Universidad Tecnológica de Panamá

Facultad de Ingeniería Eléctrica

Licenciatura en Ingeniería Electromecánica

Rectificador Controlado de Silicio (RCS)

Estudiantes

Osorio - Fernando 7-708-480Sundar – Singh 6-730-506Spencer – Celso 8-904-2254 Poveda - José Luís 6-716-1360

Salón:

1IE251 (A)

Fecha:

21 de septiembre del 2015.

Introducción

Los rectificadores controlados de silicio SCR se emplea como dispositivo de control.

El rectificador controlado de silicio SCR, es un semiconductor que presenta dos estados

estables: en uno conduce, y en otro está en corte (bloqueo directo, bloqueo inverso y

conducción directa).

El objetivo del rectificador controlado de silicio SCR es retardar la entrada en conducción

del mismo, ya que como se sabe, un rectificador controlado de silicio SCR se hace

conductor no sólo cuando la tensión en sus bornes se hace positiva (tensión de ánodo mayor

que tensión de cátodo), sino cuando siendo esta tensión positiva, se envía un impulso de

cebado a puerta.

El parámetro principal de los rectificadores controlados es el ángulo de retardo.

Como lo sugiere su nombre, el SCR es un rectificador, por lo que pasa corriente sólo

durante los semiciclos positivos de la fuente de ca. El semiciclo positivo es el semiciclo en

que el ánodo del SCR es más positivo que el cátodo. Esto significa que el SCR no puede

estar encendido más de la mitad del tiempo. Durante la otra mitad del ciclo, la polaridad de

la fuente es negativa, y esta polaridad negativa hace que el SCR tenga polarizaci6n inversa,

evitando el paso de cualquier corriente a la carga.

A continuación se presentan los experimentos realizados en clases con sus cálculos y sus

respectivos resultados.

Objetivos:

1. Verificar que un RCS opera como interruptor semiconductor utilizándolo para controlar un voltaje de cd aplicado a una carga.

2. Mostrar que un RCS disparado puede funcionar como un rectificador de media onda que puede controlar la aplicación del voltaje rectificado a una carga.

3. Mostrar el funcionamiento RCS que se utiliza para controlar un circuito de media onda.4. Mostrar la operación de RCS que se utiliza para controlar un circuito rectificador de onda

completa tipo puente.

Materiales y Equipo

Fuente de poder de 0 a 6 Vcd, 500 mA

Fuente de poder de 6,3 Vca, 200 mA

Osciloscopio

CR1 a CR4 Diodo de silicio, 1N4004 (NTE 116)

Q1 RCS, C106B1 (NTE 5455)

R1 4.7 kΩ, 1 W

R2 1 kΩ, 1 W

R3 1.5 kΩ, 1 W

1 Bombillo de 6 voltios

Procedimiento

1. a) Examine el circuito de la figura #1 siguiente

El interruptor S2 se utiliza para aplicar voltaje Vak de ánodo a cátodo. El interruptor S1 se utiliza en combinación con el divisor de voltajes R1 a R2 para aplicar un disparo de compuerta Q1. Además, R2 sirve para pasar la fuga de corriente de compuerta alrededor de la unión PN de compuerta a cátodo, lo que disminuye la sensibilidad de disparo de compuerta pero reduce la posibilidad de autodisparo o disparo en falso del RCS. La lámpara DS1 sirve como carga. Conecte el circuito como se mostró en la parte a).

b) Ajuste Vak a 6 Vcd

c) Cierre S2. ¿se enciende la lámpara? No

d) Oprima S1 momentáneamente. ¿Enciende ahora DS1? Si

e) ¿Se apaga DS1 al soltar S1? No

f) ¿El mayor voltaje cae a través de Q1 o de DS1? Cae sobre DS1 pues solo una pequeña fracción se es absorbida por Q1 0.83 V, mientras que DS1 cuenta con 5.04 V

g) Indique si las corrientes de carga y ánodos son iguales en este circuito. Si lo son.

h) Abra y luego cierre de nuevo S2. ¿Se mantiene encendido DS1? No

i) Reduzca Vak a cero.

