Guia Lab Informe Conversor AC DCbien

7/25/2019 Guia Lab Informe Conversor AC DCbien

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CONTROL ELECTRONICO DEPOTENCIA

Ing. Franklin Silva

DEPARTAMENTO DE ELCTRICA Y ELECTRNICA

CARRERA DE ING. EN ELECTRNICA EINSTRUMENTACIN

Control Electrnico de Potencia

Tema: Pre-Informe Conversor

AC/DC

Integrantes:

Mauricio Naranjo

Fernando Zapata


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CONTROL ELECTRONICO DE POTENCIA Ing. Franklin Silva

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPEEXTENSIN LATACUNGA

DEPARTAMENTO DE ELCTRICA Y ELECTRNICA

GUA DE PRACTICA DE LABORATORIO

CARRERA CDIGO DE ASIGNATURA NOMBRE DE LA ASIGNATURA

Electrnica eInstrumentacin

3352 Control Electrnico de Potencia

PRACTICA N LABORATORIO: Laboratorio de Electrnica DURACI N(HORAS)

1 TEMA: Conversor AC/DC no controladoy controlado

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1 OBJETIVOS

GENERAL

Disear e implementar un circuito conversor AC/DC no controlado y controlado de mediaonda para cargas R, EL, RLE.

ESPECIFICOS

Investigar todo lo relacionado de los conversores ac/dc no controlados y controlados.

Estudiar un circuito que trabaje como conversor ac/dc no controlado y controlado de mediaonda para los diferentes tipos de carga.

Implementar el conversor AC/DC no controlado y controlado para las diferentes cargas

Realizar pruebas necesarias del circuito expuesto con la finalidad de la determinaci n deconclusiones acorde a lo aprendido en clases


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2 RESUMEN

En el siguiente trabajo se realiz el diseo y la implementacin de un conversor ac/dc no controlado paramedia onda con diferentes cargas (R, RL y RLE) para observar el comportamiento del conversor cuando esexpuesto a las diferentes cargas.A los conversores no controlados se los denomina tambin rectificadores, el rectificador de media onda esconstruido con un diodo ya que este puede mantener el flujo de corriente en una sola direccin, es decir,que para el ciclo negativo de la seal de entrada, el conversor tendr una salida igual a cero.

3 ABSTRACT

In this article the design and implementation of an uncontrolled half-wave for different loads (R, RL and RLE)to observe the behavior of the converter when exposed to different loads AC / DC converter is performed.A uncontrolled converters they are called also rectifiers, the half-wave rectifier is constructed with a diode asit can maintain the current flow in one direction, namely that for the negative cycle of the input signal, theconverter output will be zero.

The uncontrolled DC output depends on the input voltage, the current through the load, the topology of theconverter. There are different uses for this converter as they are inputs power supplies, DC power engines.

4 INSTRUCCIONES

A. EQUIPO Y MATERIALES NECESARIOS

I. EQUIPO Y MATERIALES PARA EL CONTROL DE FASE.Equipo

Osciloscopio Agilent

Voltmetro

Fuente de poder

Materiales 2 PIC16f877.

1 LCD 16X2

2 Oscilador de 12[MHz]

2 Resistencias de 220 ohm

2 Optotriac MOC3021 o equivalentes

3 Resistencias 10 K (una para el master clear del PIC 16F877A)

1 Resistencias 100 ohm (para el master clear del PIC 16F877A)

2 SCR TIC106D

Un transformador 110 VAC/12 VAC

1 Potencimetro 100 Kohm 1 Protoboard 2 Pulsadores


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1 opto transistor 4N25

1 Capacitor 2200[F]

Cables

Foco incandescente

Motor universal y Motor DC

B. TRABAJO PREPARATORIOMARCO TERICO

ConversorAC/DC

Un rectificador convierte corriente alterna en corriente continua. La finalidad de un rectificador es generaruna salida continua pura o proporcionar una onda de tensin o corriente que tenga una determinadacorriente continua. En la prctica, el rectificador de media Onda se utiliza principalmente en aplicaciones de

baja potencia, ya que la corriente media de la red de suministro no ser cero y una corriente media distintade cero puede causar problemas en el funcionamiento de los transformadores. Aunque las aplicacionesprcticas de un conversor AC/DC de media Onda, son limitadas, merece la pena, analizarlo detalladamente,pues una comprensin pormenorizada del circuito rectificador de media onda permitir al estudiante avanzaren el anlisis de circuito ms complejos. (Hart, 2001)

