Manual de practicas_de_electronica_de_potencia

1
MMMMMMMMAAAAAAAANNNNNNNNUUUUUUUUAAAAAAAALLLLLLLL DDDDDDDDEEEEEEEE
PPPPPPPPRRRRRRRRÁÁÁÁÁÁÁÁCCCCCCCCTTTTTTTTIIIIIIIICCCCCCCCAAAAAAAASSSSSSSS
ELECTRONICA DE POTENCIA
INGENIERÍA MECATRÓNICA

Universidad Politécnica de Zacatecas
´´Manual de
Asesor
Elaboro:
Fresnillo, Zac. A
Universidad Politécnica de Zacatecas
Ingeniería Mecatrónica
nual de prácticas de ELECTRONICA DE POTENCIA
Asesor: M.C. Felipe Espinoza Ramirez.
Elaboro: Felipe Espinoza Ramírez
Fresnillo, Zac. A Lunes 1 de Marzo del 2010.
2
prácticas de ELECTRONICA DE POTENCIA´´

3
Manual de
prácticas de
electrónica de
potencia.

4
INDICE.
A. Introducción 5
B. Notas sobre seguridad y funcionamiento 6
C. Practicas 7
1. - Dispositivos de disparo y control 7
2. - Curvas características de los transistores de potencia 9
3. - Tiristores 11
4. - Circuito de control de potencia con SCR (cargador de baterías, luces de emergencia, alarmas) 13
5. - Aplicaciones del TRIAC 16
6. - Simulación de circuitos rectificadores 19
7. - Circuitos rectificadores monofásicos y trifásicos 24
8. - Circuitos de conversión de CC a CC 28
9. - Controlador de tensión trifásica para cargas R-L 31
D. Bibliografía 32

5
INTRODUCCIÓN.
Este manual formara parte de la enseñanza de la materia de Electronica de Potencia. El manual contiene
ejercicios de nivel básico y nivel avanzado para practicas de Electronica de Potencia. Las practicas estan
diseñadas para que el alumno aplique lo aprendido en el aula con componentes reales.
Las prácticas están diseñadas para trabajar con el siguiente equipo:
- Simulacion por computadora con software simulacion
-Mesas de trabajo del laboratorio de electronica
- Circuitos y componentes electonicos de potencia.
-Microcontroladores
-PLC

6
ANTES DE REALIZAR CUALQUIER PRACTICA TOMAR EN CUENTA LAS SIGUIENTES
RECOMENDACIONES.
NOTAS SOBRE SEGURIDAD Y FUNCIONAMIENTO EN LA REALIZACIÓN DE LAS PRÁCTICAS DE NEUMÁTICA.
En atención a su propia seguridad, debería de tomarse en cuenta lo siguiente:
-El voltaje a utilizar en sus practicas será de 120 v de corriente alterna por lo que se debe tener mucho cuidado
al hacer las conexiones.
- No conectar en la etapa de control el voltaje de la etapa de carga.
- El voltaje que se va a utilizar en la etapa de control puede dañarnos físicamente o causar un corto circuito en
el circuito eléctrico del laboratorio, por lo que no se debe conectar esta etapa hasta haber realizado todas las
conexiones.
- Desconectar el circuito antes de hacer cualquier modificación al mismo, ya sea en la etapa de potencia como
en la de control.
- Revisar en la datasheet del fabricante que el compoenete de potencia que tenemos soporte el voltaje y
corriente que queremos controlar.
- Utilizar el equipo correcto al hacer las mediciones.

