Tiristor SCR en alterna


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Tiristor SCR en alternaPara ver el comportamiento del tiristor SCR en alterna, se utilizará el circuito que se muestra en la imagen, donde RL representa la carga que será conectada al SCR, a través de la cual circulará una corriente IL cuando el tiristor se active mediante una señal que le llegue a su compuerta. La corriente IL tiene que ser menor que la corriente máxima que puede soportar el SCR entre su ánodo y su cátodo cuando este entre en conducción o se active, este valor se puede encontrar en la hoja de datos de tiristor SCR que se utilice como IRMS , por ejemplo para el SCR 2N5061 será de 800mA,

RG es una resistencia que limitará la corriente que llegará a la compuerta, para realizar el cálculo de la resistencia que garantice que el tiristor SCR se activará, se aplicará la ley de kirchoff en la malla de la compuerta, para esto será necesario conocer la corriente de disparó IGT, así como su tensión de disparo VGT del SCR, estos valores se pueden obtener de la hoja de datos del tiristor SCR que se utilice,  VS la fuente de tensión alterna que se utilizará para el ejemplo del comportamiento del tiristor SCR en alterna, por ejemplo para el SCR 2N5061 según su hoja de datos la corriente que garantiza que el 2N5061 se activará es IGT=200uA y su tensión de disparo es de VGT=0,8V a una temperatura ambiente de 25ºC; luego:

RG=(VS-VGT)/IGT

Al utilizar el SCR en alterna, todas las corriente y las tensiones que se ven en la imagen superior serán senoidales, además de estar en fase ya que en este ejemplo no hay capacitancias ni inductancias, la intención de este ejemplo es ver como se comporta el tiristor scr en alterna.

tiristor scr en alterna ondas scrEn el circuito cuando la onda senoidal de la fuente de alterna VS pase por 0 el tiristor SCR en alterna estará apagado o desactivado o abierto ya que se le puede considerar como un interruptor abierto, por lo que la tensión entre el ánodo y el cátodo VAK será la tensión VS de la fuente de alterna.

VS aumentará su valor de 0 hacia su valor pico, a su vez la tensión sobre la compuerta del tiristor SCR también aumentará de valor desde 0, pero cuando alcance el valor de la tensión de disparo VGT el tiristor SCR se encenderá o activará o se cerrará, por lo que a partir de ese momento la tensión entre el ánodo y el cátodo VAK será la tensión que le corresponde cuando el  SCR se cierra, esto en la hoja de datos se puede encontrar como VTM, cuando el tiristor SCR en alterna se cierra, sobre la carga RL comenzará a circular una corriente IL, dando origen a una tensión  sobre la carga VRL con la forma de onda que tendrá VS a partir del momento que el SCR se cerró.

Cuando el SCR se ha cerrado VS seguirá aumentando de valor hasta alcanzar su valor pico y luego comenzará a disminuir su valor, la tensión VL sobre la carga RL irá tomando la forma de onda de VS, cuando VL disminuya también lo hará IL y cuando IL se haga menor que la corriente de mantenimiento IH, el tiristor SCR en alterna se apagará y volverá a caer entre el ánodo y el cátodo la forma de la onda seno de VS.

En la forma de onda de VL se puede ver que le falta la parte de la tensión VTM que es lo que cae sobre el tiristor SCR en alterna en  este caso.

Como se ve el tiristor SCR en alterna se comporta como un diodo, rectificando la señal alterna obteniéndose una rectificación de media onda, ya que el tiristor SCR solo conduce en un solo sentido, y esto ocurre cuando la tensión en el ánodo sea mayor a la tensión en el cátodo, con la diferencia que en comparación con el diodo el SCR necesita una señal de activación en su compuerta que en este caso se le hace llegar a través de la resistencia RG, sin esa señal de activación el tiristor SCR no conducirá.

Justamente la característica del tiristor SCR de necesitar una señal de activación a través de su compuerta es lo que se aprovecha para realizar el control de fase utilizando el tiristor SCR en alterna, para de esta manera controlar la potencia que le llegará a la carga, que es lo que se verá en el siguiente apartado.

En el canal de Youtube de MrElberni se han publicado un par de vídeos para comprender justamente el comportamiento del tiristor SCR en alterna, los vídeos son:

TIRISTOR SCR EN ALTERNA PARTE 1

En este primer vídeo se ve como responde el tiristor SCR en alterna, se prepara un circuito similar al presentado lineas arriba, del cual se calculan los valores de las resistencias a utilizar con la ayuda de la hoja de datos del tiristor SCR 2N5061 que es el utilizado para el ejemplo, se comenta como es que se obtienen las formas de onda vistas, los resultados son luego comprobados mediante observaciones en el osciloscopio.

TIRISTOR SCR EN ALTERNA PARTE 2

En este segundo vídeo publicado en el canal de Youtube de MrElberni, la intención es que se comprenda un poco mas sobre el funcionamiento del tiristor SCR en alterna, en este caso se realiza una modificación al circuito anterior, interponiendo un diodo entre
Tiristor SCR en alterna con diodo para protecciónla resistencia RG y la compuerta del SCR, en muchos circuitos donde se utiliza tiristor SCR en alterna se verá que se coloca dicho diodo, esto es con la finalidad de proteger el SCR, ya que al ser utilizado el tiristor SCR en alterna sobre la compuerta sin el diodo circulará corriente en ambos sentidos y si en algún momento esta corriente es demasiado grande el SCR se puede dañar.

Se verá además que este diodo hará que el tiristor SCR en alterna se active un poco mas tarde conforme la tensión de la fuente aumente de 0 hacia su valor pico ya que en ese caso para alcanzar la tensión de disparo VGT se tendrá ademas que vencer la tensión de encendido del diodo, lo cual a observarlo en el osciloscopio se verá como un pico, tras lo cual el SCR comenzará a conducir.

En la imagen se puede ver la modificación que se le ha hecho al circuito anterior, en los cálculos hechos para obtener el valor de RG a partir de la malla de la compuerta se obtiene: RG=(VS-VD-VGT)/IGT.

Con algunas modificaciones al circuito anterior se obtendrá un circuito para el uso del tiristor scr en alterna para el control de fase donde se verá el ángulo de disparo y el ángulo de conducción, que será el tema que se trate en el siguiente apartado.

Los resultados y comprobaciones se observan en el osciloscio; el vídeo es el siguiente:

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