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7/24/2019 Aporte Proyecto Final elec
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Introducción
En este trabajo se desarrolla un convertidor ac ac monofásico, la simulación en el software Proteus ISIS
V 7.9, la proramación del pic !"f#77$ en el prorama micro% P&' for PI%. (os convertidores $%$% monofásicos son circuitos )e*uipos+ desarrollados para aplicaciones industriales en las *ue se desea
controlar con precisión la enera para ser transferida a las caras )monofásicas+ resistivas e inductivas.
Estos e*uipos tienen el control reali-ado variando el ánulo de fase ideal para transformadores
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Objetivos
Diseñar un convertidor AC – AC monofásico implementando el uso de un dispositivo de potencia
como el Triac. Aplicar los conocimientos adquiridos en las unidades uno y dos del curso de electrónicaindustrial.
raficar los resultados de los án!ulos a trav"s de un simular de circuitos electrónicos.
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Actividad
Diseñar un convertidor AC – AC monofásico implementando el uso de un dispositivo depotencia como el Triac#l !rupo debe diseñar un convertidor AC$AC en el cual se ten!an en cuenta las si!uientes
consideraciones%• Debe implementarse un circuito de detección de cruce por cero para !aranti&ar elsincronismo con la onda sinusoidal de ''( )AC *+( ,& de la red p-blica. #ste circuito irá a laentrada del circuito de control por lo tanto debe acondicionarse la señal a los niveles devoltaje ló!icos del circuito de control.• #l circuito de control del án!ulo de fase estará a car!o de un microcontrolador el cualdeberá pro!ramarse para !aranti&ar por un lado el sincronismo con la señal AC de entrada ypor otro lado para que se puedan obtener án!ulos de disparo del Triac entre ( y /(0 conintervaloscada 1(0 2es decir (0 1(0 +(0 /(03. Dic4o án!ulo será pro!ramado por el usuario medianteun pulsador el cual estará confi!urado como entrada al microcontrolador.• #l microcontrolador debe llevar un elemento de visuali&ación en base a display 5se!mentos display matricial o display 6CD que permita observar el valor del án!ulo que se4a pro!ramado por el usuario.• 7ara la interfa& entre el microcontrolador y el Triac se implementará un optoacoplador como elemento de protección. 8ste debe ser en base a Diac.• 9inalmente se conectará el Triac con una car!a la cual será una lámpara incandescente a''( )AC *+( ,& y de 5(( : por lo que es importante 4acer el cálculo de potencia paraseleccionar el tipo de Triac a utili&ar.• ;na ve& terminado el diseño "ste se debe simular en 7roteus <ultisim Altium o al!-n otrosimulador de circuitos. 7osteriormente se debe elaborar un video con la simulación en donde
se demuestre el correcto funcionamiento del diseño reali&ado y subirlo a youtube
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DESARROLLO
CONTROL DE FASE MONOFÁSICO
El propósito es controlar el voltaje, la corriente y la potencia que entrega una fuente de AC a
una carga AC.
En la figura se muestra un circuito controlador de fase monofásico en base a TRIAC la forma
de onda del voltaje en la carga. Se puede ver que la onda no tiene valor DC, ya que es
totalmente simétrica, debido a que los disparos de las puertas de los tiristores se hacen con
un desfasamiento de 180° (π radianes). Si la carga es puramente resistiva, la corriente por el
circuito se encuentra en fase con el voltaje de carga. En la mayoría de las aplicaciones
industriales la carga es puramente resistiva ya que lo que se controla es calor o intensidad
lumínica proveniente de un filamento de una bombilla incandescente.El valor eficaz o RMS sobre la carga, se calcula a partir de la forma de onda de Vo, de la
siguiente manera:
V RMS
=[ 22π ∫α
π
(Vmsinωt )2
dωt ]1/2
=V
m
√ 2 [1−α
π +sin 2α
2π ]1 /2
Variando el ángulo de disparoα, desde 0 hastaπ, se puede variar el VRMS de la carga
desde Vm/√2 hasta 0 voltios respectivamente y así de esta manera se varía la potencia en la
carga R, ya que la potencia es:
P = VRMS2 / R.
Los convertidores AC-AC tienen las siguientes aplicaciones:
Control de potencia: Se mantiene la frecuencia constante (la misma de la red de
alimentación, 60 Hz) pero se varía el voltaje eficaz aplicado a la carga con el propósito de
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controlar la potencia que esta consume. A estos circuitos se les conoce como controladores
de fase y sus principales aplicaciones son la calefacción industrial y el control de iluminación
de luces. Sólo dejar control de iluminación, la parte “de luces” es redundante
Control de frecuencia: Se les denomina cicloconvertidores, cuya función es convertir
potencia AC de una determinada frecuencia en otra potencia AC de otra frecuencia diferente,menor que la primera. La aplicación de esta conversión AC-AC es principalmente la variación
de la velocidad de los motores de inducción.
