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Código de documento: VDC-INF- 2024 - V2- 014 REV. UPDI:2024-oct- 08 DEPARTAMENTO: Eléctrica^ y electrónica^ CARRERA: Ingeniería Automotriz ASIGNATURA: Circuitos y electrónica del automóvil NIVEL: 4 FECHA: 06 /02/ DOCENTE: Ing. Leandro Corrales PRÁCTICA N°: 1 CALIFICACIÓN:
Implementación de un circuito de control de potencia en CA con TRIAC
Caizalitin Aynuca Andy Ismael
Guanoluisa Guanoluisa Juan Gabriel
Chalapú Portilla Kevin Alexis
RESUMEN
Se expone de manera clara lo realizado en el laboratorio, su propósito y las conclusiones a las que se llegó, se recomienda mínimo 8 líneas y máximo 15 líneas. (TL11) Palabras Claves: se escriben las palabras más importantes de la práctica o experimento (máximo tres).
1. INTRODUCCIÓN: En esta práctica se desarrolló un circuito basado en dispositivos semiconductores de potencia (TRIAC y SCR). El circuito es un oscilador de relajacion aplicado al control de potencia utilizando dispositivos electrónicos de potencia. Se realizó en protoboard, conectando los componentes según el esquema establecido y verificando cada etapa antes de energizar el sistema. El propósito principal fue observar de manera práctica cómo se puede controlar la iluminación mediante un potenciómetro. El desarrollo de este circuito permitió comprender los principios de funcionamiento del control de fase en circuitos de corriente alterna, así como la aplicación práctica de estos dispositivos en sistemas de regulación de potencia. El circuito implementado funciona bajo el principio del oscilador de relajación, en el cual un capacitor se carga progresivamente a través de una resistencia hasta alcanzar un voltaje determinado. Cuando este voltaje llega al nivel de disparo del dispositivo de control, se produce la conducción y el capacitor se descarga, repitiéndose el ciclo continuamente. Los dispositivos utilizados pertenecen a la familia de los tiristores. El SCR (Rectificador Controlado de Silicio) es un semiconductor que funciona como un interruptor controlado por compuerta y conduce en un solo sentido. El TRIAC es un dispositivo bidireccional que permite el paso de corriente en ambos semiciclos de la señal, lo que lo hace ideal para aplicaciones como reguladores de luz. 2. OBJETIVO(S): 2.1 General ✓ Implementar un circuito oscilador de relajación, para controlar la potencia suministrada a un foco, regulando su luminosidad y verificando su correcto funcionamiento. 2.2 Específicos ➢ Armar el circuito en protoboard siguiendo el esquema proporcionado y encontrar los valores necesario parq eue este funcione. ➢ Visualizar el efecto del ángulo de disparo en la intensidad luminosa del foco ➢ Comprender el funcionamiento del TRIAC y del SCR en aplicaciones de control de potencia.
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3. MARCO TEÓRICO:
Un oscilador de relajación se define como un circuito oscilador electrónico no lineal capaz de generar una señal de salida repetitiva no sinusoidal. Un oscilador de relajación fue inventado por Henri Abraham y Eugene Bloch utilizando un tubo de vacío durante la Primera Guerra Mundial. Los osciladores se clasifican en dos categorías diferentes: osciladores lineales (para formas de onda sinusoidales) y osciladores de relajación (para formas de onda no sinusoidales) Debe proporcionar una señal repetitiva y periódica para formas de onda no sinusoidales como ondas triangulares, cuadradas y rectangulares en su salida.El diseño del oscilador de relajación debe incluir elementos no lineales como el transistor, el amplificador operacional o el MOSFET y dispositivos de almacenamiento de energía como el condensador y el inductor. Para producir un ciclo, el condensador y el inductor se cargan y descargan continuamente. La frecuencia del ciclo, o período de oscilación, depende de la constante de tiempo.El oscilador de relajación incorpora dispositivos de almacenamiento de energía, como condensadores e inductores. Estos componentes se cargan desde una fuente de alimentación y se descargan mediante una carga conectada.La forma de la onda de salida del oscilador de relajación depende de la constante de tiempo del circuito. Elementos Constituyentes del Circuito Optotriac._ Un optoacoplador, también llamado optoaislador o aislador acoplado ópticamente, es un dispositivo de emisión y recepción que funciona como un interruptor activado mediante la luz emitida por un diodo LED que satura un componente opto electrónico, normalmente en forma de fototransistor o fototriac. De este modo se combinan en un solo dispositivo semiconductor, un fotoemisor y un fotorreceptor cuya conexión entre ambos es óptica. Estos elementos se encuentran dentro de un encapsulado que por lo general es del tipo DIP. Se suelen utilizar para aislar eléctricamente a dispositivos muy sensibles. UJT :El transistor unijuntura ( UJT) es otro dispositivo de estado sólido de tres terminales que se puede utilizar en pulsos de compuerta, circuitos de temporización y generadores de disparo. Su característica de conmutación lo hace adecuado para conmutar y controlar tiristores o triacs en aplicaciones de control de potencia de CA DIODO ZENER: El diodo zener es un componente electrónico diseñado específicamente para conducir la electricidad en sentido inverso cuando se llega a un voltaje específico, se denomina tensión zener. Cuando se alcanza la tensión zener, los terminales del zener no cambian, sin importar si se incrementa la tensión de alimentación. Esto puede ser confuso porque el propósito de los diodos es evitar el paso de corriente en sentido inverso Este tipo de diodo es muy utilizado para la regulación de voltaje en diversos circuitos electrónicos, garantizando un funcionamiento estable y seguro de los dispositivos.
