Del tercer pin del potenciómetro va ir conecto un capacitor de 1 microfaradios y de ahí a negativo. 5. Se conectara un puente del tercer pin del potenciómetro al emisor del UJT, la B1 del UJT va conectada una resistencia de 100homs y llegara al negativo. 6. De la línea positiva vamos a conectar una resistencia de 1khoms y llegara a B2 del UJT.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS 7. De la B1 del UJT va ir conectado un puente que llegara a la compuerta del SCR que es el tercer pin de derecha a izquierda. 8. El catado del SCR va conectado a la línea negativa, y el ánodo va a un cable del foco. 9. El otro cable del foco va a la línea positiva entre la resistencia de 2.2khoms y el diodo rectificador.

Conclusión La realización de esta práctica nos amplió la perspectiva sobre el tipo de controles eléctricos de potencia en circuitos de CA. Sobre todo si se quiere controlar la corriente y potencia promedio en cualquier tipo de carga. Controlar el tiempo de activación del UJT mediante su compuerta es prácticamente lo esencial para entregar a la carga cierta potencia promedio, ya que el SCR podría verse solo como una extensión de potencia del UJT, solo que el primero es unidireccional mientras que el segundo es bidireccional.

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Reactificador de media onda y onda completa  Rectificador de media onda El rectificador de media onda es un circuito empleado para eliminar la parte negativa o positiva de una señal de corriente alterna de lleno conducen cuando se polarizan inversamente. Además su voltaje es positivo.

En polarizacion directa el diodo permite el paso de la corriente sin restricción. Los voltajes de salida y de entrada son iguales, la intensidad de la corriente puede calcularse mediante la ley de ohm.

En polarizacion inversa, el diodo no conduce, quedando el circuito abierto. No existe corriente por el circuito, y en la resistencia de carga RL no hay caída de tensión, esto supone que toda la tensión de entrada estará en los extremos del diodo. Un rectificador de onda completa es un circuito empleado para convertir una señal de corriente alterna de entrada (Vi) en corriente continua de salida (Vo) pulsante. A diferencia del rectificador de media onda, en este caso, la parte negativa de la señal se convierte en positiva o bien la parte positiva de la señal se convertirá en negativa, según se necesite una señal positiva o negativa de corriente continua. Laboratorio de Electrónica Industrial

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Existen dos alternativas, bien empleando dos diodos o empleando cuatro (puente de Graetz).

En el circuito de la figura, ambos diodos no pueden encontrarse simultáneamente en directa o en inversa, ya que las diferencias de potencial a las que están sometidos son de signo contrario; por tanto uno se encontrará polarizado inversamente y el otro directamente. La tensión de entrada (Vi) es, en este caso, la mitad de la tensión del secundario del transformador. Puente de Graetz En este caso se emplean cuatro diodos con la disposición de la figura. Al igual que antes, sólo son posibles dos estados de conducción, o bien los diodos 1 y 3 están en directa y conducen (tensión positiva) o por el contrario son los diodos 2 y 4 los que se encuentran en inversa y conducen (tensión negativa). A diferencia del caso anterior, ahora la tensión máxima de salida es la del secundario del transformador (el doble de la del caso anterior), la misma que han de soportar los diodos en inversa, al igual que en el rectificador con dos diodos. Esta es la configuración usualmente empleada para la obtención de onda continua.

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PRÁCTICA #3 Objetivo: El objetivo de esta práctica es analizar y observar como son los diferentes comportamientos de los rectificadores, ya sea de media onda o de onda completa.

Material y equipo:  4 diodos 1N4004, o 1N4005, o 1N4006, o 1N4007  1 Resistencia de 1K a 1W  1 Transformador con derivación central  1 Clavija  1 Cinta de aislar  1 Protoboard  1 Capacitor de 100 microfaradios a 50V o 100V  1 Capacitor de 2200 microfaradios a 50V o 100V

Desarrollo 1. Primero se procede con la medición del transformador y su funcionamiento con respecto al tap central el cual midiendo de punta a punta da 21.8 volts de corriente alterna, y midiendo las puntas con respecto al tap central obtenemos 11.14 volts de corriente alterna respectivamente. 2. Después se procede a armar el primer circuito de esta práctica ya que comprobamos que nuestro transformador funciona de manera correcta.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS 3. Cuando todo está correctamente conectado energizamos el circuito, y conectamos el osciloscopio al ánodo del diodo obtenemos la siguiente onda senoidal.

4. Del mismo diagrama, conectamos en paralelo el capacitor de 100 y 2200 μF.  Con capacitor de 100 μF.

 Con capacitor de 2200 μF.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS 5. Después se procede a armar la segunda parte de la práctica en la cual utilizaremos 2 diodos.