Los conversores (rectificadores) AC-DC con conmutacin natural, son circuitos que permiten obtenerpotencia DC a partir de una Fuente de AC. La operacin de un conversor AC-DC est basado en elencendido y apagado de los elementos rectificadores, los cuales son generalmente diodos y/o tiristores. Eluso de tiristores como rectificadores a los cuales se les puede retardar en su activado, dan la posibilidad deobtener un voltaje variable DC en los terminales del conversor. (Ecu13)

La eleccin de un tipo de conversor para una determinada aplicacin depende de ciertos criterios tales como: Naturaleza o tipo de la fuente de alimentacin. Rizado de la corriente de carga. Armnicos inyectados en la lnea. Rango de voltaje de salida DC., etc. (Ecu13)

Los conversores AC-DC suelen clasificarse de acuerdo a las siguientes caractersticas: Nmero de fases de la red de alimentacin. Nmero de pulsos del conversor (nmero de pulsos existentes en el voltaje DC de salida en un

perodo de voltaje AC). Conexin de los elementos del conversor (diodos y tiristores). Uso de los elementos no controlados nicamente, o una combinacin de controlados y no

controlados. Conocindolos como conversores no controlados, semicontrolado o controlados.

Utilizacin o no de un diodo de conmutacin. (ale13)CONVERSORES AC-DC CONTROLADOEste tipo de convertidores en la actualidad es casi la nica aplicacin de los SCR, ya que son circuitos querequieren control de fase y los dispositivos se bloquean naturalmente.

CARACTERISTICAS 100% SCRS Trabajan en dos cuadrantes Costo elevado

Diseados para potencias muy elevadas .


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Rectificador Monofsico de media Onda

La funcin de este circuito es eliminar uno de los dos semiperiodos de una seal alterna senoidal,proveniente del secundario del transformador. El componente electrnico que se usa para este fin es el diodopara conversores no controlados y SCR para circuitos controlados, que tiene la propiedad de conducir en un

solo sentido. (PNT13).

Los rectificadores de media onda pueden ser no controlados (ilustrain1) y controlados (ilustracin 2).

Ilustracin 1 Conversor monofsico AC/DC no controlado de media Onda

Ilustracin 2 Conversor monofsico AC/DC controlado de media onda

DISEO

5 ACTIVIDADES A DESARROLLAR

Conversor AC/DC de media Onda no Controlado

Carga Resistiva sin diodo de Conmutacin

1.- Implementar el circuito conversor de media onda no controlado AC/DC para un circuito resistivocomo se muestra en la siguiente ilustracin 4.


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Ilustracin 4 Conversor de media Onda no controlado AD/DC con carga resistiva sin diodode conmutacin.

2.- Obtener la forma de onda de voltaje en la fuente y en la carga.

lustracin 5 Forma de Onda de Voltaje en la fuente (amarilla) y en la carga para un conversor demedia onda no controlado AC/DC con carga resistiva (azul)

3.- Para obtener la forma de onda de corriente se aade una resistencia en serie a la carga(ilustracin 6) con el menor valor hmico posible pero con la suficiente potencia para soporta laenerga suministrada por la red (R= 1 = 5w ).

Ilustracin 6 a) conversor AC/DC de media con carga resistiva b) Formas de Onda de voltaje(azul) y corriente (verde) en la carga para un conversor de media onda no controlado AC/DC

con carga resistiva con una entrada sinusoidal (amarilla).


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Carga Resistiva con diodo de Conmutacin

1) Implementar el circuito conversor de media onda no controlado AC/DC para uncircuito puramente resistivo como se muestra en la siguiente ilustracin 7

(Ilustracin 7 ) conversor AC/DC de media con carga resistiva y diodo de conmutacin

2) Obtener la forma de onda de voltaje y corriente en la fuente y en la carga.

