lunes, 23 de marzo de 2015

INFORME MARZO 2015

Electronica de Potencia






1.Objetivo
El objetivo de este trabajo de informe dar a  conocer mas a fondo los conceptos mas importantes de la "Electronica de Potencia" 
con informacion detallada y precisa para facilitar el entendimiento a quien lea esta informacion.


2.Significado
Se llama electrónica de potencia a aquello  que consigue adaptar y transformar la electricidad, con la finalidad de alimentar otros equipos, transportar energía, controlar el funcionamiento de máquinas eléctricas. La electrónica de potencia combina la energía, la electrónica y el control. El control se encarga del régimen permanente y de las características dinámicas de los sistemas de lazo cerrado. La energía tiene que ver con el equipo de potencia estática y rotativa o giratoria, para la generación, transmisión y distribución de energía eléctrica. La electrónica se ocupa de los dispositivos y circuitos de estado sólido requeridos en el procesamiento de señales para cumplir con los objetivos de control deseados. La electrónica de potencia se puede definir como la aplicación de la electrónica de estado sólido para el control y la conversión de la energía eléctrica. Principalmente se usa en fábricas y talleres en los que se controlen equipos consumidores de alta potencia, la electrónica de potencia se basa, en la conmutación de dispositivos semiconductores de potencia. Con el desarrollo de la tecnología de los semiconductores de potencia, las capacidades del manejo de la energía y la velocidad de conmutación de los dispositivos de potencia se han elevado.
Se utiliza para diferenciar el tipo de aplicación que se le da a dispositivos electrónicos, en este caso para transformar y controlar voltajes y corrientes de niveles significativos. Se diferencia así este tipo de aplicación de otras de la electrónica denominadas de baja potencia o también de corrientes débiles.


3.Partes de un equipo electronico de Potencia
                       


-Un circuito de Potencia, compuesto de semiconductores de potencia y elementos pasivos, que liga la fuente primaria de alimentación con la carga.
-Un circuito de mando, que elabora la información proporcionada por el circuito de potencia y genera unas señales de excitación que determinan la conducción de los semiconductores controlados con una fase y secuencia conveniente.

4. Aplicaciones de la Electronica de Potencia

El campo de aplicación de la Electrónica de Potencia es muy amplio, y se refiere al dominio de la industria moderna; abarcando aplicaciones de tipo militar, industrial y residencial.
Las aplicaciones de la Electrónica de Potencia se muestran esquemáticamente de la siguiente forma:
-Aplicaciones Industriales: control y accionamiento de motores CC y CA, electrolisis, alarmas, tratamiento ultra-sónico, sistemas de alimentación, soldadura, control de iluminación, alimentación de motores para compresores, bombas, ventiladores, robótica, laser industrial, fundición, etc.


-Aplicaciones de Transporte: control de tracción de vehículos eléctricos, cargadores de baterías, locomotoras eléctricas, electrónica del automóvil, etc.
Aplicaciones de Distribución: transmisión de energía en CC, compensación estática de energía reactiva, corrección del factor de potencia, filtros activos, fuentes de energía renovable, etc.


-Aplicaciones Aeroespaciales: alimentación de satélites y lanzaderas, alimentación de aeronaves.



-Aplicaciones Domesticas:refrigeradores, congeladores, aire acondicionado, iluminación, electrónica de consumo, etc.



5.Dispositivos de la electronica de potencia
   
   1.NO CONTROLADOS
     -Diodos
  
 2.SEMICONTROLADOS
     -Tristores
  
 3.CONTROLADOS
    -Transistores bipolares
    -MOSFET
    -IGBT
    -GTO
    -ETC.

5.1 Clasificacion 

Los dispositivos semiconductores utilizados en Electrónica de Potencia se pueden clasificar en tres grandes grupos, de acuerdo con su grado de controlabilidad: 

1. Dispositivos no controlados: en este grupo se encuentran los Diodos. Los estados de conducción o cierre (ON) y bloqueo o abertura (OFF) dependen del circuito de potencia. Por tanto, estos dispositivos no disponen de ningún terminal de control externo.