6. Una vez que ya todo está conectado, conectaremos el osciloscopio a cualquier diodo específicamente en su ánodo y energizaremos el circuito.

7. Siguiendo con el mismo diagrama de conexión de dos diodos, conectamos en paralelo el capacitor de 100 y 2200 μF.  Sin capacitor

 Con capacitor

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS 8. Para el siguiente circuito a armar se utilizara un puente de diodos.

=

9. Ya que se encuentra correctamente conectado se procede a energizar para poder observar su onda de comportamiento.

Conclusión: El desarrollo de esta práctica fue exitoso puesto que se logró comprobar lo que se había investigado primeramente de teoría sobre el comportamiento de los rectificadores de media onda y de onda completa, los cuales como se pudo observar en la realización de esta práctica es relativamente diferente en todos los casos, aunque en los casos de un solo diodo y de dos diodos es casi igual, ya que los dos son comportamientos de media onda; en el que se puede notar más la diferencia es el caso del uso del puente de diodos en el cual se da el caso de onda completa.

Cálculos 𝑉𝑚 = 14𝑣 ∗ √2 = 33.9411255𝑉 1 𝜋 𝑽 Voltaje medio 𝑉𝑜 = 𝑉𝑚𝑒𝑑 = 2𝜋 ∫0 𝑉𝑚 𝑆𝑒𝑛 (𝜔𝑡)𝑑 (𝜔𝑡) = 𝝅𝒎 𝑉𝑚 33.9411255 = = 𝟏𝟎. 𝟖𝟎𝟑𝟕𝟗𝟓𝟕𝟗 𝜋 𝜋 Voltaje rizado

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𝑉𝑚 𝑓𝑅𝐶

33.9411255

= (60)(1𝐾𝛺)(100𝜇𝐹) = 𝟓. 𝟔𝟓𝟔𝟖𝟓𝟒𝟐𝟓

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS 𝑉𝑚 33.9411255 = = 𝟎. 𝟐𝟓𝟕𝟏𝟐𝟗𝟕𝟑𝟖 𝑓𝑅𝐶 (60)(1𝐾𝛺)(2200𝜇𝐹)

Evidencias:  Sin capacitor

 Con capacitor  100 μF.

 2200 μF.

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 Sin capacitor

 Con capacitor  100 μF.

 2200 μF.

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Introducción Los rectificadores se emplean como semiconductor el diodo. Permitiendo convertir la corriente alterna a la entrada en corriente directa a la salida. Existen diferentes tipos de rectificadores de los cuales se usara el rectificador de onda completa, del cual se hace notar que este genera una onda más enérgica en comparación con el rectificador de media onda; ya que el rectificador de onda completa aprovecha los dos semiciclos tanto el positivo como el negativo.  Circuito Rectificador de Media Onda Este circuito genera una señal de corriente directa a partir de una señal de corriente alterna, llevando a cero todos los semiciclos negativos y dejando intacta la señal con semiciclos positivos.

 Rectificador de Onda Completa Este circuito genera una señal de corriente directa a partir de una señal de corriente alterna con todos los semiciclos de la señal de entrada, invirtiendo todos los semiciclos de una sola polaridad para igualarlos a otra.  Rectificadores no controlados. Este tipo de rectificadores emplea como semiconductor el diodo. Se denominan de este modo porque no permiten controlar la potencia de salida, es decir, para una tensión fija de entrada la tensión de salida es también fija. Puesto que ya ha sido explicado el comportamiento para diferentes cargas del circuito rectificador más simple y básico, el rectificador monofásico de media onda, en este apartado se hará el estudio de los montajes más comúnmente empleados: Rectificador trifásico simple: Emplea tres ramas con un diodo cada una. La alimentación de las ramas es trifásica (estrella o triángulo). La salida son tres crestas por ciclo.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS PRACTICA N°4: “RECTIFICADORES TRIFÁSICOS” OBJETIVO: Construir circuitos rectificadores Trifásicos no controlados de media onda y onda completa para observar sus efectos y aplicaciones en la solución de problemas de generación de corriente directa. MATERIAL Y EQUIPO  5 relevadores de 2 polos y 2 tiros  2 push botón normalmente abierto  1 push botón normalmente cerrado  2 luces led  1 motor monofásico  cable PROCEDIMIENTO 1. Construir un rectificador trifásico no controlado de media Onda y graficar:

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS A) Voltaje de las fases A,B y C

B) Voltaje medio en la carga

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C) Voltaje eficaz en la carga

