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ACADEMIA DE INGENIERIA ELECTRONICA 2010
1
Instituto Tecnológico Superior de Zapopan
Ingeniería Electrónica
MANUAL DE PRÁCTICAS
ELECTRÓNICA DE POTENCIA
M. en C. Teth Azrael Cortés Aguilar
Enero 2010
ACADEMIA DE INGENIERIA ELECTRONICA 2010
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CONTENIDO DESCRIPCIÓN PAGINA
Introducción 3
Descripción de los campos del reporte de practica 4
Practica 1
Parámetros de rendimiento de un rectificador de media onda
5
Practica 2
Características de encendido de un TRIAC en los cuatro
cuadrantes de disparo
8
Practica 3
Circuito de disparo de TRIAC por red RC
10
Practica 4
Circuito de disparo por DIAC
11
Practica 5
Rectificador de media onda controlado por fase con circuito
detector de cruce por cero
12
Practica 6
Oscilador de relajamiento
14
Practica 7
Control de fase por SCR en puente de diodos con disparo por
oscilador de relajamiento
15
Practica 8
Dimmer digital para el control de la velocidad y sentido de giro
de un motor monofásico
16
Practica 9
Inversor serie de puente completo MOSFET
18
Practica 10
Inversor con transistores de potencia
19
Practica 11
Convertidor Cd-Cd
20
ANEXO I
Formato de entrega del reporte de práctica
21
ANEXO II
Rubrica de Evaluación
23
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Introducción
Llevar a cabo un experimento de laboratorio puede parecer algo sencillo, más sin embargo ello requiere estar familiarizado con los métodos de medición y análisis, actualmente las técnicas de medición han evolucionado con el uso de la computadora o los sistemas de medición automáticos. Aun con todo ello se requiere que el Ingeniero determine cuando los datos obtenidos en las mediciones de los diversos equipos de medición, se encuentra dentro de lo especificado.
Anteriormente la experimentación se llevaba
a cabo en forma rudimentaria, actualmente se tiene mayor control sobre las variables que se desean analizar, y de esta manera poder conocer su comportamiento ante diversas situaciones.
La investigación combina el trabajo analítico con el experimental. El teórico se esfuerza en explicar o predecir los resultados de experimentos con base en los modelos analíticos que están de acuerdo con los principios físicos, y es la experimentación es la que valida las teorías sujetas a su comprobación.
Existen ocasiones en las que, no tomar en
cuenta los posibles errores en que se incurren, al utilizar instrumentos, nos puede llevar a obtener resultados inadecuados, y por consiguiente tomar una decisión equivocada ya sea en un experimento o en un proceso de producción. El llevar a cabo una medición es importante, pero igualmente importante es determinar si la medición es correcta determinando si existe algún tipo de error en la medición, el cual puede ser provocado por el equipo, la instalación, o un error humano de medición.
Las prácticas a realizar en la carrea de
electrónica, tienen como finalidad, desarrollar en el alumno una actitud crítica y objetiva hacia la misma electrónica, así como el desarrollo de su capacidad de resolución de problemas y su verdadera comprensión de lo que es, el trabajo en equipo.
Toda experimentación está sujeta a
limitaciones sobre los recursos, y gran parte de la habilidad para la experimentación consiste en optimizar el rendimiento experimental a partir de esos recursos. Las restricciones en el tiempo simplemente simulan las circunstancias en las que se hace la mayor parte de la experimentación real. Los instrumentos mismos que se utilizan en las prácticas, nunca serán ideales. Sin embargo, esto no debe verse como un defecto sino como un reto.
El experimentador debe aprender a
identificar las fuentes de errores por sí mismo y, de ser posible, eliminarlas o hacer las correcciones que requieran. El uso del tiempo de laboratorio resultara más fructífero cuando los experimentos se acepten como problemas que deben ser resueltos por el estudiante mismo y no ver al profesor como el que tiene que proporcionar todas las respuestas, es decir, ser proactivo y responsabilizarse de su propio aprendizaje.
Ciertamente se comentarán errores de
juicio, pero podemos aprender de manera más eficiente de la experiencia personal, con la consecuencia de nuestras decisiones, que de seguir rígidamente algún procedimiento “CORRECTO” establecido. Lo que aprendemos es más importante
que lo que hacemos. Esto no quiere decir, sin embargo, que debemos mostrar indiferencia complaciente con el resultado del experimento. El desarrollo de nuestras habilidades experimentales solo se logrará si tomamos en serio el reto de obtener el mejor resultado posible de cada experimento.
Se recomienda al estudiante que antes de
realizar las prácticas las analice y determine el comportamiento esperado en el laboratorio, en algunos casos posiblemente no coincida la teoría con la práctica, no se desilusione, existe una explicación objetiva para ello (como no haber contemplado las tolerancias de los elementos de circuito, falla de los instrumentos, errores de medición, efectos de carga, lazos de tierra etc.). Para lograr un mejor resultado de las prácticas es necesario llevarlas a cabo con paciencia, sin desesperarse, muchos de los errores en el laboratorio se deben a cansancio y/o desesperación.
No importa cuán bueno sea un experimento o cuan brillante sea un descubrimiento, no tiene valor a menos que la información se comunique a otras personas, la cual deberá ser clara y sencilla evitando repetir los vocablos utilizados.
