ELECTRONICA DE POTENCIA

1. Facultad Politécnica
Universidad Nacional del Este
ELECTRÓNICA INDUSTRIAL
I INTRODUCCIÓN
PROF. ING. GUSTAVO PAREDES
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2. Facultad
Introducción
Un sistema electrónico es un conjunto de circuitos que interactúan entre sí para obtener un resultado.
Una forma de entender los sistemas electrónicos consiste en dividirlos en las siguientes partes:
Entradas o Inputs – Sensores (o transductores) electrónicos o mecánicos que toman las señales (en
forma de temperatura, presión, etc.) del mundo físico y las convierten en señales de corriente o voltaje.
Ejemplo: El termopar, la fotoresistencia para medir la intensidad de la luz, etc.
Circuitos de procesamiento de señales – Consisten en artefactos electrónicos conectados juntos para
manipular, interpretar y transformar las señales de voltaje y corriente provenientes de los
transductores.
Salidas u Outputs – Actuadores u otros dispositivos (también transductores) que convierten las
señales de corriente o voltaje en señales físicamente útiles. Por ejemplo: un display que nos registre la
temperatura, un foco o sistema de luces que se encienda automáticamente cuando esté oscureciendo.
Básicamente son tres etapas: La primera (transductor), la segunda (circuito procesador) y la tercera
(circuito actuador).
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3. Facultad
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Ventilador de PC
controlado por
temperatura

4. Facultad
Introducción
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5. Facultad
Definición
■ La electrónica de potencia o electrónica de corrientes
fuertes es una técnica que se desarrolla a partir de la
electrónica y la electrotecnia gracias al avance
tecnológico de la fabricación de los semiconductores de
potencia, y pude definirse como la técnica de
modificaciones de la representación de la energía
eléctrica.
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6. Facultad
Definición
■ En electrónica de las corrientes débiles se da
prioridad a la ganancia y a la fidelidad, en
cambio en la electrónica de potencia la
característica mas importante es el rendimiento.
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7. Facultad
Un equipo de electrónica de potencia consta de:
■ Circuito de potencia: compuesto por semiconductores
de potencia y elementos pasivos que liga la fuente de
alimentación con la carga.
■ Circuito de mando: Elabora la información
proporcionada por primero y genera una señales de
excitación que determina la conducción de los
semiconductores controlados con una fase y secuencia
convenientes.
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8. Facultad
8
El objetivo de la
electrónica de
potencia es
precisamente el
estudio del circuito
de potencia y la
apropiada elección
de las señales de
excitación que ha de
proporcionar el
circuito de mando

