rectificador media onda no cont. (recuperado)
Post on 04-Aug-2015
392 Views
Preview:
TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO, INGENIERÍA ELECTRÓNICA, ELECTRÓNICA INDUSTRIAL
LABORATORIO I
1
Resumen—En el presente laboratorio se analiza los efectos de
una carga inductiva sobre los rectificadores de media onda y
se implementa la correspondiente solución, se comprueba la
relación entre valor rms y valor pico de la red monofásica y se
analiza las posibles causas del error.
Palabras clave—Valor rms, valor medio, voltaje pico.
Abstract—In this laboratory analyzes the effects of an
inductive load on the half-wave rectifier and the
corresponding solution is implemented, it checks the
relationship between peak and rms value of single phase and
discusses the possible causes of the error.
Key words— Rms value, average value, peak voltage.
I. OBJETIVOS
Medir la señal de la red pública y comprobar la
relación y significado entre valor rms y valor
pico.
Implementar el rectificador de media onda con
carga inductiva.
Adicionar diodo antiparalelo para aminorar los
efectos del inductor sobre el rectificador.
II. INTRODUCCIÓN
En electrónica, un rectificador es el elemento o
circuito que permite convertir la corriente alterna en
corriente continua. Esto se realiza utilizando diodos
rectificadores, ya sean semiconductores de estado
sólido, válvulas al vacío o válvulas gaseosas como
las de vapor de mercurio.
Dependiendo de las características de la
alimentación en corriente alterna que emplean, se
les clasifica en monofásicos, cuando están
alimentados por una fase de la red eléctrica, o
trifásicos cuando se alimentan por tres fases.
Atendiendo al tipo de rectificación, pueden ser de
media onda, cuando sólo se utiliza uno de los
semiciclos de la corriente, o de onda completa,
donde ambos semiciclos son aprovechados [1].
III. RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA
En la practica los rectificadores de media onda se
utilizan en aplicaciones de baja potencia debido a
que estos introducen sobre el sistema de red alterna,
corriente media con contenido diferente de cero lo
cual ocasiona problemas de saturación en las
máquinas eléctricas, en especial en los
transformadores [2].
Fig. 1 Rectificador de media onda.
Para activar el diodo o derrumbar la barrera de
potencial de la juntura NP, se requiere su
polarización en directo, es decir, que el ánodo sea
más positivo que el cátodo ( ), mientras que
para su desactivación se requiere que la corriente
que circula por el dispositivo sea igual a cero, una
forma de lograr esto es polarizando el dispositivo en
inverso, es decir con tensión ánodo-cátodo negativa
( ), o esperar que la corriente pase
naturalmente por cero ( ( ) ), esto trae como
consecuencia que el apagado del diodo dependa de
la naturaleza de la carga, en pocas palabras del
adelanto o atraso del cruce por cero de la corriente
con respecto a la tensión [3].
A. Carga resistiva
El puente esta alimentado por una fuente alterna de
forma sinusoidal dada por la expresión: ( )
√ ( )
Rectificadores de Media Onda no Controlados Arnold Alejandro Cruz, Gerardo Andrés López, Anderson Fajardo Londoño, Juan David Valenzuela
UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO, INGENIERÍA ELECTRÓNICA, ELECTRÓNICA INDUSTRIAL
LABORATORIO I
2
Fig. 2 Rectificador carga resistiva.
Para encontrar la tensión, corriente media y efectiva
se aplicara la definición vista en la teoría en el
intervalo del periodo en donde la función esta
definida, que es entre el ángulo de encendido ( )
hasta el de apagado ( ) [4].
Tensión media:
√
Corriente media:
Tensión efectiva:
√
Corriente efectiva:
√
B. Carga resistiva-inductiva
El puente esta alimentado por una fuente alterna de
forma sinusoidal dada por la expresión: ( )
√ ( ) [5].
Fig. 3 Rectificador carga resistiva-inductiva.
Tensión media:
√
( ( ))
Corriente media:
Tensión efectiva:
√
(
( )
)
Corriente efectiva:
√
√
∫ ( ( ) ( )
( ))
C. Carga inductiva
El puente esta alimentado por una fuente alterna de
forma sinusoidal dada por la expresión: ( )
√ ( )
Fig. 4 Rectificador carga inductiva.
Considerando el diodo ideal, es decir que su tensión
de ruptura es cero, el ángulo de encendido del diodo
para esta fuente sinusoidal se obtiene cuando el
diodo se polariza en directo durante el semiciclo
positivo de la sinusoide.
Para encontrar el ángulo de apagado es necesario
encontrar cuando la corriente pasa naturalmente por
cero ( ( ) ) [6].
Tensión media:
Corriente media:
√
Tensión efectiva:
UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO, INGENIERÍA ELECTRÓNICA, ELECTRÓNICA INDUSTRIAL
LABORATORIO I
3
Corriente efectiva:
√
D. Con diodo de descarga libre carga RL
El puente esta alimentado por una fuente alterna de
forma sinusoidal dada por la expresión: ( )
√ ( )
Fig. 5 Rectificador con diodo de descarga libre carga
RL.
