APLICACIÓNES Y CIRCUITOS PARA APAGAR SCR

GERSON TORRES JONATAN PINZONGRUPO 2

FUNCIONAMIENTO DE UN SCR El SCR (rectificador controlado de

silicio), El SCR es un dispositivo semiconductor con características de rectificador regulador, interruptor estático y amplificadores.

un dispositivo de tres (3) terminales que se comporta como un disco rectificador.

Es un rectificador, puesto que únicamente conduce corriente en una sola dirección.

Es un interruptor estático, puede “cerrarse” por la aplicación momentánea de una señal en su terminal de mando.

Es un amplificador, puesto que está en capacidad de conmutar cargas de gran capacidad con señales de control de solamente unos pocos mW y duración de microsegundos.

En un SCR típico, la ganancia de potencia en la acción de control es del orden de 10>6, lo cual hace del SCR uno de los dispositivos de control más sensibles de los que se dispone.

o símbolo y curva V-A del SCR.

Una vez arrancado, podemos anular la tensión de puerta y el tiristor continuará conduciendo hasta que la corriente de carga disminuya por debajo de la corriente de mantenimiento.

El SCR permanece en estado conductivo, hasta que la corriente principal se reduce por debajo de cierto valor mínimo denominada corriente de mantenimiento (IH)

Trabajando en corriente alterna el SCR se desactiva en cada alternancia o semiciclo. Trabajando en corriente continua, se necesita un circuito de bloqueo forzado.

Como explicamos anteriormente una vez que el SCR ha entrado en conducción, se mantiene así todo el tiempo mientras que el circuito externo mantenga una corriente a través del SCR mayor que una corriente mínima de sostenimiento. Cuando la corriente del SCR se hace menor que la corriente de sostenimiento éste deja de conducir, a este proceso se llama conmutación apagado.

También puede regresarse el SCR a su estado no conductivo o de bloqueo, aplicándole momentáneamente una tensión inversa o simplemente por la acción de desconectar el circuito de la fuente de alimentación o suministro.

Representación del SCR con transistores

De lo anterior se deduce, que si se utiliza este dispositivo en un circuito rectificador de media onda (con el ánodo y el cátodo conectados como si fuesen respectivamente el ánodo y el cátodo de un diodo rectificador común) la conducción solo será posible en el momento en que se aplique la

corriente de compuerta Si esta se aplica, haciendo el ánodo positivo con respecto al cátodo un ángulo

se conseguirá el funcionamiento como rectificador controlado.

Conmutación de apagado1. CONMUTACION NATURALUna manera de “apagarlo” consiste en reducir la corriente principal por debajo del valor de mantenimiento IH. Esto se puede lograr haciendo cambios en la tensión de alimentación o en la impedancia de carga.

2. CONMUTACION FORZADACuando se coloca un circuito adicional que induzca la conmutación, hay tres formas típicas: Colocar un interruptor normalmente abierto en

paralelo, al cerrarlo la corriente se va por el interruptor y la corriente del SCR se vuelve cero apagándose.

Colocar un interruptor normalmente cerrado en serie, al abrirlo la corriente se hace cero y apaga el SCR.

Un circuito que inyecte una corriente de cátodo hacia ánodo de forma que la suma de las corrientes inyectada y de carga se haga menor que la corriente de sostenimiento.

Para que el dispositivo interrumpa la conducción de la corriente que circula a través del mismo, ésta debe disminuir por debajo del valor IH (corriente de mantenimiento). Hay dos métodos básicos para provocar la apertura el dispositivo: interrupción de corriente anódica y conmutación forzada. Ambos métodos se presentan en las figuras.

Apertura del SCR mediante interrupción de la corriente anódica

En la Figura se observa cómo la corriente anódica puede ser cortada mediante un interruptor bien en serie (figura izquierda), o bien en paralelo (figura derecha). El interruptor en serie simplemente reduce la corriente a cero y hace que el SCR deje de conducir. El interruptor en paralelo desvía parte de la corriente del SCR, reduciéndola a un valor menor que IH.

En el método de conmutación forzada, que aparece en la siguiente Figura, se introduce una corriente opuesta a la conducción en el SCR. Esto se realiza cerrando un interruptor que conecta una batería en paralelo al circuito.

Desconexión del SCR mediante conmutación forzada

SCR “Cerrado”

(Estado de conducción originado por una mayor que la corriente de disparo para la tensión Vcd

SCR “Abierto”(Estado de bloqueo originado por < IG1)

En la figura se ilustra el circuito simplificado de un interruptor estático, actuando sobre una carga de corriente directa, donde se emplea un sistema de apagado denominado de conmutación forzada.

Interruptorestáticocon SCR

El voltaje final de carga a través de C, alcanza un valor aproximado al de la fuente de alimentación se puede apreciar de la siguiente relación de circuito:

Un segundo circuito en el cual se ilustra la operación del SCR. Operando como interruptor estático de potencia en corriente alterna, se muestra en la figura

En este circuito los SCR que forman el interruptor son iguales y están conectados en una

disposición denominada Paralelo Inverso, que permite la operación de cada uno durante medio

ciclo, en forma alternada.

Interruptor Estático con SCR en C.A.

