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Tareas Unidad 2 Docente: Dr. Juan Francisco Castillo León Fecho de entrega: Jueves 17 de 2019

Tarea 1 1. Realice un resumen donde describa las características de los siguientes tiristores: • TRIC • DIAC • SCR

2. Mencione tres aplicaciones de cada tiristor y explique que función realiza en esa aplicación.

Tarea 2 • Diseñe los siguientes circuitos dispositivos: – Control de fase • Explique: – – – – –

¿Qué es el control de Fase? Mencione dos aplicaciones, y explíquelas con cierto detalle Muestre el diagrama esquemático de su diseño Explique el funcionamiento del circuito Realice un diagrama de tiempos donde se observe la grafica de las señales involucradas.

Tarea 2 • Diseñe los siguientes circuitos dispositivos: – Relevador de estado solido • Explique: – – – –

¿Qué es un relevador de estado solido? Mencione dos aplicaciones, y explíquelas con cierto detalle Muestre el diagrama esquemático de su diseño Que protecciones debería de llevar el relevador de estado solido para garantizar que no fallará aunque una sobre carga y una sobre corriente.

Tarea 2 • Diseñe los siguientes circuitos dispositivos: – Circuito de control (arranque, paro y cambio de sentido) para un motor Trifásico, usando relevadores de estado solido. • Explique: – Mencione dos aplicaciones, y explíquelas con cierto detalle – Muestre el diagrama esquemático de su diseño » Incluya diagrama lógico (circuito digital) » Código de programación de un micro controlador o PC » Diseño de la botonera – Explique el funcionamiento del circuito diseñado

Problemas

Problema 1.1 El circuito de la figura a. tiene dos interruptores. El interruptor S1 esta activado (cerrado) y conecta la fuente de tensión (Vs = 24 volts) con una fuente de corriente (Io = 2A). Se desea abrir el interruptor S1 para desconectar Vs de la fuente de corriente, para lo que se necesita que un segundo interruptor S2 se cierre para proporcionar un camino a la corriente Io, como se muestra en la figura b. Posteriormente , S1 debe volver a cerrarse y S2 debe abrirse para restaurar el circuito a su condición original. El ciclo se repite a una frecuencia de 75 Khz. Determine el tipo de dispositivo necesario para cada interruptor y requisitos de corriente y tensión máximas para cada uno de ellos.

Problema 1.1 (Solución) El dispositivo se elige de acuerdo a las necesidades de activación y desactivación, la corriente y la velocidad de conmutación.

Puntos importantes a analizar son cuando el circuito esta cerrado (i1,v1) = (Io,0), si esta abierto (0,Vs). El dispositivo debe proporcionar control de encendido y apagado, por lo que un Transistor MOSFET seria una buena elección. En el caso de s2 los puntos de operación se encuentran en (i2,v2) = (0,-Vs) y en (Io,0). Considerando que una corriente positiva en S2 es requisito para activar S2, existe una tensión negativa S2 y existe una tensión negativa cuando S2 esta desactivado . La corriente máxima es de 2Amps y el voltaje de bloqueo es de 24 volts. El circuito realista podría representarse por el siguiente circuito donde la fuente de corriente podría ser sustituida por una bobina donde circula corriente constate.

Problema 2.1 En la Figura a y b se muestra el voltaje y la corriente (de acuerdo con el convenio de signos para dispositivos pasivos) de un dispositivo. (a) determine la potencia instantánea p(t) absorbida por el dispositivo. (b) Determine la energía absorbida por el dispositivo en un periodo. (c) Determine la potencia medía absorbida por el dispositivo.

Problema 2.1 (Solución) En la Figura a y b se muestra el voltaje y la corriente (de acuerdo con el convenio de signos para dispositivos pasivos) de un dispositivo. (a) determine la potencia instantánea p(t) absorbida por el dispositivo. (b) Determine la energía absorbida por el dispositivo en un periodo. (c) Determine la potencia media absorbida por el dispositivo.

Problema 2.1 (Solución) • En la Figura a y b se muestra el voltaje y la corriente (de acuerdo con el convenio de signos para dispositivos pasivos) de un dispositivo. (a) determine la potencia instantánea p(t) absorbida por el dispositivo. (b) Determine la energía absorbida por el dispositivo en un periodo. (c) Determine la potencia media absorbida por el dispositivo.

Ejemplo 2.2 La corriente en la bobina de 5 mH de la Figura a, es la forma de onda triangular periódica mostrada en la figura b. Determine la tensión, la potencia instantánea y la potencia media para la bobina.

Ejemplo 2.2 (Solución) El voltaje en la bobina se calcula a partir de El voltaje medio de la bobina es cero

Ejemplo 2.2 (Solución) La potencia media en la bonina se calcula a partir de: Cuando Pt es positiva la bobina absorbe potencia, mientras que cuando es negativa , la bobina suministra energía. La potencia promedio es cero.