7
DESARROLLO DE PRÁCTICA
Fecha:
Nombre de la
asignatura:
Electrónica de Potencia
Nombre:
Dispositivos de disparo y control
Número : 1 Duración (horas) : 5
Resultado de
aprendizaje:
El alumno aplicará elementos de excitación y control de
potencia mediante dispositivos de estado sólido y
electromecánicos
Justificación
Sector o subsector para el desarrollo de la práctica:
Actividades a desarrollar:
Aplicar el circuito de excitación adecuado.
Implementar un circuito mediante relevadores.
Implementar una etapa de excitación aislada mediante optoacopladores y/o relevador.
Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica:
EP: Circuito de interfase con optoacoplador y/o relevador
ED: considera las especificaciones técnicas de los dispositivos
EP: circuito interruptor de potencia con relevador
DESARROLLODESARROLLODESARROLLODESARROLLO DE PRACTICADE PRACTICADE PRACTICADE PRACTICA

8
Descripción:
Observaremos el uso y conexión del opto acoplador y el relevador para ser usados como
aisladores entre la etapa de control y potencia.
Secuencia:
1. Polarizar el optoacoplador
2. Inyectarle un pulso a la entrada del optoacoplador por medio de un switch.
3. Conectarle un visualizador a la salida(LED)
4. Hacer la coneccion del relevador, y continuar con los pasos 2 y 3.
Material necesario:
Relevador
Optoacoplador
Switch
LED
Mesas de laboratorio.
Esquema:
Debido a que al entrar a esta asignatura los alumnos ya llevaron la materia de electrónica
analógica.
Ya no se les da un diagrama de conexión, puesto que la idea con esta práctica es que ellos vean
que lo que aprendieron en la otra asignatura también se aplica en esta práctica.
Ellos deberán descargar la datasheet de los dispositivos y distinguir entre la parte de potencia y
la parte de baja potencia o control.
Solo se les indica que el opto acoplador es un arreglo de un LED y un Transistor y que el
relevador es un arreglo de switchs activados por una bobina.
Conclusiones:
El alumno es capaz de hacer las conecciones y polarizaciones necesarias para el uso de estos
componentes como aisladores entre la etapa de potencia y la de control.

9
Fecha:
Nombre de la
asignatura:
Nombre:
Curvas características de los transistores de potencia
Resultado de
aprendizaje:
El alumno analizará los transistores de potencia
Justificación
Familiarizarse con los diferentes tipos de transistores de potencia y sus encapsulados.
Interpretar de forma correcta la hoja de datos del transistor y sus especificaciones.
ED: considera las especificaciones técnicas de los dispositivos para
obtener las curvas características
ED: obtiene de manera correcta los valores nominales de tensión y
corriente para cada transistor de potencia
Descripción:
Obtendremos las curvas características del transistor por medio de simulación y elaboración del
circuito físico.
DESARROLLO DE PRACTICADESARROLLO DE PRACTICADESARROLLO DE PRACTICADESARROLLO DE PRACTICA

10
Secuencia:
1. Simular el circuito que se encuentra en la parte de esquema.
2. Obtener sus curvas características colocándole un osciloscopio entre colector-emisor,
además medir el voltaje y la corriente en la base.
3. Armar el circuito en su protoboard y obtener las curvas características y medirle voltaje y
corriente en la base.
4. El foco nos indica cuando el transistor ya se encuentra en la zona de saturación.
Material necesario:
cantidad material N de parte N de identificación
1 PC con simulador
1 Transistor de potencia
1 Protoboard
Mesa de trabajo
Material para elaborar el circuito
Esquema:
Conclusiones:
El alumno observa las diferentes regiones en las que trabaja el transistor, región activa y región
de saturación, y observa como al llegar a la región de saturación el transistor se comporta como
un interruptor.

11
Fecha:
Nombre de la
asignatura:
Nombre:
Tiristores
Resultado de
aprendizaje:
EL alumno analizará los tiristores como dispositivos de
potencia
Justificación
Familiarizarse con los distintos tipos de tiristores.
Interpreta las diferentes aplicaciones de los tiristores
Evaluar las propiedades del tiristor frente a otros dispositivos de estado sólido en manejo de altas
potencias.
ED: considera las especificaciones técnicas de los dispositivos
EP: Circuito funcionando en simulación
EP: Circuito de potencia diseñado con tiristores

12
Descripción:
Revisar físicamente la diferencia entre los diferentes tiristores y revisar el datasheet del
fabricante para cada uno de los tiristores y comparar cada uno de los parámetros vistos en clase
con los que nos ofrece el fabricante.
Secuencia:
1. Revisar físicamente cada uno de nuestros tiristores.
2. Revisar los datos que tiene el fabricante en su datasheet
Material necesario:
PC
Tiristores diferentes
Esquema:
Conclusiones:
El alumno es capaz de encontrar la información necesaria para poder hacer buen uso de los
diferentes tiristores y entiende lo que quiere decir cada parámetro que nos ofrece el fabricante.

