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Dispositivos electrónicos de protección

Se presentan los principales elementos electrónicos de protección utilizados en la electrónica de potencia
by

luis lapham

on 19 September 2011

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Transcript of Dispositivos electrónicos de protección

DISIPADORES DE CALOR FUSIBLES VARISTORES FILTROS DE ARMONICAS FILTRO SNUBBER CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE LOS FUSIBLES.

Tensión nominal: tensión para la que ha sido previsto su funcionamiento, los valores más habituales son: 250, 400, 500 y 600 v en baja tensión, también existen fusibles para alta tensión, aunque en el rango de la media tensión.

Intensidad nominal: es la intensidad que puede soportar indefinidamente, sin sufrir ningún deterioro los componentes de dicho elemento. Los valores habituales son: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 355, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250 A.

Intensidad de fusión y de no fusión del fusible: la intensidad de fusión es la intensidad a la cual el fabricante asegura su fusión. La intensidad de no fusión es la máxima intensidad del fusible que el fusible es capaz de soportar con la seguridad de no fundir, entre la diferencia de estos valores se crea un banda de dispersión en la cual no puede asegurarse la fusión del fusible.

Curva de fusión: indican el tiempo de desconexión en función de la corriente para un fusible concreto.

El poder de corte: es la máxima corriente en valor eficaz que puede interrumpir un fusible. Se compone de una resistencia en serie con un condensador cerámico o de poliester sin polaridad. Su función es el de proteger at Tiristor contra disparos indeseables debidos a un alto dV/dt o ruido en la línea de corriente alterna. Sus valores típicos son de R=100 Ohms a 2 W y C= 0.1 uF a 250 V. La protección efectiva de sobre voltajes requiere que la energía del impulso o pico de tensión sea disipada por el supresor añadido para que garantice el correcto funcionamiento del sistema electrónico y la supervivencia de los circuitos electrónicos que lo forman.
Existe una gran variedad de dispositivos de protección contra transientes de voltaje: desde un simple resistor en serie con un condensador, hasta varistores de óxido metálico. En la gráfica siguiente se muestra, a manera de resumen, las principales características de cuatro tipos de supresores de voltaje.

Un varistor es una resistencia dependiente del voltaje aplicado. Es decir, a mayor voltaje aplicado presenta una menor resistencia al paso de la corriente eléctrica. Y de manera contraria, a menor voltaje va oponiendo una mayor resistencia hasta convertirse en un circuito abierto para el circuito que protege. En la grafica 3 se muestra su curva característica.

En un inicio la composición de los varistores fue a base de óxido de zinc, material que, a muy altas temperaturas produce cristales cerámicos indeseables. Luego surgieron los varistores de óxido metálico (GE-MOV), los cuales la energía es absorbida uniformemente por todo el cuerpo del varistor. Los varistores de óxido metálico están disponibles desde voltajes de 10V hasta 1000V, pueden soportar picos de corriente de hasta 25,000A y capacidades de energía de 600 Joules.
Las dos características mas importantes de un varistor son el voltaje RMS de corte y el trabajo soportado en Joules, pues normalmente los transientes de tensión pueden ser de hasta 2, 000 voltios, pero de una duración muy corta, del orden de unos pocos microsegundos. Los principales pasos para proteger a los dispositivos de potencia de sobre calentamientos son:
1.Estimar la potencia máxima que va a disipar el dispositivo electrónico.
2.Buscar en el manual de Tiristores las Rjc, y Rcs, así como la Temperatura máxima de operación del dispositivo a proteger.
3.Identificar el tipo de encapsulado del dispositivo (ver anexo 1).
4.Calcular la Rsa.
5.Seleccionar el disipador de aluminio comercial que cumpla con una resistencia térmica igual o menor a la calculada.
6.Montar el dispositivo al disipador, aplicando grasa de silicón entre los dos para llenar los pequeños huecos entre las dos superficies y así mejorar la transferencia de calor.
EJEMPLO DE APLICACIÓN.

A titulo de ejemplo determinaremos el disipador de calor necesario para proteger un TRIAC MAC210A8, los datos relevantes de este dispositivo son:
1.10 A – 600 V
2.Tj (max) = 125 C, Ta = 25 C
3.Rjc = 2.0 C/W, Rcs = 0 C/W
4.Encapsulado TO-220
5.P(max) = 16 W