2. Realizar los cálculos del Voltaje medio y el voltaje eficaz en la carga.  Voltaje medio 0.827 ∗ 𝑉𝑚 = 0.827 ∗ 169.70 = 𝟏𝟒𝟎. 𝟑𝟒𝟔  Voltaje eficaz 0.840 ∗ 𝑉𝑚 = 0.840 ∗ 169.70 = 𝟏𝟒𝟐. 𝟓𝟒 𝑉𝑚 = 120 ∗ √2 = 𝟏𝟔𝟗. 𝟕𝟎

3. Realizar una tabla comparativa de valores medidos y valores en simulación. Voltaje Medio Voltaje Medio Medido Voltaje Eficaz Voltaje Eficaz Calculado en Multisim Calculado Medido en Multisim 140.346

139.59

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142.54

141.65

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS 4. Construir un rectificador trifásico no controlado de Onda Completa y graficar:

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS A) Voltaje de las fases A,B y C

B) Voltaje medio en la carga

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS C) Voltaje eficaz en la carga

5. Realizar los cálculos del Voltaje medio y el voltaje eficaz en la carga.  Voltaje medio 1.654 ∗ 𝑉𝑚 = 1.654 ∗ 169.70 = 𝟐𝟕𝟗. 𝟓𝟐  Voltaje eficaz 1.6554 ∗ 𝑉𝑚 = 1.6554 ∗ 169.70 = 𝟐𝟖𝟎. 𝟗𝟐 6. Realizar una tabla comparativa de valores medidos y valores en simulación. Voltaje Voltaje Medio Voltaje Eficaz Voltaje Eficaz Medio Medido en Calculado Medido en Calculado Multisim Multisim 279.52 279.44 280.92 279.63 7. Realiza tus conclusiones y observaciones. Se comprueba para el rectificador de media onda, que la mitad de la señal de entrada se rectifica mediante el circuito construido. Se confirma también que para tensiones de entrada mucho mayor a la tensión directa del diodo el corrimiento se hace cada vez menos notorio. También se verifica que al aumentar la capacitancia del capacitor, se logra una salida de corriente continua. Se comprueba que para el rectificador de onda completa la señal de entrada se rectifica totalmente mediante el circuito construido; se logra así una salida de corriente continua en base a una entrada de corriente alterna.

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RECTIFICADOR TRIFASICO CONTROLADO DE MEDIA ONDA Propósito: Identificar las caracteristicas electricas de un rectificador trifasico controlado y aplicarlo en la solución de problemas del area electrica. Procedimiento: 1. Construir en el software multisim un rectificador trifasico controlado de media onda para alimentar una carga 𝑅 = 𝑋𝑌𝛺, cuando los tiristores son disparados en los siguientes ángulos 𝑨) 𝟑𝟎° 𝑩) 𝟗𝟎°  30°

2. Calcular y graficar para cada caso A) Voltaje medio 𝟑√𝟑 ∗ 𝑽𝒎 𝑪𝒐𝒔 𝜶 𝟐𝝅 3√3(120)(√2) 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 𝐶𝑜𝑠 30° = 𝟏𝟐𝟏. 𝟓𝟒 2𝜋 𝑽𝒐𝒍𝒕𝒂𝒋𝒆 𝒎𝒆𝒅𝒊𝒐 =

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B) Voltaje eficaz 𝟏⁄ 𝟐

𝟏 √𝟑 𝑽𝒐𝒍𝒕𝒂𝒋𝒆 𝒆𝒇𝒊𝒄𝒂𝒛 = √𝟑 ∗ 𝑽𝒎 ( + 𝑪𝒐𝒔 𝟐𝜶) 𝟔 𝟖𝝅 1⁄ 2

1 √3 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑎𝑧 = √3(169) ( + 𝐶𝑜𝑠 2(30°)) 6 8𝜋

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= 𝟏𝟑𝟏. 𝟖𝟐

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS C) Corriente eficaz



90°

A) Voltaje medio 𝟑√𝟑 ∗ 𝑽𝒎 𝑪𝒐𝒔 𝜶 𝟐𝝅 3√3(120)(√2) 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 𝐶𝑜𝑠 90° = 𝟎 2𝜋 𝑽𝒐𝒍𝒕𝒂𝒋𝒆 𝒎𝒆𝒅𝒊𝒐 =

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B) Voltaje eficaz 𝟏⁄ 𝟐

𝟏 √𝟑 𝑽𝒐𝒍𝒕𝒂𝒋𝒆 𝒆𝒇𝒊𝒄𝒂𝒛 = √𝟑 ∗ 𝑽𝒎 ( + 𝑪𝒐𝒔 𝟐𝜶) 𝟔 𝟖𝝅 1⁄ 2

1 √3 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑎𝑧 = √3(169) ( + 𝐶𝑜𝑠 2(90°)) 6 8𝜋

