U.T.N.

Facultad Regional Paraná

Electrónica de Potencia

Trabajo Práctico

“Control de temperatura a ciclos enteros”

Presentación Final

Integrantes:

Trabajo Práctico de Electrónica de Potencia

Presentación final

En el presente trabajo consideramos un control de temperatura por ciclos enteros. Este control consiste en variar la cantidad de ciclos enteros (semiciclo positivo y negativo) que se entregan a la carga en un tiempo determinado, realizándose un control proporcional de la potencia entregada a la carga. En el caso de que se requiera máxima potencia, se le enviara a la carga ciclos enteros ininterrumpidos; si se requiere de una potencia menor, se le enviaran un proporcional de ciclos enteros y luego se bloqueara la conducción hasta completar el periodo y así sucesivamente.

El circuito de control de potencia es el siguiente

El circuito consta de un detector de cruces por ceros realizado con un puente de diodos y un transistor NPN. La tensión de umbral del detector de cruce por cero es

Tomando una tensión de umbral de 600 mV, tenemos R1 = 10K y R2 = 5.8K, siendo la relación de transformación n = 2.

En este circuito, el transistor Q1 esta alimentado por el devanado (flotante) del transformador; el segundo transistor esta colocado para eliminar las posibles asimetrías generadas en la señal de Q1, luego estas señales pasan de nuevo por otro transistor (invertidas), el cual dispara el triac.

EN el colector de transistor Q1 se conecta el colector de otro transistor NPN ( en configuración corte y saturación con emisor a masa) el cual es comandado por la señal de control Y a traves de una resistencia de 10K para limitar la corriente en la base. La señal Y se encarga de conectar a masa el colector de Q1 cuando desee que no se dispare el TRIAC.

Para controlar el circuito se utiliza el sistema de control (que a continuación se describe), el cual controla el circuito de cruce por cero.

Circuito de control

El control de los ciclos de conducción se debe realizar mediante una cantidad par de semiciclos, los que son controlados mediante un generador de escalera que se compara con una tensión de la salida de un diferencial (que tiene como entradas la tensión del sensor de temperatura y un divisor resistivo que nos da la tensión de referencia a la cual queremos llegar). Esta comparación actúa como se dijo sobre el circuito detector de cruce por cero, permitiendo o no el paso de señal de control hacia el Gate del triac.

El siguiente diagrama explica los bloques a utilizar:

esto se realizó con los circuitos de control siguientes:

Generador de escalera

Este generador de escalera esta constituido por detector de pico de media onda de gran constante de tiempo seguido de un sistema de descarga con un PUT (programado a 9[v]).

Los escalones tienen una duración igual al periodo de la tensión de red, permitiéndonos un periodo de control de aproximadamente 0,26 seg. Es decir 13 escalones de 20mS, que es el periodo de la red, la cantidad de escalones varia con la tensión de alterna aplicada al diodo y con la resistencia seguida de este.

Salida del Amplificador diferencial

La tensión de referencia

Esta se logra mediante un divisor resistivo para el cual se realizaron los siguientes cálculos para lograr que con un potenciómetro de 10K controlar un rango de tensión (la relación es de 10Cº por volt de tensión):

resolviendo este sistema de ecuaciones

Sensor de temperatura

La obtención de la temperatura se realizara mediante un sensor tipo LM335(10mV por ºC). La salida de este es amplificada 10 veces con un operacional para obtener una razón de 1V por cada 10C° de temperatura.

Las dos señales de referencia se ingresan a un amplificador diferencial con ganancia unitaria, como sigue:

la salida del amplificador diferencial es la señal que se compara con la escalera para determinar la cantidad de periodos de conducción del TRIAC, cuanto mas alta sea la diferencia de la tensión de referencia con la del sensor, mas ciclos conducirá el TRIAC, es por esto que esta salida del diferencial esta conectada a la entrada (+) del operacional comparador

Grafica de las dos señales comparadas

Protección del TRIAC

Tomando el triac BT138/600 utilizados encontramos en su hoja de datos que posee los siguientes parámetros

y

con estos valores

y

Se considera que la inductancia es aportada por el propio circuito y la capacidad elegida es de 220 nF con una resistencia serie de 33  (para su descarga), ya que es la que figura en el libro donde se obtuvo el circuito y esta pensado para su posterior uso en 220 V.

Graficas de las corrientes en la carga y la señal en el Gate

Señal de Gate

Corriente en la carga a plena conducción

Corriente en la carga sin conducción del triac

7

Año 2001

Comparador

Y Señal de recorte síncrono

Salida del diferencial referencia

Q

Generador de escalera