2. Dispositivos semicontrolados: en este grupo se encuentran, dentro de la familia de los Tiristores, los SCR (“Silicon Controlled Rectifier”) y los TRIAC (“Triode of Alternating Current”). En éste caso su puesta en conducción (paso de OFF a ON) se debe a una señal de control externa que se aplica en uno de los terminales del dispositivo, comúnmente denominado puerta. Por otro lado, su bloqueo (paso de ON a OFF) lo determina el propio circuito de potencia. Es decir, se tiene control externo de la puesta en conducción, pero no así del bloqueo del dispositivo. 

3. Dispositivos totalmente controlados: en este grupo encontramos los transistores bipolares BJT (“Bipolar Junction Transistor”), los transistores de efecto de campo MOSFET (“Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor”), los transistores bipolares de puerta aislada IGBT (“Insulated Gate Bipolar Transistor”) y los tiristores GTO (“Gate Turn-Off Thyristor”), entre otros. 

6. Diodos


Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos. El diodo de vacío (que actualmente ya no se usa, excepto para tecnologías de alta potencia) es un tubo de vacío con dos electrodos: una lámina como ánodo, y un cátodo.

-Schottky

Tambien conocidos como diodos de barrera, estos  son dispositivos que tienen una caída de voltaje directa (VF) muy pequeña, del orden de 0.3 V o menos. Operan a muy altas velocidades y se utilizan en fuentes de potencia, circuitos de alta frecuencia y sistemas digitales. Reciben también el nombre de diodos de recuperación rápida (Fast recovery) o de portadores calientes. Cuando se realiza una ensambladura entre una terminal metálica y un material semiconductor, el contacto tiene, típicamente, un comportamiento óhmico cualquiera, la resistencia del contacto gobierna la secuencia de la corriente. Cuando este contacto se hace entre un metal y una región semiconductora con la densidad del dopante relativamente baja, las hojas dominantes del efecto debe ser el resistivo, comenzando también a tener un efecto de rectificación. Un diodo Schottky, se forma colocando una película metálica en contacto directo con un semiconductor.El metal se deposita generalmente en un tipo de material N, debido a la movilidad más grande de los portadores en este tipo de material. La parte metálica será el ánodo y el semiconductor, el cátodo. 


-Recuperacion Rapida

Los diodos pueden subdividirse en dos clases principales:
 Diodos rectificadores (Diodos de Recuperación Estándar) y Diodos Rápidos. Por regla general, los diodos rectificadores se emplean para la conversión de corriente alterna (c.a.) a continua (c.c.). Aún habiendo sido optimizados para lograr unas bajas pérdidas en conducción, los Diodos Rectificadores tan sólo soportan solicitaciones dinámicas moderadas en el paso del estado de conducción al de bloqueo.
Los Diodos Rápidos, por otra parte, son dispositivos auxiliares a los transistores en el proceso de conversión de corriente continua a corriente alterna. Cada conmutador (GTO, IGCT o IGBT) requiere de un diodo complementario (p. ej., la "libre circulación" de potencia reactiva) para permitirel funcionamiento del sistema convertidor de continua a alterna con cargas inductivas.

Los Diodos Rápidos están optimizados para soportar solicitaciones dinámicas elevadas (transición rápida del estado de conducción al de bloqueo). Sin embargo, por lo general presentan unas pérdidas en conducción superiores a los Diodos Rectificadores. Para cada familia de conmutadores (GTOs, IGCTs y IGBTs) disponemos de Diodos Rápidos que han sido optimizados para aplicaciones con conmutadores.

-Rectificadores
Un diodo rectificador es uno de los dispositivos de la familia de los diodos más sencillos. El nombre diodo rectificador” procede de su aplicación, la cual consiste en separar los ciclos positivos de una señal de corriente alterna.

Si se aplica al diodo una tensión de corriente alterna durante los medios ciclos positivos, se polariza en forma directa; de esta manera, permite el paso de la corriente eléctrica.