Ejemplo 2.3 (Recuperación de energía) El circuito de la figura 1, tiene Vcc = 90 volts, L = 200 mH, R = 20, t1 = 10 ms y T = 100 ms. Determine: A) La corriente de pico y la energía de pico acumulada en la bobina. B) La potencia media absorbida por la resistencia. C) La potencia media y de pico suministrada por la fuente. Compare los resultados con lo que ocurriría si utilizase el circuito de la figura 2 para proporcionar energía a la bobina.

bobina

fuente

Ejemplo 2.3 (Recuperación de energía) El circuito de la figura 1, tiene Vcc = 90 volts, L = 200 mH, R = 20, t1 = 10 ms y T = 100 ms. Determine: A) La corriente de pico y la energía de pico acumulada en la bobina. B) La potencia media absorbida por la resistencia. C) La potencia media y de pico suministrada por la fuente. Compare los resultados con lo que ocurriría si utilizase el circuito de la figura 2 para proporcionar energía a la bobina.

bobina

fuente

Ejemplo 2.3 El circuito de la figura 1, tiene Vcc = 90 volts, L = 200 mH, R = 20, t1 = 10 ms y T = 100 ms. Determine: A) La corriente de pico y la energía de pico acumulada en la bobina.

Ejemplo 2.3 El circuito de la figura 1, tiene Vcc = 90 volts, L = 200 mH, R = 20, t1 = 10 ms y T = 100 ms. Determine: B) La potencia media absorbida por la resistencia.

Ejemplo 2.3 El circuito de la figura 1, tiene Vcc = 90 volts, L = 200 mH, R = 20, t1 = 10 ms y T = 100 ms. Determine: C) La potencia media y de pico suministrada por la fuente.

Ejemplo 2.3 El circuito de la figura 1, tiene Vcc = 90 volts, L = 200 mH, R = 20, t1 = 10 ms y T = 100 ms. Determine: D) Compare los resultados con lo que ocurriría si utilizase el circuito de la figura 2 para proporcionar energía a la bobina.

Ejemplo 2.4 (Valor eficaz de una señal de pulsos) Determine el valor eficaz de una señal de pulsos periódica con un ciclo de trabajo D, tal como se muestra en la figura.

Ejemplo 2.4 (Valor eficaz de una señal de pulsos) -- Solución -Determine el valor eficaz de una señal de pulsos periódica con un ciclo de trabajo D, tal como se muestra en la figura.

Ejemplo 2.5: Valor RMS (Solución) Determine los valores eficaces de: a) Una tensión sinusoidal v(t) = Vm Sen(wt) b) Una onda sinusoidal de onda completa v(t) = |Vm Sen(wt)| c) Una onda sinusoidal con rectificación de media onda v(t) = Vm Sen(wt) para 0< t < T/2 e igual a cero en el resto de los casos.

Ejemplo 2.5: Valor RMS (Solución) Determine los valores eficaces de: a) Una tensión sinusoidal v(t) = Vm Sen(wt)

Ejemplo 2.5: Valor RMS(Solución) Determine los valores eficaces de: b) Una onda sinusoidal de onda completa v(t) = |Vm Sen(wt)| Aprovechando el resultado anterior , se utiliza la integral del cuadrado de l función. El cuadrado de la onda sinusoidal es idéntico al cuadrado de la onda sinusoidal con rectificación de onda completa.

Ejemplo 2.5: Valor RMS (Solución) Determine los valores eficaces de: c) Una onda sinusoidal con rectificación de media onda v(t) = Vm Sen(wt) para 0< t < T/2 e igual a cero en el resto de los casos.

Ejemplo 2.5: Valor RMS (Solución) Determine los valores eficaces de: c) Una onda sinusoidal con rectificación de media onda v(t) = Vm Sen(wt) para 0< t < T/2 e igual a cero en el resto de los casos.

Ejemplo 2.6: Corriente por el conductor neutro en un sistema trifásico Un complejo de oficinas se alimenta a partir de un generador de tensión trifásico de cuatro hilos (Figura). La carga es altamente no lineal debido a los rectificadores de las fuentes de alimentación de los equipos, y l corriente en cada una de las tres fases se muestra en la Figura 2. La corriente del neutro es la suma de las corrientes de fase. Si se sabe que el valor eficaz de la corriente en cada conductor de fase igual a 20 A, determine la corriente eficaz en el conductor neutro.

Ejemplo 2.6: Corriente por el conductor neutro en un sistema trifásico Un complejo de oficinas se alimenta a partir de un generador de tensión trifásico de cuatro hilos (Figura). La carga es altamente no lineal debido a los rectificadores de las fuentes de alimentación de los equipos, y l corriente en cada una de las tres fases se muestra en la Figura 2. La corriente del neutro es la suma de las corrientes de fase. Si se sabe que el valor eficaz de la corriente en cada conductor de fase igual a 20 A, determine la corriente eficaz en el conductor neutro.

