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Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 1 de 40 Revisó Aprobó Autorizó Presidente de Academia ING. Jimer Emir Loria YAh Coordinador del PE ARQ. Ramiro José González Horta Dirección Académica Lic. Miguel Ángel Cohuó Ávila MANUAL DE PRÁCTICAS DE ELECTRÓNICA DE POTENCIA PROGRAMA EDUCATIVO: INGENIERIA MECATRÓNICA. Elaboro: Ing. Carlos Alberto Decena Chan, M.I.A Ing. Josué Abraham Manrique Ek, M.C Calkiní, Campeche, (Junio de 2016) Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 2 de 40 ÍNDICE CONCEPTO PÁGINAS PRESENTACIÓN ............................................................................................................................. 6 OBJETIVO GENERAL ..................................................................................................................... 7 SEGURIDAD ..................................................................................................................................... 7 Usuarios: ........................................................................................................................................ 7 Equipos, herramientas y consumibles: ..................................................................................... 8 PRACTICA 1. RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA CON CARGA RESISTIVA ............................................ 10 -INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 10 -OBJETIVO .................................................................................................................................. 10 -LUGAR ........................................................................................................................................ 10 -SEMANA DE EJECUCIÓN ...................................................................................................... 11 - MATERIAL Y EQUIPO ............................................................................................................ 11 -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA ........................................................................................ 12 - EVALUACIÓN Y RESULTADOS ........................................................................................... 13 -REFERENCIAS ......................................................................................................................... 14 -ANEXOS ..................................................................................................................................... 14 PRACTICA 2. RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA CON DIODO DE LIBRE CIRCULACIÓN ....................... 15 -INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 15 -OBJETIVO .................................................................................................................................. 16 -LUGAR ........................................................................................................................................ 16 Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 3 de 40 -SEMANA DE EJECUCIÓN ...................................................................................................... 16 - MATERIAL Y EQUIPO ............................................................................................................ 16 DESARROLLO DE LA PRÁCTICA .......................................................................................... 17 - EVALUACIÓN Y RESULTADOS ........................................................................................... 18 -REFERENCIAS ......................................................................................................................... 19 -ANEXOS ..................................................................................................................................... 19 PRACTICA 3. ACTIVACIÓN DE UN SCR ............................................................................................... 20 -INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 20 -OBJETIVO .................................................................................................................................. 21 -LUGAR ........................................................................................................................................ 22 -SEMANA DE EJECUCIÓN ...................................................................................................... 22 - MATERIAL Y EQUIPO ............................................................................................................ 22 -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA ........................................................................................ 24 - EVALUACIÓN Y RESULTADOS ........................................................................................... 26 -REFERENCIAS ......................................................................................................................... 26 -ANEXOS ..................................................................................................................................... 27 PRACTICA 4. RECTIFICADOR CONTROLADOR DE ONDA COMPLETA. ........................... 28 -INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 28 -OBJETIVO .................................................................................................................................. 