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= 𝟗𝟏. 𝟐𝟗

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS C) Corriente eficaz

3. Realizar las conclusiones y observaciones Los circuitos rectificadores de media onda presentan un alto rizado en la señal de salida, dicho rizado puede ser disminuido al colocar un capacitor en paralelo a la carga. Se comprueba que para el rectificador de onda completa la señal de entrada se rectifica totalmente mediante el circuito construido; se logra así una salida de corriente continua en base a una entrada de corriente alterna. Para un circuito rectificador de media onda la señal de salida tiene la misma frecuencia que la señal de entrada.

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RECTIFICADOR TRIFASICO CONTROLADO DE MEDIA ONDA Propósito: Identificar las caracteristicas electricas de un rectificador trifasico controlado y aplicarlo en la solución de problemas del area electrica. Procedimiento: 1. Construir en el software multisim un rectificador trifasico controlado de media onda para alimentar una carga 𝑅 = 𝑋𝑌𝛺, cuando los tiristores son disparados en los siguientes ángulos 𝑨) 𝟑𝟎° 𝑩) 𝟗𝟎°  30°

2. Calcular y graficar para cada caso A) Voltaje medio 𝟑√𝟑 ∗ 𝑽𝒎 𝑪𝒐𝒔 𝜶 𝟐𝝅 3√3(120)(√2) 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 𝐶𝑜𝑠 30° = 𝟏𝟐𝟏. 𝟓𝟒 2𝜋 𝑽𝒐𝒍𝒕𝒂𝒋𝒆 𝒎𝒆𝒅𝒊𝒐 =

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B) Voltaje eficaz 𝟏⁄ 𝟐

𝟏 √𝟑 𝑽𝒐𝒍𝒕𝒂𝒋𝒆 𝒆𝒇𝒊𝒄𝒂𝒛 = √𝟑 ∗ 𝑽𝒎 ( + 𝑪𝒐𝒔 𝟐𝜶) 𝟔 𝟖𝝅 1⁄ 2

1 √3 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑎𝑧 = √3(169) ( + 𝐶𝑜𝑠 2(30°)) 6 8𝜋

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= 𝟏𝟑𝟏. 𝟖𝟐

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS C) Corriente eficaz



90°

A) Voltaje medio 𝟑√𝟑 ∗ 𝑽𝒎 𝑪𝒐𝒔 𝜶 𝟐𝝅 3√3(120)(√2) 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 𝐶𝑜𝑠 90° = 𝟎 2𝜋 𝑽𝒐𝒍𝒕𝒂𝒋𝒆 𝒎𝒆𝒅𝒊𝒐 =

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B) Voltaje eficaz 𝟏⁄ 𝟐

𝟏 √𝟑 𝑽𝒐𝒍𝒕𝒂𝒋𝒆 𝒆𝒇𝒊𝒄𝒂𝒛 = √𝟑 ∗ 𝑽𝒎 ( + 𝑪𝒐𝒔 𝟐𝜶) 𝟔 𝟖𝝅 1⁄ 2

1 √3 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑎𝑧 = √3(169) ( + 𝐶𝑜𝑠 2(90°)) 6 8𝜋

