8/18/2019 CIRCUITOS DE CONTROL APLICADO A TRIACS

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FIEE - UNI Circuitos de control aplicado a TRIAC’s  EE432M 1

RESUMEN :  Este informe le da los CONOCIMIENTOSPREVIOS necesarios para llevar a cabo en el laboratorio, el

manejo de circuitos de control aplicado a TRIAC’s. 

PALABRAS CLAVE: Tiristor, UJT, disparo,Zener. 

I.  OBJETIVOSEn la presente experiencia se busca desarrollarcircuitos de control en los que se use TRIAC’s.

II.  FUNDAMENTO TEÓRICO 

TRIAC

El TRIAC es un dispositivo que se comportacomo dos SCR conectados en contraposición, conuna compuerta de paso común, pueden ir encualquier dirección desde el punto en el punto en elvoltaje de ruptura se sobrepasa.

Los Triacs y los SCR forman parte de lafamilia de los Tiristores. El término tiristor incluyetodos los dispositivos semiconductores los cualespresentan un funcionamiento inherente comodispositivo de corte y conducción.

Un Triac es un dispositivo de tres terminalesutilizado para controlar el valor promedio que fluye enuna carga. Un Triac es diferente de un SCR en quepuede conducir corriente en una cualquiera de lasdos direcciones cuando es llevado a CONDUCCIÓN.Cuando el Triac es BLOQUEADO no puede fluircorriente entre sus terminales principalesindependiente de la polaridad de la fuente externaaplicada. Por tanto el triac actúa como un interruptorabierto.

El voltaje de ruptura en un TRIAC disminuyesi se aumenta la corriente de compuerta, en la mismaforma en que se hace en un SCR, con la diferenciaque en un TRIAC responde tanto a los impulsospositivos como los negativos de su compuerta. Unavez encendido, un TRIAC permanece así hasta quesu corriente cae por debajo de IH.

Un triac no está limitado a 180º de

conducción por ciclo. Con el adecuado arreglo dedisparo, puede conducir por la totalidad de los 360ºpor ciclo. Entonces proporciona control de potenciade onda completa en lugar de control de potencia demedia onda posible con un SCR.

Los triacs tienen las mismas ventajas que losSCR y los transistores sobre los interruptoresmecánicos, por tanto permiten un control de corrientemás preciso:

  No tienen el rebote de contacto,

  No se produce arco en contactosparcialmente abiertos,

  Pueden operarse mucho más rápidos quelos interruptores mecánicos.

DIAC

El circuito de control de puerta de un triacpuede mejorarse adicionando un dispositivo dedisparo en el terminal de puerta, esté dispositivo esun DIAC, pero hay varios otros dispositivos dedisparo que pueden utilizarse. Esta ventaja parte del

hecho de que dispositivo de disparo entrega un  pulso de corriente de puerta en lugar de una corriente depuerta sinusoidal.

El diac es un dispositivo que se pone enconducción para valores de tensión en sentido directomayores que el voltaje de ruptura directo  (+VBO) y elvoltaje a través de sus terminales disminuye, en casocontrario el diac no permite flujo de corriente.

En la región de voltaje negativo la operaciónes idéntica. Cuando el voltaje en sentido inversoaplicado es menor que el voltaje inverso  de  ruptura 

(+VBO), el diac conmuta a conducción en la direcciónopuesta.

Los diacs se fabrican dé manera que sonrelativamente estables con temperatura y tienen unapequeña tolerancia en los voltajes de ruptura. Hayuna pequeñísima diferencia entre los valores devoltaje de ruptura directo y el voltaje de rupturainverso en un diac. La diferencia es típicamentemenor que 1 V. Esto permite que el circuito dedisparo mantenga prácticamente iguales los ángulosde disparo en ambos semiciclos de la fuente a.c.

