Cuestionario. Electronica de potencia

Cuestionario:

3.1. Simular el Circuito con SCR y mostrar el comportamiento del SCR mediante un osciloscopio del simulador. Explique el funcionamiento de todo el proceso de la aplicación.

Cuando el sistema está conectado a la red de 220 V AC, esta alimenta un transformador que reduce el voltaje a un nivel más seguro y útil para los componentes electrónicos. En condiciones normales (con energía de red disponible), el SCR permanece apagado, actuando como un interruptor abierto que impide el paso de corriente desde la batería hacia la carga (por ejemplo, una lámpara de emergencia). En este estado, el circuito prioriza la alimentación de la carga desde la red eléctrica.

Cuando ocurre una interrupción de energía eléctrica (corte de corriente AC), el transformador deja de suministrar voltaje. En este momento, entra en acción una fuente de respaldo (la batería de 6 V DC). Para activar la conexión entre esta batería y la carga, se aplica un pulso de corriente a la compuerta del SCR. Este pulso activa el SCR, que cambia de estado: de no conducción a conducción.

Una vez activado, el SCR permite el paso de corriente desde la batería hacia la carga, encendiendo la lámpara automáticamente. Este comportamiento se mantiene incluso si el pulso de disparo ya no está presente, gracias a la característica de "auto-retención" del SCR: el componente seguirá conduciendo mientras la corriente se mantenga por encima de cierto nivel llamado corriente de retención.

Cuando vuelve la energía eléctrica o se interrumpe la corriente de la batería, el SCR se apaga automáticamente, regresando a su estado de no conducción, y el circuito vuelve a su estado inicial.

El osciloscopio en la simulación permite observar gráficamente este comportamiento, mostrando cómo el voltaje en los terminales del SCR cambia bruscamente al activarse (pasando de un valor alto a uno bajo), y cómo se mantiene en conducción hasta que se cumple alguna de las condiciones de apagado.

3.2. Realizar al menos dos modificaciones significativas de todos los dispositivos mostrados en la imagen de la aplicación, sin variar el funcionamiento del circuito. Explicar el comportamiento del circuito ante estos cambios.

Modificación 1: Sustituir el SCR T106D1 por un C106M

• Descripción: Cambiar el modelo de SCR utilizado por otro de características similares pero con mayor capacidad de corriente, como el C106M.
• Comportamiento: El circuito seguirá funcionando igual, ya que el nuevo SCR también se activa por un pulso en la compuerta y permite la conducción entre ánodo y cátodo. Sin embargo, ahora el circuito podrá manejar cargas de mayor corriente con mayor seguridad, mejorando la robustez del sistema sin alterar su lógica de operación.

Modificación 2: Aumentar el valor de la resistencia en serie con la compuerta del SCR

• Descripción: Incrementar el valor de la resistencia que limita la corriente hacia la compuerta del SCR (por ejemplo, de 220 Ω a 470 Ω).
• Comportamiento: Esta resistencia limita el pulso de corriente que activa el SCR. Al aumentarla, el pulso será más débil, pero mientras siga siendo suficiente para superar el umbral de activación del SCR, el comportamiento del circuito no cambiará. Sin embargo, esto podría hacer que el encendido sea un poco más lento o menos sensible, dependiendo de la señal de disparo, aunque en general seguirá funcionando correctamente.

3.3. Indicar que ventajas y desventajas tiene el circuito desarrollado en cuanto a aspectos físicos, económicos y de ahorro energético.

Ventajas

Físicas:

• El circuito es compacto, ya que utiliza pocos componentes (SCR, diodos, resistencias, transformador).
• Fácil de montar en una placa de pruebas o en una PCB básica.
• Posee alta confiabilidad gracias al uso del SCR, que es robusto y duradero.

Económicas:

• Bajo costo de construcción, ya que los componentes usados son comunes y accesibles.
• Requiere poco mantenimiento, lo que reduce costos a largo plazo.
• No necesita sistemas complejos de control ni programación.

Ahorro energético:

• Solo consume energía de la batería cuando hay un corte de energía, lo que optimiza el uso de recursos.
• La eficiencia es alta porque el SCR actúa como un interruptor sin pérdidas significativas cuando está en conducción.

Desventajas

Físicas:

• El sistema es sensible a condiciones externas (temperatura, ruido eléctrico), lo que puede afectar el disparo del SCR si no está bien protegido.
• Puede necesitar disipación de calor si se usa con cargas mayores.

Económicas:

• Aunque barato en componentes, puede requerir una fuente de respaldo (batería) que debe mantenerse cargada o reemplazada periódicamente.
• No tiene protección ante errores de conexión o picos de voltaje, lo cual podría generar fallos si no se adicionan protecciones externas.

Ahorro energético:

• El transformador y algunos componentes pasivos consumen una pequeña cantidad de energía constantemente, aunque baja.
• En reposo, el circuito puede mantener un consumo mínimo que, acumulado, puede representar un pequeño gasto energético si no se optimiza.

3.4. Mencione al menos 03 otras aplicaciones específicas dónde puede emplearse un SCR. Explique cada una de ellas.

1. Reguladores de intensidad de luz (dimmers):
El SCR se utiliza para controlar el nivel de brillo de lámparas incandescentes. Al ajustar el ángulo de disparo del SCR dentro del ciclo de la corriente alterna, se puede controlar cuánta energía llega a la lámpara. Esto permite variar la iluminación de forma eficiente sin perder energía en forma de calor, como sucede con los resistores.

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