Laboratorio electronica de potencia

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Electrnica de Potencia:

Laboratorio

Alexander Bueno Montilla Universidad Simn Bolvar Departamento de Tecnologa IndustrialEnero 2008

Captulo 1

Laboratorio de Electrnica Industrial1.1. Objetivo:La ejecucin del Laboratorio de Electrnica Industrial permitir al estudiante de Tecnologa Elctrica y Electrnica consolidar de forma prctica sus conocimientos tericos sobre los distintos puentes convertidores de potencia analizados durante el curso de Electrnica Industrial (TI - 3113). Adicionalmente conocer algunas de las aplicaciones de los autmatas programables P. L. C. , los cuales son utilizados en el control y supervisin de procesos industriales y con un mayor auge en el control de mquinas elctricas. Logrando as la Formacin Bsica para un desempeo profesional satisfactorio en est rea de alta demanda en la Industria de Manufactura Nacional.

1.2.

Estructuracin del curso:1: Puente Recticador de Media Onda. 2: Puente Recticador Monofsico y Trifsico. 3: Puentes Recticadores De Media Onda Controlado Y Controlador AC - AC. 4: Fuentes por Conmutacin o Chopper. 5: Inversores. 6: Control de Velocidad de Motores Elctricos de Campo Rotante. 7: Calidad de Servicio Elctrico. 8: Autmatas Programables P.L.C. 9: Prctica Especial.

PRACTICA PRACTICA PRACTICA PRACTICA PRACTICA PRACTICA PRACTICA PRACTICA PRACTICA1.3.

Evaluacin:

Cada una de las secciones de prctica se evaluara de la siguiente forma:

Preinforme Laboratorio Informe

25 % 50 %

25 %

1

CAPTULO 1.

LABORATORIO DE ELECTRNICA INDUSTRIAL

2

1.4.

Notas:Mantenga el circuito conectado slo para realizar mediciones. No Conecte el circuito sin autorizacin del Profesor o Preparador. Se prohibe el uso de prendas metlicas en el laboratorio. El estudiante que no entregue el prelaboratorio no podr realizar la prctica. La prdida de una prctica injusticada signica la prdida del laboratorio en su totalidad.

Captulo 2

PRACTICA 1: Puentes Recticadores de Media Onda2.1. Material a utilizar:Diodo 1N4007 Bobina de

223mH

y

60.y

Resistencia de

1k, 10 k

2k.o de papel)

Condensadores de

0,1y 0,01F (Cermico

2.2.

Prelaboratorio:Analice el funcionamiento, importancia, esquema y aplicacin de los circuitos auxiliares de conmutacin o snubber dentro de la electrnica de potencia. Contenido armnico y factor de distorsin de tensiones y corrientes para los diferentes Snubber. Investigue y disee un circuito de disparo para el puente recticador de media onda controlado. Para el puente recticador de media onda no controlado de la gura 2.1. Calcule analticamente:

ngulo de extincin de la corriente. Valor medio y ecaz de la corriente y tensin sobre la carga. Factor de distorsin armnica y rizado de la tensin y corriente.

Para el puente recticador de media onda no controlado con diodo de descarga libre de la gura 2.2. Calcule analticamente:

Valor medio y ecaz de la corriente y tensin sobre la carga. Factor de distorsin armnica y rizado de la tensin y corriente.

Evale las perdidas elctricas sobre los diodos del circuito de la gura 2.1 y 2.2. Adicionalmente, verique sus especicaciones trmicas. Especique los instrumentos a utilizar en el laboratorio y el protocolo de medicin a utilizar durante la actividad practica.

3

CAPTULO 2.

PRACTICA 1: PUENTES RECTIFICADORES DE MEDIA ONDA

4

2.3.

Laboratorio:

Realice el montaje del circuito de la gura 2.1 y 2.2. Obtenga el valor de la corriente y voltaje medio y efectivo con los instrumentos adecuados. Adquiera con el osciloscopio las formas de onda de la tensin y corriente sobre la carga. Determine el ngulo de extincin de la corriente. Compare las formas de onda y valores medios y efectivos de tensin y corriente para el circuito de la gura 2.1, al utilizar o no el circuito snubber con dos resistencias distintas. Obtenga la forma de onda en rgimen transitorio y permanente del puente recticador no controlado de media onda con diodo de descarga libre. Adicionalmente, evale el tiempo necesario para que el circuito alcance el rgimen permanente, en funcin de la constante de tiempo de la carga. Determine el contenido armnico introducido al sistema de potencia por los recticadores de la gura 2.1 y 2.2. Alimente los circuitos de la gura 2.1 y 2.2 con el variac del mesn al 25 % , 50 % y 75 % de la tensin nominal y adquiera las formas de onda de tensin y corriente. Utilice el mejor de los snubber para esta parte

2.4.

Informe:Compare los resultados tericos y experimentales. Compare las formas de onda obtenidas de tensin y corriente sobre la carga, con respecto a las presentadas en clase. Analice, compare y discuta los resultados obtenidos. Estime al inductancia de dispersin del variac para

25 %, 50 %

y

75 %

de la tensin nominal.