9. Facultad
Introducción
El control tiene que ver con las características de estado estable y
dinámicas de sistemas de lazo cerrado.
La potencia tiene que ver con el equipo estático y rotatorio para la
generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica.
La electrónica tiene que ver con los dispositivos y circuitos de estado para
el procesamiento de que cumplan con los objetivos deseados en el control
En la electrónica de potencia se combinan la potencia, la electrónica y el control.
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10. Facultad
Introducción
La Electrónica de potencia se puede definir
como las aplicaciones de la de estado
Solido para el control y la conversión de la
energía eléctrica.
1)
semiconductores
de potencia que
se pueden
considerar como
el musculo, y
El equipo
moderno de
electrónica de
potencia
2) la
microelectrónica,
que tiene el
poder y la
inteligencia de
un cerebro.
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11. Historia de la electrónica de
Potencia
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12. Facultad
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13. Facultad
Esto es un rectificador de arco de mercurio, se
usaba en los ferrocarriles para convertir los 20.000
volts de corriente alterna de las usinas a los 800
voltios de corriente continua que usan los trenes
eléctricos en el tercer riel
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14. Facultad
Diodo Rectificador de Vacío
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15. Facultad
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16. Facultad
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17. DISPOSITIVOS
SEMICONDUCTORES DE
POTENCIA
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18. Facultad
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19. Facultad
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20. Facultad
Un diodo tiene dos
terminales: un cátodo y
un ánodo
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21. Facultad
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22. Facultad
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23. Facultad
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24. Facultad
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25. Facultad
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26. Facultad
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27. Facultad
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28. CARACTERÍSTICAS Y
ESPECIFICACIONES
DE LOS INTERRUPTORES
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29. Facultad
Interruptor Ideal
El dispositivo perfecto para los
circuitos de potencia es el conmutador
ideal ya que un conmutador ideal no
consume potencia:
P = v i
Con el interruptor abierto i = 0, con el
interruptor cerrado v = 0, por lo tanto
P = 0
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30. Facultad
Interruptor en Caso Practico.
un tiempo de demora (td)
un tiempo de subida (tr)
tiempo de almacenamiento (ts)
tiempo de bajada (tf) finitos
El tiempo
de
cerrado
(tenc).
tiempo
de
retardo
tiempo
de
subida.
tiempo de
almacenamiento
tiempo de
bajada.
tiempo de
abertura (tapag).
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31. Facultad
Interruptor en Caso Practico.
La pérdida de potencia por conmutación que resulta, PSW, durante los períodos de cerrado y abertura se determina con
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32. TIPOS DE CIRCUITOS
ELECTRÓNICOS DE POTENCIA
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33. Facultad
Clasificación y
ejemplo de los
convertidores
estáticos de
energía eléctrica
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34. Facultad
Rectificadores de diodo
Un circuito rectificador de diodo convierte el voltaje de ca en un voltaje fijo de cd.
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35. Facultad
Convertidores de ca-cd.
Un convertidor monofásico con dos tiristores conmutados naturales
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36. Facultad
Convertidores de ca-ca.
Estos convertidores se usan para obtener un voltaje variable de ca.
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37. Facultad
Convertidores de cd-cd.
Un convertidor de cd a cd se llama también recortador de picos, o regulador de conmutación.
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38. Facultad
Convertidores de cd-ca.
A un convertidor de cd a ca se le llama también inversor.
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39. Facultad
Clasificación según el tipo de conmutación
Conmutación natural: Cuando la fuente de tensión
primaria, presente a uno de los lados del convertidor,
facilita el paso a corte de los semiconductores.
Conmutación forzada: Cuando los conmutadores
controlables son llevados a corte y a conducción a
frecuencias mayores que la frecuencia de la red.
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40. Facultad
Clasificación según el tipo de semiconductor
Rectificador no controlado: Transforma la
corriente alterna de voltaje constante en corriente
continua de voltaje constante. Formado por diodos.
Rectificador controlado: Transforma la corriente
alterna de voltaje constante en corriente continua
de voltaje variable.
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41. Campos de Aplicación
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42. Facultad
Rectificadores:
Alimentación de todo tipo de sistemas electrónicos, donde se necesite energía eléctrica
en forma de corriente continua.
Control de motores de continua utilizados en procesos industriales: Máquinas
herramienta, carretillas elevadoras y transportadoras, trenes de laminación y papeleras.
Transporte de energía eléctrica en c.c. y alta tensión.
Procesos electroquímicos.
Cargadores de baterías.
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43. Facultad
Reguladores de alterna:
Calentamiento por inducción
Control de iluminación.
Control de velocidad de motores de inducción.
Equipos para procesos de electrodeposición.
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44. Facultad
Cambiadores de frecuencia:
Enlace entre dos sistemas energéticos
de corriente alterna no sincronizados.
Alimentación de aeronaves o grupos
electrógenos móviles.
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45. Facultad
Inversores:
Accionadores de motores de corriente alterna en todo
tipo de aplicaciones industriales.
Convertidores corriente continua en alterna para fuentes
no convencionales, tales como la fotovoltaica o eólica
SAI
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46. Facultad
Troceadores:
Alimentación y control de motores de continua.
Alimentación de equipos electrónicos a partir de baterías
o fuentes autónomas de corriente continua.
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47. Facultad
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48. DISEÑO DE EQUIPO DE
ELECTRÓNICA DE POTENCIA
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49. Facultad
DISEÑO DE EQUIPO
El diseño de un equipo de electrónica de
potencia se puede dividir en cuatro partes:
• Diseño de los circuitos de potencia.
• Protección de los dispositivos de potencia.
• Determinación de la estrategia de control
• Diseño de los circuitos lógicos y de compuerta
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50. VALORES CARACTERISTICOS DE
FORMAS DE ONDA PERIODICAS
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51. Facultad
DETERMINACIÓN DEL VALOR CUADRÁTICO
MEDIO DE LAS FORMAS DE ONDA
Idc = la componente de cd. Irms(1) e Irms(n) son los valores rms de los componentes fundamental
y de la n-ésima armónica, respectivamente.
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52. Facultad
Valores rms de formas de onda que se encuentran
con frecuencia
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53. Facultad
VALOR MEDIO DE LA FORMA DE ONDA
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54. Facultad
SERIES DE FOURIER
■ Un termino constante, la componente continua.
■ Un termino sinusoidal llamado componente fundamental, que es la misma
frecuencia a la que analiza.
■ Una serie de termino sinusoidales llamados componentes armónicos, cuya
frecuencia son múltiplos de la fundamental.
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55. Facultad
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