28 -LUGAR ........................................................................................................................................ 28 -SEMANA DE EJECUCIÓN ...................................................................................................... 29 - MATERIAL Y EQUIPO ............................................................................................................ 29 -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA ........................................................................................ 30 Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 4 de 40 - EVALUACIÓN Y RESULTADOS ........................................................................................... 30 -REFERENCIAS ......................................................................................................................... 31 -ANEXOS ..................................................................................................................................... 31 PRACTICA 5. ACTIVACIÓN DE UN TRIAC ............................................................................... 32 -INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 32 Funcionamiento del Triac ........................................................................................................... 32 -OBJETIVO .................................................................................................................................. 33 -LUGAR ........................................................................................................................................ 33 -SEMANA DE EJECUCIÓN ...................................................................................................... 33 - MATERIAL Y EQUIPO ............................................................................................................ 33 -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA ........................................................................................34 - EVALUACIÓN Y RESULTADOS ........................................................................................... 34 -REFERENCIAS ......................................................................................................................... 35 -ANEXOS ..................................................................................................................................... 35 PRACTICA 6. CONSTRUCCIÓN DE UN INVERSOR BÁSICO. ................................................................. 36 -INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 36 -OBJETIVO .................................................................................................................................. 37 -LUGAR ........................................................................................................................................ 37 -SEMANA DE EJECUCIÓN ...................................................................................................... 37 - MATERIAL Y EQUIPO ............................................................................................................ 37 -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA ........................................................................................ 38 - EVALUACIÓN Y RESULTADOS ........................................................................................... 39 -REFERENCIAS ......................................................................................................................... 39 Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 5 de 40 -ANEXOS ..................................................................................................................................... 40 Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 6 de 40 PRESENTACIÓN El manual – Guía del experimento de laboratorio de Electrónica de Potencia, es un material de trabajo que será utilizado en el proceso de instrucción para objetivizar el contenido de la enseñanza de la misma y vincular la teoría con la práctica. Con este instructivo se pretende desarrollar habilidades básicas y especificas al estudiante de Ingeniería en las diferentes especialidades que se ofrecen en el Instituto Tecnológico Superior de Calkiní (ITESCAM). Los experimentos de este manual proceden de diferentes fuentes adaptados a los objetivos que se propone alcanzar la asignatura Electrónica de Potencia y a los recursos didácticos disponibles en el laboratorio del ITESCAM. Las instrucciones para la realización de los experimentos están bien detalladas, las ideas conceptuales de cada experiencia vienen acompañadas de una breve introducción y se agrega un cuestionario de preguntas fundamentales, que deben ser contestadas por el estudiante en cada práctica. Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 7 de 40 Al estudiante se le requiere que antes de comenzar un experimento lea las instrucciones generales del manual, así también la exposición teórica para que alcance una comprensión clara de lo que va a hacer. Se le recomienda, además que conserve un registro de la experiencia y de las medidas realizadas de suerte que en todo momento tenga los datos necesarios y la información suficiente para conocer los concernientes al experimento realizado. Se describe el alcance del manual de prácticas y se da una breve explicación del fundamento teórico de la asignatura. OBJETIVO GENERAL Diseñar circuitos electrónicos de potencia y convertidores de energía, para el arranque, control y protección de motores eléctricos de corriente alterna y directa de uso industrial con dispositivos electromagnéticos y de estado sólido. SEGURIDAD En un laboratorio de Electrónica de Potencia es absolutamente necesario establecer ciertas reglas de conducta, de cuyo cumplimiento dependen el orden en el trabajo, la comodidad y la seguridad de todos los participantes. A continuación se ofrecen algunas reglas generales que deben leerse cuidadosamente: Usuarios: Otorgar el acceso a los usuarios aceptados. Indicar a los usuarios el área asignada para su trabajo. Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 8 de 40 Indicar a los usuarios los lugares destinados para objetos personales. Indicar a los usuarios las ubicaciones de los extintores, botiquines de primeros auxilios y salidas de emergencia. Indicar a los usuarios las ubicaciones de los botones de emergencia y explicar su uso apropiado. Explicar a los usuarios el uso apropiado y seguro de las instalaciones de electricidad, agua, aire comprimido, criogénicos, etc. Informar a los usuarios con anticipación sobre el mantenimiento de equipos y obras programadas al interior de las instalaciones. Comunicar con los usuarios de los laboratorios y talleres para entender sus necesidades. Equipos, herramientas y consumibles: Identificar, junto con los usuarios, los equipos, herramientas y consumibles que se requieran y solicitar su adquisición. Pruebas y puesta en marcha de equipos o herramientas de nueva adquisición. Mantener el inventario de equipo, herramientas y consumibles. Ejercer el presupuesto apropiadamente. Mantenimiento y seguridad Coordinar las labores de limpieza y orden en el laboratorio o taller. Vigilar el buen uso del laboratorio o taller. Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 9 de 40 Encargarse del mantenimiento preventivo y correctivo de los equipos e instrumentos del laboratorio o taller. Promover y estar al tanto de la realización del mantenimiento preventivo y correctivo de la infraestructura a cargo de la Comisión de Operatividad y Seguridad. Encargarse de que se realice el mantenimiento de los extintores, botiquines de primeros auxilios, y botones de emergencia. Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 10 de 40 PRACTICA 1. RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA CON CARGA RESISTIVA -INTRODUCCIÓN La energía eléctrica puede ser producido en dos formas: alterna y directa, la forma de energía eléctrica en que se manifiesta depende del mecanismo empleado para su producción. A veces es necesario utilizar energía eléctrica alterna o energía eléctrica directa, sin embargo existen circuitos electrónicos que pueden hacer conversiones de corriente alterna a directa o de directa a alterna, en la primera el circuito se llama rectificador y en el segundo se llama inversor. En esta práctica aplicaremos un circuito rectificador para su estudio. Los diodos rectificadores son un grupo importante de los diodos semiconductores. Además de la rectificación, hay otros usos a los cuales puede aplicarse este tipo de diodos. De hecho, muchos diodos en esta categoría se conocen como diodos de propósito general. En esta práctica usted aprenderá a construir un circuito rectificador de media onda, medirá los parámetros básicos como valor pico de voltaje, voltaje rms, corriente media, potencia absorbida por la resistencia y factor de potencia. -OBJETIVO El alumno calculara y medirá los parámetros básicos en un rectificador de media onda con carga resistiva. -LUGAR La práctica se realizara en el laboratorio de Ciencias Básicas. (Considerando el reglamento descrito anteriormente) Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 11 de 40 -SEMANA DE EJECUCIÓN La Práctica Rectificador De Media Onda Con Carga Resistiva De Laboratorio De Electrónica de Potencia,se realizara la 2 semana de la asignatura. - MATERIAL Y EQUIPO Clavija de dos conductores fase y neutro, Cable dúplex 1 metro No 14 Cinta aislante negra. Pinzas de punta y de corte Desarmador plano y de cruz Fuente de energía alterna de 110 volts 1 transformador de 110 volts a 12 o 24 volts con o sin derivación central 2 diodos de potencia de 3 amperes. 6 caimanes con cables 1 resistencia de potencia de 5 Ohms. 1 protoboard 1 multímetro digital 1 osciloscopio. 1 calculadora científica 1 lápiz Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 12 de 40 1 cuaderno de notas -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA Paso 1. Diagrama de construcción Figura .1 Diagrama de construcción Con ayuda del profesor construya físicamente en el protoboard el diagrama esquemático que se muestra en la figura 2.1 Paso 2. Conecte la clavija el alambre número 14 con el desarmador de estrella y el otro extremos corte el aislante para conectarlo a las entradas dl transformador (donde entran los 110 volts) Paso 3. Luego conecte con ayuda de los caimanes la entrada del circuito al protoboard. Paso 4. Verifique la continuidad entre los conductores conectados Paso 5. Conecte con cuidado a la línea de 110 volts la clavija Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 13 de 40 Paso 6. Mida el voltaje en la selección de voltaje alterno del multímetro la entrada del transformador apunte el valor obtenido y calcule el valor pico Paso 7. Mida el voltaje a la salida del transformador con el multímetro digital y anote este valor y calcule el valor pico a la salida del transformador Paso 8. Mida el voltaje en los extremos del diodo con el multímetro digital Paso 9. Mida el voltaje a la salida del diodo con el multímetro digital Paso 10. Prenda el osciloscopio, verifique que esta calibrado y mida el voltaje a la salida del transformador y su frecuencia. Y dibuje la forma de onda en el cuaderno. Paso 11. Mida la forma de onda con el osciloscopio a través del diodo y dibújelo con su amplitud adecuada. - EVALUACIÓN Y RESULTADOS El alumno entregara un reporte de práctica con los siguientes criterios Portada Introducción Justificación Metodología y desarrollo Obtención de resultados Resultados y discusiones Anexos Referencias bibliográficas. Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 14 de 40 -REFERENCIAS Boylestad, R. y Nashelsky L. (2009). Electrónica, Teoría de circuitos (8ª Ed.). México. Pearson Educación. Malvino, A. (2007). Principios de electrónica (7ª Ed.). México. Mc Graw HillBoylestad Robert L., Nashelsky Louis (2009) Electrónica Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos, México, Décima edición, Editorial Prentice Hall. Electrónica de potencia, circuitos, dispositivos y aplicaciones, M. H. Rashid 2nd ed.,Prentice Hall, 1995. Nota: Se presenta el listado de bibliografías utilizadas en el fundamento teórico y en el desarrollo de la práctica en sistema de referencia APA. -ANEXOS Se recomienda poner en anexos las partes del trabajo que, intercaladas en medio del texto romperían la continuidad de lectura del mismo, por ejemplo deducciones detalladas de alguna expresión, cálculos largos y detallados, códigos y enumeración detallada de algunos componentes. El docente según considere podría proporcionar tablas de valores, indicadores, manuales de equipos u otro Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 15 de 40 PRACTICA 2. RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA CON DIODO DE LIBRE CIRCULACIÓN -INTRODUCCIÓN Los circuitos electrónicos que demandan grandes cantidades de corrientes usan una primera etapa de rectificación de voltaje por lo que es necesario que una gran cantidad de energía sea recuperada esto es posible con el empleo de un diodo colocado en paralelo con la carga LR. El diodo de libre circulación tiene otros nombres como: diodo de rodada libre, diodo de rueda libre, diodo de marcha libre, la función de este dispositivo al ponerlo en paralelo con la carga resistiva inductiva, es eliminar el efecto inductivo en una carga como la de un motor, esto es que si existen voltajes negativos con una carga inductiva el diodo entra en conducción liberando este voltaje que puede dañar circuitería o algunos componentes electrónicos En esta práctica determinaremos la corriente y la tensión media y en la carga la potencia absorbida por la resistencia. Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 16 de 40 -OBJETIVO El alumno construirá y medirá los parámetros básicos en un rectificador de media onda con diodo de libre circulación -LUGAR La práctica se realizara en el laboratorio de Ciencias Básicas. (Considerando el reglamento descrito anteriormente) -SEMANA DE EJECUCIÓN La Práctica Rectificador de media onda con diodo de libre circulación De Laboratorio De Electrónica de Potencia, se realizara la 3 semana de la asignatura. - MATERIAL Y EQUIPO Clavija de dos conductores fase y neutro, Cable dúplex 1 metro No 14 Cinta aislante negra. Pinzas de punta y de corte Desarmador plano y de cruz Fuente de energía alterna de 110 volts 1 transformador de 110 volts a 12 o 24 volts con o sin derivación central 2 diodos de potencia de 3 amperes. 6 caimanes con cables 1 resistencia de potencia de 5 Ohms. Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 17 de 40 1 inductor de 25mL 1 protoboard 1 multímetro digital 1 osciloscopio. 1 calculadora científica 1 lápiz 1 cuaderno de notas DESARROLLO DE LA PRÁCTICA Figura 1. Diagrama de conexión Paso 1. Con ayuda del profesor construya físicamente en el protoboard el diagrama esquemático que se muestra en la figura 2.1 Paso 2. Conecte la clavija el alambre número 14 con el desarmador de estrella y el otro extremos corte el aislante para conectarlo a las entradas dl transformador (donde entran los 110 volts) Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 18 de 40 Paso 3. Luego conecte con ayuda de los caimanes la entrada del circuito al protoboard. Paso 4. Verifique la continuidad entre los conductores conectados Paso 5. Conecte con cuidado a la línea de 110 volts la clavija Paso 6. Mida el voltaje en la selección de voltaje alterno del multímetro la entrada del transformador apunte el valor obtenido y calcule el valor pico Paso 7. Mida el voltaje a la salida del transformador con el multímetro digital y anote este valor y calcule el valor pico a la salida del transformador Paso 8. Mida el voltaje en los extremos del diodo con el multímetro digital Paso 9. Mida el voltaje a la salida del diodo con el multímetro digital Paso 10. Prenda el osciloscopio, verifique que esta calibrado y mida el voltaje a la salida del transformador y su frecuencia. Y dibuje la forma de onda en el cuaderno. Paso 11. Mida la forma de onda con el osciloscopio a través del diodo y dibújelo con su amplitud adecuada. Paso 12. Mida la forma de onda a través del diodo de marcha libre y dibújelo con su amplitud adecuada. Paso 13. Mida la forma de