E3: Circuitos de control aplicado a TRIAC’s Félix Valentin Santos Cañari

felixvsantosc@gmail.comEscuela Profesional de Ingeniería Eléctrica

Facultad de In eniería Eléctrica Electrónica

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III.  CUESTIONARIO1. Describa el funcionamiento del circuito A y

diséñelo.2. Repetir la parte 1 para el circuito B,C y D

IV.  DESARROLLO DEL CUESTIONARIO 

 ANÁLISIS DE LOS CIRCUITOS:

PRIMERA PARTE: “FUNCIONAMIENTO DE LOSCIRCUITOS DE DISPARO CON TRIACS” 

LISTA DE COMPONENTES

CIRCUITO A  

“Circuito que ajusta el ángulo de disparo ligeramente

mayor a 90    en lo positivo y ligeramente mayor a

270   en lo negativo ”  1)   PROCEDIMIENTO

1.- Arme el circuito A.2.- Aplique el voltaje de la red (220 V).

3.- Grafique las formas de ondas del voltaje en lacarga, el condensador y en el triac VMT1MT2 VGMT2  para diferentes ángulos de disparo, todos con lamisma referencia de tiempo.

4.- Mida el ángulo de mínimo y máximo de disparo ylos valores de las resistencias para los cuales seobtiene dichos ángulos de disparo.

DISEÑO Y FUNCIONAMIENTO 

*) Funcionamiento:Circuito A representa al circuito más

elemental ó a uno simple (circuito) que se usa para eldisparo de un TRIAC con control de puerta (circuitode disparo). La corriente que dispara el triac provienedel condensador C1, que se carga con la comba

positiva de la tensión a través de del circuito formadopor las resistencias R1 y R2, cuando el condensadortenga una tensión suficiente como para cebar eltriac, iG será la que ponga en conducción al triac ytoda la corriente de la carga pase por está, siempre ycuando además se cumpla que MT2 sea más positivoque MT1 (como sucede en la comba positiva).

 Además variando el potenciómetro se puede regularla velocidad de cebado del triac, pues a menorresistencia C1 se carga rápidamente y ceba el triac deinmediato, pero sí aumentamos gradualmente elvalor del potenciómetro, C1 se carga lentamente loque produce una reacción tardía de activación del

triac ó gran ángulo de disparo.

Cuando la tensión cambia de positiva anegativa, C1  se carga negativamente (en relación alcaso de la comba positiva), pero cuando esta tensiónes lo suficiente como para cebar al triac nuevamenteiG  logra activar a esté en conducción inversa,pasando por la carga corriente en sentido contrario alcaso anterior.

*) Diseño:Datos del Triac (BT136_500) ECG5645:

Irms = 10A.VRRM (DC) = 600VIG = 25/50 máx. (mA).

Elementos:Potenciómetro P1 = 500 k Carga foco 100 W, 100 

El diseño de este circuito se hace en formaanáloga al del Laboratorio #2, reemplazando el Triacpor el SCR, la constante de tiempo debe estar en elmismo rango y ademas el valor optimo para C es elque recomiendan los fabricantes de 0,22F, tenemos:

R4 = 10 k C1 = 0,22 FR1 = 100K

ITEM POSICI N NOMBRE VALOR1 X1  Triac BT 1362 X2  Diac DB33 C1, C2, C3, C4  Diodo 1N40044

 A.  SW

Llave de fin de curso

5 R1, R2, R3  Resistencia variable Por diseñar6 R4, R5, R6, R7, R8, R9  Resistencia Por diseñar7 RL  Foco 50 W

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CIRCUITO B  

“Circuito que permite ajustar el ángulo de disparo

ampliamente mayor a 90   en lo positivo y

ampliamente mayor a 270   en lo negativo”  

PROCEDIMIENTO

1.- Arme el circuito B.2.- Aplique el voltaje de la red (220 V).3.- Grafique las formas de ondas del voltaje en la

carga, el condensador y en el triac VMT1MT2 VGMT2 para diferentes ángulos de disparo, todos con lamisma referencia de tiempo.

4.- Mida el ángulo de mínimo y máximo de disparo ylos valores de las resistencias para los cuales seobtiene dichos ángulos de disparo.