Ilustracin 8 Formas de Onda de voltaje(azul) y corriente (verde) en la carga para un conversorde media onda no controlado AC/DC con carga resistiva, con diodo de conmutacin y unaentrada sinusoidal (amarilla).

Carga Resistiva-Inductiva (RL) sin diodo de Conmutacin

1) Implementar el circuito conversor de media onda no controlado AC/DC para un circuito RL-

generador (motor DC) como se muestra en la siguiente ilustracin 9.

Ilustracin 9 conversor AC/DC de media con carga RL sin diodo de conmutacin


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Ilustracin 10 Formas de Onda de voltaje (blanca) y corriente (verde) en la carga para unconversor de media onda no controlado AC/DC con carga RL, sin diodo de conmutacin con

entrada de forma sinusoidal (amarilla)

Carga Resistiva-Inductiva (RL) con diodo de Conmutacin

1) Implementar el circuito conversor de media onda no controlado AC/DC para un circuitoRL- generador (motor DC) como se muestra en la siguiente ilustracin 11

Ilustracin 11 conversor AC/DC de media con carga RL con diodo de conmutacin.2) Obtener la forma de onda de voltaje y corriente en la fuente y en la carga.

Ilustracin 12 Formas de Onda de voltaje (blanca) y corriente (verde) en la fuente y en la cargapara un conversor de media onda no controlado AC/DC con carga RL, con diodo de

conmutacin y una entrada de forma sinusoidal (amarilla)


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Carga Resistiva-Inductiva-Generador (RLE) sin diodo de Conmutacin

1) Implementar el circuito conversor de media onda no controlado AC/DC para un circuitoRL- generador (motor DC) como se muestra en la siguiente ilustracin 13

Ilustracin 13 conversor AC/DC de media con carga RLE sin diodo de conmutacin


Ilustracin 14 formas de Onda de voltaje (azul) y corriente (verde) en la carga para unconversor de media onda no controlado AC/DC con carga RLE, sin diodo de conmutacin y

una entrada de forma sinusoidal (amarilla)

Carga Resistiva-Inductiva-Generador (RLE) con diodo de Conmutacin

1) Implementar el conversor de media onda no controlado AC/DC para un circuito RL-generador(motor DC) adicionado un diodo en paralelo con la carga como se muestra en la siguienteilustracin 15.

Ilustracin 15 conversor AC/DC de media con carga RLE con diodo de conmutacin.


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Ilustracin 16 Formas de Onda de voltaje (azul) y corriente (verde) en la fuente y en la cargapara un conversor de media onda no controlado AC/DC con carga RLE, con diodo de

conmutacin y una entrada de forma sinusoidal (amarilla)

Conversor AC/DC de media Onda

Controlado Carga Resistiva sin diodo de Conmutacin

1) Implementar el circuito conversor AC/DC de media onda para un circuito resistivo como semuestra en la siguiente ilustracin 17.

2) Obtener la forma de onda de voltaje en la fuente y en la carga.


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1. Implementar el circuito conversor de media onda controlado AC/DC para un circuito resistivo

como se muestra en la siguiente ilustracin 19

2. Obtener la forma de onda de voltaje en la fuente y en la carga.

Carga Resistiva-Inductiva (RL) sin diodo de Conmutacin

1. Implementar el circuito conversor de media onda controlado AC/DC para un circuito RLcomo se muestra en la siguiente ilustracin 21


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2. Obtener la forma de onda de voltaje y corriente en la fuente y en la carga.

Carga Resistiva-Inductiva (RL) con diodo de Conmutacin

1) Implementar el circuito conversor de media onda controlado AC/DC para un circuito RLcomo se muestra en la siguiente ilustracin 23.


Carga Resistiva-Inductiva-Generador (RLE) sin diodo de Conmutacin

1) Implementar el circuito conversor de media onda controlado AC/DC para un circuito RLEcomo se muestra en la siguiente ilustracin 25.


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Carga Resistiva-Inductiva-Generador (RLE) con diodo de Conmutacin

1) Implementar el circuito conversor de media onda controlado AC/DC para un circuito RLE

como se muestra en la siguiente ilustracin 27



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Dimensionamiento de los SRC

Datos de placa del motor a controlarse

Modelo:YCK- A2Polos: 2VAC: 110/125Frecuencia:50/60 Hz 1AmperioPotencia 90W

Con las caractersticas de consumo de la carga se procede a seleccionar un SCR que pueda soportardichas caractersticas al momento de su operacin.