onda a través de la resistencia. Paso 14. Compare las formas de onda en una sola gráfica. - EVALUACIÓN Y RESULTADOS El alumno entregara un reporte de práctica con los siguientes criterios Portada Introducción Justificación Metodología y desarrollo Obtención de resultados Resultados y discusiones Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DEPRÁCTICAS Página: 19 de 40 Anexos Referencias bibliográficas. -REFERENCIAS Boylestad, R. y Nashelsky L. (2009). Electrónica, Teoría de circuitos (8ª Ed.). México. Pearson Educación. Malvino, A. (2007). Principios de electrónica (7ª Ed.). México. Mc Graw HillBoylestad Robert L., Nashelsky Louis (2009) Electrónica Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos, México, Décima edición, Editorial Prentice Hall. Electrónica de potencia, circuitos, dispositivos y aplicaciones, M. H. Rashid 2nd ed.,Prentice Hall, 1995. Nota: Se presenta el listado de bibliografías utilizadas en el fundamento teórico y en el desarrollo de la práctica en sistema de referencia APA. -ANEXOS Se recomienda poner en anexos las partes del trabajo que, intercaladas en medio del texto romperían la continuidad de lectura del mismo, por ejemplo deducciones detalladas de alguna expresión, cálculos largos y detallados, códigos y enumeración detallada de algunos componentes. El docente según considere podría proporcionar tablas de valores, indicadores, manuales de equipos u otros. Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 20 de 40 PRACTICA 3. ACTIVACIÓN DE UN SCR -INTRODUCCIÓN Rectificador controlado de silicio, estos elementos semiconductores son muy utilizados para controlar la cantidad de potencia que se entrega a una carga, donde: A = ánodo C = cátodo, también representado por la letra K G = compuerta o gate Tomemos en cuenta el gráfico siguiente: ver que es un circuito de corriente continua Normalmente el SCR se comporta como un circuito abierto hasta que activa su compuerta (GATE) con una pequeña corriente (se cierra el interruptor S) y así este conduce y se comporta como un diodo en polarización directa. Si no existe corriente en la compuerta el tiristor no conduce. Lo que sucede después de ser activado el SCR, se queda conduciendo y se mantiene así. Si se desea que el tiristor deje de conducir, el voltaje +V debe ser reducido a 0 Voltios. Si disminuimos lentamente la tensión, el tiristor seguirá conduciendo hasta que por el pase una cantidad de corriente menor a la llamada "CORRIENTE DEMANTENIMIENTO O DE RETENSION", lo que causará que el SCR deje de conducir aunque la tensión VG (voltaje de la compuerta con respecto a tierra no sea cero. Como se puede ver el SCR, tiene dos estados: Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 21 de 40 Estado de conducción, en donde la resistencia entre ánodo y cátodo es muy baja Estado de corte, donde la resistencia es muy elevada El SCR y la corriente Alterna Se usa principalmente para controlar la potencia que se entrega a una carga. (En el caso de la figura es un bombillo o foco) La fuente de tensión puede ser de 110V c.a., 120V c.a., 240V c.a., etc. El circuito R C produce un corrimiento de la fase entre la tensión de entrada y la tensión en el condensador que es la que suministra la corriente a la compuerta del SCR. Puede verse que el voltaje en el condensador (en azul) está atrasado con respecto al voltaje de alimentación (en rojo) causando que el tiristor conduzca un poco después de que el tiristor tenga la alimentación necesaria para conducir. Durante el ciclo negativo el tiristor se abre dejando de conducir Si se modifica el valor de la resistencia, por ejemplo si utilizamos un potenciómetro, se modifica el desfase que hay entre las dos tensiones antes mencionadas ocasionando que el SCR se active en diferentes momentos antes de que se desactive por el ciclo negativo de la señal y deje de conducir. -OBJETIVO El alumno aprenderá a conectar de forma adecuada un SCR para de modo de operación Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 22 de 40 -LUGAR La práctica se realizara en el laboratorio de Ciencias Básicas. (Considerando el reglamento descrito anteriormente) -SEMANA DE EJECUCIÓN La Práctica Activación de un SCR se realizara en el laboratorio de Electrónica de Potencia la 5 semana de la asignatura. - MATERIAL Y EQUIPO Clavija de dos conductores fase y neutro, Cable dúplex 1 metro No 14 Cinta aislante negra. Pinzas de punta y de corte Desarmador plano y de cruz Fuente de energía alterna de 110 volts 1 transformador de 110 volts a 12 o 24 volts con o sin derivación central 2 diodos de potencia de 3 amperes. 6 caimanes con cables 1 resistencia de potencia de 5 Ohms. Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 23 de 40 1 inductor de 25mL 1 protoboard 1 multímetro digital 1 osciloscopio. 1 calculadora científica 1 lápiz 1 cuaderno de notas Fuente de voltaje de 12V Resistores: 330 ohms a 1/4W y 330 ohms a 1/2W 1 Potenciómetro 2 switch 1 SCR para 3A 1 foco de 12V EQUIPO Osciloscopio Multímetro Transformador 12V a 3A Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 24 de 40 -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA Paso 1. Conectar el diagrama de conexión Figura 1. a) Diagrama de conexión de la carga y en el cátodo con respecto a tierra (siwcht abierto) Paso 2. Graficar la señal en la carga y en el cátodo con respecto a tierra, un transformador de 12V al estar encendido y apagado. Paso 3. Explique la diferencia en las gráficas. 