practica 3
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Electrónicade PotenciaProyecto Final: Inversor DC/AC y
Cargador.
Ing. Marco Antonio Gallegos Lara
Integrantes del equipo: • Roberto Ferrari Ávila • Josafat Emanuel López Hernández • Miguel Ángel Ibarra Martínez • Edgar Gerardo González Gordoa • Rubén Muñiz Sáenz • Ángel de Jesús Sánchez Rangel
24-11-2014
Contenido1. Objetivo:...................................................1
2. Introducción:...............................................12.1 ¿Cómo funciona?..........................................1
2.2 Aplicaciones.............................................13. Desarrollo:.................................................1
3.1 Transformador............................................13.2 Circuito Impreso.........................................1
3.3 Lista de materiales......................................13.3.1 Circuitos Integrados..................................1
3.3.2 Transistores..........................................13.3.3 Diodos................................................1
3.4 Conexión:................................................13.5 Explicación..............................................1
4. Imágenes:...................................................15. Conclusión:.................................................1
1. Objetivo:
Con lo aprendido durante el curso se observara en estapráctica el funcionamiento de algunos componenteselectrónicos de manera conjunta y ver la aplicación en laelectrónica de potencia, con lo cual podremos ver el grancampo y el vital funcionamiento para las aplicaciones quela nueva tecnología necesita.
2. Introducción:
El inversor de voltaje es un sistema que convierte latensión de corriente continua (en este caso los 12 voltiosde una batería), en un voltaje simétrico de corrientealterna, que puede ser de 220V o 120V.
2.1 ¿Cómo funciona?
El voltaje en la corriente continua es constante y la cargaeléctrica fluye en una sola dirección. Por el contrario, enla corriente alterna la magnitud y dirección de flujocambia de forma periódica con valles y picos que aparecen aintervalos regulares.
El inversor de voltaje utiliza circuitos electrónicos parahacer que el flujo de la corriente continua cambie dedirección de forma periódica haciéndola similar a lacorriente alterna.
2.2 Aplicaciones
El inversor se utiliza en infinidad de aplicaciones, quevan desde pequeñas UPS para computadores, hastaaplicaciones industriales de alta potencia.
Otra gran aplicación de los inversores, es la de convertirla corriente continua generada por los paneles solares (quees almacenada en baterías), en corriente alterna, paraluego ser utilizada en el hogar o la industria rural,reemplazando el servicio de la red pública.
También a partir del almacenamiento de energía en de bancosde baterías de 48 voltios, se usa en recreación,aplicaciones náuticas y alimentación de sistemas decomunicaciones.
A nivel casero se usa para la alimentación de televisores,reproductores de video y electrodomésticos en automóviles.
3. Desarrollo:
Para hacer que esta práctica se mostrara de la manera más eficazse mandó hacer el transformador para obtener los requerimientos necesarios para hacerla funcional.
3.1 TransformadorLa construcción deltransformador para esteinversor, se realiza usando unnúcleo de 3.2 centímetros, por4 cm. Como la función de estetransformador es la de elevary no la de reducir el voltaje,se hace al contrario que lostransformadoresconvencionales. Primero dehace el devanado secundario,que ahora será el primario.Debe ser de 12x12 voltios, queequivale a 24 voltios con TAPcentral. Debemos dar 78vueltas de alambre calibre 15o 14, deteniéndonos en la
vuelta 39, para sacar el TAPcentral y luego dar las otras39 vueltas.El devanado secundario o desalida, depende del voltajeque queramos que entregue elinversor. Para un voltaje desalida de 120 voltios AC, sedeben dar 393 vueltas dealambre calibre 18. Para unvoltaje de salida de 220VAC,se deben dar 720 vueltas dealambre calibre 21, según latabla AWG.
3.2 Circuito Impreso
También, el circuito impreso (PCB) debido al tiempo con el que contábamos y asegurar la funcionalidad de nuestro circuito.
3.3 Lista de materiales
Todos los componentes mencionados son importantes, peroexplicaremos el funcionamiento de algunos que son aplicados paraeste tipo de prácticas.
3.3.1 Circuitos Integrados555 El temporizador IC 555 es un
circuito integrado que puedeser utilizado para proporcionarretardos de tiempo, como unoscilador, y como un circuitointegrado flip-flop.
