001 Electronica de Potencia

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Universidad Tecnolgica de Puebla

Electrnica de potenciaManual de asignatura

Carrera Electricidad y Electrnica Industrial

Programa 2004

Electricidad y Electrnica Industrial

Electrnica de potencia

CrditosElabor:

M.C. Cesar Almazn Cobarrubias M.C. Jos Luis Ocampo CasadosRevisin ortogrfica, formato y estilo. Lic. Jos Luis Catzalco Len Ing. Marcos Espinosa Martnez

Revis: Autoriz:

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Medidas de seguridadEl tcnico electrnico trabaja con electricidad, dispositivos electrnicos, motores y otras mquinas rotatorias. Tiene que usar frecuentemente herramientas de mano y mecnicas para construir los prototipos de nuevos dispositivos a realizar experimentos. Utiliza instrumentos de prueba para medir las caractersticas elctricas de los componentes, dispositivos y sistemas electrnicos. Estas tareas son interesantes e instructivas, pero pueden presentar ciertos riesgos si se efectan descuidadamente. Por consiguiente es esencial que el estudiante aprenda los principios de seguridad en cuanto comienza su carrera y que practique estos ejercicios en toda su actividad subsiguiente de trabajo. La realizacin del trabajo en condiciones de seguridad requiere seguir deliberadamente un procedimiento apropiado para cada labor. Antes de emprender una tarea, el tcnico debe tener perfecto conocimiento de lo que tiene que hacer y de cmo ha de hacerlo. Debe planear su labor, colocar en el banco de trabajo limpiamente y de manera ordenada las herramientas, equipo e instrumentos que ha de necesitar. Debe quitar todos los objetos extraos y apartar los cables todo lo posible de manera segura. Cuando trabaje en mquinas rotatorias o cerca de ellas debe tener bien sujeto y abrochado su traje de trabajo, de modo que no pueda ser enganchada ninguna parte de l. Las tensiones de lnea (de energa) deben ser aisladas de tierra por medio de un transformador de separacin o de aislamiento. Las tensiones de lnea de energa pueden matar, por lo que no deben ponerse en contacto con ellas las manos ni el cuerpo. Se deben comprobar los cables o cordones de lnea antes de hacer uso de ellos, y si su aislamiento est roto o agrietado no se deben emplear estos cables. El alumno debe evitar el contacto directo con cualquier fuente de tensin. Medir las tensiones con una mano en el bolsillo. Usar zapatos con suela de goma o una alfombra de goma cuando se trabaja en el banco de experimentacin. Cerciorarse de que las manos estn secas y que no se est de pie sobre un suelo hmedo cuando se efectan pruebas y mediciones en un

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circuito activo, o sea conectado a una fuente de tensin. Desconectar sta antes de conectar los instrumentos de prueba en un circuito activo. Utilizar enchufes o clavijas de seguridad en los cables de lnea de las herramientas mecanizadas y equipos no aislados (clavijas con tres patas polarizadas). No anular la propiedad de seguridad de estas clavijas utilizando adaptadores no conectados a tierra. No invalidar ningn dispositivo de seguridad, tal como un fusible o un disyuntor, cortocircuitndolo o empleando un fusible de ms amperaje del especificado por el fabricante. Los dispositivos de seguridad estn destinados a protegerle a usted y a su equipo. UN COMPORTAMIENTO JUICIOSO Y CON SENTIDO COMN EN EL LABORATORIO SER GARANTA DE SEGURIDAD Y HAR SU TRABAJO INTERESANTE Y FRUCTFERO. PRIMEROS AUXILIOS. Si ocurre un accidente, desconecte inmediatamente la red o lnea de energa. Comunique inmediatamente el accidente a su instructor. Una persona accidentada debe permanecer acostada hasta que llegue el mdico, y bien arropado para evitar la conmocin. No intentar darle agua ni otros lquidos si est inconsciente y asegurarse de que nada pueda causarle an ms dao. Se le cuidar solcitamente mantenindola en postura cmoda hasta que llegue el mdico. RESPIRACIN ARTIFICIAL. Una conmocin elctrica fuerte puede causar un paro respiratorio. Hay que estar preparado para practicar la respiracin artificial inmediatamente, si esto ocurre. Se recomiendan dos tcnicas: 1. Respiracin de boca a boca, que se considera la ms eficaz. 2. Mtodo de Schaeffer.

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Estas instrucciones no estn destinadas a desanimarle, sino a advertirle de los riesgos que se pueden presentar en el trabajo de un tcnico electrnico.