Los reportes representan una fuente de
información de los sucesos de cada experimento. Contienen la teoría, métodos usados en el desarrollo del experimento, datos para experimentos que se efectuarán después. El reporte nos proporciona las experiencias obtenidas durante su elaboración y evitar posibles errores en el desarrollo de otros experimentos. La redacción que se utilice deberá ser lo más clara y sencilla posible, sin limitar el estilo de redactar de cada uno de nosotros, mas sin embargo esto no nos libera de usar el significado que cada palabra tiene, y evitar el decir “es que yo quería expresar eso”, el desconocimiento de las palabras nos lleva a escribir y ofrecer información diferente de la obtenida.
“Para escribir en forma clara y precisa es
necesario practicar “, y quizás terminemos por adquirir diferentes estilos de escribir, pero siempre que el mensaje sea claro, la diversidad puede ser enriquecedora más que perjudicial. Observe el siguiente aforismo:
Una persona que usa un gran número de palabras para expresar sus ideas es como un mal tirador que en lugar de apuntar una sola piedra hacia un objeto, toma un puñado de ellas y lo lanza con la esperanza de hacer blanco. Samuel Johnson
Por lo general, el tiempo pasado en tercera
persona se acepta como el estilo gramatical más formal para los informes técnicos, y es raramente incorrecto usar dicho estilo. En ciertas circunstancias puede emplearse la primera persona, con objeto de destacar un punto o recalcar el hecho de que una afirmación es opinión del redactor, como por ejemplo: Tercera persona >> La ecuación (5) se recomienda para la correlación final de acuerdo con las limitaciones de la información como se explicó antes << Primera persona >> nosotros (yo) recomendamos la ecuación (5) para la correlación final de acuerdo con las limitaciones de la información presentada en nuestra (mi) exposición anterior <<
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El análisis es una parte integral del informe,
en el que se hace una comparación entre lo esperado y lo obtenido en nuestro experimento, o sea, se trata de comprobar si nuestro modelo responde a la realidad.
El resultado de esta comparación es
decisivo para el experimento, en la etapa del informe, debemos hacer una afirmación franca y desprejuiciada de ese resultado. A veces una discrepancia tendrá un origen que es fácil de identificar. En otras ocasiones, sin embargo, es necesaria una mayor explicación. Si, finalmente, estamos tratando con una situación que es verdaderamente desconcertante, puede ser que no tengamos mucho que ofrecer en lo que respecta a la especulación, pero siempre vale la pena intentarlo.
A veces, pese a nuestros mejores esfuerzos, fallaremos, y no seremos capaces de aportar ninguna idea constructiva, en este punto debemos actuar con toda honradez, cuando intentemos ser creativos con respecto a nuestras discrepancias, experimentales, debemos recordar que estamos haciendo algo importante. Todos los modelos y las teorías pasan por proceso de refinamiento, y esos procesos se basan en los diversos casos de fallas observadas en los modelos. Por tanto, debemos procurar responsabilizarnos al especular en nuestro trabajo. En vez de lanzarnos en cualquier idea absurda que imaginemos, debemos tratar de conseguir que nuestras sugerencias tengan alguna conexión lógica con la evidencia de las discrepancias.
Descripción de los campos del reporte de práctica.
PORTADA
Estará conformada por el logotipo de la institución, nombre de la carrera, numero de reporte de práctica, nombre de la practica y de la materia, nombre del(os) alumno(s), nombre del profesor, fecha de realización y calificación.
1. OBJETIVO O COMPETENCIA
Describir claramente el conocimiento, habilidad o competencia que se pretende alcanzar con la realización de esta práctica.
2. FUNDAMENTOS
Es el marco teórico necesario para llevar a cabo la práctica, fenómenos, principios, leyes, teorías, postulados, funcionalidad de componentes y circuitos, que serán la base para la solución de la práctica del laboratorio, incluyendo además, las respuestas a las preguntas planteadas por el instructor durante el desarrollo del experimento.
3. PROCEDIMIENTO
Equipo: Se listará el equipo y herramienta necesarios para la realización de la práctica.
Material: Se listarán los componentes del circuito a armar, valores y datos nominales.
Desarrollo de la práctica: Se indicará la secuencia en que se llevará a cabo el experimento, anotando los principios, leyes, ecuaciones que se utilizaron al llevar la práctica. También deberá anotarse los problemas surgidos durante el experimento, la forma en que se resolvieron, el principio aplicado.
Diagramas, cálculos y concentrado de resultados: Los diagramas Indicarán la forma en que se alambraran los componentes y donde se llevaran a cabo las mediciones del circuito. Los cálculos deberán ser ordenados y claros subrayando o encuadrando los resultados significativos. Cuando se repiten los cálculos, únicamente se indica como se hizo en el primero. La Recopilación de Datos. Es el conjunto de lecturas y observaciones registradas durante el experimento, las cuales pueden presentarse en forma de tablas y/o en forma gráfica (p.ej. pantallas del osciloscopio, indicando claramente los datos que se representan).