CD4013BP Este integrado es un doble
flip-flop tipo D.
3.3.2 TransistoresTIP3055 Es está destinada para la
conmutación de potenciacircuitos, series y derivaciónreguladores, salida etapas yamplificadores de altafidelidad.
TPI 125 Usos de la conmutación deenergía medio lineales.
2N3904 Apto para tv y hogar, equipo deaparato interruptor de cargadel transistor pequeño con altaganancia y tensión desaturación baja
3.3.3 Diodos1N5407 Para su uso en la rectificación
de propósito general de lasfuentes de alimentación,inversores, convertidores ydiodos de rueda libre deaplicaciones.
1N4007 Se utiliza principalmente paraconvertir la corriente alternaen directa.
3.4 Conexión:
Después decontar contodos estosrequerimientosse prosiguió ala conexión detodos loscomponentessegún losdiagramasmostrados.
3.5 Explicación
Este es un ejemplo sencillo pero muy funcional, comoya se menciono puede ser utilizado para aplicarlo enel hogar. Los inversores más modernos utilizan un tipode transistores más avanzados, llamados FET(transistores de efecto de campo), que manejancantidades de corriente muy superiores a lostransistores comunes.
El 555 es un circuito integrado usado para generaroscilaciones y retardos de tiempo de precisión. Eneste caso se usa para hacer un oscilador astable (flipflop), que entrega en la pata 3 una onda cuadrada. Lafrecuencia de trabajo se regula mediante dosresistencias externas y un condensador.
El 555 entrega a la salida una corriente que excita elcircuito integrado CD4013BP.
El circuito integrado CD4013B es un flip-flop dobletipo-D, CMOS.
Se usa sólo los semiciclos positivos del 555, para
ordenarle al 4013 que genere una onda cuadradaperfecta.
La señal proveniente del 555, entra al 4013 por lapata 3 o reloj. En las patas 1 y 2 se generan ondascuadradas inversas. Es decir: cuando la pata 1 está en
(0) o estado bajo, la pata 2 está en (1) o estado altoy viceversa.
Las señales cuadradas que entrega el CD4013 en suspatas 1 y 2, son recibidas por dos transistores2N3904. Los transistores de polaridad NPN tienen subase es positiva. Esto quiere decir que al recibir laseñal, sólo conducen al momento del semiciclo positivoo estado alto (1).
El emisor de estos transistores está conectado atierra por lo que al momento de conducir, el colectorse polariza negativamente, excitando la base de lostransistores TIP125, que son PNP que sólo conducen alrecibir el semiciclo negativo o estado bajo (0).
Los transistores TIP125 son de una polaridad PNP. Sontransistores de potencia de configuración Darlington.Su uso más frecuente es en alimentaciones lineales yaplicaciones de conmutación. Como su base es negativa,conducen cuando los 2N3904 entran en conducción atierra.
Los TIP125, son los encargados de activar lostransistores de salida.
La corriente positiva que va del emisor al colector delos TIP125, excita la base de los TIP3055, haciendooscilar los extremos del devanado primario deltransformador, ya que están conectados a loscolectores de los transistores de salida y losemisores están a tierra. Como el TAP central del
transformador está conectado a la batería, es en esemomento que la corriente DC se convierte en corrienteAC, para que el transformador pueda elevarla yentregar el voltaje deseado en su devanado secundario.
4. Imágenes:
5. Conclusión:
Este proyecto fue el más completo, ya que sincronizo de manerafuncional los componentes vistos en clase y el cómo de maneraconjunta se puede obtener una gran aplicación de uso.
Con esto nos damos cuenta la importancia de la electrónica en latecnología de nuestros días, nosotros como próximos Ingenierosen Manufactura, no somos especialistas en este campo, perocontar con este conocimiento es muy sustancial en nuestrodesarrollo en una empresa ya que no solo es ver aparatoselectrónicos en el hogar, sino, el cómo analizar como ingenieroy reducir perdidas de energía, paros, mantenimientos y asíreducir costos y hacer más eficientes los procesos que sedesarrollan en determinada empresa, ya que como hemos visto, laelectrónica está presente a donde quiera que vayamos.
Fue muy gratificante lo aprendido y desarrollado durante estecurso ya que fue mucho más práctico y así podemos observar más adetalle el funcionamiento de los componentes que integran uncircuito de potencia.