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= 𝟗𝟏. 𝟐𝟗

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS C) Corriente eficaz

3. Realizar las conclusiones y observaciones Se comprueba para el rectificador de media onda que la mitad de la señal de entrada se rectifica mediante el circuito construido. Se confirma también que para tensiones de entrada muchos mayores a la tensión directa del diodo, el corrimiento se hace cada vez menos notorio. También se verifica que al aumentar la capacitancia del capacitor, se logra una salida de corriente continua. Se comprueba que para el rectificador de onda completa la señal de entrada se rectifica totalmente mediante el circuito construido; se logra así una salida de corriente continua en base a una entrada de corriente alterna.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS CONVERTIDOR BOOST (ELEVADOR) Propósito: Diseñar y simular en multisim un convertidor boost con base a los siguientes datos VIN= 5 V Fs= Frecuencia de conmutación VOUT= 12 V Ts= Periodo de conmutación Fs= XY KHZ (26) Pout= Potencia de salida Po= 15W K= Parámetro de conducción K= 0.6 Procedimiento: 1. Realizar los calculos con base a las siguientes formulas, utilizando los datos antes mencionados.  Ciclo de trabajo del  Corriente de salida 𝑃𝑜𝑢𝑡 15𝑊 transistor 𝐼𝑜𝑢𝑡 = = = 1.25𝐴 𝑉𝑖𝑛 5𝑉 𝑉𝑜𝑢𝑡 12𝑉 𝐷 = 1− = 1− = 0.5833 𝑉𝑜𝑢𝑡 12 𝑉 ≈ 58.33%  Resistencia de salida 𝑉𝑜𝑢𝑡 12𝑉 𝑅𝑜𝑢𝑡 = = = 9.6 𝛺  Tiempo de encendido del 𝐼𝑜𝑢𝑡 1.25𝐴 transistor  Inductor 𝑇𝑜𝑛 = 𝐷 ∗ 𝑇𝑠 = (0.5833)(38.4615) 𝐾 ∗ 𝑅𝑜𝑢𝑡 ∗ 𝑇𝑠 = 22.4346 𝜇𝑆 𝐿= 2 (0.6)(9.6)(38.4615)  Tiempo de apagado del = = 110.76912𝜇𝐻 transistor 2 𝑇𝑜𝑓𝑓 = 𝑇𝑠 − 𝑇𝑜𝑛 = 38.4615 − 22.4346  Rizo del voltaje de salida = 16.0269𝜇𝑆 ∆𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0.25 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 6𝑉  Corriente de entrada  Capacitor 𝑃𝑖𝑛 15𝑊 𝐼𝑖𝑛 = = = 3𝐴 𝐼𝑜𝑢𝑡 ∗ 𝐷 ∗ 𝑇𝑠 𝑉𝑖𝑛 5𝑉 𝐶= ∆𝑉𝑜𝑢𝑡 (1.25)(0.5833)(38.4615)  Potencia de entrada = = 4.6738𝜇𝐹 6𝑉 𝑆𝑖 𝑠𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑖𝑑𝑒𝑟𝑎 𝑢𝑛 100% 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠 𝑃𝑖𝑛 = 𝑃𝑜𝑢𝑡  Corriente promedio del inductor 𝑉𝑖𝑛 ∗ 𝐷 ∗ 𝑇𝑠 𝐼𝐿 𝑝𝑟𝑜𝑚 = 2𝐿 (5)(0.5833)(38.4615) = = 0.5063𝐴 2(110.76912) Laboratorio de Electrónica Industrial

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS  Rizo en el inductor ∆𝑇𝐿 = 2 ∗ 𝐼𝐿 𝑝𝑟𝑜𝑚 = (2)(0.5063) = 1.0126𝐴

 Corriente maxima del inductor 𝐼𝐿 𝑚𝑎𝑥 = 𝐼𝑖𝑛 + 𝐼𝐿 𝑝𝑟𝑜𝑚 = 3 + 0.5063 = 3.5063𝐴

 Corriente minima del inductor 𝐼𝐿 𝑚𝑖𝑛 = 𝐼𝑖𝑛 − 𝐼𝐿 𝑝𝑟𝑜𝑚 = 3 − 0.5063 = 2.4937𝐴

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2. Con el programa de simulación MULTISIM correspondienes con base a lo antes calculado. V: V(p-p): V(rms): V(dc): I: I(p-p): I(rms): I(cd): Frec.:

110.76912µH V2

V1 5V

las

simulaciones

V: V(p-p): V(rms): V(dc): I: I(p-p): Punta1 I(rms): I(cd): Frec.:

D1

L1 Punta2

realizar

0V 15V 22.4346us 38.4615us

MBR340 S1 1mV 0m

C1 4.6738µF

 Voltaje de salida

 Corriente de entrada

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R1 9.6kΩ 100%

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3. Realizar las conclusiones y observaciones El conversor DC-DC elevador construido satisface nuestros objetivos planteados al inicio de la realización del presente proyecto, ya que se logró obtener el nivel de voltaje de salida requerido que va de acuerdo con los niveles de voltaje de entrada y cumple con una relación de trabajo adecuada. El conversor es de fácil uso y los elementos que lo constituyen se encuentran correctamente dimensionados para que soporten cualquier tipo de falla y en caso de que se requiera aumentar el valor del voltaje de salida. En cuanto a la bobina empleada tuvimos que usar el bobinado secundario de un transformador, ya que las bobinas que venden en el comercio local cumplían con el valor especificado en nuestro diseño pero soportaban la corriente que por ellas debía circular. A la salida de un conversor DC-DC elevador se obtienen voltajes desde el valor de la fuente hasta valores infinitos pero este es un caso ideal, en la práctica el rango que se obtiene a la salida está entre 𝐸 ≤ 𝑉𝑜 ≤ 3𝐸., que también sería una razón para no obtener el valor deseado de 20v para la mínima entrada.