4. RESULTADOS Y CONCLUSIONES
Resultados: Es el análisis o interpretación de los datos obtenidos, ya sean valores, graficas, tabulaciones, etc., debe contestar lo más claramente posible, lo sucedido durante el desarrollo de la práctica.
Conclusiones: Es una explicación breve del análisis de los datos y de los resultados. Señala las observaciones más importantes y las fuentes de error. Efectuar una comparación de los resultados experimentales con los teóricos e indicar cuál fue el aprendizaje adquirido.
5. BIBLIOGRAFIA Y ANEXOS
Se listara la bibliografía utilizada, sean libros y/o páginas de internet. En el caso de los libros, se nombrara el titulo, autor y tema. En el caso de páginas de internet se pondrá la ruta completa y el tema. En cuanto a los anexos, podrán incluirse hojas de datos de componentes, fotografías de circuitos, copias del manual de sustituciones (ECG-NTE), así como cualquier documento al cual se pueda hacer referencia en el desarrollado en la práctica.
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TEORIA: • Chilet, Sales, Díaz , Grau. “Electrónica de potencia, Fundamentos básicos”,
Alfaomega, 1 ed., páginas 110-121.
• Rashid, “Electrónica de potencia, circuitos, dispositivos y aplicaciones”
Pearson, 3 ed., páginas 68-71
• Hojas de datos diodo
PRACTICA # 1 Parámetros de rendimiento de un rectificador de media
onda
OBJETIVO: Calculo de los parámetros de rendimiento de un rectificador de media onda.
MATERIAL: 1 Diodo 1 Osciloscopio
1 transformador 1 Resistencia 100
DIAGRAMA:
PROCEDIMIENTO:
Parámetros de rendimiento de un rectificador de media onda.
El valor promedio del voltaje de salida o de la carga es Vcd y se define como
2/
0
1T
mcd tdtsenVT
V .
El valor promedio de la corriente de salida o de la carga es Icd y se define como R
VI cd
cd .
La potencia de salida en cd es Pcd=VcdIcd.
El valor de raíz cuadrada media rms del voltaje de salida es Vrms y se define como
2
12/
0
21
T
mrms dttsenVT
V .
El valor rms de la corriente de salida es Irms y se puede calcular por R
VI rms
rms .
La potencia de salida en ca es Pca=VrmsIrms.
La eficiencia o razón de rectificación de un rectificador se define como
ca
cd
P
P .
Se puede considerar que el voltaje de salida está formado por dos componentes: 1) el valor cd y 2) el
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componente ca o rizo.
El valor efectivo o rms del componente de ca en el voltaje de salida es 22
cdrmsca VVV .
El factor de forma, que es una medida de la forma del voltaje de salida es
cd
rms
V
VFF .
El factor de rizo o RF ripple factor, es una medida del contenido alterno residual y se define como
11 2
2
FF
V
V
V
VRF
cd
rms
cd
ca .
El factor de utilización del transformador o TUF transformer utilization factor se define como
ss
cd
IV
PTUF , donde Vs e Is son el voltaje rms y la corriente rms del secundario del transformador
respectivamente.
El voltaje rms del secundario del transformador es 2
1
0
21
T
ms dttsenVT
V .
El valor rms de la corriente por el secundario del transformador es igual que el de la carga R
VI s
s .
La capacidad volt-ampere VA del transformador es VA=VsIs.
El factor de cresta CF, es una medida de la corriente pico de entrada, 2)(
mpicos
VI , en comparación
con Is, su valor rms, interesa con frecuencia para especificar las capacidades de corriente pico de los
dispositivos y los componentes. El CF de la corriente de entrada se define por
s
picos
I
ICF
)( .
Sea Is1 la componente fundamental de la corriente de entrada Is y el ángulo entre los componentes
fundamentales de la corriente y el voltaje de entrada, a se le llama ángulo de desplazamiento. El factor
de desplazamiento se define como cosDF y el factor de potencia se define como
coscos 11
s
s
ss
ss
I
I
IV
IVFP .
Para una carga resistiva FP se puede calcular como VA
PFP ca .
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TABLA DE PARAMETROS DE RENDIMIENTO:
(1)
Vm (2)
Vcd Icd Pcd (2)
Vrms Irms Pcd Vca
FF RF (2)(3)
Vs (3)
Is TUF VA Is(pico) CF FP
(1) Se obtiene la medición por el voltaje pico Vm observado en el osciloscopio. (2) Se calcula resolviendo la integral definida; algunas identidades útiles son Tf 1 y f 2 .
Incluya la solución analítica para las integrales
2/
0
1T
mcd tdtsenVT
V
2
12/
0
21
T
mrms dttsenVT
V
2
1
0
21
T
ms dttsenVT
V
(3) Vs e Is se pueden medir a la salida del transformador usando un multimetro en valores rms.
Nota: El reporte de practica, deberá entregarse redactado en hojas blancas a mano o en computadora,
engrapadas, con la siguiente estructura: hoja de presentación, objetivo, teoría (máximo 2 páginas),
material, diagrama, descripción comentada y personalizada del procedimiento, mediciones, cálculos,
gráficas, tablas de datos y conclusiones.
