SCR - PARTE 2

CONTROL ELECTRONICO DE POTENCIA

Igt

R1

gate

Vgt

V

+

-

anodo

N.C

A1

+

Vt

-

sw Rload

+

Vcc

-

itav

Amplio rango y

lineal

MEDICION DE VOLTAJE Y CORRIENTE DE DISPARO DE COMPUERTA (PARAMETROS CRITICOS)


1. Alambrar la red indicada.

2. R1 debe ser resistencia lineal y de amplio rango.3. Los amperímetros A1 y A2 deben ser de nula impedancia interna.

4. El voltímetro V debe poseer alta sensibilidad (mayor a 20 K /V) o alta impedancia interna.

5. La fuente de D.C. Vg= 5V, mientras que VccVDRM (del SCR bajo prueba).




Para la medición de estos parámetros se requiere la

característica numero 1, mientras que el valor de R1 debe estar

al máximo valor ohmico, presentando los requerimientos del

enciso 2; considerando que los amperímetros A1 y A2 tienen las

propiedades del enciso 3, y el voltímetro con respecto al inciso 4

(para evitar un efecto de carga a la terminal compuerta; se

procederá a disminuir gradualmente al valor de al resistencia R1,

considerando que la red de gatillo y cátodo y de ánodo –

cátodo las fuentes de alimentación cumplen con el inciso 5).



En un instante al disminuir R1 se deberá estar atento a que el

amperímetro A2 registre el valor de la corriente ITav en este

instante preciso dejara de variar el valor de R1, y los valores

deseados a determinar como lo son: Igt y Vgt podrán ser

monitoreados por el amperímetro A1 y el V respectivamente, de

esta manera sean determinado dichos parámetros de manera

fiel con respecto al mismo tiristor.



Potencia de la RLOAD

PLOAD = RL I2Tav

PLOAD nom 1.5 PLOAD

nom = potencia de carga Nominal

Aplicando leyes de voltaje de Kirchfft (L. V. K.) en la red ánodo –

cátodo.

VCC = VLOAD + VT; VCC – VT = RLOAD ITav

VLOAD = RLOAD ITav RLOAD = (VCC – VT)/ITav


METODOS DE CONMUTACION FORZADA

a) Por Corriente:

Consiste en hacer nulo el valor de la corriente de

mantenimiento, conectando la circulación de la corriente

del tiristor.

b) Por Voltaje:

Consiste en nulificar el valor del voltaje del tiristor (Vt)

cortocircuitando las terminales ánodo – cátodo del mismo

y a su vez desviando a la corriente del tiristor hacia el corto

circuito de esta forma se incrementara la corriente en la

carga antes de la extinción del tiristor.



c) Por Fuente Auxiliar Negativa

PLOAD = IT2 ZL

tc = C dVc/dt,

La condición necesaria de conmutación de conducción, a

bloqueo tc IT, la corriente de descarga del capacitor

contrarrestará a la corriente tiristor, y así disminuir a la

corriente de mantenimiento del mismo, además de

manifestarse la polaridad inversa entre las terminales ánodo –

cátodo, nulificando así al voltaje del tiristor (VT), también por

razón de extinción segura se requiere:

T = RC T tq



VLOAD = RL IT VLOAD = VCC – VT (VT VCC)

T = RAC

IT – tc In

IT In + tc

VC VT

* Se utilizara una fuente auxiliar negativa.

* Su energía queda latente.

* Aquí el capacitor queda cargado con el switch cerrado y si

queda abierto se descarga.

* Que el Vcc carga sobre la carga.



Consideraremos inicialmente al tiristor en bloqueo, al capacitor

descargado y al conmutador o switch normalmente abierto, en

estas condiciones la red esta desernegizada y por lo tanto no

habrá potencia en la carga; si activamos al SCR este conducirá y

proporcionara potencia a su carga (RL), pero simultáneamente el

capacitor empezara a cargarse a través de RA (resistencia auxiliar)

y al cabo de la constante de tiempo RAC o 5 veces esta constante

el capacitor quedara cargado con la polaridad a la indicada

comportándose como un elemento de circuito abierto durante un

régimen permanente abierto.

Al cerrar el conmutador o switch el capacitor realiza su descarga y

dicha corriente contrarestara a la corriente del tiristor de tal

manera que se disminuya el valor de la corriente de

mantenimiento y así lograr la extinción del SCR.



Reglas para posicional al transistor en estado de conducción o saturación.