El contenido armnico de la fuente se afecta por el uso o no del circuito auxiliar de conmutacin.

2.5.

Montajes sugeridos para el laboratorio

Figura 2.1: Puente recticador no controlado de media onda

CAPTULO 2.

PRACTICA 1: PUENTES RECTIFICADORES DE MEDIA ONDA

5

Figura 2.2: Puente recticador de media onda con diodo de descarga libre

Captulo 3

PRACTICA 2: Puentes Recticadores Monofsicos y Trifsicos3.1. Material a utilizar:Diodo 1N4007 Bobina de

223mH 1k

y y

60 2k.

Resistencia de Resistencia de

120 0,1F

Condensador de

3.2.

Prelaboratorio:Analice los puentes convertidores en condicin continuada y no continuada a nivel de forma de onda, contenido armnico y factor de distorsin. Investigue sobre el efecto de la inductancia de fuente sobre los puente recticadores y su impacto a nivel de contenido armnico. Para el puente recticador monofsico de la gura 3.1. Calcule para la carga RL y la resistencia de

120: Valor medio y ecaz de la corriente y tensin sobre la carga. Factor de distorsin armnica y rizado de la tensin y corriente. Valor mnimo de la corriente en rgimen permanente.

Para el puente recticador trifsico de la gura 3.2. Calcule para la carga RL y la resistencia de

120:

Valor medio y ecaz de la corriente y tensin sobre la carga. Factor de distorsin armnica y rizado de la tensin y corriente. Valor mnimo de la corriente en rgimen permanente.

Evale las perdidas elctricas sobre los diodos del circuito y verique sus especicaciones trmicas, para todas las condiciones de operacin anteriores. Especique los instrumentos a utilizar en el laboratorio y el protocolo de medicin a utilizar durante la actividad practica. Estime la cada de tensin para ambos recticadores si se utiliza el variac del laboratorio a 25 % , 50 % y 75 % de la tensin nominal con carga RL.

6

CAPTULO 3.

PRACTICA 2: PUENTES RECTIFICADORES MONOFSICOS Y TRIFSICOS

7

3.3.

Laboratorio:Realice el montaje del circuito de la gura 3.1. Obtenga el valor de la corriente y voltaje medio y efectivo con los instrumentos adecuados. Dibuje las formas de onda de la tensin y corriente sobre la carga y lnea monofsica. Sustituya la resistencia de

120

por la bobina y repita la experiencia.

Realice el montaje del circuito de la gura 3.2. Obtenga el valor de la corriente y voltaje medio y efectivo con los instrumentos adecuados. Dibuje las formas de onda de la tensin y corriente sobre la carga y la lnea trifsica. Sustituya la resistencia por tres bobinas o conecte una bobina en serie con la resistencia de

120

y repita la experiencia.

Obtenga la forma de onda en rgimen transitorio y permanente del puente recticador monofsico y trifsico. Adicionalmente, evale el tiempo necesario para que el circuito alcance el rgimen permanente en funcin de la constante de tiempo de la carga. Repita la experiencia de los puntos anteriores alimentando el puente recticador a travs de un variac monofsico o trifsico segn el caso para 25 % , 50 % y 75 % de la tensin nominal y evalu la mueca producida. Evalu el contenido armnico en el sistema de potencia y a la entrada del recticador monofsico y trifsico, para todas las condiciones de operacin estudiadas en la prctica.

3.4.

Informe:Compare los resultados tericos y experimentales. Compare las formas de onda obtenidas de tensin y corriente sobre la carga, con respecto a las presentadas en clase. Analice y discuta los resultados obtenidos.

3.5.

Montajes Sugeridos

Figura 3.1: Puente Recticador no Controlado Monofsico

Figura 3.2: Puente Recticador no Controlado Trifsico

Captulo 4

PRACTICA 3: Puentes Recticadores de Media Onda Controlado y Controlador AC - AC4.1. Material a utilizar:Tiristor C -106 Bombillo de Diac. Bobina de Triac

60W .

223mH .

3Amp 1k 0,1Fde papel o cermico.

Resistencia de

Condensador de

4.2.

Prelaboratorio:Explique brevemente el funcionamiento del Diac y S.C.R. Investigue las caractersticas de los disponibles en el almacn y como probarlo en el laboratorio. Explique el funcionamiento del circuito de la gura 4.1 y realice los clculos de las resistencias y capacitancia para obtener un ngulo de disparo de A. Analice la posibilidad de conectar en el puente en vez de un tiristor, un triac o dos tiristores en antiparalelo. Realice los clculos de ngulo de apagado si se conecta el circuito de la gura 4.1, con una carga resistiva inductiva, con un ngulo de encendido de

38

y

110.

Utilice como ejemplo de clculo el anexo

38

y

110.

Evale las perdidas elctricas sobre el tiristor del circuito y verique sus especicaciones trmicas. Realice los clculos de tensin y corriente tanto media, como efectiva