Electronica de Potencia

1. Tercer Laboratorio-Electrónica de Potencia 1
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FUENTE CONTINUA REGULADA CON UN PUENTE MONOFÁSICO
SEMICONTROLADO A TIRISTORES (SCR)
Objetivo: Conocer el funcionamiento del Tiristor y la función de regulación del
SCR en el control de energía eléctrica.
Equipos y Materiales
Un osciloscopio
Un Multimetro
Conectores
Dos Bornes de 12 terminales, 15 amperios
Modulo: DL 2626, transformador de alimentación
Modulo: DL 2603, grupo de Diodos
Modulo: DL 2605, grupo de SCR
Modulo: DL 2616, unidad de voltaje de referencia
Modulo: DL 2614, generador de voltaje de referencia
Modulo: DL 2613, fuente de alimentación 3 +
- 15vv
Modulo: DL 2635, carga universal.

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4. Tercer Laboratorio-Electrónica de Potencia 1
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TIRISTORES
Los tiristores constituyen una familia de dispositivos que pueden tomar diferentes nombres y
características, pero donde todos los elementos que la componen se basan en el
mismo principio de funcionamiento. Constructivamente son dispositivos de 4 capas
semiconductoras N-P-N-P y cuya principal diferencia con otros dispositivos de potencia
es que presentan un comportamiento biestable. Su construcción se debe en su
origen a General Electric en 1957 y la comercialización general comienza hacia 1960.
Los tiristores pueden tener 2, 3 o 4 terminales, y ser de conducción unilateral (un
solo sentido) o bilateral (en ambos sentidos). Ante una señal adecuada pasan de un estado
de bloqueo al de conducción, debido a un efecto de realimentación positiva. El pasaje
inverso, de conducción a bloqueo se produce por la disminución de la corriente principal
por debajo de un umbral. Funcionan como llaves, presentando dos estados posibles de
funcionamiento:
No conducción (abierto)
Conducción (cerrado)
La estructura base común consistente en múltiples capas P y N alternadas, puede
presentar algunas variaciones en los distintos el miembros de la familia, particularizando su
funcionamiento. La carga es aplicada sobre las múltiples junturas y la corriente de
disparo es inyectada en una de ellas.
Los dispositivos más conocidos de la familia de los tiristores para aplicaciones de
potencia son:
SRC (Silicon Controled Rectifiers)
TRIACS
GTO (Gate Turn Off)
Los primeros son unidireccionales diseñados para conmutar cargas con corrientes en
un solo sentido, cubriendo desde aplicaciones de muy baja potencia hasta las que requieren
el control de miles de voltios y amperes. Los TRIACS en cambio, son bidireccionales
y permiten la circulación de corriente en ambas direcciones para aplicaciones de
baja potencia. Finalmente, los GTO (Gate Turn Off) al igual que los SCR son
dispositivos deconducción unidireccional pero con la particularidad de poder ser
apagados mediante una señal de compuerta. Su uso se encuentra en aplicaciones de muy
elevada potencia
En particular, el SCR (Silicon Controlled Rectifier), si bien es solo uno de los miembros de la
familia de los tiristores es el mas caracterizado, por lo que se ha vuelto una
costumbre generalizada denominarlos por el nombre de la familia. En consecuencia, por
lo general, al utilizarse el término tiristor, en realidad se suele hacer referencia a los SCR, y
se los conoce inclusive así en el comercio, si bien en los manuales se lo ubica
correctamente con el nombre de SCR.

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Curvas características
En la figura se representa la curva característica de un tiristor (SCR) en la que se
aprecia la polarización directa e inversa de la tensión ánodo-cátodo VAK, con sus
cuatro regiones respectivas. Para el primer cuadrante se han incluido dos
gráficas, las correspondientes a una baja corriente de gate y a corriente nula. En estado
de conducción directa, la característica se asemeja a una resistencia de bajo valor, mientras
que con polarización inversa, una eventual conducción daría lugar a la destrucción del
tiristor en la región de avalancha por tensión excesiva.
Se incluyen a continuación los parámetros más significativos, respetando los subíndices:
F: (Forward) Directo
R: (Reverse) Inverso
En todos los casos, para asegurar su vida útil y una correcta operación, es indispensable
no superar los valores máximos suministrados por el fabricante.