EVALUACION:
1. Entregar un reporte por escrito que contenga los siguientes datos:
1.1. Gráficas de la caída de tensión en el diodo y la carga.
1.2. Tabla de parámetros de rendimiento completa.
1.3. Solución analítica a las integrales de Vcd, Vrms y Vs
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TEORIA: • Rashid, “Electrónica de potencia, circuitos, dispositivos y aplicaciones”
Pearson, 3 ed., páginas 316-317
• ON Semiconductor, “Thyristor Device Data DL137/D” Rev. 7 May-2000
páginas 29-35
• Hojas de datos del TRIAC (2N6344 / 2N6349)
PRACTICA # 2 Características de encendido de un TRIAC en los cuatro
cuadrantes de disparo
OBJETIVO: Comprobar IGT y VGT a partir de las hojas de datos para el encendido de un
TRIAC en los cuatro cuadrantes de disparo.
MATERIAL: 1 Triac 2N6344 / 2N6349 (8 A, 800 V) ON Semiconductor
DIAGRAMA:
PROCEDIMIENTO:
Un TRIAC es un tiristor que puede conducir corriente en ambas direcciones entre las terminales MT1 y
MT2. En la curva característica de V-I se observa que el TRIAC conduce en los cuadrantes I y III. Otra
característica importante, es el disparo del dispositivo por una circulación de corriente positiva o
negativa entre la compuerta G y la terminal MT1, lo cual conduce a cuatro posibles modos de disparo:
Cuadrante I. MT2(+), G(+), voltaje positivo y corriente de gatillo positiva.
Cuadrante II. MT2(+), G(-), voltaje positivo y corriente de gatillo negativa.
Cuadrante III. MT2(-), G(-), voltaje negativo y corriente de gatillo negativa.
Cuadrante IV. MT2(-), G(+), voltaje negativo y corriente de gatillo positiva.
La mayoría de los TRIACs son más sensibles en los cuadrantes I y III, menos sensibles en el cuadrante
II y mucho menos sensibles en el cuadrante IV. Por lo que se recomienda no operarlos en el cuadrante
IV a excepción de circunstancias especiales.
Cabe señalar que al apagar o conmutar un TRIAC la corriente de carga debe ser menor que la corriente
de manteniendo < IH, por un tiempo suficiente para permitir que este retorne al estado de bloqueo.
Tomando como referencia la información suministrada por el fabricante para el 2N6344 bajo
condiciones VD = 12 Vdc, RL = 100 , tome las mediciones de IGT y VGT en los cuatro cuadrantes y
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TABLA DE DATOS:
H. D.* MEDICIONES H. D.* MEDICIONES
IGT IGT VGT VGT
Cuadrante I MT2(+) G(+) 12mA 0.9V
Cuadrante II MT2(+) G(-) 12mA 0.9V
Cuadrante III MT2(-) G(-) 20mA 1.1V
Cuadrante IV MT2(-) G(+) 35mA 1.4V
H. D.* Hojas de datos 2N5344 / 2N6349 VD = 12 Vdc, RL = 100
Nota: El reporte de practica, deberá entregarse redactado en hojas blancas a mano o en computadora,
engrapadas, con la siguiente estructura: hoja de presentación, objetivo, teoría (máximo 2 páginas),
material, diagrama, descripción comentada y personalizada del procedimiento, mediciones, cálculos,
gráficas, tablas de datos y conclusiones.
compárelas. Complete la tabla de datos.
EVALUACION:
1. Entregar un reporte por escrito que contenga los siguientes datos:
1.1. Tabla de datos.
1.2. Diagramas experimentales para la medición de IGT y VGT en los cuatro cuadrantes de disparo.
2. Responder a las siguientes preguntas en las conclusiones que presente en su reporte
de practica, según los datos obtenidos en sus mediciones:
2.1. ¿Se comprueba que el TRIAC es más sensible para el cuadrante I?
2.2. ¿Es el TRIAC más sensible en el cuadrante I que en el cuadrante II?
2.3. ¿Cómo interpretamos las mediciones de IGT y VGT en el cuadrante IV para asegurar que el
TRIAC presenta la sensibilidad mas baja?
2.4. Para el 2N6344 la corriente de mantenimiento IH típica es de 6mA, ¿Este parámetro se cumple
durante las mediciones que realizó?, aporte un argumento a su respuesta.
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TEORIA: • ON Semiconductor, “Thyristor Device Data DL137/D” Rev. 7 May-2000
• Prácticas de Electrónica, Zbar, Malvino, Miller, Practica 49, pag. 339
Nota: El reporte de practica, deberá entregarse redactado en hojas blancas a mano o en computadora,
engrapadas, con la siguiente estructura: hoja de presentación, objetivo, teoría (máximo 2 páginas),
material, diagrama, descripción comentada y personalizada del procedimiento, mediciones, cálculos,
gráficas, tablas de datos y conclusiones.
PRACTICA # 3 Circuito de disparo de TRIAC por red RC
OBJETIVO: Comprobar el funcionamiento de un circuito de disparo por red RC
MATERIAL: 4 diodos 1N4001 1 2N6344 1 R4 100
1 R3 4.7k 1 Potenciómetro 1 M
2 C1,C3 100nF 1 foco 120V/100 W
DIAGRAMA:
PROCEDIMIENTO:
Armar el circuito de disparo RC según el diagrama, hacer un muestreo de 5 mediciones de las
corrientes de la red RC, del gatillo del TRIAC y potencia de la carga de los datos desde la potencia
mínima a la potencia máxima.