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Objetivo: Diseñar y simular un convertidor Buck con los siguientes datos. “Calculos de la práctica del convertidor Buck ( Reductor)” Datos: Vin = 48 v Vout = 5 v Fs = 21 KHZ Pout = 100 w K = 0.7 1 1 𝑇𝑠 = = = 𝟒𝟕. 𝟔 𝝁𝒔 𝐹𝑠 21 𝑘𝐻𝑧  Ciclo de trabajo: 𝐷=

𝑉𝑜𝑢𝑡 5𝑣 = = 𝟎. 𝟏𝟎𝟒 = 𝟏𝟎. 𝟒% 𝑉𝑖𝑛 48 𝑣

 Tiempo de ensendido: 𝑇𝑜𝑛 = 𝐷 𝑇𝑠 = (0.104)(47.6𝜇𝑠) = 𝟒. 𝟗𝟓𝝁𝒔  Corriente de entrada: 𝐼𝑖𝑛 =

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(5 𝑣)(20 𝐴) 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝐼𝑜𝑢𝑡 = = 𝟐. 𝟎𝟖 𝑨 𝑉𝑖𝑛 48 𝑣

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 Corriente de salida: 𝐼𝑜𝑢𝑡 =

𝑃𝑜𝑢𝑡 100 𝑤 = = 𝟐𝟎 𝑨 𝑉𝑜𝑢𝑡 5𝑣

 Resistencia de salida: 𝑅=

𝑉𝑜𝑢𝑡 5𝑣 = = 𝟎. 𝟐𝟓 𝛀 𝐼𝑜𝑢𝑡 20 𝐴

 Inductor: 𝐿=

𝐾 𝑅 𝑇𝑠 (0.7)(0.25Ω)(47.6μs) = = 𝟒. 𝟏𝟔𝟓𝝁𝑯 2 2

 Rizo del voltaje de salida: ∆𝑉𝑜 = 0.25 𝑉𝑜 = (0.25)(5 𝑣) = 𝟏. 𝟐𝟓 𝒗  Capacitor: (5 𝑣)(0.896)(47.6𝜇𝑠)2 𝑉𝑜 (1 − 𝐷)𝑇𝑠 2 𝐶= = = 𝟐𝟒𝟒𝝁𝒇 8𝐿 ∆𝑉𝑜 8(4.165𝜇𝐻 )(1.25 𝑣)  Corriente promedio del inductor: 𝐼𝐿𝑝𝑟𝑜𝑚 =

(𝑉𝑖𝑛 − 𝑉𝑜𝑢𝑡)𝐷 𝑇𝑠 (43 𝑣)(0.104)(47.6𝜇𝑠) = = 𝟐𝟓. 𝟓𝟕 𝑨 2𝐿 2 (4.165𝜇𝐻)

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 Rizo del inductor : ∆𝐼𝐿 = 2𝐼𝐿𝑝𝑟𝑜𝑚 = (2)(25.57𝐴) = 𝟓𝟏. 𝟏𝟒 𝑨  Corriente maxima del inductor: 𝐼𝐿𝑚𝑎𝑥 = 𝐼𝑜𝑢𝑡 + 𝐼𝑝𝑟𝑜𝑚 = 20 𝐴 + 25.57 = 𝟒𝟓. 𝟓𝟕 𝑨  Corriente minima del inductor : 𝐼𝐿𝑚𝑖𝑛 = 𝐼𝑜𝑢𝑡 − 𝐼𝑝𝑟𝑜𝑚 = 20 𝐴 − 25.57 = −𝟓. 𝟓𝟕𝑨  Diagrama en Multisim:

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Voltaje de salida:

Corriente de entrada:

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Conclusión: Los convertidores DC/DC son circuitos capaces de transformar niveles de voltaje en otros usando elementos como bobinas y capacitores, almacenando temporalmente energía en ellos y descargándola de tal forma que los niveles de voltaje final son los buscados. Hay muchos tipos de convertidores DC/DC dependiendo de la necesidad, entre los más comunes están los buck, boost, buck-boost etc. Se usan como fuente de alimentación (o parte de) y entre sus ventajas es que la eficiencia es mucho más grande (mayor al 80%) en comparación con los reguladores lineales (40%-60%). Para este tipo de convertidores, la necesidad es la siguiente: el voltaje de salida es menos que el de la entrada.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS Objetivo: Diseñar y simular el convertidor buck-boost con los siguientes datos: “Calculos de la practica del convertidor buck-boost ” Datos: Vin= 100v Vout= 24v Fs= 21KHz Po= 100w K= 0.8 Ts=

