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• Cristiän Vëläscö

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Electrónica de Potencia. Guía 7 Facultad: Estudios Tecnologicos Escuela: Electronica y Biomedica Asignatura: Electrónica de Potencia Contenido Curvas de Operación y Funcionamiento del GTO. Objetivos Específicos  

Visualizar las formas de onda de disparo de un GTO Conectar el GTO para obtener una señal de rampa en el catodo.

Material y Equipo

Cantidad

Descripción

1 1 1 1 1

Tablero maestro Tarjeta de circuito impreso EB-112 Multímetro Osciloscopio Generador de funciones Tabla 1.1. Materiales y equipo.

Introducción Teórica El interruptor de estado sólido (Gate tum-off switch) (GTO) es de construcción similar a la de un tiristor, tiene cuatro capas y tres terminales, ánodo, cátodo y puerta. Se conecta por flujo de corriente en el terminal de puerta, como en el tiristor convencional, pero puede desconectarse eliminando la corriente de la puerta, es decir, con corriente de puerta negativa.

Figura 5.1. Estructura interna y símbolo del GTO.

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Electrónica de Potencia. Guía 7 La mayoría de las especificaciones y características de un GTO son las mismas que las de un tiristor, excepto en lo siguiente:  El GTO tiene un alto rango de tensión de bloqueo directo, comparable al que se puede conseguir en un tiristor, pero su rango de tensión inversa es baja, entre 10 y 20V, y en este aspecto es similar al transistor.  El GTO también tiene una mayor caída de tensión y una mayor corriente de enclavamiento que el tiristor. Este último parámetro significa que en la conexión, el ataque de puerta tiene que mantenerse durante un período mayor, para asegurar que se ha alcanzado la corriente de enclavamiento. Como se espera, es en el proceso de desconexión donde el GTO difiere más del tiristor. Antes de desconectarse, todas las regiones están fuertemente saturadas, y tiene que eliminarse el exceso de carga antes que realizarse la desconexión, dando lugar aun tiempo de carga y de caída. El exceso de carga primero se elimina en las inmediaciones del terminal de puerta, y esta región recuperada se amplía entonces sobre toda la unión. La corriente continua fluyendo al pasar por las partes de la unión que todavía no se han desconectado, aunque eventualmente toda la región se recupera y el período de carga finaliza. Por lo tanto, el efecto de desconectarlo es similar a la conexión de un tiristor, donde la corriente se pasa inicialmente por la pequeña región de conexión más cercana a la puerta. En las hojas de datos se marcan dos parámetros en los GTO, que no se dan para los tiristores, la tensión de desconexión de puerta (VGQ) y la corriente de desconexión de puerta (IGQ). Con el incremento. De la temperatura se degrada el tiempo de desconexión, el tiempo de conexión y la ganancia de desconexión. Curva característica V – I del GTO. Las curvas estáticas para el GTO, mostradas en la figura 5.2, también son similares a las del tiristor, una vez que se ha conectado por suficiente corriente de puerta. A bajos niveles de corriente de puerta, funciona en la región del transistor, con una familia de curvas de ataques de puerta en aumento.

Figura 5.2. Curva característica V – I del GTO.

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DESCEBADO DE LOS GTO. En los GTO, el bloqueo se efectúa aplicando un impulso negativo a la puerta. La utilización, para hacerlo, de una fuente de corriente provocaría una disipación de potencia importante, por lo que se recurre a una fuente de tensión. El valor de la tensión negativa impuesta al electrodo de control debe estar comprendido entre 6 y 8 V y, en ningún caso, sobrepasar los 10 V; la duración de aplicación de la polarización negativa debe ser de 20 a 30 ms, aproximadamente, para permitir al dispositivo recuperar sus propiedades de bloqueo. Por ejemplo, una fuente de tensión negativa destinada, por mediación de un tiristor de GTO, a interrumpir una corriente continua de 5 A con una reaplicación de tensión de 500 V, puede escogerse igual a -8 V para una duración de aplicación de esta tensión de 30 ms. La alimentación se constituye de tal forma que, durante 3 mS, transmita una corriente de 1,5 A sin que la tensión correspondiente decrezca más del 20%. APERTURA POR CONDENSADOR. El circuito se muestra en la figura 5.3, el montaje de extinción por condensador ofrece un cierto número de ventajas. El principio utilizado consiste en descargar un condensador que presenta, en los primeros microsegundos, las características de una alimentación con tensión constante Puede suministrar, por otra parte, una corriente importante durante el tiempo necesario para el rebloqueo, y conservar una carga suficiente que permita la reaplicación de la tensión en el ánodo del tiristor bloqueable. La corriente de cebado del dispositivo viene suministrada por la carga del condensador C a través de la resistencia R; es preciso, además, que C esté cargado al final del tiempo de conducción.

Figura 5.3. Apertura por condensador.

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Procedimiento

Parte I. Control de fase. 1. Arme el circuito de la figura 5.4.

Figura 5.4. Control de fase por capacitor.

2. Conecte una onda senoidal de 60 Hertz a la entrada "SG in” y ajuste la amplitud al valor mayor que no cause distorsión a la forma de onda. 3. Estabilice la onda en la pantalla del osciloscopio y obtenga una escala para las mediciones del ángulo de disparo. 4. Varíe la posición de RV2 de un extremo al otro. Examine y registre el rango de variación del ángulo de Disparo: Mínima (Grados): ___________________

Máxima (Grados):__________________

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Electrónica de Potencia. Guía 7 5. Dibuje la forma de onda en el ánodo y cátodo, para un ángulo de disparo de 60 grados.

6. Mida y anote la tensión efectiva en la carga para ángulos de 90º, 125º, 150º y 180:

Para 90º. VL1 = __________ Voltios.

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Para 125º. VL1 = __________ Voltios.

Para 150º. VL1 = __________ Voltios.

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Para 180º. VL1 = __________ Voltios.

Parte II. Generador de rampa. 1. Arme el circuito de la figura 5.5 Figura 5.5. Fuente de poder variable

Figura 5.5 Generador de rampa

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2. Conecte el canal 1 del osciloscopio para medir la tensión de compuerta VG y el canal para obtener Vout. 3. Gire a RV2 para obtener los datos de la tabla 5.1. Vout(Vpico) VG(Vpico)

0

1

2

3

4. Gire a RV2 y anote los siguientes valores de pico.

VA=__________Vpico

VG=__________Vpico

Vout=__________Vpico

5. Qué relación existe entre VG y Vout. 6. Explique porque el máximo valor de Vout que se puede obtener es menor que VA.

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Electrónica de Potencia. Guía 7 Análisis de resultados 1. Explique detalladamente cada experimento realizado en la práctica.

Investigación complementaria 1) Presente los datos técnicos del GTO 2) Presente el circuito de disparo de GTO por medio de una red RC, presente el diseño en base a ecuaciones y dibuje el circuito con los valores obtenidos. 3) Presente la simulación de los circuitos (Circuit Maker o SPICE). 4) Investigue cuáles características debe tener un SCR en su estructura cristalina P – N para que pueda comportarse como un GTO.

Bibliografía o o

DEGEM Systems. “Curso EB-112: Electrónica Industrial. Inter Training Systems-1998. Boylestad, Robert. . “Electrónica: Teoría de Circuitos. Prentice –Hall. 2ª. Edición México 1997.

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