Arrancador estático para MCD usando SCR como interruptor

Arrancador estático para MCD usando SCR como interruptor

Al cerrar el interruptor S el campo del motor queda conectado a la línea, estableciéndose en él el flujo de excitación requerido para que el motor pueda arrancar en el momento de la conmutación del SCR. El diodo D protege la compuerta del tiristor contra inversión de polaridad de la fuente y su tensión inversa de pico debe ser superior al Vcd que impone la fuente.

ALGUNAS APLICACIONES DEL SCR

En circuitos de corriente alterna, el SCR se puede encender por la compuerta a cualquier ángulo α respecto al voltaje aplicado, dicho ángulo es llamado ángulo de disparo y el control de la potencia se obtiene variándolo, esto se conoce como control de fase.

Debido a que el SCR es un dispositivo unidireccional, la conducción se hará durante el semiciclo positivo en que esté polarizado directamente, pero únicamente después del ángulo de disparo establecido. El resto de los 180° después de α es llamado ángulo de conducción β. Variar estos ángulos permite controlar el valor RMS que le llegará a la carga y por lo tanto la potencia.

Conmutación La figura muestra un circuito en el cual

dos SCR son usados como interruptores en un circuito de C.A. La corriente de alimentación es alterna y los pulsos de disparo son aplicados a las compuertas de los SCR mediante el interruptor de control S. La resistencia R está dada para limitar la corriente de compuerta, mientras que R1 y R2 son para proteger los diodos D1 y D2 respectivamente.

Cuando S es cerrado, SCR1 se dispara al principio del semiciclo positivo,

se apaga tan pronto haya un cambio de ciclo y la corriente se haga cero.

Cuando el SCR1 se apague, el SCR2 se disparará debido a que su

polaridad es opuesta. El circuito se puede inutilizar abriendo el

interruptor S. El abrir el circuito de las compuertas no significa ningún

problema debido a que la corriente por el interruptor es pequeña.

Como no hay señal en las compuertas de los SCR una vez se abra S,

estos no se accionarán y la corriente por la carga será cero. El máximo

retardo para interrumpir el suministro a la carga es de medio ciclo (para

60 Hz alrededor de 8 ms).

Conmutación a voltaje cero

En algunos circuitos de A.C. es necesario aplicar el voltaje a la carga cuando su valor instantáneo está en el cruce por cero, esto se hace para evitar una muy alta velocidad en el incremento de la corriente en caso de que sea una carga puramente resistiva como iluminación incandescente u hornos, asimismo para reducir la generación de ruido y de altas temperaturas en los dispositivos que lleven la corriente de la carga.

En este circuito solo se usa control para media onda. Cualquiera que sea el instante en que el

interruptor S se abra (sea durante el semiciclo positivo o el negativo), solo hasta el comienzo del

siguiente semiciclo positivo el SCR1 se disparará. Similarmente, cuando S se cierre, el SCR1 solo

dejará de conducir al final del semiciclo positivo actual o el siguiente.

Las resistencias R3 y R4 están diseñadas para las mínimas corrientes de base y compuerta requeridas por el transistor Q1 y por el SCR1. Las resistencias R1 y R2 administran los tiempos de carga y descarga del capacitor C1 y R5 es usada para prevenir altas corrientes de descarga cuando el interruptor S está cerrado.

Protección contra sobre-voltajeLos SCR pueden ser utilizados para

proteger otros dispositivos de sobre-voltajes, esto debido a su rapidez de conmutación. El SCR empleado para protección se conecta en paralelo con la carga, cuando sea que el voltaje exceda el límite especificado, la compuerta el SCR se energizara y disparará el SCR.

Una alta corriente será drenada de las líneas principales y el voltaje a través de la carga se reducirá. Se usan dos SCR, uno para el semiciclo positivo y otro para el negativo, como se muestra en la figura. La resistencia R1 limita la corriente de cortocircuito cuando los SCR se disparan. El diodo Zener D5 en serie con las resistencias Rx y R2 constituye el circuito de sensado de voltaje

Protección contra sobre-voltaje

Regulador de CD de media onda

Reguladores de CD de Onda Completa

Regulador Trifásico de C.D.

Cuando el sistema funciona normalmente, la lámpara permanecerá encendida por la tensión continua rectificada.

Sistema de alumbrado de emergencia

T1

R1

D1

D2

D3

R2

D4 R3

V1

X1 C1

La batería se carga a través de D4.D3 está cortado por-que el cátodo es positivo c/r al ánodoCuando se interrum-pe la alimentación se dispara D3

CIRCUITOS DE PROTECCIÓN DE SOBRETENSIÓN CON SCR

Para proteger la carga contra sobretensiones originadas en el sistema y que además pueden causar daños de consideración en el equipo de control o de medida, se pueden utilizar los circuitos indicados en la figura

Circuito de protección con SCR

TEMPORIZADORES ELECTRÓNICOS CON SCRLos SCR son ideales para configurar

circuitos de retardo (relés temporizados y “timers”) por la rapidez de conmutación, precisión y simplicidad de los circuitos que pueden llevar a cabo esta función.

Relé temporizado al reposo (OFF – DELAY)

CIRCUITOS DE REGULACIÓN DE VELOCIDAD Y TORQUE EN MOTORES

Formas de onda regulador de velocidad con SCR

Inversores estáticos con SCR