EVALUACION:
1. Entregar un reporte por escrito que contenga los siguientes datos:
1.1. Tabla de mediciones de corrientes, potencia y ángulo de disparo.
2. Responder a las siguientes preguntas en las conclusiones que presente en su reporte
de practica:
2.1. ¿Qué efecto se observa en el foco al variar el valor del potenciómetro?
2.2. ¿Qué efecto tiene la resistencia de 4.7k?
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TEORIA: • ON Semiconductor, “Thyristor Device Data DL137/D” Rev. 7 May-2000
• Prácticas de Electrónica, Zbar, Malvino, Miller,
• Hojas de datos DIAC DB3
Nota: El reporte de practica, deberá entregarse redactado en hojas blancas a mano o en computadora,
engrapadas, con la siguiente estructura: hoja de presentación, objetivo, teoría (máximo 2 páginas),
material, diagrama, descripción comentada y personalizada del procedimiento, mediciones, cálculos,
gráficas, tablas de datos y conclusiones.
PRACTICA # 4 Circuito de disparo por DIAC
OBJETIVO: Comprobar el funcionamiento de un circuito de disparo por DIAC
MATERIAL: 1 3.3k 1 Potenciometro 200k
2 100nF/100V capacitor de poliéster 1 foco 120V/100 W
DIAGRAMA:
PROCEDIMIENTO:
Armar el circuito de disparo por DIAC según el diagrama, hacer un muestreo de 5 mediciones de las
corrientes de la red RC, del gatillo del TRIAC y potencia de la carga de los datos desde la potencia
mínima a la potencia máxima.
EVALUACION:
1. Entregar un reporte por escrito que contenga los siguientes datos:
1.1. Tabla de mediciones de corrientes, potencia y ángulo de disparo.
2. Responder a las siguientes preguntas en las conclusiones que presente en su reporte
de practica:
2.1. ¿Qué efecto se observa en el foco al variar el valor del potenciómetro?
2.2. ¿Qué efecto tiene el capacitor?
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TEORIA: • Rashid, “Electrónica de potencia, circuitos, dispositivos y aplicaciones”
Pearson, 3 ed., páginas 131-443
• Coughlin, Driscoll, “Amplificadores Operacionales y Circuitos Integrados
Lineales”, 5 ed., páginas 20-21
PRACTICA # 5 Rectificador de media onda controlado por fase con circuito
detector de cruce por cero.
OBJETIVO: Crear un rectificador de media onda controlado por fase con disparo
sincronizado al pulso de un circuito detector de cruce por cero.
MATERIAL: 2 potenciometros 2.2k y 100k 1 LM741 (amplificador operacional)
3 resistencias 150k, 27k, 220 1 generador de señales
1 diodo 1N4148 1 osciloscopio
1 SCR C106x
DIAGRAMA:
PROCEDIMIENTO:
1. Arme el circuito del diagrama.
2. Observe la señal entre P1 y C1, debe producir un desfase controlado, cuando haga variar P1.
3. El amplificador operacional esta cumpliendo la función de un detector de cruce por cero, ajuste
adecuadamente el valor de P2 para determinar el umbral (aprox. 0.5 volts).
4. Coloque el canal 1 del osciloscopio en la señal CA de entrada y el canal 2 del osciloscopio en la
resistencia de carga R3
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Nota: El reporte de practica, deberá entregarse redactado en hojas blancas a mano o en computadora,
engrapadas, con la siguiente estructura: hoja de presentación, objetivo, teoría (máximo 2 páginas),
material, diagrama, descripción comentada y personalizada del procedimiento, mediciones, cálculos,
gráficas, tablas de datos y conclusiones.
EVALUACION:
1. Entregar un reporte por escrito que contenga los siguientes datos:
1.1. Gráficas de la señal de entrada y la señal rectificada
2. Responder a las siguientes preguntas en las conclusiones que presente en su reporte
de practica:
2.1. ¿Qué ocurre en la señal rectificada de R3 al variar el potenciómetro P1?
2.2. ¿Qué función tiene el potenciómetro P2 y como afecta la respuesta de la señal rectificada?
2.3. ¿Qué ocurre cuando reduces el valor del capacitor?
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TEORIA: • Rashid, “Electrónica de potencia, circuitos, dispositivos y aplicaciones”
Pearson, 3 ed., páginas 775-777
• ON Semiconductor, “Thyristor Device Data DL137/D” Rev. 7 May-2000
páginas 139-145
• Hojas de datos del PUT (2N6027)
Nota: El reporte de practica, deberá entregarse redactado en hojas blancas a mano o en computadora, engrapadas, con
la siguiente estructura: hoja de presentación, objetivo, teoría (máximo 2 páginas), material, diagrama, descripción
comentada y personalizada del procedimiento, mediciones, cálculos, gráficas, tablas de datos y conclusiones.