Pero durante los medios ciclos negativos, el diodo se polariza de manera inversa; con ello, evita el paso de la corriente en tal sentido.

Durante la fabricación de los diodos rectificadores, se consideran tres factores: la frecuencia máxima en que realizan correctamente su función, la corriente máxima en que pueden conducir en sentido directo y las tensiones directa e inversa máximas que soportarán.

Una de las aplicaciones clásicas de los diodos rectificadores, es en las fuentes de alimentación; aquí, convierten una señal de corriente alterna en otra de corriente directa.

7. Tiristores



El tiristor es un componente electrónico constituido por elementos semiconductores que utiliza realimentación interna para producir una conmutación. Los materiales de los que se compone son de tipo semiconductor, es decir, dependiendo de la temperatura a la que se encuentren pueden funcionar como aislantes o como conductores. Son dispositivos unidireccionales porque solamente transmiten la corriente en un único sentido. Se emplea generalmente para el control de potencia eléctrica.


-SCR

Es un tipo de tiristor formado por cuatro capas de material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP. El nombre proviene de la unión de Tiratrón (tyratron) y Transistor. 
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. 

-TRIAC


Es un dispositivo semiconductor, de la familia de los transistores. La diferencia con un tiristor convencional es que éste es unidireccional y el TRIAC es bidireccional. De forma coloquial podría decirse que el TRIAC es un interruptor capaz de conmutar la corriente alterna. 
Su estructura interna se asemeja en cierto modo a la disposición que formarían dos SCR en antiparalelo. 

Posee tres electrodos: A1, A2 (en este caso pierden la denominación de ánodo y cátodo) y puerta. El disparo del TRIAC se realiza aplicando una corriente al electrodo puerta. 

-GTO

Es un dispositivo de electrónica de potencia que puede ser encendido por un solo pulso de corriente positiva en la terminal puerta o gate (G), al igual que el tiristor normal; pero en cambio puede ser apagado al aplicar un pulso de corriente negativa en el mismo terminal. Ambos estados, tanto el estado de encendido como el estado de apagado, son controlados por la corriente en la puerta (G).
Un tiristor GTO, al igual que un SCR puede activarse mediante la aplicación de una señal positiva de compuerta. Sin embargo, se puede desactivar mediante una señal negativa de compuerta. Un GTO es un dispositivo de enganche y se construir con especificaciones de corriente y voltajes similares a las de un SCR. Un GTO se activa aplicando a su compuerta un pulso positivo corto y se desactiva mediante un pulso negativo corto. 

8. Transistores



Un transistor es un dispositivo semiconductor usado para amplificar e interrumpir señales electrónicas o potencia eléctrica. Está compuesto de materiales semiconductores con por lo menos tres terminales para conexión externa al circuito. Gracias a que la potencia de salida puede ser más grande que la potencia de control un transistor puede amplificar una señal. Algunos transistores aun son construidos en encapsulados individuales, pero la mayoría son construidos como parte de circuitos integrados.
El transistor es la piedra angular de los dispositivos electrónicos modernos y parte esencial de los sistemas electrónicos. 

-BJT

También conocido como transistor bipolar es el más común de los transistores, y como los diodos, puede ser de germanio o silicio.
Existen dos tipos transistores: el NPN y el PNP, y la dirección del flujo de la corriente en cada caso, lo indica la flecha que se ve en el gráfico de cada tipo de transistor.
El transistor es un dispositivo de 3 patillas con los siguientes nombres: base (B), colector (C) y emisor (E), coincidiendo siempre, el emisor, con la patilla que tiene la flecha en el gráfico de transistor.
El transistor es un amplificador de corriente, esto quiere decir que si le introducimos una cantidad de corriente por una de sus patillas (base), el entregará por otra (emisor), una cantidad mayor a ésta, en un factor que se llama amplificación. Este factor se llama b (beta) y es un dato propio de cada transistor.

