DECANATO DE INGENÍERA E INFORMATICA E scuela de Ingeniería INFORMÁTICA PROGRAMA ASIGNATURA CODIGO CREDITOS INGENIERIAS ELABORADO POR REVISADO POR VIGENCIA DE ASIGNATURA : ELECTRONICA DE POTENCIA : TEC-154 : 03 : ELECTRÓNICA/ELECTRICA : PROF. WILLIAM CAMILO REYNOSO : ING. YRVIN RIVERA : ENERO, 2009 INTRODUCCIÓN: La necesidad de optimizar el control y operación de los circuitos eléctricos de potencia en tracción, controles industriales, interruptores estáticos, convertidores e inversores a traído por combinar la energía, la electrónica y el control en una nueva y poderosa rama de la ingeniería llamada Electrónica de Potencia ; esta todavía en pañales ha comenzado a revolucionar los criterios de control y conmutación en los circuitos eléctricos de potencia. La electrónica de potencia se basa en primer término, en la conmutación de dispositivo semiconductores de potencia y la estrategia en la aplicación de la tecnología de los microprocesadores-minicomputadoras en el manejo de la energía y la velocidad de conmutación de dichos dispositivo. La electrónica de potencia tiene ya un lugar de importancia en la tecnología moderna y se utiliza en una gran diversidad de producto de alta potencia que incluyen fuentes de alimentación, controles de calor, motores, iluminación, sistema de propulsión de vehículos y sistema de corriente directa a ALTO VOLTAGE (HVDC), esta última de gran importancia en la transmisión de potencia en líneas de ALTA TENSION. OBJETIVOS GENERALES: Al finalizar este programa el estudiante estará en condiciones de : Tendrá los conocimientos de lo tópicos necesarios para el entendimiento y análisis de los elementos semiconductores de potencia y su creciente importancia en el desarrollo y aplicación en la ingeniería eléctrica en el control de la potencia eléctrica. DECANATO DE INGENÍERA E INFORMATICA E scuela de Ingeniería INFORMÁTICA Tendrá la habilidad para diseñar circuitos de estado sólido usando la electrónica de potencia en aplicaciones P monofásica trifásicas control R O GyR A M yAen el D E deAvelocidad S I G de N motores ATU eléctricos de c.d. y c.a. UNIDAD I. CARACTERÍSTICA DE LOS DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES OBJETIVOS PARTICULARES : Al finalizar esta unidad el estudiante estará en condiciones de: Entenderá las bases conceptuales de la electrónica de potencia como conjunción de la energía, la electrónica y el control, con el uso de los semiconductores manejando miles de amperios y voltios. Analizará los dispositivos básicos semiconductores que constituyen los circuitos de potencia, sus características y curvas. Obtendrá los circuitos básicos, fórmulas y procedimientos para el diseño con elementos semiconductores de potencia a través de matrices de conmutación. CONTENIDO PROGRAMATICO: 1.1- Aplicaciones de la Electrónica de potencia y su historia. 1.2- Dispositivos semiconductores de potencia . 1.3- Características de control de los dispositivos de potencia. 1.4- Tipos de circuitos eléctricos de potencia. 1.5- Características de diodos de potencia. 1.6- Diodos conectados en serie y/o paralelo y su modelo spice. 1.7- Características delos tiristores . 1.8- Modelo del Tiristor de los transistores. 1.9- Tiristor de control de fase. 1.10- Tiristor de conmutación rápida. 1.11- Tiristor desactivado por compuerta. 1.12- Tiristores de tríodo bidereccional. 1.13- Tiristores de conducción inversa. 1.14- Tiristores de inducción esticas 1.15- Operación en serie de tiristores. 1.16- Operación en paralelo de tiristores. 1.17- Modelo spice para el Tiristor RA DECANATO DE INGENÍERA E INFORMATICA E scuela de Ingeniería INFORMÁTICA PROGRAMA DE ASIGNATURA UNIDAD II. CIRCUITOS DE CEBADO Y REDES DE PROTECCIÓN PARA LADi/dt y dv/dt OBJETIVOS PARTICULARES : Al finalizar esta unidad el estudiante estará en condiciones de : conocerá los dispositivos semiconductores de disparo y los circuitos para el cebado de tiristores y triacs. 2Conocerá los efectos de la di/dt y dv/dt en los circuitos de comunicación con elementos semiconductores de potencia y las redes de protección para minimizarlas fórmulas y ábacos para los cálculos de las mismas. CONTENIDO PROGRAMATICO: 2.1 Disparo en c.c 2.2 Disparos en c.a. 2.3 Conmutación natural. 2.4 Conmutación forzada. 2.5 Disparo por impulso o trenes de onda: Conmutación por pruebas resonante, complementaria, por pulso eterno, del lado de la carga, del lado de la línea. 2.6 Disparo por circuito desfasador 2.7 Disparo por UJT 2.8 Disparo mediante SUS, SBS,PUT 2.9 Disparo mediante diodo Shockley y lámpara neón. 2.10 Disparo mediante transistores, diac y quadracs. 