Informe de Taller de Electronica Industrial

Centro Técnico Hondureño AlemánAlumno: Miguel Abraham Padilla Carias Ficha: 1831 Curso: II-BTP-ET Profesor: Zain Rosales Taller: Electrónica Industrial Fecha: 22/8/2016 Parcial: I Introducción Se denomina electrónica industrial a la rama de la ingeniería eléctrica que consigue adaptar y transformar la electricidad, con la finalidad de alimentar otros equipos, transportar energía, controlar el funcionamiento de máquinas eléctricas, etc. Se refiere a la aplicación de dispositivos electrónicos, principalmente semiconductores, al control y transformación de potencia eléctrica. Esto incluye tanto aplicaciones en sistemas de control como de suministro eléctrico a consumos industriales o incluso la interconexión sistemas eléctricos de potencia. La electrónica de potencia o electrónica industrial se puede definir como la aplicación de la electrónica de estado sólido para conversión de la energía eléctrica. La electrónica industrial se utiliza en controles de iluminación, sistemas de calefacción, fuentes de alimentación, etc. Los dispositivos semiconductores de potencia son: • Diodos de Potencia • Tiristores • Transistores de unión bipolares de potencia • Transistores de efecto de campo de potencia • Transistores bipolares de compuerta aislada • Transistores de inducción estático  Aprender a crear circuitos con dispositivos de la electrónica industrial.Objetivos  Conocer los dispositivos utilizados en la electrónica industrial así también su funcionamiento.  Aprender a medir los dispositivos utilizados en la electrónica industrial. . Generadores Eléctricos.M. puede ser rectificada para obtener una corriente continua. Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrica entre dos de sus puntos (llamados polos. En el diagrama adjunto se observa la corriente inducida en un generador simple de una sola fase. que transforma energía eléctrica en mecánica. Este sistema está basado en la ley de Faraday. El proceso inverso sería el realizado por un motor eléctrico. Si se produce mecánicamente un movimiento relativo entre los conductores y el campo. Aunque la corriente generada es corriente alterna. terminales o bornes) transformando la energía mecánica en eléctrica.). se generará una fuerza electromotriz(F. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estator). La mayoría de los generadores de corriente alterna son de tres fases.E. . alternadores de las plantas eléctricas de emergencia y otras fuentes de corriente alterna bifásica o trifásica como los inversores de potencia. electrodomésticos. El motor eléctrico es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. vibradores para teléfonos móviles. Son utilizados en infinidad de sectores tales como instalaciones industriales. comerciales y particulares. medios de transporte eléctricos. fuentes de alimentación instaladas en el interior de los aparatos que operan con estos motores y con rectificadores. unidades de disco. bombas. los paneles solares. . La corriente directa o corriente continua proviene de las baterías.Motores Eléctricos. dínamos. y por fuentes de corriente alterna (AC). Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estator y un rotor. esmeriles angulares y otras herramientas eléctricas. etc. Su uso está generalizado en ventiladores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras o en automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas. La corriente alterna puede tomarse para su uso en motores eléctricos bien sea directamente de la red eléctrica. Algunos de los motores eléctricos son reversibles. Los motores eléctricos pueden ser impulsados por fuentes de corriente continua (CC). si se diseñan adecuadamente. ya que pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores o dinamo. En estrella. En ingeniería eléctrica un sistema trifásico es un sistema de producción. dado que la conexión a la red eléctrica debe ser trifásica (salvo para centrales de poca potencia). La trifásica se usa mucho en industrias. valor eficaz) que presentan una cierta diferencia de fase entre ellas. donde las máquinas funcionan con motores para esta tensión. . así como su elevado rendimiento de los receptores. el neutro es el punto de unión de las fases. distribución y consumo de energía eléctrica formado por tres corrientes alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud (y por consiguiente. El sistema trifásico presenta una serie de ventajas como son la economía de sus líneas de transporte de energía (hilos más finos que en una línea monofásica equivalente) y de los transformadores utilizados. en torno a 120°. a los que la línea trifásica alimenta con potencia constante y no pulsada. como en el caso de la línea monofásica. en triángulo y en estrella. especialmente motores. y están dadas en un orden determinado. Conexión en estrella (del generador o de la carga). Existen dos tipos de conexión. Los generadores utilizados en centrales eléctricas son trifásicos. Cada una de las corrientes monofásicas que forman el sistema se designa con el nombre de fase.Conexiones