1. ¿Cuál es el funcionamiento de cada uno de los switchs para cada caso? 2. Explica la diferencia en el modo de operación Al estar los dos switch cerrados hay un nivel de D.C. de 800mV. Uno de los switch Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 25 de 40 SW1 es el que activa el SCR así que mientras mande un primer pulso y active Gate el foco va a prender aun si este se abre después. La práctica consecuentemente contiene un siguiente inciso lo cual se plantea en la figura siguiente continuación. Figura 2. b) Diagrama de conexión de la carga y en el cátodo con respecto a tierra (siwcht cerrado) Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 26 de 40 - EVALUACIÓN Y RESULTADOS El alumno entregara un reporte de práctica con los siguientes criterios Portada Introducción Justificación Metodología y desarrollo Obtención de resultados Resultados y discusiones Anexos Referencias bibliográficas. -REFERENCIAS Boylestad, R. y Nashelsky L. (2009). Electrónica, Teoría de circuitos (8ª Ed.). México. Pearson Educación. Malvino, A. (2007). Principios de electrónica (7ª Ed.). México. Mc Graw HillBoylestad Robert L., Nashelsky Louis (2009) Electrónica Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos, México, Décima edición, Editorial Prentice Hall. Electrónica de potencia, circuitos, dispositivos y aplicaciones, M. H. Rashid 2nd ed.,Prentice Hall, 1995. Nota: Se presenta el listado de bibliografías utilizadas en el fundamento teórico y en el desarrollo de la práctica en sistema de referencia APA. Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 27 de 40 -ANEXOS Se recomienda poner en anexos las partes del trabajo que, intercaladas en medio del texto romperían la continuidad de lectura del mismo, por ejemplo deducciones detalladas de alguna expresión, cálculos largos y detallados, códigos y enumeración detallada de algunos componentes. El docente según considere podría proporcionar tablas de valores, indicadores, manuales de equipos u otros. DirecciónAcadémica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 28 de 40 PRACTICA 4. RECTIFICADOR CONTROLADOR DE ONDA COMPLETA. -INTRODUCCIÓN Los rectificadores de media onda controlado a diferencia de los rectificadores no controlados una vez que se establecen los parámetros del generador y de la carga el nivel de corriente continua de salida y la potencia transferida a la carga son magnitudes fijas. Una forma de controlar la salida de un rectificador de media onda es utilizar un SCR en lugar de un diodo en la figura 4.1 se presenta un rectificador de media onda controlado básico con una carga resistiva. Se debe de cumplir dos condiciones antes de que el SCCR entre a conducir. El SCR debe estar polarizado en directa Se debe aplicar una corriente a la puerta del SCR A diferencia del diodo, el SCR no entrara en conducción en cuanto la señal del generador sea positiva. La conducción no se inicia hasta que se aplica una corriente de puerta, lo cual es la base para utilizar el SCR como medio de control. Una ves que el SCR conduce, la corriente de puerta se puede retirar y el SCR continua en conducción hasta que la corriente se hace igual a cero. -OBJETIVO El alumno usara el SCR como circuito controlador en un rectificador de media onda -LUGAR Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 29 de 40 La práctica se realizara en el laboratorio de Ciencias Básicas. (Considerando el reglamento descrito anteriormente) -SEMANA DE EJECUCIÓN La Práctica Rectificador Controlado De Onda Completa se realizara la 6 semana de la asignatura. - MATERIAL Y EQUIPO Clavija de dos conductores fase y neutro, Cable dúplex 1 metro No 14 Cinta aislante negra. Pinzas de punta y de corte Desarmador plano y de cruz Fuente de energía alterna de 110 volts 1 transformador de 110 volts a 12 o 24 volts con o sin derivación central 2 diodos de potencia de 3 amperes. 6 caimanes con cables 1 resistencia de potencia de 5 Ohms. 1 inductor de 25mL 1 protoboard Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 30 de 40 1 multímetro digital 1 osciloscopio. 1 calculadora científica 1 lápiz 1 cuaderno de notas -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA Paso 1. Hacer el armado del diagrama de conexión en la figura 1. Figura 1 Diagrama de conexión Paso 2. Una vez aramado el circuto verificar si se cumplen las dos condiciones del SCCR. Paso 3. Igualar la corriente a cero. - EVALUACIÓN Y RESULTADOS El alumno entregara un reporte de práctica con los siguientes criterios Portada Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 31 de 40 Introducción Justificación Metodología y desarrollo Obtención de resultados Resultados y discusiones Anexos Referencias bibliográficas. -REFERENCIAS Boylestad, R. y Nashelsky L. (2009). Electrónica, Teoría de circuitos (8ª Ed.). México. Pearson Educación. Malvino, A. (2007). Principios de electrónica (7ª Ed.). México. Mc Graw HillBoylestad Robert L., Nashelsky Louis (2009) Electrónica Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos, México, Décima edición, Editorial Prentice Hall. Electrónica de potencia, circuitos, dispositivos y aplicaciones, M. H. Rashid 2nd ed.,Prentice Hall, 1995. http://www.unicrom.com/Tutoriales/el_tristor__scr__.asp Nota: Se presenta el listado de bibliografías utilizadas en el fundamento teórico y en el desarrollo de la práctica en sistema de referencia APA. -ANEXOS Se recomienda poner en anexos las partes del trabajo que, intercaladas en medio del texto romperían la continuidad de lectura del mismo, por ejemplo deducciones detalladas de alguna expresión, cálculos largos y detallados, códigos y enumeración detallada de algunos componentes. El docente según considere podría proporcionar tablas de valores, indicadores, manuales de equipos u otros. Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 32 de 40 PRACTICA 5. ACTIVACIÓN DE UN TRIAC -INTRODUCCIÓN El Triac es un dispositivo semiconductor que pertenece a la familia de los dispositivos de control: los tiristores. El triac es en esencia la conexión de dos tiristores en paralelo pero conectados en sentido opuesto y compartiendo la misma compuerta. El triac sólo se utiliza en corriente alterna y al igual que el tiristor, se dispara por la compuerta. Como el triac funciona en corriente alterna, habrá una parte de la onda que será positiva y otra negativa. Funcionamiento del Triac La parte positiva de la onda (semiciclo positivo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de arriba hacia abajo (pasará por el tiristor que apunta hacia abajo), de igual manera: La parte negativa de la onda (semiciclo negativo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de abajo hacia arriba (pasará por el tiristor que apunta hacia arriba). Para ambos semiciclos la señal de disparo se obtiene de la misma patilla (la puerta o compuerta). Lo interesante es, que se puede controlar el momento de disparo de esta patilla y así, controlar el tiempo que cada tiristor estará en conducción. Recordar que un tiristor sólo conduce cuando ha sido disparada (activada) la compuerta y entre sus terminales hay un voltaje positivo de un valor mínimo para cada tiristor). Entonces, si se controla el tiempo que cada tiristor está en conducción, se puede controlar la corriente que se entrega a una carga y por consiguiente la potencia que consume. http://unicrom.com/Tut_scr.asp http://unicrom.com/Tut_la_corriente_alterna__.asp http://unicrom.com/Tut_corriente_electrica.asp http://unicrom.com/Tut_voltaje.asp http://unicrom.com/Tut_potencia_energia.asp Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 33 de 40 -OBJETIVO Controlar la potencia de una carga en corriente alterna mediante un TRIAC. -LUGAR La práctica se realizara en el laboratorio de Ciencias Básicas. (Considerando el reglamento descrito anteriormente) -SEMANA DE EJECUCIÓN La Práctica activación de un TRIAC. Se realizara la 6 semana de la asignatura. - MATERIAL Y EQUIPO 1 potenciómetro 1 capacitor Fuente de voltaje 1 triac 1 lámpara 1 resistencia Checar el material Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 34 de 40 -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA Figura 1. Diagrama de conexión de un Triac Paso 1. Hacer el armado del circuito Paso 2. Verificar que las conexiones esten correctas. Paso 3. Ver el funcionamiento del TRIAC - EVALUACIÓN Y RESULTADOS El alumno entregara un reporte de práctica con los siguientes criterios Portada Introducción Justificación Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 35 de 40 Metodología y desarrollo Obtención de resultados Resultados y discusiones Anexos Referencias bibliográficas. -REFERENCIAS Boylestad, R. y Nashelsky L. (2009). Electrónica, Teoría de circuitos (8ª Ed.). México. Pearson Educación. Malvino, A. (2007). Principios de electrónica (7ª Ed.). México. Mc Graw HillBoylestad Robert L., Nashelsky Louis (2009) Electrónica Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos, México, Décima edición, Editorial Prentice Hall. Electrónica de potencia, circuitos, dispositivos y aplicaciones, M. H. Rashid 2nd ed.,Prentice Hall, 1995. http://unicrom.com/triac-scr-control-de-potencia-en-ac/Nota: Se presenta el listado de bibliografías utilizadas en el fundamento teórico y en el desarrollo de la práctica en sistema de referencia APA. -ANEXOS Se recomienda poner en anexos las partes del trabajo que, intercaladas en medio del texto romperían la continuidad de lectura del mismo, por ejemplo deducciones detalladas de alguna expresión, cálculos largos y detallados, códigos y enumeración detallada de algunos componentes. El docente según considere podría proporcionar tablas de valores, indicadores, manuales de equipos u otros. http://unicrom.com/triac-scr-control-de-potencia-en-ac/ Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 36 de 40 PRACTICA 6. CONSTRUCCIÓN DE UN INVERSOR BÁSICO. -INTRODUCCIÓN La función de un inversor es cambiar un voltaje de entrada de corriente continua a un voltaje simétrico de salida de corriente alterna, con la magnitud y frecuencia deseada por el usuario o el diseñador. Los inversores se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, desde pequeñas fuentes de alimentación para computadoras, hasta aplicaciones industriales para controlar alta potencia. Los inversores también se utilizan para convertir la corriente continua generada por los paneles solares fotovoltaicos, acumuladores o baterías, etc., en corriente alterna y de esta manera poder ser inyectados en la red eléctrica o usados en instalaciones eléctricas aisladas. Un inversor simple consta de un oscilador que controla a un transistor, el cual se utiliza para interrumpir la corriente entrante y generar una onda rectangular. Esta onda rectangular alimenta a un transformador que suaviza su forma, haciéndola parecer un poco más una onda senoidal y produciendo el voltaje de salida necesario. La forma de onda de salida del voltaje de un inversor