PRACTICA # 6 Oscilador de relajamiento
OBJETIVO: Crear un oscilador de relajamiento usando un PUT
MATERIAL: 2N6027 PUT 1 capacitor (calcular)
4 resistencias (calcular) 1 Osciloscopio
DIAGRAMA:
PROCEDIMIENTO:
1. Revise la teoría del oscilador de relajamiento (Tip. Ejemplo 17.2, pag.774, Rashid)
2. Armar el circuito del diagrama, para crear un oscilador de relajamiento ajustado a una frecuencia de
120 Hz. Mediante la formula:
1
21ln1
R
RRC
fT
3. En general el valor de RK se limita a un valor menor que 100.
4. Coloque en R un preset cuyo valor medio se aproxime al valor calculado.
5. Observe en un osciloscopio la señal de salida Vo y corrobore que la frecuencia corresponda a 120Hz,
realice el ajuste fino mediante el preset.
EVALUACION:
1. Entregar un reporte por escrito que contenga los siguientes datos:
1.1. Cálculos de R1, R2, R y C.
1.2. Diagrama con los valores del circuito.
1.3. Gráfica del oscilador de relajamiento mostrada en el osciloscopio.
2. Responder a las siguientes preguntas en las conclusiones que presente en su reporte
de practica:
2.1. ¿Qué efecto se observa al variar el valor del preset R?
2.2. ¿Qué proporción recomienda en R2/R1 respecto al valor de C?
2.3. ¿Existe alguna diferencia relevante entre los cálculos analíticos y los valores usados en su
circuito?
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TEORIA: • ON Semiconductor, “Thyristor Device Data DL137/D” Rev. 7 May-2000
Página 141
Nota: El reporte de practica, deberá entregarse redactado en hojas blancas a mano o en computadora,
engrapadas, con la siguiente estructura: hoja de presentación, objetivo, teoría (máximo 2 páginas),
material, diagrama, descripción comentada y personalizada del procedimiento, mediciones, cálculos,
gráficas, tablas de datos y conclusiones.
PRACTICA # 7 Control de fase por SCR en puente de diodos con disparo
por oscilador de relajamiento.
OBJETIVO: Crear un circuito de control de fase por SCR en excitación por PUT
MATERIAL: 4 diodos 1N4004 1 SCR 2N6402 1 PUT 2N6027
1 R1 1.5k 2 W 2 R2,4 1k 1 Potenciómetro 250 k
1 C1 0.1F 1 foco 120V/100 W 1 diodo Zener 1N4114 Vz= 20 V
DIAGRAMA:
PROCEDIMIENTO:
El circuito del diagrama usa un PUT para el control de fase por SCR. El oscilador de relajación de PUT
provee un control en la conducción del SCR de aproximadamente 1 - 7.8ms o 21.6º- 168.5º, lo cual
constituye un control del 97% de la potencia disponible en la carga. Por la colocación del 2N6402 a
través del puente de diodos, solo es necesario el SCR para generar el control de fase en ambas porciones
positiva y negativa de la onda sinusoidal.
1. Armar el circuito del diagrama.
2. Comprobar el funcionamiento del circuito en el control de fase para la carga.
EVALUACION:
1. Entregar un reporte por escrito que contenga los siguientes datos:
1.1. Cálculos del rango de frecuencia del oscilador de relajación PUT.
1.2. Gráficas del control de fase en la carga.
2. Responder a las siguientes preguntas en las conclusiones que presente en su reporte
de practica:
2.1. ¿Qué efecto se observa en el foco al variar el valor del potenciómetro R3?
2.2. ¿Por qué el SCR esta rectificando sobre ambos ciclos positivo y negativo?
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TEORIA: • ON Semiconductor, Application Notes AND8011/D
PRACTICA # 8 Dimmer digital para el control de la velocidad y sentido de
giro de un motor monofásico
OBJETIVO: Crear un circuito de control de fase por tiristor
MATERIAL: 2 Puentes de diodos 1 LM339 1 transformador 120V / 12V
1 LM555 1 TRIAC (MAC9M) 1 optoacoplador MOC3022
3 R 10k 1 C 1000F 1 C 2.75F
1 R 100 1 C 0.001F 2 C 0.01F
1 R 2k 1 R 510 1 R 620
1 Trimmer 2.5k 1 Trimmer 10k 1 2N222
1 motor 1 diodo MUR160 1 R 1k
DIAGRAMA DIMER:
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Nota: El reporte de practica, deberá entregarse redactado en hojas blancas a mano o en computadora,
engrapadas, con la siguiente estructura: hoja de presentación, objetivo, teoría (máximo 2 páginas),
material, diagrama, descripción comentada y personalizada del procedimiento, mediciones, cálculos,
gráficas, tablas de datos y conclusiones.