Trifásicas. ya que no produce trabajo útil debido a que su valor medio es nulo. Aparece en una instalación eléctrica en la que existen bobinas o condensadores. Potencia reactiva No es una potencia (energía) realmente consumida en la instalación. relación obtenida al aplicar la segunda ley de Kirchhoff a los fasores Uan. Se representa por Q y se mide en voltamperios reactivos (VAr). por lo que se cumple (en caso de equilibrio) I F = IL. En configuración triángulo.En un generador en configuración estrella. Esta relación es visualizadle dibujando el diagrama de estos fasores de intensidad. relación obtenida al aplicar la primera ley de Kirchhoff a los fasores de intensidad de cualquiera de los tres nudos de modo que resulta I ba . Ubn y Uab de modo que resulta (transformando los fasores en vectores (x. lo que es evidente porque cada rama de fase conecta dos líneas entre sí. conectando el principio de cada fase con el final de la siguiente. se obtiene la configuración triángulo. Las tensiones de fase y de línea en configuración estrella (en caso de equilibrio) se relacionan por √3UF = UL. la intensidad de fase y la intensidad de línea se relacionan por √3IF = IL.y) para facilitar el cálculo): Uan . Esta relación es visualizadle dibujando el diagrama de estos fasores de tensión. las intensidades de fase coinciden con las correspondientes de línea. La compañía eléctrica mide la energía reactiva con el contador (kVArh) y si se superan ciertos valores. incluye un término de penalización por reactiva en la factura eléctrica.Ubn = Uab = √3Uan *(1(30º)) siendo Uan = UF y Uab = UL.Iac = Ia = √3Iba *(1(30º)) siendo Ia = IL. Las tensiones de fase y de línea en configuración triángulo coinciden U F = UL. . y es necesaria para crear campos magnéticos y eléctricos en dichos componentes. Conexión en triángulo (del generador o de la carga) Si se conectan entre sí las fases del generador o de la carga. Potencia aparente. Para una tensión dada la potencia aparente es proporcional a la intensidad que circula por la instalación eléctrica. . Es la suma vectorial de las potencias activa y reactiva. según se muestra en la siguiente figura. Se representa por S y se mide en volitamperios (VA). que es lo que factura la compañía eléctrica (término de energía). etc.Dado que la potencia activa (P) es la que define el trabajo útil en la instalación (necesidades del edificio o planta industrial) podemos considerarla fija. La suma de esta potencia activa a lo largo del tiempo es la energía activa (kWh). Se representa por P y se mide en vatios (W). lumínica. Representa la capacidad de una instalación eléctrica para transformar la energía eléctrica en trabajo útil: mecánica (movimiento o fuerza). Esta potencia es realmente la consumida en una instalación eléctrica. química. . Potencia Activa. Por tanto. a mayor potencia reactiva (Q) mayor potencia aparente (S) y por tanto mayor circulación de intensidad por la instalación eléctrica. térmica. Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor. y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña. ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal. De forma simplificada. el más común en la actualidad. Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos. se les suele denominar rectificadores. Debido a este comportamiento. como paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente .Diodo. la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial. excepto para tecnologías de alta potencia) es un tubo de vacío con dos electrodos: una lámina como ánodo. y un cátodo. El diodo de vacío (que actualmente ya no se usa. se comporta como un circuito abierto (no conduce). El invento fue desarrollado en 1904 por John Ambrose Fleming. que convierten una señal con partes positivas y negativas en una señal únicamente positiva. Su principio de funcionamiento está basado en los experimentos de Lee De Forest. Los primeros diodos eran válvulas o tubos de vacío. Puente rectificador. pero el puente permite aprovechar también la parte negativa.) Consiste en cuatro diodos rectificadores. basándose en observaciones realizadas por Thomas Alva Edison. empleado de la empresa Marconi. También es conocido como circuito o puente de Graetz. junto con . 1859 . Karol Franciszek Pollak (15 Nov. que popularizó este circuito inventado por el científico de origen polaco.17 Dic1928. El puente rectificador es un circuito electrónico usado en la conversión de corriente alterna en corriente continua. también llamados válvulas termoiónicas constituidos por dos electrodos rodeados de vacío en un tubo de cristal. El puente.continua. Un simple diodo permitiría quedarse con la parte positiva. con un aspecto similar al de las lámparas incandescentes. en referencia al físico alemán Leo Graetz (1856-1941). El papel de los cuatro diodos rectificadores es hacer que la electricidad vaya en un solo sentido. El término «transistor» es la contracción en inglés de transfer resistor («resistor de transferencia»). El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de entrada. Usualmente se suele