Convertidor AC AC
Cálculos para el ángulo de disparo
El Angulo de disparo lo podemos calcular mediante una regla de tres simple directa. Para
ello debemos saber que:
f (frecuencia)=60 Hz
T ( periodo)=1/ f
T = 1
60 Hz=16.6 ms
Por ende cada 8.33ms hay un cruce por cero.
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Si para 180° el tiempo es de 8.33ms entonces:
Para un ángulo de disparo de 3!
180° ! 8.33ms
30° ! "
X =30∗8.33
180=1.38ms
Para un ángulo de disparo de "!
180° ! 8.33ms
#0° ! "
X =60∗8.33
180
=2.77ms
Para un ángulo de disparo de #!
180° ! 8.33ms
$0° !"
X =90∗8.33
180=4.16ms
Cálculo de $ie%po & po$encia
V RMS
=[ 22π ∫α
π
(Vmsinωt )2dωt ]1/2
=V
m
√ 2 [1−α
π +sin 2α
2π ]1 /2
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V RMS Para un ángulo de disparo de 3!
V m
√ 2 [1−α
π +sin2α
2 π ]1 /2
110[1− π /6
π +
sin2 π /6
2π ]1 /2
110[1−1
6+2.9∗10−3]
1 /2
110∗0.91
100V RMS
V RMS Para un ángulo de disparo de "!
V m
√ 2 [1−α
π +sin2α
2 π ]1 /2
110[1− π /3
π +sin 2 π /3
2 π ]1/2
110[1−1
3+5.80∗10
−3
]1/2
110∗0.82
90V RMS
V RMS Para un ángulo de disparo de #!
V m
√ 2 [1−α π +
sin2α
2 π ]1 /2
110[1− π /2π +
sin 2π /22π ]
1 /2
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110[1−1
2+8.72∗10
−3]1/2
110∗0.71
78V RMS
Cálculos para escoger Triac de po$encia'
P=V RMS
2
/ R=¿ P∗ R=V RMS
2
%espe&o '
R=V RMS2/ P
R=1002/700
R=10000 /700
R=1002/700
R=14.28 Ω
I =V M / R
Vm=100∗√ 2
Vm=141.4
I =141.4/14.28
I =10 A
El tipo de (riac apropiado es:
)*01+,+ (E--' (it ( RMS )=15 A , Vdrm=200V ,Igt =500mA )
DIA(RAMA DE FL)*O
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DIA(RAMA DE +LO,)E
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DISE-O DEL CIRC)ITO
PRO(RAMACION DEL PIC
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CODI(O'
.oid %ain/0 1
c2ar $e$o4567senal 8
in$ angulo8
.oid %ain/0 1
TIE9:i$;<8
OPTION9RE( ; =38 >> Con?guro preescaler
TRIS+;@FF8 >>Con?guracin de pines
TRISC;@8
TRISD;@8
PORTD;@8
INTED(9:i$;8 >>INT pin + por Banco descenden$e
INTE9:i$;<8 >>In$errupcin INT+ 2a:ili$ada
(IE9:i$;<8 >>In$errupciones generales 2a:ili$adas
2ile/<0
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1
.oid in$errup$/.oid0
1
i/R+9:i$;;<0
1
i/PORT+F<;;<0
1
TMR;G55H"8 PORTD;<<<8
>>angulo;#8
else i/PORT+FG;;<0
1TMR;G55HG8
PORTD;<G58
>> angulo;"8
else i/PORT+F3;;<0
1 TMR;G55HG<8
PORTD;J#8
>>angulo;38
else
1TMR;G558
PORTD;"38
>> angulo;8
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PORTCF;<8 >>InicialiKo PM
>>Li%pio :andera de la in$errupcin +
INTF9:i$;8
i /TMRIF9:i$0
1 PORTCF<;PORTCF<8 PORTCF;8 >>+ao el PM
TMR ; 8 >>Aseguro ue no ocurran errores en el PM
TMRIF9:i$ ; 8 >>Li%pio :andera de la in$errupcin del TM
(RAFICASSi%ulacin Angulo ! grados
Si%ulacin Angulo de 3! grados
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Se/al recticada para 30°
Si%ulacin Angulo de "! grados
Se/al recticada para #0°
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Si%ulacin Angulo de #! grados
Se/al recticada para $0°
%onclusiones
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Se lora disear un convertidor $% / $% monofásico implementando el uso de un dispositivo de
potencia como el 0riac.
$ trav1s del simulador Proteus se implementa el convertidor $%2$% 3 se comprueban los ánulos dedisparo *ue previamente fueron calculados.
4ediante los cálculos de potencia se sabe con e5actitud el tipo de 0riac a utili-ar en el circuitoefectuado.
'eerencias
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4odulo electrónica industrial / 6$8
http:22.poertrans.com.br2pb&monoasicoesp.html