DIAGRAMA MOTOR:
PROCEDIMIENTO:
En el diagrama, el amplificador operacional es un detector de cruce por cero, que activa el circuito
LM555 cada vez que ocurre una condición de cruce por cero. Una vez que el LM555 sea activado,
existirá un tiempo de retardo, que al finalizar conmutara el transistor y encenderá el triac. El tiempo de
retardo provoca el control del ángulo fase, esté puede ser ajustado por el trimmer de 2.5k, entre el 10%
y el 95% de la onda sinusoidal. Cabe señalar que el control de fase con Triac presenta como desventaja
la generación de interferencia electromagnética EMI, cada vez que el Triac es disparado la corriente de
carga va de 0 a su valor limite en un periodo de tiempo muy corto; el resultante di/dt genera un ancho
espectro de ruido que puede interferir la operación de circuitos electrónicos cercanos, si no esta presente
una etapa de filtrado. Para el control de giro del sentido del motor, primero de debe acondicionar el
motor para que funcione en avance y retroceso, después se debe diseñar la etapa lógica para disparar los
optoacopladores alternativamente, se recomienda no conectar el MOC3010 y el TRIAC en el
protoboard.
1. Armar el circuito del diagrama, el Triac se debe seleccionar en función del voltaje, corriente y
potencia de la carga.
2. Comprobar el funcionamiento del circuito en el control de fase para la carga y para el circuito de
cambio del sentido de giro del motor.
EVALUACION:
1. Entregar un reporte por escrito que contenga los siguientes datos:
1.1. Gráficas del control de fase en la carga.
1.2. Demostración de control sobre la velocidad y sentido de giro del motor monofásico.
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TEORIA: • Rashid, “Electrónica de potencia, circuitos, dispositivos y aplicaciones”
Pearson, 3 ed., páginas
Nota: El reporte de practica, deberá entregarse redactado en hojas blancas a mano o en computadora,
engrapadas, con la siguiente estructura: hoja de presentación, objetivo, teoría (máximo 2 páginas),
material, diagrama, descripción comentada y personalizada del procedimiento, mediciones, cálculos,
gráficas, tablas de datos y conclusiones.
PRACTICA # 9 Inversor serie de puente completo MOSFET
OBJETIVO: Demostrar el funcionamiento de un inversor de puente completo H.
MATERIAL: 3 10k 2 IRF5305 1 Transformador 1:10
3 330 2 W 2 IRFZ44N 1 Astable 60Hz 50%
3 2N2222 1 foco 60W/120 W
DIAGRAMA:
PROCEDIMIENTO:
Se genera un pulso cuadrado de 60Hz con un ciclo de trabajo del 50%. La señal cuadrada conmuta un
arreglo de puente completo H, formado por MOSFET. La alimentación es de 12V. La carga del puente
H es un transformador 1:10 con el secundario hacia los MOSFET y en el primario se alimenta un foco
de 60W /120 V. La señal de alimentación del foco se observará con una forma de onda cuadrada y de
una amplitud superior a los 50 volts. Las señales para los arreglos de canal P y canal N encontrados
deberán recibir pulsos complementarios.
EVALUACION:
1. Entregar un reporte por escrito que contenga los siguientes datos:
1.1. Demostrar el funcionamiento de circuito y formas de onda de voltaje en la carga.
1.2. Medición del voltaje y corriente de salida del transformador
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TEORIA: • Rashid, “Electrónica de potencia, circuitos, dispositivos y aplicaciones”
Pearson, 3 ed., páginas
Nota: El reporte de practica, deberá entregarse redactado en hojas blancas a mano o en computadora,
engrapadas, con la siguiente estructura: hoja de presentación, objetivo, teoría (máximo 2 páginas),
material, diagrama, descripción comentada y personalizada del procedimiento, mediciones, cálculos,
gráficas, tablas de datos y conclusiones.
PRACTICA # 10 Inversor con transistores de potencia
OBJETIVO: Demostrar el funcionamiento de un inversor.
MATERIAL: 3 4.7k 2 2.2f 1 Transformador 1:10
3 100 / 1 W 2 NPN 2N3055
3 PNP 2N2905
DIAGRAMA:
PROCEDIMIENTO:
Armar el circuito de la figura, utilice un transformador 1:10 de 3 Amperes. Observe que la salida es el
primario del transformador y en el secundario conectamos la derivación central a +12V y a los
colectores de los transistores NPN.
El voltaje de salida señalado en el multimetro debe ser mayor a 75 volts rms.
EVALUACION:
1. Entregar un reporte por escrito que contenga los siguientes datos:
1.1. Demostrar el funcionamiento de circuito y formas de onda de voltaje en la carga.
1.2. Medición del voltaje y corriente de salida del transformador
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TEORIA: • Rashid, “Electrónica de potencia, circuitos, dispositivos y aplicaciones”
Pearson, 3 ed., páginas.
• Data Sheet LM317HV
Nota: El reporte de practica, deberá entregarse redactado en hojas blancas a mano o en computadora,
engrapadas, con la siguiente estructura: hoja de presentación, objetivo, teoría (máximo 2 páginas),
material, diagrama, descripción comentada y personalizada del procedimiento, mediciones, cálculos,
gráficas, tablas de datos y conclusiones.
PRACTICA # 11 Convertidor cd-cd
OBJETIVO: Demostrar el funcionamiento del convertidor conmutado cd-cd
MATERIAL: Q1 2N3792 1 22 1 potenciometro 5k 1 100F
1 LM317HV 1 0.25 1 50F
1 L1 600H 1 240 1 0.01F
1 1N3880 1 100 1 300pF
DIAGRAMA:
PROCEDIMIENTO:
Armar el circuito del diagrama experimental y comprobar su funcionamiento como fuente de DC
variable.