L. V. K.

VCC = VRA + VCE(sat) -0.1V VCE(sat) ≤ 0.3V

VRA = RA ICQ(max) VCC VCE(sat)

VCC = RA ICQ(max) + VCE(sat)

RA = (VCC – VCE(sat)) / ICQ(max) VCC / ICQ(max)



Aplicando L. V. K. En la red base – emisor del transistor

VBB = VRB + VBE VRB = RB IB(sat); VBE = 0.7V

VBB – VBE = RB IB(sat) = ICQ(max) / IB(sat)

RB = (VBB – 0.7)/ IB(sat);

RB = ((VBB – 0.7V)/ ICQ(max))

RB = ((VCC – 0.7V) / ICQ(max))


POTENCIA TRANSITORIA APERTURA Y EXTINCION



Supondremos inicialmente al capacitor descargado y a los tiristores auxiliares y principal bloqueados, por lo tanto estando la red desernegizada.

1. Aplicaremos una corriente de disparo a la compuerta del Thp.

2. El capacitor va a cargarse con polaridad a la indicada durante un rango de constante (s) de tiempo T = RLC, o 5T, una vez cargado el capacitor se comporta como elemento abierto de circuito y manifiesta a su vez una tensión negativa

IT = IC = C dVCC/dt

En la terminal ánodo del SCR, nulificando el voltaje (Vt) del SCR y por lo tanto conmuta automáticamente de conducción de bloqueo.



4. Por lo tanto la potencia en la carga durante el instante de conducción:

PLOAD = RL I2T = RL (TC)2

PLOAD = RL (C dVss/dt)2

PLOAD = RLC2 (dVSS/dt)2

Quedando el capacitor C con polaridad a la vuelta indicada en un régimen de tiempo permanente.

Aplicaremos una corriente de disparo a la compuerta del Thp.

5. Para descargar o restaurar a la red aplicaremos una corriente de disparo al SCR auxiliar y por lo tanto descarga al capacitor volviendo a l a red a su condición de inicio.


CONMUTACION EN LOS TIRISTORES

Circuito de condición tipo E condición de tiempo requerido para

la conmutación de cualquiera de los tiristores es:

0.7 Ra C tgt

0.7 RL C tgt

tc = C dv/dt



Para un ciclo completo de VTh = +VS (1 – e–t/RC) + (-Vs) e-t/RC

conmutación (apertura Donde : +VS (1 – e–t/RC) es el voltaje de carga del capacitor

y bloqueo) Y: (-Vs) e-t/RC es el voltaje de descarga del capacitor

Cuando un tiristor conduce idealmente lo consideramos como un

SW y por lo tanto vale cero su caída de tensión es 0 ya que el Vs >>

Vth.

Inicialmente supondremos al capacitor descargado y a los SCR o

tiristores en estado de bloqueo por lo tanto la red estará

desernegizada.



Si disparamos al tiristor principal se hará conducir y por lo tanto

proporcionara voltaje y potencia a su respectiva carga.

Vload = Vs- VTL

Vload = RL- ITL

PRL = Vload ITL

PRL = (Vs-VTL)ITL



Pero simultáneamente se manifestara una corriente de carga en el

capacitor predispuesto a la manera indicada y con la polaridad

referida, de tal manera que quedara cargado al 67 % una vez

transcurrida la constante de tiempo RAs, y comportándose como

elemento de circuito abierto; es decir, manifestara un potencial mas

positivo con respecto al ánodo del SCR que conduce (tiristor

principal de carga ) perdurando así en un estado de régimen

permanente.



Si aplicáramos ahora una señal de disparo en el tiristor auxiliar este

conducirá, pero proporcionando tensión a su carga y potencia s u

carga respectiva, y

VRA = ITA RA PRA = ITA (Vs - VTA)

Simultáneamente el capacitor iniciara su proceso de descarga,

cuya corriente se opondrá y contrarrestara a la corriente del tiristor

principal (ITL) y una vez transcurrida la constante de tiempo RLC, la

polaridad del capacitor se invertirá totalmente (de polaridad a la

indicada) y en consecuencia dejara de conducir el tiristor principal

manifestándose ahora un potencial mayor en su terminal ánodo con

respecto al tiristor auxiliar que conduce procurando en dicho estado

en régimen permanente.



Si redisparamos al tiristor principal ahora ocurrirá una operación

similar al inciso 2; y por lo tanto este, circuito se comportara como un

multivibrador biestable de potencia ya que suministrara voltaje y

potencia 2 cargas de manera alterna, con la condición que

0.7 RC tgt

ic ITL



Idealmente VTh = 0

0 = VS (1 – e-t/RC) + (-VS e-t/RC)

0 = 1 – 2e-t/RC; 1 = 2e-t/RC

(1/2)-1 = (e-t/RC)-1; 2 = et/RC; ln 2 = ln e-t/RC

t/RC = ln2 t = RC ln2 C = 0.7 RC

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