Los datos anteriores son tomados del manual de tiristores de On Semiconductor. 5
Si aplicamos a la ecuación 4 los valores anteriores, obtenemos:
Rsa = 4.25 C/W
Ahora, resta seleccionar un disipador de aluminio comercial en el que se pueda montar el TRIAC de encapsulado tipo: TO-220, y que tenga una resistencia térmica igual o menor a 4.25 C/W. Acudimos, vía INTERNET, a un distribuidor mayorista de componentes electrónicos (Mouser Electrónics). 6
En este catalogó se encuentra dos posibles disipadores que cumplen la restricción de la Rsa y estos son los disipadores de la figura D marca AAVID (ver anexo 2).
Finalmente, con una copia de la hoja del catálogo de Mouser (u otro distribuidor), se hace un tour por las tiendas de electrónica locales para encontrar el disipador comercial más aproximado al calculado. DESCARGADOR DE GAS (SPARK GAP) DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE PROTECCIÓN El descargador de Gas, una vez disparado por ionización del gas interior, reduce la tensión de alimentación hasta su tensión de arco, y pueden absorber picos de energía mayores que los varistores. Los equipos eléctricos modernos requieren una energía de calidad
Los equipos eléctricos modernos imponen unas estrictas exigencias respecto a la estabilidad de la tensión y la calidad de la energía. La red de transmisión debe estar libre de armónicos y otras perturbaciones eléctricas.

Si se instalan filtros de armónicos se consiguen varios beneficios:

* Mayor factor de potencia, mejor estabilidad de tensión y menores pérdidas en la red
* Filtrado de armónicos del sistema
* Ausencia de problemas de resonancia y de amplificación de las perturbaciones eléctricas.

Una red “limpia” impone una carga mucho menor sobre los equipos y aumenta la duración de éstos, lo que se traduce en menores costes de mantenimiento y de sustitución de equipos gastados.

Problemas que pueden causar los armónicos

* Mayores pérdidas, por ejemplo, las máquinas funcionarán con temperaturas más altas y pueden sobrecalentarse.
* Problemas de resonancia entre las partes inductiva y capacitiva de la red de transmisión
* Funcionamiento defectuoso de los sistemas de control, ya que los equipos de medida electrónicos, los relés, etc. están dimensionados para la frecuencia fundamental
* Sobrecarga de los condensadores, que deriva en mal funcionamiento y envejecimiento prematuro.
* Interferencias con telecomunicaciones y ordenadores.
* Perturbaciones en los sistemas de control del rizado
* Intensidades de corriente elevadas en los conductores neutros.
Existen tres tipos básicos de filtro:

* El filtro de paso de banda, que está ajustado a una frecuencia determinada.
* El filtro de doble banda está ajustado a dos frecuencias.
* El filtro de paso alto filtra las frecuencias superiores a la frecuencia ajustada. En ciertos casos, se puede instalar un filtro de paso alto como un filtro tipo C, que se utiliza cuando se compensan hornos de arco y convertidores de ciclo.

Una instalación de filtro incluye normalmente de 1 a 3 filtros de paso de banda, cada uno de los cuales filtra una frecuencia determinada. También pueden aplicarse combinaciones con filtros de paso alto que están abiertos para las frecuencias mayores. Por: Luis F. Lapham
¡Gracias por su atención! dREFERENCIAS


1.Rashid, M. H. Electrónica de potencia: Circuitos, dispositivos y aplicaciones. Pearson Educación. México DF/2ª Edición/1997. 702 páginas.
2.Gualda, J.A. Martínez , P.M. Electrónica industrial: Técnicas de potencia. Alfaomega Marcombo. México DF/2ª Edición/1992. 477 páginas.
3.Mohan, Ned. Undeland, Tore. Robbins, William. Power Electronics. John Wiley & Sons, INC. EUA/3a Edición/2003. 802 páginas.
4.G.M. Electrónica. Tiristores y Triacs. [en línea]. Buenos Aires, Argentina. 2007. http://www.gmelectronica.com.ar/catalogo/pag100a103.html [consulta: 21 de mayo de 2007].
5.On Semiconductor. Tiristor Manual. [En línea: PDF]. EUA. <http://onsemi.com> [consulta: 24 de mayo de 2007]
6.Mouser electronics. Online Catalog. [En línea: PDF]. 2007. EUA. http://www.mouser.com/catalog/630/1624.pdf. [Consulta: 24 de Mayo de 2007].
REFERENCIAS


1.Rashid, M. H. Electrónica de potencia: Circuitos, dispositivos y aplicaciones. Pearson Educación. México DF/2ª Edición/1997. 702 páginas.
2.Gualda, J.A. Martínez , P.M. Electrónica industrial: Técnicas de potencia. Alfaomega Marcombo. México DF/2ª Edición/1992. 477 páginas.
3.Mohan, Ned. Undeland, Tore. Robbins, William. Power Electronics. John Wiley & Sons, INC. EUA/3a Edición/2003. 802 páginas.
4.G.M. Electrónica. Tiristores y Triacs. [en línea]. Buenos Aires, Argentina. 2007. http://www.gmelectronica.com.ar/catalogo/pag100a103.html [consulta: 21 de mayo de 2007].
5.On Semiconductor. Tiristor Manual. [En línea: PDF]. EUA. <http://onsemi.com> [consulta: 24 de mayo de 2007]
6.Mouser electronics. Online Catalog. [En línea: PDF]. 2007. EUA. http://www.mouser.com/catalog/630/1624.pdf. [Consulta: 24 de Mayo de 2007].
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