añadir una etapa estabilizadora o reguladora de tensión.un condensador (también conocido como capacitor). Cumple funciones de amplificador. lámparas fluorescentes. oscilador. mientras que el capacitor actúa como filtro del residuo de la corriente alternada de entrada. computadoras. relojes de cuarzo. Transistores. discreta o integrada. conmutador o rectificador. permite convertir la corriente alterna en continua (1). conocido como rizado o ripple (del inglés). televisores. teléfonos . tomógrafos. reproductores de audio y video. Actualmente se encuentra prácticamente en todos los aparatos electrónicos de uso diario tales como radios. Regiones Operativas del Transistor Región de corte: Un transistor esta en corte cuando la corriente de colector = la corriente de emisor = 0. aunque casi siempre dentro de los llamados circuitos integrados. (Ic = Ie = 0). Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base = 0 (Ib = 0) . no hay caída de voltaje. Como no hay corriente circulando. ver Ley de Ohm.celulares. En este caso el voltaje entre el colector y el emisor del transistor es el voltaje de alimentación del circuito. En esta región la corriente de colector (Ic) depende principalmente de la corriente de base (Ib). Estos dispositivos actúan como circuitos . ver L a ley de Ohm. la región activa. es un dato del fabricante) y de las resistencias que hayan conectadas en el colector y emisor). Esta región es la más importante si lo que se desea es utilizar el transistor como un amplificador. Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base es lo suficientemente grande como inducir una corriente de colector ß veces más grande. En este caso la magnitud de la corriente depende del voltaje de alimentación del circuito y de los resistores conectados en el colector o el emisor o en ambos. Diodos de Cuatro capas. Los diodos de cuatro capas o como comúnmente se les conoce Tiristores.Región de saturación: Un transistor está saturado cuando la corriente de colector = la corriente de emisor = la corriente máxima. (Ic = Ie = I máxima). de ß (ganancia de corriente de un amplificador. (recordar que Ic = ß x Ib) Región activa: Cuando un transistor no está ni en su región de saturación ni en la región de corte entonces está en una región intermedia. son una familia de dispositivos que se construye con cuatro capas semiconductoras (pnpn). El diodo Zener es un diodo de silicio fuertemente dopado1 que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas. incluso después de que desaparece el disparo. recibe ese .abiertos capaces de soportar cierto voltaje nominal hasta que son disparados. La palabra tiristor viene del griego y significa “puerta”. Por tanto. puesto que se comporta como una puerta que se abre y permite el paso de corriente a través de ella. por eso se dice también que el tiristor funciona con tensión realimentada Diodo Zener. se puede modelar como 2 transistores típicos PNP y NPN. El dispositivo consta de un ánodo y un cátodo. se encienden y se convierten en trayectorias de baja resistencia para la corriente y permanecen así. donde las uniones son de tipo PNPN entre los mismos. Cuando son disparados. Un tiristor es un dispositivo semiconductor que utiliza realimentación interna para producir un nuevo tipo de conmutación. Son mal llamados a veces diodos de avalancha. El diodo Zener es la parte esencial de los reguladores de tensión casi constantes con independencia de que se presenten grandes variaciones de la tensión de red. pues presentan comportamientos similares a estos. si el voltaje de la fuente es inferior a la del diodo éste no puede hacer su regulación característica. el diodo mantendrá una tensión constante. Además. pero si se le suministra tensión eléctrica positiva de cátodo a negativa en el ánodo (polarización inversa). Si a un diodo Zener se le aplica una tensión eléctrica positiva del ánodo respecto a negativa en el cátodo (polarización directa) toma las características de un diodo rectificador básico (la mayoría de casos). Clarence Melvin Zener. de la resistencia de carga y temperatura. pero los mecanismos involucrados son diferentes. No actúa como rectificador sino como un estabilizador de tensión Rectificador controlado de silicio . el Dr.nombre por su inventor. . cátodo y gate (puerta). Trabajando en corriente alterna el SCR se excita en cada alternancia o semiciclo. Trabajando en corriente continua. el tiristor comienza a conducir. 