13
Fecha:
Nombre de la
asignatura:
Nombre:
Circuito de control de potencia con SCR (cargador de
baterías, luces de emergencia, alarmas)
Resultado de
aprendizaje:
El alumno analizará la operación y aplicación de los SCR
como dispositivos de control de potencia
Justificación
Implementar un sistema de conversión de corriente alterna a corriente continua mediante SCRs.
Implementar un circuito de control para SCRs mediante control cosenoidal.
Familiarizarse con el manejo de la corriente alterna (120VCA) con sus debidas precauciones.
EP: Formas de onda de entrada en la carga de los circuitos de control de
potencia mediante SCR
ED: interpreta parámetros eléctricos de los SCR
ED: Descripción del funcionamiento de los circuitos SCR
EP: circuito de control de potencia con SCR
EP: Reporte técnico de la práctica

14
Descripción:
Elaborar el circuito propuesto en el esquema y observar las señales a la entrada y la salida de
nuestro circuito.
Secuencia:
1. Realizar el circuito propuesto en el esquema
2. Inyectarle voltaje de 120 alterno y observar el voltaje que nos entrega a la salida por medio de
un osciloscopio
3.
4.
Material necesario:
1 SCR
Resistencias
Mesa de laboratorio
Protoboard
Esquema:

15
Conclusiones:
El alumno aprende a disparar un SCR por medio de control en la compuerta(fig. 2) y rectificar un
voltaje AC con SCR(fig. 1).
Fig. 1
Fig. 2

16
Fecha:
Nombre de la
asignatura:
Nombre:
Aplicaciones del TRIAC
Resultado de
aprendizaje:
El alumno analizará la operación y aplicación de los TRIACS
como dispositivos de control de potencia de corriente alterna
Justificación
Control de iluminación con TRIACs.
Aplicación del TRIAC como actuador en corriente alterna.
EP: Curvas características
EP: Parámetros eléctricos obtenidos mediante la simulación y la
experimentación

17
Descripción:
Realizar el circuito propuesto en el esquema para el control de iluminación por medio del TRIAC.
El circuito propuesto es conocido como DIMMER.
Secuencia:
1. Elaborar el circuito propuesto en esquema.
2. Conectar el circuito a la salida de CA.
3. Variar el potenciómetro y observar lo que pasa con la intensidad luminosa del foco.
4. Variar la resistencia hasta que el foco de la máxima ilumniacion, desconectar de la corriente y
medir la resistencia del potenciómetro.
5. Volver a conectar a la CA y variar el potenciómetro hasta que el foco se apague, desconectar
de la corriente y medir la resistencia del potenciómetro.
6. Medir el voltaje en la carga y en la compuerta.
Material necesario:
1 Triac
1 Diac
1 Capacitor
Resistencia
1 Potenciómetro
1 Foco
Esquema:

18
Conclusiones:
El alumno conoce la forma de disparar un TRIAC y observa como se puede mantener disparado
el mismo con un pulso constante en la compuerta.

19
Fecha:
Nombre de la
asignatura:
Nombre:
Simulación de circuitos rectificadores
Número : 6 Duración
(horas) :
4
Resultado de
aprendizaje:
El alumno interpretará el funcionamiento de los circuitos de
rectificación de señales de ca a cd
Justificación
Simular mediante software (tyna, multisim, etc.) los circuitos rectificadores con sus diferentes topologías.
Obtener las graficas en simulación de corrientes y voltajes del circuito implementado (formas de onda de
voltaje de entrada, voltaje de salida, corrientes, señal de disparo, etc).
EP: Análisis del resultado de la simulación del circuito de rectificación
monofásico
ED: aplica sus conocimientos sobre tiristores

20
Descripción:
Realizar la simulación de los diferentes tipos de rectificadores de potencia, como son los
monofásicos media onda y onda completa, con uno o dos diodos o en puente y los trifásicos.
Secuencia:
1. Simular los circuitos en la PC.