ideal debería ser sinusoidal. Una buena técnica para lograr esto es utilizar la técnica de PWM logrando que la componente principal senoidal sea mucho más grande que las armónicas superiores. Los inversores más modernos han comenzado a utilizar formas más avanzadas de transistores o dispositivos similares, como los tiristores, los triac o los IGBT. Los inversores más eficientes utilizan varios artificios electrónicos para tratar de llegar a una onda que simule razonablemente a una onda senoidal en la entrada del transformador, en vez de depender de éste para suavizar la onda. Se pueden clasificar en general en dos tipos: 1) inversores monofásicos y 2) inversores trifásicos. Se pueden utilizar condensadores e inductores para suavizar el flujo de corriente desde y hacia el transformador. Además, es posible producir una llamada "onda senoidal modificada", la cual se genera a partir de tres puntos: uno positivo, uno negativo y uno de tierra. Una circuitería lógica se encarga de activar los transistores de manera que se alternen adecuadamente. Los https://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continua https://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna https://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica_de_potencia https://es.wikipedia.org/wiki/Oscilador https://es.wikipedia.org/wiki/Transistor https://es.wikipedia.org/wiki/Transformador https://es.wikipedia.org/wiki/Sinusoide https://es.wikipedia.org/wiki/Voltaje https://es.wikipedia.org/wiki/PWM https://es.wikipedia.org/wiki/Tiristor https://es.wikipedia.org/wiki/Triac https://es.wikipedia.org/wiki/IGBT https://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_(el%C3%A9ctrico) https://es.wikipedia.org/wiki/Inductor https://es.wikipedia.org/wiki/Tierra_(electricidad) Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 37 de 40 inversores de onda senoidal modificada pueden causar que ciertas cargas, como motores, por ejemplo; operen de manera menos eficiente. Los inversores más avanzados utilizan la modulación por ancho de pulsos con una frecuencia portadora mucho más alta para aproximarse más a la onda seno o modulaciones por vectores de espacio mejorando la distorsión armónica de salida. También se puede pre distorsionar la onda para mejorar el factor de potencia (cos Φ). Los inversores de alta potencia, en lugar de transistores utilizan un dispositivo de conmutación llamado IGBT (Insulated Gate Bipolar transistor ó Transistor Bipolar de Puerta Aislada). -OBJETIVO El alumno construirá un inversor de 12 volts a 110 volts para medir sus parámetros. -LUGAR La práctica se realizara en el laboratorio de Ciencias Básicas. (Considerando el reglamento descrito anteriormente) -SEMANA DE EJECUCIÓN La Práctica construcción de un inversor básico. Se realizara la 7 semana de la asignatura - MATERIAL Y EQUIPO 1 Capacitor de 4700 uF a 25 volts electrolítico 1 Resistencia de 4.7k a ½ watt 1 Resistencia de 100 K a ½ watt 2 capacitores de 0.1 uF cerámico 1 Resistencia de 10K a ½ watt 1 Resistencia 2.7 K a ½ watt https://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_por_anchura_de_impulsos https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Modulaciones_por_vectores_de_espacio&action=edit&redlink=1 https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Modulaciones_por_vectores_de_espacio&action=edit&redlink=1 https://es.wikipedia.org/wiki/Factor_de_potencia https://es.wikipedia.org/wiki/IGBT Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 38 de 40 1 Resistencia de 470 a ½ watt 1 IC1 Integrado 555 Transistor Q1 B547 Mosfet 1 Transformador de 110 v a 12 volts. Fuente de voltaje de 12 volts -DESARROLLO DE LA PRÁCTICA Figura 1. Diagrama de conexión de un inversor básico Paso 1. Realizar el armado del circuito Paso 2. Verificar que las conexiones estén correctas Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 39 de 40 Paso 3. Verificar el funcionamiento del inversor. - EVALUACIÓN Y RESULTADOS El alumno entregara un reporte de práctica con los siguientes criterios Portada Introducción Justificación Metodología y desarrollo Obtención de resultados Resultados y discusiones Anexos Referencias bibliográficas. -REFERENCIAS Boylestad, R. y Nashelsky L. (2009). Electrónica, Teoría de circuitos (8ª Ed.). México. Pearson Educación. Malvino, A. (2007). Principios de electrónica (7ª Ed.). México. Mc Graw HillBoylestad Robert L., Nashelsky Louis (2009) Electrónica Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos, México, Décima edición, Editorial Prentice Hall. Electrónica de potencia, circuitos, dispositivos y aplicaciones, M. H. Rashid 2nd ed.,Prentice Hall, 1995. https://es.wikipedia.org/wiki/Inversor_(electr%C3%B3nica) Nota: Se presenta el listado de bibliografías utilizadas en el fundamento teórico y en el desarrollo de la práctica en sistema de referencia APA. https://es.wikipedia.org/wiki/Inversor_(electr%C3%B3nica) Dirección Académica Código: CPE-FO-02-03 Revisión: 1 MANUAL DE PRÁCTICAS Página: 40 de 40 -ANEXOS Se recomienda poner en anexos las partes del trabajo que, intercaladas en medio del texto romperían la continuidad de lectura del mismo, por ejemplo deducciones detalladas de alguna expresión, cálculos largos y detallados, códigos y enumeración detallada de algunos componentes. El docente según considere podría proporcionar tablas de valores, indicadores, manuales de equipos u otros.
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