DISEÑO Y FUNCIONAMIENTO

*) Funcionamiento:Este circuito (de control), está diseñado de

manera que permite ajustar el ángulo de disparo deltriac mayor a 90, permitiendo realizar un rango deajuste amplio del ángulo de disparo, la RC doble esutilizada generalmente en circuitos de medianapotencia. Lo que se representa en este circuito es uncircuito de control mejorado, por el gran rango deajuste del ángulo de disparo.

Por el hecho de tener un mayor rango delángulo de disparo del triac, se tendrá una mejorregulación (variación) tanto de tensión como decorriente media en la carga.

*) Diseño: Análogamente al del Laboratorio #2, 1  que

debe estar según los fabricantes en un rangocomprendido por 0,001 a 0,03 segundos, tenemos:

0,03*)( 0,001 1226      C  R R  

El valor recomendado para C2, por elfabricante es de 0,22  F .

Reemplazando este valor en la ecuación dela constante de tiempo, tenemos:

0,03*)( 0,001 1226       C  R R  

Procediendo como en el laboratorio anterior,los valores de R2 y R6 es:

(1) R5 = 10 k 

(2) R2 = 500 k 

Para el caso del circuito RC doble, seconsidera una constante de tiempo más 2, que debeser cercana al menor valor de rango de ajusteanterior. Los fabricantes recomiendan al rededor de2,5 ms.:

2 = R 3 * 0.22F = 0,0025R3 = 11.365 k 

R3 = 10KR6 y R7 deben disminuirse para poder conseguirángulos de disparo más pequeños, dado que loscondensadores se cargarán más rápidamente conresistencias más pequeñas.

CIRCUITO C

“Circuito de disparo con DIAC que mejora laestabilidad de temperatura y frente a los cambios deltriac del mismo tipo”. 

PROCEDIMIENTO

1.- Armar el circuito C.2.- Aplique el voltaje de Red.3.- Grafique las formas de ondas del voltaje en lacarga, el condensador y en el triac VMT1MT2 VGMT2 paradiferentes ángulos de disparo, todos con la mismareferencia de tiempo.

4.- Medir el ángulo mínimo y máximo de disparo y losvalores de las resistencias para los cuales se obtienedichos ángulos de disparo.

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DISEÑO  Y FUNCIONAMIENTO

*) Funcionamiento En este caso, el circuito (de control) tiene un

nuevo dispositivo denominado DIAC, como se indicaen el acápite correspondiente al FUNDAMENTOTEÓRICO, el DIAC es un dispositivo que puedeconducir en cualquier dirección una vez que el voltajede ruptura se sobrepasa. Se enciende cuando elvoltaje de alimentación, en cualquier dirección,sobrepasa VBO. Una vez que se enciende, el DIACpermanece encendido hasta que su corriente cae pordebajo de IH.

Este método de disparo grandes variasventajas sobre los métodos mostrados en loscircuitos A y B anteriores.

Este circuito C es el mismo circuito A peromejorado ya que lleva adicionado un dispositivo dedisparo en el terminal de puerta, como se muestra en

la figura, este dispositivo de disparo es un diac, perohay varios otros dispositivos de disparo los cualestambién pueden utilizarse.

La utilización de un dispositivo de disparo enel circuito de disparo de puerta de un triac presentaalgunas ventajas importantes sobre los circuitos decontrol de puerta con RC simple.

*) Diseño Se diseña el circuito en forma análoga al del

circuito A. 1  (constante de tiempo) debe estarcomprendida en el rango de 0,001 a 0,03

(recomendada por los fabricantes), para obtener unángulo de ajuste amplio, la constante de tiempo debepoder ajustarse en una gran parte de este rango.Operando tenemos:

R 9 = 10  k C 4 = 0 ,22  FR 3 = 100  k

La mínima constante de tiempo ocurrecuando R3  es mínimo y la máxima constante detiempo (máximo ángulo de disparo) ocurre cuando R3 es máximo.

V.  REFERENCIAS

- MANUAL DEL LABORATORIO DE EE432 - APUNTES DE CLASE DE ELECRONICOS IIP - RASHID M., “Electrónica de potencia” - MALLONEY, “Electrónica de potencia”