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. La puerta es la encargada de controlar el paso de corriente entre el ánodo y el cátodo. o bien interrumpir el circuito. Diac. El nombre proviene de la unión de Tiratrón (tyratron) y Transistor.El rectificador controlado de silicio (en inglés SCR: Silicón Controle Rectifier) es un tipo de tiristor formado por cuatro capas de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP. se necesita un circuito de bloqueo forzado. Funciona básicamente como un diodo rectificador controlado. Un SCR posee tres conexiones: ánodo. permitiendo circular la corriente en un solo sentido. ánodo 1 y ánodo 2. Actúa como una llave semicircular interruptora bidireccional la cual se activa cuando el voltaje entre sus terminales variables alcanza el voltaje de quema o accionado. . y mientras la corriente circulante no sea inferior al valor triple de volts característico para ese dispositivo. Es un diodo bidireccional auto disparable que conduce la corriente sólo tras haberse superado su tensión de disparo alternativa. su comportamiento es similar a una lámpara de neón. La mayoría de los DIAC tienen una tensión de disparo doble variable de alrededor de 30 V. El comportamiento es variable para ambas direcciones de la corriente. y se usan normalmente para autocompletar el ritmo variado del disparo de un triac.El DIAC (Diodo Internacional de Activación Constante) es un dispositivo semiconductor doble de dos conexiones. dicho voltaje puede estar entre 20 y 36 volts según la potencia del proceso de fabricación. otra clase de tiristor. Es un dispositivo semiconductor de dos terminales amenos. Los DIAC son una denominación de tiristor. En este sentido. Este dispositivo posee las características de las señales de puerta de los transistores de efecto campo con la capacidad de alta corriente y . Posee tres electrodos: A1. de la familia de los tiristores. El disparo del TRIAC se realiza aplicando una corriente al electrodo de gate/puerta. La diferencia con un tiristor convencional es que éste es unidireccional y el TRIAC es bidireccional. Transistor IGBT.Triac. El transistor bipolar de puerta aislada (conocido por la sigla IGBT. Un TRIAC o Triodo para Corriente Alterna es un dispositivo semiconductor. Su estructura interna se asemeja en cierto modo a la disposición que formarían dos SCR en direcciones opuestas. del inglés Insulated Gate Bipolar Transistor) es un dispositivo semiconductor que generalmente se aplica como interruptor controlado en circuitos de electrónica de potencia. A2 (en este caso pierden la denominación de ánodo y cátodo) y puerta (gate). De forma coloquial podría decirse que el TRIAC es un interruptor capaz de conmutar la corriente alterna. entre otras aplicaciones MOSFET. mientras que las características de conducción son como las del BJT. combinando una puerta aislada FET para la entrada de control y un transistor bipolar como interruptor en un solo dispositivo. El transistor de efecto de campo metal-óxidosemiconductor o MOSFET (en inglés Metal-oxide-semiconductor Fieldeffect transistor) es un transistor utilizado para amplificar o conmutar señales electrónicas. convertidores de potencia. domótica y Sistemas de Alimentación Ininterrumpida.bajo voltaje de saturación del transistor bipolar. El circuito de excitación del IGBT es como el del MOSFET. en particular en los Variadores de frecuencia así como en las aplicaciones en máquinas eléctricas. Los transistores IGBT han permitido desarrollos que no habían sido viables hasta entonces. Es el transistor más utilizado en la . Gate) y sustrato (B. drenador (D. De manera similar. Drain). . Las puertas metálicas están volviendo a ganar popularidad. Sin embargo. puerta (G. dada la dificultad de incrementar la velocidad de operación de los transistores sin utilizar componentes metálicos en la puerta. Source). el sustrato generalmente está conectado internamente al terminal de fuente y por este motivo se pueden encontrar dispositivos MOSFET de tres terminales. El MOSFET es un dispositivo de cuatro terminales llamados fuente (S. Body). el 'óxido' utilizado como aislante en la puerta también se ha reemplazado por otros materiales con el propósito de obtener canales fuertes con la aplicación de tensiones más pequeñas. ya sea en circuitos analógicos o digitales.industria microelectrónica. Prácticamente la totalidad de los microprocesadores comerciales están basados en transistores MOSFET. Conexión trifásica en estrella. aunque el transistor de unión bipolar fue mucho más popular en otro tiempo. El término 'metal' en el nombre MOSFET es actualmente incorrecto ya que el aluminio que fue el material de la puerta hasta mediados de 1970 fue sustituido por el silicio poli cristalino debido a su capacidad de formar puertas auto-alineadas. Conclusiones. .Conexión trifásica Delta.  Los transistores son unos elementos que han facilitado. sin que seamos particularmente conscientes de eso: Automóvil. Metro. Este es un dispositivo para la conmutación en sistemas de alta tensión. Tren. Ascensor. El IGBT es un dispositivo electrónico que generalmente se aplica a circuitos de potencia. Se usan en los Variadores de frecuencia así como en las aplicaciones en máquinas eléctricas y convertidores de potencia que nos acompañan cada día y por todas partes.  Los diodos son de gran versatilidad. Televisión. Barco. ya que en casi todos los aparatos electrónicos se encuentran presentes. Avión. en gran medida. el diseño de los circuitos electrónicos. . Autobús. Se puede comentar que con el invento de estos dispositivos han dado un giro enorme a nuestras vidas. se pueden implicar en muchos aspectos con el propósito de resolver algún problema. Elect rodoméstico.