EVALUACION:
1. Entregar un reporte por escrito que contenga los siguientes datos:
1.1. Demostrar el funcionamiento del circuito y formas de onda de voltaje en la carga.
1.2. Medición del voltaje y corriente de salida del circuito.
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ANEXO I. Formato de entrega del reporte de práctica.
Instituto Tecnológico Superior de Zapopan
Ingeniería Electrónica Prácticas No. ____
“Titulo de la práctica”
Nombre del alumno: ____________________________ Nombre del profesor: M. en C. Teth Azrael Cortés Aguilar Fecha de realización: ____________ Calificación: ____________
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CARRERA PLAN DE ESTUDIO
CLAVE DE LA ASIGNATURA
NOMBRE DE LA ASIGNATURA
Ingeniería electrónica
PRACTICA No.
LABORATORIO DE:
DURACION EN HORAS:
NOMBRE DE LA PRACTICA:
1. OBJETIVO O COMPETENCIA
2. FUNDAMENTOS
3. PROCEDIMIENTO
EQUIPO MATERIAL
DESARROLLO DE LA PRACTICA
DIAGRAMAS,CALCULOS Y RECOPILACION DE DATOS
4. RESULTADOS Y CONCLUSIONES
5. BIBLIOGRAFIA Y ANEXOS
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Rubrica de valoración de prácticas
Criterios de Excelente Bien Regular Deficiente
Evaluación 15 puntos 13 puntos 11 puntos 9 puntos 1º Funcionalidad y
tiempo.
El estudiante presenta su arreglo
experimental cumpliendo en
funcionalidad y adelantando a sus
compañeros.
El estudiante presenta su arreglo
experimental funcionando y en
tiempo.
El estudiante presenta su arreglo
experimental funcionando con
deficiencias y en límite de tiempo.
El estudiante presenta el arreglo
experimental funcionando en forma
parcial, con deficiencias y solicita
prórroga para su entrega final.
2º Control o estabilidad
del experimento.
Arreglo experimental robusto sin
fallas.
Arreglo experimental con errores
mínimos
Arreglo experimental con fallas
identificadas y reparaciones
improvisadas.
Arreglo experimental con fallas
intermitentes por cortos o falsos
contactos.
3º Creatividad y
economía del diseño.
El estudiante aporta elementos de
mejora al arreglo experimental,
excediendo las especificaciones.
El estudiante presenta el arreglo
experimental dentro de
especificaciones.
El estudiante presenta el arreglo
experimental dentro de
especificaciones pero utiliza
dispositivos redundantes.
El estudiante presenta el arreglo
experimental en tiempo y funcionando
al mínimo. No cumple con todas las
especificaciones de diseño.
4º Forma de elaboración
del ensamble y estética.
Cableado ordenado o diseño en
baquelita, terminación en prototipo.
Cableado ordenado por colores en
protoboard o diseño en baquelita.
Cableado desordenado, difícil
identificación de conexiones.
Cableado desordenado en protoboard,
cables excesivamente largos y
descubiertos con riesgos de cortos.
5º Claridad en la
exposición oral,
profundidad en la
comprensión de
principios y dispositivos.
El estudiante es capaz de hacer
inferencias sobre las mediciones y la
funcionalidad de los componentes.
El estudiante es capaz de tomar
mediciones eficientes y de responder
correctamente en la funcionalidad de
componentes y circuitos.
El estudiante es capaz de tomar
mediciones eficientes, pero responde
incorrectamente en la funcionalidad
de componentes y circuitos.
El estudiante no es capaz de responder
las preguntas del profesor acerca de
las mediciones o funcionalidad de
componentes y circuitos.
6º Contenido y
organización del reporte
de practica.
Reporte completo, y sobresaliente por
las ideas que infiere en las
conclusiones.
Reporte completo con hoja de
presentación, objetivo, diagramas,
mediciones y conclusiones. Presenta
la teoría a través de un resumen o
cuadro sinóptico.
Reporte con hoja de presentación,
objetivo, diagramas, mediciones y
conclusiones. No anexa teoría.
Reporte sin algunos de los siguientes
elementos: hoja de presentación,
objetivo, teoría y conclusiones. Solo
presenta diagramas y mediciones.
7º Redacción del reporte
de practica.
Redacción coherente y sin errores
ortográficos.
Redacción coherente con errores
ortográficos mínimos.
Redacción no coherente, falta de
claridad en la exposición de sus ideas,
pobre dominio de tecnicismos.
Presenta errores ortográficos.
Redacción no coherente, sin claridad,
sin tecnicismos y limitada en las ideas
que expone. Presenta abundantes
errores ortográficos.
Cada practica se evalúa sumando los puntos de valoración (Excelente =15 puntos, Bien =13 puntos, Regular =11 puntos, Deficiente = 9 puntos) asignados a cada uno de los criterios de
evaluación. La calificación máxima aprobatoria es 100 y la mínima aprobatoria es 70. No se otorgaran puntos si el alumno no presenta su arreglo experimental. No se otorgaran puntos en los
criterios de evaluación 6º y 7º, si el alumno no entrega su reporte de práctica. Es obligatorio durante la presentación de práctica entregar el reporte.