1 𝐹𝑠

=

1 21𝑘ℎ𝑧

= 𝟒𝟕. 𝟔𝝁𝒔

 Ciclo de trabajo 𝑉𝑜𝑢𝑡 24 𝑣 𝐷= = = 𝟎. 𝟏𝟗𝟑𝟓 = 𝟏𝟗. 𝟑𝟓% 𝑉𝑖𝑛 + 𝑉𝑜𝑢𝑡 124 𝑣  Tiempo de ensendido : 𝑇𝑜𝑛 = 𝐷𝑇𝑠 = (0.1935)(47.6𝜇𝑠) = 𝟗. 𝟐𝟏𝟎𝟔𝝁𝒔  Tiempo de apagado: 𝑇𝑜𝑓𝑓 = 𝑇𝑠 − 𝑇𝑜𝑛 = (47.6𝜇𝑠) − (9.2106𝜇𝑠) = 𝟑𝟖. 𝟑𝟗𝝁𝒔

 Corriente de salida: 𝑃𝑜𝑢𝑡 100𝑤 𝐼𝑜𝑢𝑡 = = = 𝟒. 𝟏𝟔𝟔 𝑨 𝑉𝑜𝑢𝑡 24 𝑣

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS  Resistencia de salida: 𝑉𝑜𝑢𝑡 24 𝑣 𝑅𝑜𝑢𝑡 = = = 𝟓. 𝟕𝟔𝛀 𝐼𝑜𝑢𝑡 4.166 𝐴  Inductor: 𝐿=

(0.8)(5.76Ω)(47.6𝜇𝑠) 𝐾 𝑅𝑜𝑢𝑡 𝑇𝑠 = = 𝟏𝟎𝟗. 𝟔𝟕𝝁𝑯 2 2

 Rizo en el inductor: ∆𝐼𝐿 = 2𝐼𝑝𝑟𝑜𝑚 = (2)(4.199𝐴) = 𝟖. 𝟑𝟗𝟖 𝒗  Rizo en el capacitor: ∆𝑉𝑜𝑢𝑡 = 0.25𝑉𝑜𝑢𝑡 = (0.25)(24𝑣) = 𝟔𝒗  Capacitor: 𝐶=

(4.166 𝐴)(0.1935)(47.6𝜇𝑠) 𝐼𝑜𝑢𝑡 𝐷 𝑇𝑠 = = 𝟔. 𝟑𝟗𝟓𝝁𝑭 ∆𝑉𝑜𝑢𝑡 6𝑣

 Corriente promedio: 𝐼𝐿𝑝𝑟𝑜𝑚 =

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𝑉𝑖𝑛 𝐷 𝑇𝑠 (100 𝑉)(0.1935)(47.6𝜇𝑆) = = 𝟒. 𝟏𝟗𝟗𝑨 2𝐿 2 (109.67𝜇𝐻)

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS  Corriente de entrada: 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝐼𝑜𝑢𝑡 (24𝑣)(4.166𝐴) 𝐼𝑖𝑛 = = =𝟏𝑨 𝑉𝑖𝑛 100𝑣  Corriente maxima del inductor: 𝐼𝐿𝑚𝑎𝑥 =

𝐼𝑖𝑛 1𝐴 + 𝐼𝑝𝑟𝑜𝑚 = + 4.199 = 𝟗. 𝟑𝟕 𝑨 𝐷 0.1935

 Corriente minima del inductor: 𝐼𝐿𝑚𝑖𝑛 =

𝐼𝑖𝑛 1𝐴 − 𝐼𝑝𝑟𝑜𝑚 = − 4.199 = 𝟎. 𝟗𝟔𝟗 𝑨 𝐷 0.1935

 Diagrama en Multisim

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Voltaje de salida:

Conclusión: Los convertidores DC/DC son circuitos capaces de transformar niveles de voltaje en otros usando elementos como bobinas y capacitores, almacenando temporalmente energía en ellos y descargándola de tal forma que los niveles de voltaje final son los buscados. Hay muchos tipos de convertidores DC/DC dependiendo de la necesidad, entre los más comunes están los buck, boost, buck-boost etc. Se usan como fuente de alimentación (o parte de) y entre sus ventajas es que la eficiencia es mucho más grande (mayor al 80%). Para este caso utilizamos el convertidor buck-boost ,esto quiere decir que vamos a tener en la entrada un voltaje más alto y a la salida vamos a tener un voltaje menor, este convertidor lo ocuparía como reductor.