2. a) Examine el siguiente circuito de la figura #2

El RCS está apagado hasta que se dispara, oprimiendo S1. Una vez disparado, conduce en cada alternación positiva del voltaje de ánodo a cátodo de 6.3 Vca. Durante este tiempo entrega energía la carga. En la alternación negativa, el RCS está polarizado inversamente y se apaga al menos que se mantenga activado el circuito de disparo. Conecte el circuito como se mostró en la parte a)

b) Ajuste Vak a 6,3 Vca. Ajuste la fuente de energía de cd a 6 Vca.

c) Oprima y Mantenga S1. ¿Se enciende la lámpara DS1? Si

d) Libere S1. ¿Se mantiene encendida DS1? No

e) ¿El RCS funciona como un rectificador de media onda? Si

f) ¿Hay flujo continuo de energía a la carga? No

g) Reduzca todas las fuentes de voltaje a cero

3. a) Examine el circuito de la figura #3

Es semejante a la figura #2, excepto por que el diodo CR1 bloque la alternación negativa e impide que se apague Q1. El interruptor S2 y la resistencia R3 proporcionan un circuito de retención para el RCS. Conecte el circuito como se mostró en la parte a).

b) Ajuste la fuente de poder de ca a 6.3 Vca.

c) Ajuste la fuente de poder de cd a 6 Vdc

d) Cierrre el interruptor S2. ¿Enciende DS1? No

e) Oprima S1 momentáneamente. ¿Ahora sí enciende DS1? Si

f) Indique si se apaga DS1 al soltar a S1. No

Explíquelo: El diodo rectificador bloque la parte negativa del voltaje ac y no deja que se apague el RCS

g) Indique si se entrega flujo continuo de energía a la carga. No

h) ¿Qué forma de onda espera usted observar a través de la carga?

Como una media onda rectificada

¿Cuál será la frecuencia?

Tiene una frecuencia de 60 Hz

i) Indique si Q1 está en serie o en paralelo con la carga

Está en serie con la carga.

j) Abra S2. ¿SE apaga la lámpara DS1? Si se apaga.

k) Nuevamente cierre S2 y oprima S1 por un momento. DS1 debe encender de nuevo. Si se enciende.

1) Observe la onda a través de DS1 utilizando el osciloscopio. Describa la onda. Es como un rectificador de media onda.

¿Cuál es la frecuencia? 60.02 Hz

¿Confirma sus conclusiones de (h)?

m) Abra S2 y reduzca todas las fuentes de voltaje a cero.

4. a) Cambie su circuito por el siguiente.

Los diodos CR1 a CR4 constituyen un rectificador de onda completa. No conecte el común del circuito a tierra.

b) Ajuste la fuente de poder de ca a 6.3 Vca

c) Ajuste la fuente de poder de d a 6 Vcd

d) Cierre S2 y oprima S1 momentáneamente. ¿Enciende DS1? Si enciende

e) ¿Se apaga DS1 al librar S1? Si

f) ¿Es continuo el flujo de energía a la carga? No

g) Observe a la onda a través de DS1 utilizando el osciloscopio. Describa la onda.

Es una onda rectificada completa.

¿Qué frecuencia de ondulación tiene?

Tiene una frecuencia de 120 Hz

h) ¿Brilla DS1 más que en el circuito de media onda?

Si debido a que recibe energía a una frecuencia mayor.

i) Abra S2 y reduzca todas las fuentes de voltaje a cero.

Conclusiones

Un SCR posee tres conexiones: ánodo, cátodo y puerta. La puerta es la encargada de

controlar el paso de corriente entre el ánodo y el cátodo. Funciona básicamente como un

diodo rectificador controlado, permitiendo circular la corriente en un solo sentido. Mientras

no se aplique ninguna tensión en la puerta del SCR no se inicia la conducción y en el

instante en que se aplique dicha tensión, el tiristor comienza a conducir. El pulso de disparo

ha de ser de una duración considerable, o bien, repetitivo. Según se atrase o adelante éste,

se controla la corriente que pasa a la carga. Una vez arrancado, podemos anular la tensión

de puerta y el tiristor continuará conduciendo hasta que la corriente de carga disminuya por

debajo de la corriente de mantenimiento. Trabajando en corriente alterna el SCR se

desexcita en cada alternancia o semiciclo. Trabajando en corriente continua, se necesita un

circuito de bloqueo forzado.

Cuando se produce una variación brusca de tensión entre ánodo y cátodo de un tiristor, éste

puede dispararse y entrar en conducción aún sin corriente de puerta. Por ello se da como

característica la tasa máxima de subida de tensión que permite mantener bloqueado el SCR.

Este efecto se produce debido al condensador parásito existente entre la puerta y el ánodo.

Los SCR se utilizan en aplicaciones de electrónica de potencia, en el campo del control,

debido a que puede ser usado como interruptor de tipo electrónico.