2.11 Disparo mediante circuitos integrados. 2.12 Limitaciones por di/dt y dv/dt. 2.13 Protección contra la di/dt 2.14 Protección contra la dv/dt. 2.15 Diagramas de cálculo de la red RC y los ábacos. UNIDAD III. CIRCUITOS RECTIFICADORES OBJETIVOS PARTICULARES: Al finalizar esta unidad el estudiante estará en condiciones de : Analizar los diferentes elementos que componen los circuitos rectificadores de c.a a c.d. Conocerá los principios de operación de los rectificadores de media y onda completa : Monofásicas y polifásicas. DECANATO DE INGENÍERA E INFORMATICA E scuela de Ingeniería INFORMÁTICA CONTENIDO PROGRAMATICO: PROGRAMA DE ASIGNATURA 3.1 Diodos en carga RC,RL,LC,RLC. 3.2 Diodos de marcha libres 3.3 Recuperación de la energía atrapada con un diodo 3.4 Rectificadores monofásicos de media onda. 3.5 Parámetros de rendimiento. 3.6 Rectificadores monofásicos de onda completa. 3.7 Rectificadores monofásicos de onda con carga RL. 3.8 Rectificadores multIfase en estrella. 3.9 Rectificadores trifásicos en puente 3.10 Rectificadores trifásicos con carga RL. 3.11 Diseño de circuitos rectificadores. 3.12 Voltaje de salida con filtro LC. 3.13 Efectos de la Inductancias de la fuente y de la carga. UNIDAD IV. CONVERTIDORES CD Y CA OBJETIVOS PARTICULARES. Al finalizar esta unidad el estudiante estará en condiciones de: Estudiará los principios de operación del convertidor monofásico y trifásico. Aprenderá los circuitos y esquema básicos y Estándares para la construcción de convertidores. CONTENIDO PROGRATICO: 4.1 Principios de operación del convertidor controlado por fase. 4.2 Semiconvertidores monofásicos. 4.2.1 Semiconvertidores monofásicos con carga RL. 4.3 Convertidores monofásicos duales. 4.4 Convertidores monofásicos en serie. 4.5 Convertidores trifásicos de media onda. 4.6 Semiconvertidores trifásicos. 4.6.1 Semiconvertidores trifásicos con carga R.L. 4.7 Convertidores trifásicos completos. 4.7.1 Convertidores trifásicos completos con carga R.L. 4.8 Convertidores trifásicos duales. 4.9 Mejoras al factor de potencia. 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 DECANATO DE INGENÍERA E INFORMATICA Control del ángulo de extinción. E s c del u eángulo l a simétrico. de Ingeniería INFORMÁTICA Control Control por modulación del ancho de pulso. P RdeOpulso. GRAM Modulación senoidal del ancho Diseño de circuitos convertidores. Efectos de la inductancia de carga. Circuitos de disparo. A DE ASIGNATURA UNIDAD V. INTERRUPTORES ESTATICOS OBJETIVOS PARTICULARES: Al finalizar esta unidad el estudiante estará en condiciones de : Conocerá los elementos de estado sólido utilizados como relees o interruptores estáticos o de estado sólido. Interpretará una matriz de conmutación y diseñará circuito de disparo para la construcción de estos conmutadores. CONTENIDO PROGRAMATICO: 5.1 Interruptores monofásicos de c.a. 5.2 Interruptores trifásicos de c.a. 5.3 Interruptores inversores trifásicos. 5.4 Interruptores de c.a. para transferencia de bus. 5.5 Interruptores de c.d. 5.6 Relevadores de estado sólido. 5.7 Diseño de interruptores estáticos. UNIDAD VI. FUENTES DE PODER OBJETIVOS PARTICULARES : Al finalizar esta unidad el estudiante estará en condiciones de: Conocerá los componentes y circuitos de una fuente de alimentación de potencia. Aprenderá a calcular y diseñar fuentes de poder. CONTENIDO PROGRAMATICO: 6.1 Fuentes de poder (generalidades). DECANATO DE INGENÍERA E INFORMATICA 6.2 Fuentes de poder en c.d. en modos de conmutación. E s cdeupoder e l aen c.d. d eresonantes. Ingeniería INFORMÁTICA 6.3 Fuentes 6.4 Fuentes de poder bidireccionales de c.a PROGRAMA DE ASIGNATURA METODOLOGÍA LA METODOLOGÍA EN LA IMPARTICION DE LA ASINATURA ES LA SIGUIENTE: Exposiciones del profesor. Discusiones dirigidas y trabajos en forma grupal. Demostraciones de funcionamiento, mediante el uso de Pspice. Diseño de circuitos aplicados a requerimiento reales de las industrias del país. EVALUACIÓN: Sigue la Metodología establecida por UNAPEC : 1ra. Evaluación parcial : Examen escrito Proyectos 2da.Evaluación parcial : Examen escrito Proyectos y practica Prueba Final Total 35 puntos 20 puntos 15 puntos 35 puntos 20 puntos 15 puntos 30 puntos 100 puntos BIBLIOGRAFIA: Libro de texto: 1- Electrónica de Potencia 2da. Edición. Autor: Mamad H. Rashid, Prentice may, 1995 2- Power Eléctronic. DECANATOAutor: DE INGENÍERA E INFORMATICA P C Sen, Mc Grau Hill, 1999 E scuela de Ingeniería INFORMÁTICA 3- Power Eléctrooc. Autor: P R M Singh, Mc M Grau ODG RA AHill, 1998 DE ASIGNATURA 4- Tiristores y Triac Autor: Henry Lilin., editorial Mar combo, 1993