Código de documento: VDC-INF- 2024 - V2- 014 REV. UPDI:2024-oct- 08 Se incorporó el diodo Zener Z1 de 12 V para estabilizar la tensión continua y proteger los componentes electrónicos ante posibles variaciones de voltaje. Asimismo, se utilizó el diodo Zener Z2 de 3,3 V como referencia para el disparo del transistor.
3. Implementación de la etapa de control Se ensambló la etapa de control utilizando el transistor BJT 2N3906, resistencias asociadas y un potenciómetro de 50 kΩ, el cual permitió variar el nivel de conducción del transistor y, por ende, el disparo del sistema. 4. Filtrado y estabilidad Se añadió un condensador cerámico de 0,1 μF con el fin de reducir ruido eléctrico y mejorar la estabilidad del circuito durante su operación. 5. Aislamiento entre control y potencia La señal de control fue aplicada al optoacoplador MOC 3011, garantizando el aislamiento eléctrico entre la etapa de control de baja tensión y la etapa de potencia conectada directamente a la red de corriente alterna. 6. Control de la carga en corriente alterna El TRIAC BT139 fue conectado en serie con un foco alimentado directamente desde la red eléctrica (120 V AC). El disparo del TRIAC permitió controlar el encendido del foco sin conexión directa entre la red y la etapa de control. 4. ANÁLISIS DE RESULTADOS: Durante la experimentación se analizó el comportamiento del circuito al variar el potenciómetro, observando el efecto sobre el disparo del TRIAC y el encendido del foco conectado directamente a la red eléctrica. Observaciones obtenidas:
- Con el potenciómetro en valores mínimos, el transistor no conduce, por lo que el optoacoplador permanece inactivo y el TRIAC no se dispara, manteniendo el foco apagado.
- Al incrementar gradualmente el valor del potenciómetro, el transistor entra en conducción, activando el LED interno del optoacoplador MOC 3011.
- Una vez activado el optoacoplador, se produce el disparo del TRIAC, permitiendo el paso de corriente alterna hacia el foco.
- El encendido del foco es progresivo, evidenciando un control adecuado de la potencia suministrada desde la red eléctrica. Durante la práctica, el comportamiento del circuito se evaluó de manera cualitativa mediante la observación directa de la luminosidad del foco conectado a la red de corriente alterna. Al variar el ajuste del potenciómetro, se identificaron cuatro estados claramente diferenciables: apagado, bajo, medio y alto. Estos cambios evidenciaron el correcto disparo del TRIAC y el control progresivo de la potencia suministrada a la carga. Tabla 1 Variación de la luminosidad del foco según el ajuste del potenciómetro
Código de documento: VDC-INF- 2024 - V2- 014 REV. UPDI:2024-oct- 08 Ajuste del potenciómetro Estado del TRIAC Luminosidad del foco Observación Mínimo No disparado Apagado No hay conducción hacia la carga Bajo Disparo inicial Baja Inicio de conducción parcial Medio Disparo parcial Media Conducción estable Alto Disparo avanzado Alta Mayor ángulo de conducción Tabla 2 Escala cualitativa de la luminosidad del foco observada Luminosidad Descripción Apagado Sin emisión de luz Baja Iluminación débil Media Iluminación estable Alta Iluminación intensa Se realizó la validación funcional del circuito, mediante la observación del foco, la variación visual de la luminosidad del foco permitió confirmar la relación entre la etapa de control y la etapa de potencia. GRÁFICOS O FOTOGRAFÍAS: Figura 1 Diagrama esquemático del sistema de control de potencia en corriente alterna Figura 2 Diagrama del circuito electrónico físico
Código de documento: VDC-INF- 2024 - V2- 014 REV. UPDI:2024-oct- 08 Figura 6 Foco con nivel de iluminación alto
5. DISCUSIÓN: Presentar el análisis de los resultados obtenidos, a través de la comparación entre los conceptos y teorías aprendidas. 6. CONCLUSIONES: Sintetizar los resultados de acuerdo a los objetivos planteados.
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7. BIBLIOGRAFÍA:
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