Electrónica de Potencia: Dispositivos, Convertidores y Control de Motores

Cuestionario de Electrónica de Potencia: Conceptos Fundamentales y Aplicaciones

1. Preguntas de Opción Múltiple

1. Un convertidor AC-AC puede ser:
   • a) Un transformador.
2. Un convertidor DC-AC transforma:
   • c) Una señal de corriente continua en otra de corriente alterna.
3. ¿Cuál de estos componentes no es un transistor?
   • d) GTO.
4. Un rectificador no controlado trifásico utiliza:
   • c) Seis diodos.
5. ¿Cuál de estas características no es propia de los transistores IGBT?
   • a) Se controlan por corriente en el terminal de puerta.
6. ¿Cuál es el principal modo de funcionamiento de los dispositivos de electrónica de potencia?
   • d) Conmutación.
7. Un SCR es:
   • b) Un diodo controlado.
8. Un puente se utiliza para:
   • c) Invertir el sentido de giro de los motores de corriente continua.
9. Los terminales de un tiristor se denominan:
   • c) G-S-0.
10. El control por ángulo de fase en un TRIAC se utiliza para:
    • a) Controlar la potencia en una carga de corriente alterna.

2. Preguntas de Desarrollo y Esquemas

2.1. Inversión del Sentido de Giro de un Motor DC

¿Cómo se invierte el sentido de giro de un pequeño motor de corriente continua?

Para invertir el sentido de giro de un motor de corriente continua (DC), es necesario invertir la polaridad de la tensión aplicada a sus terminales. Esto se puede hacer mediante un circuito en puente H, el cual permite controlar la dirección de la corriente en el motor.

2.2. Símbolo y Terminales del MOSFET de Potencia de Canal N

Dibuja el símbolo del MOSFET de potencia de canal N y nombra cómo se denominan sus terminales.

2.3. Símbolo y Terminales del IGBT

Dibuja el símbolo del IGBT y di cómo se denominan sus terminales:

2.4. Diferencias entre DIAC y TRIAC

Explica las diferencias entre el DIAC y el TRIAC.

• DIAC: Un DIAC es un dispositivo semiconductor de la familia de los tiristores, cuyo circuito equivalente corresponde con dos diodos conectados en antiparalelo.
• TRIAC: Un TRIAC es el equivalente a dos tiristores conectados en antiparalelo, en los cuales los terminales de puerta G se encuentran unidos en un mismo punto y se controlan a la vez.

2.5. Circuito Equivalente y Símbolo del TRIAC

Dibuja el circuito equivalente de un TRIAC y su símbolo con la identificación de terminales.

2.6. Diferencias entre GTO y SCR

¿Cuáles son las diferencias entre un GTO y un SCR?

• SCR: Es un dispositivo semiconductor que permite conmutar cargas como si de un interruptor se tratase. La parte de potencia, que controla la carga, se comporta de forma similar a un diodo. Sin embargo, a diferencia de este, el tiristor dispone de un terminal o patilla denominada puerta o gate, que se utiliza para controlar a voluntad el paso o no de corriente.
• GTO: El tiristor GTO nació para solucionar los inconvenientes que presentan los SCR de mantenerse cebados o en conducción, a pesar de retirarse corriente de control del terminal de puerta.

2.7. Rectificador Controlado de Media Onda con un Tiristor

Utilizando un solo tiristor, ¿cómo crees que se podría hacer un rectificador controlado de media onda? Dibuja el esquema de potencia y explícalo brevemente.

En este tipo de rectificadores, la dificultad recae en sincronizar el control de fase de cada una de las puertas de los tiristores que intervienen en el circuito.

2.8. Comparación de Transistores de Potencia (MOSFET, BJT, IGBT)

Compara, nombrando algunas de sus características principales, los transistores de potencia MOSFET, BJT y IGBT.

2.9. Rectificador Trifásico de Media Onda

Dibuja un rectificador trifásico de media onda y grafica su señal de salida y las de entrada.

2.10. Tipos de Convertidores AC-DC

¿Cuáles son los dos tipos de convertidores de AC-DC que existen?

• Convertidores lineales.
• Convertidores conmutados.

3. Preguntas Adicionales y Esquemas Específicos

3.1. Funcionamiento del Optodiac

Explica el funcionamiento del optodiac y dibuja su símbolo.

Un optodiac es un dispositivo optoelectrónico formado por un LED y un DIAC en un solo encapsulado. Cuando se aplica una señal al LED, este emite luz que incide sobre el DIAC, activándolo. Se usa comúnmente para disparar TRIACs de forma aislada galvánicamente.

3.2. Circuito Equivalente de un Tiristor con Transistores

Dibuja cuál es el circuito de transistores equivalente a un Tiristor.

3.3. Circuito Pasivo de Control del Ángulo de Conducción de un TRIAC

Dibuja el circuito pasivo de control del ángulo de conducción de un TRIAC.

3.4. Esquema de un Rectificador Trifásico Totalmente Controlado

Dibuja el esquema de un rectificador trifásico totalmente controlado.

3.5. Esquema de un Rectificador Monofásico en Puente Semicontrolado

Dibuja el esquema de un rectificador monofásico en puente semicontrolado. ¿Por qué se denomina así?

Se llama “semicontrolado” porque:

• Solo dos de los cuatro elementos son controlables (SCRs).
• Los otros dos son diodos, que conducen automáticamente cuando están polarizados.

3.6. Control de Motor DC con Aislamiento Galvánico

Dibuja el circuito que permite controlar un motor DC en un único sentido con un transistor de potencia, y en el que además la zona de control y de potencia deben estar separadas galvánicamente.

3.7. Disparo de un SCR en Corriente Alterna: Tramos 1 y 2

En relación al disparo de un SCR en corriente alterna, di qué representan en la figura los tramos de la señal marcados 1 y 2.

Tiene dos estados: bloqueado (OFF), que impide el paso de la corriente, o activo (ON), que permite el paso de la corriente a través de él.

3.8. Transistor para Control de Motores de Alta Potencia

Si queremos realizar el control de un motor de mucha potencia, ¿con qué tipo de transistor realizaremos la parte de potencia?

• BJT
• Power MOSFET
• IGBT

3.9. Configuraciones para Control de Sentido de Giro de Motor DC

Nombra dos tipos de configuraciones con transistores que se pueden utilizar para controlar el sentido de giro de un motor de continua.

• Puente H
• Relés con transistores

3.10. Convertidor para Instalación Solar (DC a AC)

Tenemos una instalación solar, pero queremos utilizar electrodomésticos que funcionan en corriente alterna. ¿Qué tipo de convertidor necesitaríamos para utilizarlos en dicha instalación?

• Convertidores DC-AC.