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Introducción El medio puente es la configuración inversora más sencilla. Se compone de dos fuentes de tensión de igual valor dispuestas en serie y de dos interruptores controlados. El modo de funcionamiento más simple consiste en hacer conmutar los interruptores Q+ y Q- con señales de control complementarias de forma que cada uno esté cerrado la mitad de un periodo, de este modo se obtiene una onda cuadrada de salida de amplitud VE/2 y sin componente continua.

Funcionamiento de circuito integrado LM555CM El temporizador es un circuito integrado (chip) que se utiliza en la generación de temporizadores, pulsos y oscilaciones. El 555 puede ser utilizado para proporcionar retardos de tiempo, como un oscilador, y como un circuito integrado flip flop. Sus derivados proporcionan hasta cuatro circuitos de sincronización en un solo paquete.

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Funcionamiento circuito integrado CD4017 Se trata de un contador/divisor o decodificador con 10 salidas. Estructuralmente está formado por un contador Johnson de 5 etapas que puede dividir o contar por cualquier valor entre 2 y 9, con recursos para continuar o detenerse al final del ciclo.

Funcionamiento del mosfet CD4017 Un MOSFET es un dispositivo semiconductor utilizado para la conmutación y amplificación de señales. El nombre completo, Transistor de Efecto de Campo de MetalÓxido-Semiconductor (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET) se debe a la constitución del propio transistor.

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PRÁCTICA: “INVERSOR DE MEDIO PUENTE” MATERIAL Y EQUIPO  1 diodo 1N4007  2 capacitor 100nF  1 regulador de tensión LM7808KC  1 capacitor 100μF  1 resistencia 10KΩ  1resistencia 100KΩ  1 potenciómetro  1 capacitor 10nF  1 circuito integrado LM555CM

       

1 capacitor 0.01μF 1 resistencia 100Ω 1 circuito integrado CD4017 2 resistencias 470Ω 2 resistencias 22KΩ 2 mosfet 2SK3069 Motor Fuente de 12V

PROCEDIMIENTO 1. Con ayuda del diagrama siguiente, se realizan las conexiones correspondientes.

2. Conectamos un diodo 1N4007 de positivo a negativo, la patita negativa va conectada al pin 1 del regulador LM7808 y en el mismo pin conectamos un capacitor de 100nf y se a terriza. 3. En el pin 2 del LM7808 va directo a tierra. 4. En el pin 3 del LM7808 en este pin va conectados dos capacitores uno de 100nf y otro de 1000uf, como también va conectadas una serie de resistencias una de 10kΩ y otra de 100kΩ y van a llegar a un extremo del potenciómetro de 10k.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS 5. Continuando con el potenciómetro su pin 2 va al pin 2 del circuito integrado 555 y el pin 3 del potenciómetro lleva un capacitor de 10nf que va a tierra y también el mismo pin 3 va a conectado al pin 6 del circuito integrado 555. 6. El pin 7 del 555 va conectado a la serie de resistencias de 10kΩ y 100kΩ 7. El pin 5 del 555 va conectado un capacitor de 0.01 uf y de ahí a tierra. 8. El pin 4 y 8 DEL 555 van conectados al pin 3 del regulador LM7808. 9. El pin 3 del 555 va conectada una resistencia de 100Ω va al CP0 del CD4017 10. El CP1 del CD4017 va directo a tierra. 11. El MR del CD4017 va puenteado por sí mismo al S04 12. El pin 8 del CD4017 va conectado a tierra, como el pin 16 va al pin 3 del regulador 7808 13. En el S01 y el S03 cada uno lleva una resistencia de 470Ω y también en serie va una resistencia de 22kΩ y de ahí a tierra. 14. De una conexión de la serie va conectado al Gate del Mosfet en nuestro caso es el MTP75N06 y el pin 3 que es el source va a tierra. 15. De la misma manera de la otra serie de la resistencia va conectado al Gate del MOSFET en nuestro caso es el MTP75N06 y el pin 3 que es el source va a tierra. 16. Para finalizar conectamos el secundario del transformador al pin 2 de cada uno de los MOSFET Y el TAP central del transformador llega al pin 1 del regulador LM7808. 17. Y en el secundario vas a tener aproximadamente 110 v de corriente alterna, después de haber conectado nuestro circuito con 12 v de corriente directa.

CONCLUSIÓN El inversor en medio puente es la base para el inversor de puente completo, el inversor trifásico y varios inversores de mayor complejidad. Los dos interruptores no pueden estar cerrados al mismo tiempo, la tensión en la carga es la mitad de la tensión de alimentación. Es necesario colocar diodos de libre circulación para cargas inductivas. Electrónica Industrial

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