-MOSFET

El transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor o MOSFET (en inglés Metal-oxide-semiconductor Field-effect transistor) es un transistor utilizado para amplificar o conmutar señales electrónicas. Es el transistor más utilizado en la industria microelectrónica, ya sea en circuitos analógicos o digitales, aunque el transistor de unión bipolar fue mucho más popular en otro tiempo. Prácticamente la totalidad de los microprocesadores comerciales están basados en transistores MOSFET.


El MOSFET es un dispositivo de cuatro terminales llamados surtidor (S), drenador (D), compuerta (G) y sustrato (B). Sin embargo, el sustrato generalmente está conectado internamente al terminal del surtidor, y por este motivo se pueden encontrar dispositivos MOSFET de tres terminales.


-IGBT

El transistor bipolar de puerta aislada (IGBT,  Insulated Gate Bipolar Transistor) es un dispositivo semiconductor que generalmente se aplica como interruptor controlado en circuitos de electrónica de potencia. Este dispositivo posee la características de las señales de puerta de los transistores de efecto campo con la capacidad de alta corriente y bajo voltaje de saturación del transistor bipolar, combinando una puerta aislada FET para la entrada de control y un transistor bipolar como interruptor en un solo dispositivo. El circuito de excitación del IGBT es como el del MOSFET, mientras que las características de conducción son como las del BJT.

Los transistores IGBT han permitido desarrollos que no habían sido viables hasta entonces, en particular en los Variadores de frecuencia así como en las aplicaciones en máquinas eléctricas y convertidores de potencia que nos acompañan cada día y por todas partes, sin que seamos particularmente conscientes de eso: automóvil, tren, metro, autobús, avión, barco, ascensor, electrodoméstico, televisión, domótica, Sistemas de Alimentación Ininterrumpida o SAI (en Inglés UPS), etc.

9. Cuestionario
1. ¿A que se le llama electrónica de potencia?
R= Es aquello  que consigue adaptar y transformar la electricidad, con la finalidad de alimentar otros equipos, transportar energía, controlar el funcionamiento de máquinas eléctricas.
2. ¿Cuáles son las pates de un equipo electrónico de potencia?
R= Un circuito de potencia y un circuito de mando.
3. Menciona cuatro aplicaciones de la electrónica de potencia.
R=Industrial, Transporte, Aeroespacial y domesticas
4. Menciona los tres tipos de dispositivos de electrónica de potencia.
R= No Controlados, Semicontrolados y Contorlados
5. ¿Qué es un diodo?
R= Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido.
6. ¿Qué es un diodo Schottky? 
R=Son dispositivos que tienen una caída de voltaje directa (VF) muy pequeña, del orden de 0.3 V o menos.
7. ¿Cómo se clasifican los diodos de recuperación rapida?
R= En diodos de recuperación estándar y diodos rapidos
8. ¿Cuál es la aplicación de un diodo rectificador?
R= Consiste en separar los ciclos positivos de una señal de corriente alterna.
9. ¿Qué es un Tristor?
R= Es un componente electrónico constituido por elementos semiconductores que utiliza realimentación interna para producir una conmutación.
10. ¿Cuáles son los tipos de trisistores que podemos encontrar?
R=SCR, TRIAC y GTO
11. Un                     es un dispositivo semiconductor usado para amplificar e interrumpir señales electrónicas o potencia eléctrica.
R=Transistor
12.Menciona los tres tipos de Transistores
R=BJT, MOSFET y IGBT


10. Bibliografia

http://www.buenastareas.com/ensayos/Aplicaciones-De-La-Electronica-De-Potencia/2838502.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo
www.enciclopedia.us.es/index.php/Diodo_Sc hottky
http://www.abb.com.mx/product/db0003db004291/c125739900722305c1256f18003c1401.aspx
http://www.ladelec.com/teoria/informacion-tecnica/321-diodos-rectificadores
http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor
http://materias.fi.uba.ar/6625/Clases/Dispositivos%20de%20electronica%20de%20potencia.pdf

1 comentario:

  1. Este es un excelente trabajo informativo del trabajo de los semiconductores de potencia ,sus posibilidades,apropiaciones y aplicaciones mas usadas.Muy oportuna y exitosa esta informacion

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