Cada SCR es independiente, con su respectivo optotriac y su seal de disparo. El valor de la resistenciade Gate, para disparar a los SCR's debe calcularse de acuerdo al SCR con que se vaya a implementar elcircuito, pues una resistencia demasiado alta, no permitira el disparo del tiristor en ngulos pequeos oaltos (por haber pequeos voltajes), y una resistencia demasiado baja podra destruir al SCR en ngulosintermedios (donde hay los voltajes ms altos). El valor mximo se tiene a 90 y sera 155 Vp (120 Vrmsen este caso), y se deber tomar en cuenta la corriente mxima de gate del datasheet del elemento. Aquse implement con 10 K, lo que dara como corriente pico:


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Con esta informacin se puede calcular la corriente mxima que soportar el SCR.

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7.48

7.48 A

5.28

2.64 A

5.28 A


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6 RESULTADOS OBTENIDOS

Llenar la tabla con los resultados obtenidos en el laboratorio.

SE AL OBTENIDA SIMULACION POR SOFWARE SE AL OBTENIDA EN EL OSCILOSCOPIOAC/DC media Onda no Controlado carga( R) sinDiodo de conmutacin.

AC/DC media Onda no Controlado carga( R) conDiodo de conmutacin

AC/DC media Onda no Controlado carga( RL) sinDiodo de conmutacin.


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AC/DC media Onda no Controlado carga( RL) conDiodo de conmutacin

AC/DC media Onda no Controlado carga( RLE) sinDiodo de conmutacin.

AC/DC media Onda no Controlado carga( RLE) conDiodo de conmutacin

Controlado Carga Resistiva sin diodo deConmutacin


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Carga Resistiva-Inductiva (RL) sin diodo deConmutacin

Carga Resistiva-Inductiva (RL) con diodode Conmutacin

Carga Resistiva-Inductiva (RLE) sin diodode Conmutacin


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Carga Resistiva-Inductiva (RLE) con diodode Conmutacin

Tabla 1. Salidas de voltaje en la carga con diferentes cargas empleadas

7 CONCLUSIONES

El principal elemento de un conversor AC/DC no controlado es el diodo de rectificacin ya que estedeja que pase solo el voltaje positivo de la onda senoidal hacienda posible el uso de cargas que

funciona con DC.

En el conversor AC/DC no controlado al utilizar solo un diodo de conmutacin tenemos unarectificacin de media onda de la onda senoidal mientras que si usaramos un Puente de diodostendramos una rectificacin de onda completa la cual entregara mayor potencia entregada a lacarga.

En un conversor AC/DC no controlado cuando se utiliza de carga motores(carga inductiva) se debeutilizar un diodo de conmutacin en paralelo a la carga debido a que la inductancia de la cargaalmacena corriente esto hace que el semiconductor no se apague y contine conduciendo por elsemiciclo negativo por un pequeo tiempo , entonces si no se utilizara el diodo de conmutacin enparalelo dejara pasar un voltaje negativo en donde el voltaje medio entregado a la carga seria menor

Para poder observar la forma de onda de la corriente que pasa por la carga se coloca una resistenciade bajo valor con alta potencia en serie con la carga.

8 RECOMENDACIONES

Tener en cuenta la potencia de la carga en el caso de que sean motores de DC que no superen los12V alimentarlos con el secundario del trasformador y no con el voltaje de la fase.


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9 REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS Y DE LA WEB

Rashid, Muhammad. H. (1993). Electrnica de Potencia, Circuito, Dispositivos y Aplicaciones. (3aEdicin). Mxico: PEARSON EDUCACIN, S.A. Pgs. 172-178.

http://repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/4367/1/M-ESPEL-0014.pdf

http://ciecfie.epn.edu.ec/Electronica_Potencia/laboratorios/ep/hojas%20guias/2013a/prac7_ep.htm

Elaborado por:

Ing. Franklin Silva

Docente de la asignatura

Desarrollado por:

Mauricio NaranjoFernando Zapata

Jefe de Laboratorio

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