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ContenidoObjetivo general Aprender los mtodos de control de velocidad de cd y ca, as como los inversores de frecuencia y variadores de velocidad. Habilidades por desarrollar en general Escribir la habilidad propuesta que se debe desarrollar en esta asignatura. Horas Teora Prctica Total I II III IV Rectificacin de potencia Sistemas retroalimentados Control de motores de cd Control de motores de ca 2 6 6 8 5 6 20 22 7 12 26 30

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I Rectificacin de potenciaObjetivo particular de la unidad Identificar y describir las caractersticas de los tipos de rectificacin de potencia Habilidades por desarrollar en la unidad Entender el uso y principios de la rectificacin de potencia. Saber en la Teora (2 hrs.) 1.1.- RECTIFICACIN MONOFSICA NO CONTROLADA.Todos sabemos que el voltaje elctrico es generado y distribuido en forma de voltaje alterno a una frecuencia de 60 Hz. Debido a razones practicas es necesario realizar la conversin de corriente alterna a corriente continua, esto se puede llevar a cabo mediante diodos rectificadores. - Rectificacin de media onda. Esto se puede realizar con un circuito simple conocido como rectificador de media onda, el cual cambia el voltaje senoidal a una onda de voltaje pulsante como se muestra en la figura 1.1.

Figura 1.1. Circuito rectificador de media onda.

Mientras que el voltaje de entrada Ui de la figura 1.1b tiene un valor promedio de cero, el voltaje de salida de la figura 1.1c tiene un voltaje promedio de salida igual a 0.3 Uimax, pero en este caso el voltaje no es perfectamente continuo.Universidad Tecnolgica de Altamira Pgina 6

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Colocando un capacitor en paralelo con la carga R1 podemos obtener un voltaje muy cercano al voltaje constante. Durante el tiempo en que el voltaje pasa desde cero hasta su voltaje mximo Uimax el diodo conduce y el capacitor se carga, despus cuando el voltaje pasa desde el voltaje mximo Uimax a cero el capacitor se descarga a travs de R1, si el tiempo de descarga (tdischarge) es lo suficientemente largo, mayor que el periodo de la onda, el voltaje de salida resulta ser casi constante. Por lo tanto si tdischarge = R1 C1, es necesario que: R1C1 >> T = 1/f, de lo cual deducimos que: C1 >> 1/(R1f) Donde f representa la frecuencia del voltaje de entrada. Los voltajes de salida para C1 >> 1/(R1f) y para C1 = 1/(R1f) son representados en la figura 1.2a y 1.2c respectivamente. De ambas figuras deducimos que entre mayor sea el capacitor , el voltaje de salida es mucho mas cercano al voltaje constante, generalmente este voltaje de salida se representa como una seal continua a cual se le ha superpuesto una pequea ondulacin o voltaje de rizo (denotada por r) que es le factor de relacin entre el valor efectivo de la componente alterna y el valor medio del voltaje continuo a la salida del filtro.

r = UrefUav

donde

Uref =

Urpp 2 3

0.3 Urpp

Figura 1.2.- Voltajes y corrientes de salida para diferentes valores del capacitor C.

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Se intuye que este factor es mucho mas pequeo entre mas grande sea el valor capacitor, as como el periodo de esta seal. Al mismo tiempo en el diodo se presentan algunos picos de amplitud de corriente como se muestra en la figura 1.2c, este mtodo de rectificacin es muy simple y presenta algunas desventajas las cuales mencionaremos a continuacin: a) Eficiencia muy baja debido a que el circuito es usado solo para media onda. b) Toda la potencia es soportada por un solo diodo, el cual debiera ser del tamao apropiado. c) La calidad del voltaje de salida presenta una gran ondulacin residual, especialmente para pequeas cargas resistivas, las cuales demandan un capacitor de salida muy grande. Estas desventajas se pueden resolver en parte por medio del rectificador de onda completa.

- Rectificacin de onda completaEl rectificador de onda completa es usado durante el periodo total del voltaje de entrada, reduce considerablemente el voltaje de rizo y mejora el voltaje de salida continuo. Considere por ejemplo el circuito de la figura 1.3, donde el voltaje de salida del generador Ui es aplicado a los puntos 1 y 2. En esta situacin el diodo V1 esta directamente polarizado y el diodo V2 inversamente polarizado, de forma que la corriente fluye a travs de V1 y la carga resistiva R1,cuando la polaridad cambia el diodo V2 conduce.

Figura 1.3. Rectificador de onda completa sin transformador.

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En esta configuracin ambas medias ondas son usadas pero con una amplitud Uimax / como se muestra en la figura 1.4. Para esta configuracin se supone que podemos obtener factores de rizo mas bajos y que cada diodo tiene que soportar un vo