Ejemplo 2.6: Corriente por el conductor neutro en un sistema trifásico Un complejo de oficinas se alimenta a partir de un generador de tensión trifásico de cuatro hilos (Figura). La carga es altamente no lineal debido a los rectificadores de las fuentes de alimentación de los equipos, y l corriente en cada una de las tres fases se muestra en la Figura 2. La corriente del neutro es la suma de las corrientes de fase. Si se sabe que el valor eficaz de la corriente en cada conductor de fase igual a 20 A, determine la corriente eficaz en el conductor neutro.

Ejemplo 2.7 Valor eficaz Determine el valor eficaz (rms) de v(t) = 4+8sen(w1t+10°) + 5sen(w2t+50°) para (a) w2 = 2w1 y (b) w2 = w1.

Ejemplo 2.7 Valor eficaz (Solución) Determine el valor eficaz (rms) de v(t) = 4+8sen(w1t+10°) + 5sen(w2t+50°) para (a) w2 = 2w1 y (b) w2 = w1. (a)

Ejemplo 2.7 Valor eficaz (Solución) Determine el valor eficaz (rms) de v(t) = 4+8sen(w1t+10°) + 5sen(w2t+50°) para (a) w2 = 2w1 y (b) w2 = w1. (B)

Ejemplo 2.8 Valor eficaz de formas triangulares Una forma de onda triangular de corriente como la mostrada en la figura es fácil de encontrar en circuitos de alimentación continua. Calcule el valor eficaz de esta corriente. (b) Determine el valor eficaz de la forma de onda triangular desplazada de la figura 2.

Ejemplo 2.8 Valor eficaz de formas triangulares (Solución) Una forma de onda triangular de corriente como la mostrada en la figura es fácil de encontrar en circuitos de alimentación continua. Calcule el valor eficaz de esta corriente. (b) Determine el valor eficaz de la forma de onda triangular desplazada de la figura 2. (A)

Ejemplo 2.8 Valor eficaz de formas triangulares (Solución) Una forma de onda triangular de corriente como la mostrada en la figura es fácil de encontrar en circuitos de alimentación continua. Calcule el valor eficaz de esta corriente. (b) Determine el valor eficaz de la forma de onda triangular desplazada de la figura 2. (B)

Ejemplo 2.9. Fuente no sinusoidal • Una tensión periódica no sinusoidal tiene una serie de Fourier igual a v(t) = 10 + 20cos(2*pi*60*t – 25°) + 30 cos(4*pi*60*t + 20°) V. Esta tensión se conecta a una carga formada por una resistencia. Calcule la potencia absorbida por la carga.

Ejemplo 2.9. Fuente no sinusoidal (Solución) • Una tensión periódica no sinusoidal tiene una serie de Fourier igual a v(t) = 10 + 20cos(2*pi*60*t – 25°) + 30 cos(4*pi*60*t + 20°) V. Esta tensión se conecta a una carga formada por una resistencia. Calcule la potencia absorbida por la carga.

Ejemplo 2.9. Fuente no sinusoidal (Solución) • Una tensión periódica no sinusoidal tiene una serie de Fourier igual a v(t) = 10 + 20cos(2*pi*60*t – 25°) + 30 cos(4*pi*60*t + 20°) V. Esta tensión se conecta a una carga formada por una resistencia. Calcule la potencia absorbida por la carga.

Ejemplo 2.10 Fuente sinusoidal y carga no lineal • Una fuente de tensión sinusoidal de v(t)=100cos(377t) V se aplica a una carga no lineal, dando lugar a una corriente no sinusoidal que se expresa en forma de serie de Fourier del siguiente nodo: • Determine: (a) La potencia absorbida por carga, (b) el factor de potencia de la carga , (c) el factor de distorsión de la corriente de carga y (d) la distorsión armónica total de la corriente de carga.

Ejemplo 2.10 Fuente sinusoidal y carga no lineal • Determine: (a) La potencia absorbida por carga, (b) el factor de potencia de la carga , (c) el factor de distorsión de la corriente de carga y (d) la distorsión armónica total de la corriente de carga. • (A)

Ejemplo 2.10 Fuente sinusoidal y carga no lineal • Determine: (a) La potencia absorbida por carga, (b) el factor de potencia de la carga , (c) el factor de distorsión de la corriente de carga y (d) la distorsión armónica total de la corriente de carga. • (B)

Ejemplo 2.10 Fuente sinusoidal y carga no lineal • Determine: (a) La potencia absorbida por carga, (b) el factor de potencia de la carga , (c) el factor de distorsión de la corriente de carga y (d) la distorsión armónica total de la corriente de carga. • (c)

Ejemplo 2.10 Fuente sinusoidal y carga no lineal • Determine: (a) La potencia absorbida por carga, (b) el factor de potencia de la carga , (c) el factor de distorsión de la corriente de carga y (d) la distorsión armónica total de la corriente de carga. • (d)