21
Material necesario:
cantidad Material N de parte N de identificación
PC
Simulador
Esquema:
Rectificador monofásico con carga RL

22
Rectificador trifásico en puente con carga RL.

23
Rectificador monofásico controlado con SCR

24
Fecha:
Nombre de la
asignatura:
Nombre:
Circuitos rectificadores monofásicos y trifásicos
Resultado de
aprendizaje:
El alumno interpretará el funcionamiento de los circuitos
de rectificación de señales de ca a cd
Justificación
Interpreta los circuitos de rectificación mediante diodos y SCRs obteniendo las mediciones correctas,
valores promedio, rms, potencia, para diferentes tipos de cargas R, y RL.
Implementa circuitos rectificadores de potencia con diodos y SCRs de medio puente, puente completo y
trifásicos.
EP: Circuito de rectificación monofásico controlado por fase
Descripción:
Secuencia:
1. Hacer la conexión del primer circuito rectificador propuesto en esquema y ver en el
osciloscopio la forma de onda de entrada y de salida y hacer lo mismo con los demás.

25
Material necesario:
Diodos de potencia
SCR
Resistencias
Protoboard
Osciloscopio
Esquema:

26
Rectificador trifásico en puente con carga RL.

27
Rectificador monofásico controlado con SCR
Conclusiones:
El alumno conoce y comprende la implementación y uso de los rectificadores de ca a cd.

28
Fecha:
Nombre de la
asignatura:
Nombre:
Circuitos de conversión de CC a CC
Resultado de
aprendizaje:
El alumno interpretará el funcionamiento de los circuitos de
conversión de señales de corriente directa a corriente
directa y a corriente alterna y aplica la técnica de
modulación por ancho de pulso PWM
Justificación
Implementar un circuito de conversión de corriente directa a corriente directa en base a la topología
reductora (buck).
Implementar un circuito de conversión de corriente directa a corriente directa en base a la topología
elevadora (boost).
Implementar la técnica de control PWM con circuito integrado SG3525.
EP: circuito de conversión de CC a CC
EP: circuito de modulación por ancho de pulso

29
Descripción:
Implementar el circuito de bajada de la figura 1 del area de esquema, observar que pasa con el voltaje
en la salida cuando solo se utiliza el interruptor.
Cambiar el interruptor por un tiristor, dispararlo a diferentes frecuencias y observar como es el voltaje en
la salida en las diferentes frecuencias.
Implementar el circuito de subida de la fig 2 y observar la salida.
Secuencia:
1. Implementar el circuito con un interruptor.
2. Medir el voltaje de la salida.
3. Cambiar el interruptor por un tiristor y dispararlo a una frecuencia constante.
4. Medir el voltaje de salida.
5. Cambiar la frecuencia de disparo del tiristor.
6. Medir el voltaje a la salida
7. Implementar el circuito de subida de la fig 2.
8. Medir voltaje de salida.
Material necesario:
1 Interruptor
Tiristores diferentes
4 SCR
Resistencias
Diodos
Capacitores
Mesa de trabajo
Esquema:
FIG. 1

30
Conclusiones:
El alumno analizara el uso de los tiristores como interruptor y además observara como reducir y elevar el
voltaje de dc.
FIG. 2

31
Fecha:
Nombre de la
asignatura:
Nombre:
controlador de tensión trifásica para cargas R-L
Resultado de
aprendizaje:
El alumno controlará la velocidad de motores de inducción
Justificación
Implementación de un inversor trifásico mediante MOSFETs
Implementar en el inversor la técnica de modulación PWM senoidal (SPWM).
EP: Sistema de control de velocidad de motores implantado con
circuitos de electrónica de potencia
Descripción:
Secuencia:

32
Material necesario:
Esquema:
Conclusiones:

33
BIBLIOGRAFÍA.
Electronica de Potencia
Muhamad Rashid

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