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7. Tercer Laboratorio-Electrónica de Potencia 1
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Circuito a Implementar

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Procedimiento
1) Efectuar las conexiones que se muestra en el circuito a implementar de los
módulos. Verificar dichos conexiones antes de alimentar los módulos
en el siguiente orden.
a) DL 2613; DL2603.
Circuito Verificado y Alimentado

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2) Mediciones
2.1 Medir con el Osciloscopio en los puntos V12, V27 , V17, V67.
V12 V27 V17 V67
262V p-p 130Vp-p 136V p-p 128V p-p
2.2 Dibujar la forma de onda.
V12
V27

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V17
V67

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2.3 Medir con el Multímetro el voltaje alterno entre los puntos V12
V12: 90.1V
2.4 Conectar el Amperímetro entre los puntos 3 y 5 para leer la corriente
promedio.
Para las siguientes condiciones
a) V67 = 25 VDC = I 35 =
Vdc= I35= 0.24
b) V67 =50 VDC = I 35 =
Vdc= I35= 0.387A
3. Hallar los cálculos teóricos de:
Vdc= ∫
1
(− + )
Vdc= (1 + )
( - 1) = cos-1
α
α = 1.96
Vdc =
. √
(1 + cos(1.96))
Vdc = 25.16
Idc = 0.2516

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1
2
( − ( )cos( )
2
(( − ) + ( )cos( ) )
Vrms = 46.32V
Irms = 0.4632
Idc = ∫
Idc = (1 + cos( ))
Idc =
| .
(1 + (1.96))
Idc = 02508
4) Realizar la comparación del cálculo teórico con los resultados experimentales.
Voltaje en punto 6-7 Valor Teorico Valor experimental
Corriente 25.16 25A
Voltaje 0.251 0.25V

13. Tercer Laboratorio-Electrónica de Potencia 1
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5) Los SCR de que características mínimas (I promedio voltaje inverso)
recomendada para este rectificador controlado.
Características de control del SCR
Corresponden a la región puerta-cátodo y determinan las propiedades del circuito
de mando que responde mejor a las condiciones de disparo. Los fabricantes
definen las siguientes características:
-Tensión directa máx .....................................................................: VGFM
- Tensión inversa máx. ...................................................................: VGRM
- Corriente máxima..........................................................................: IGM
- Potencia máxima...........................................................................: PGM
- Potencia media..............................................................................: PGAV
- Tensión puerta-cátodo para el encendido.......................................VGT
- Tensión residual máxima que no enciende ningún elemento......... VGNT
- Corriente de puerta para el encendido...........................................: IGT
- Corriente residual máxima que no enciende ningún elemento.......: IGNT
Determinan la naturaleza del circuito de mando que mejor responde a las
condiciones de disparo.
Para la región puerta- cátodo los fabricantes definen entre otras las siguientes
caracteristicas
Vgfm, Vgrm, Igm, Pgm, Pgav, Vgt, Vgnt, Igt, Ignt.
Entre los anteriores destacan:
Vgt e Igt que determinan las condiciones de encendido del dispositivo
semiconductor.
Vgnt e Ignt que dan los valores máximos de corriente y de tensión, para los cuales
en condiciones normales de temperatura, los tiristores no corren el riesgo de
dispararse de modo indeseado.

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6)
Observaciones
-A la hora de hacer el armado del circuito se notó que los materiales entregados no
serían los suficientes por lo que se esperó al asistente del laboratorio.
-A la hora de hacer las mediciones con el multímetro se notó que este equipo
estaba un poco dañado las puntas y la carcasa del multímetro estaban en muy mal
estado.
-Se tuvo que pedir otra punta para poder calibrar el osciloscopio ya que el que nos
brindaron al inicio estaba en mal estado.
Conclusiones.
Cuando se produce una variación brusca de tensión entre ánodo y cátodo de un tiristor,
éste puede dispararse y entrar en conducción aún sin corriente de puerta.
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