Considerando el diodo principal ideal, es decir que
su tensión de ruptura es cero, el ángulo de
encendido del diodo para esta fuente sinusoidal se
obtiene cuando el diodo se polariza en directo
durante el semiciclo positivo de la sinusoide, por lo
cual y .
Para el diodo de descarga libre o número dos el cual
se encuentra en paralelo con la carga, su
polarización en directo se alcanza en el semiciclo
negativo de la onda sinusoidal por lo tanto
y . Al encender el diodo dos, este le da un
camino de circulación a la corriente de la carga,
asumiendo la totalidad de la corriente del diodo
principal permitiendo el apagado del mismo [7].
Tensión media:
√
Corriente media:
√
Tensión efectiva:
√
Corriente efectiva:
√
IV. PROCEDIMIENTO
A. Medición de la red pública
Se lleva cabo el montaje del circuito con una
lámpara para realizar las mediciones del valor pico,
valor rms y valor medio de la red pública. Se
procede a conectar el supresor de tierra al
osciloscopio con la finalidad de proteger el equipo
realizando así las mediciones de manera segura y
con cierta disminución en los márgenes de error.
B. Rectificador de media onda carga inductiva
Se implementa el circuito rectificador de la Fig. 6
para observar y analizar los efectos del inductor
sobre la rectificación, se procede a realizar las
mediciones correspondientes a los valores rms,
medio y pico.
El siguiente diagrama corresponde al circuito
realizado:
Fig. 6 Rectificador de media onda carda inductiva.
C. Rectificador de media onda con diodo de
descarga
Se implementa el diodo de descarga de forma
paralela a la carga inductiva del circuito anterior
(Fig. 6) y se procede a realizar las mismas
mediciones sobre el siguiente montaje:
Fig. 7 Rectificador de media onda con diodo de
descarga.
UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO, INGENIERÍA ELECTRÓNICA, ELECTRÓNICA INDUSTRIAL
LABORATORIO I
4
V. RESULTADOS Y ANÁLISIS
A. Medición de la red pública
A continuación se presentan los resultados
obtenidos de las mediciones realizadas a la red de
energía:
Tabla 1.
Resultados medición red pública.
Símbolo Práctico
165,77V
Al realizar la medición del valor rms de la red se
procede a verificar la relación de esta con el valor
pico de la señal, confirmando de esta manera la
veracidad de dicha relación. Se observa además que
la señal de la red pública presenta una forma
periódica en donde cada semiciclo positivo se anula
con su correspondiente semiciclo negativo puesto
que al medir su valor medio a través del multímetro
se obtiene un valor aproximado a cero lo que
confirma la forma sinusoidal de la red pública.
B. Rectificador de media onda carga inductiva
Realizando el análisis transitorio a través de Orcad
se obtiene los siguientes resultados:
Fig. 8 Análisis transitorio rectificador carga inductiva.
En esta gráfica se observa los valores negativos que
alcanza el voltaje de salida debido a la presencia de
la inductancia. En este caso la corriente no puede
cambiar de sentido debido al diodo, por lo tanto el
inductor mantiene la corriente aún en el semiciclo
negativo hasta que se haya descargado totalmente.
A continuación se muestra la gráfica obtenida a
través del osciloscopio exponiendo así las
similitudes entre lo simulado y lo práctico:
Fig. 9 Resultado práctico rectificador carga inductiva.
Las siguientes tablas (Tabla 2. y Tabla 3.) enseñan
los resultados obtenidos con su respectivo cálculo
de error:
Tabla 2.
Resultados de la fuente.
Símbolo Simulado Práctico
Siendo la figura siguiente la señal de la fuente de
alimentación del circuito:
Fig. 10 Resultado práctico señal alimentación.
Tabla 3.
Resultados de la carga.
Símbolo Simulado Práctico
UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO, INGENIERÍA ELECTRÓNICA, ELECTRÓNICA INDUSTRIAL
LABORATORIO I
5
C. Rectificador de media onda diodo de descarga
Se realiza el análisis transitorio a través de Orcad y
se obtiene los siguientes datos:
Fig. 11 Análisis transitorio rectificador con diodo de
descarga.
En donde se observa la corrección del problema del
montaje anterior (sin diodo de descarga)
obteniéndose así la rectificación de media onda de
la señal de entrada.
Comparando con la medición realizada a través del
osciloscopio se observa la similitud en las formas de
onda generadas de manera simulada y práctica.
Fig. 12 Resultado práctico rectificador con diodo de
descarga.
Las siguientes tablas (Tabla 4. y Tabla 5.) enseñan
las mediciones obtenidas con su respectivo cálculo
de error:
Tabla 4.
Resultados de la fuente.
Símbolo Teórico Simulado Práctico Error T-P
Tabla 5.
Resultados de la carga.
Símbolo Simulado Práctico
VI. CONCLUSIONES
Se concluye con esta práctica que su
funcionamiento es muy exacto y preciso en cuanto a
la rectificación, se pudo observar las diferentes
cualidades que presenta el rectificador de media
onda cuando se conecta a distintos tipos de cargas.
El laboratorio deja conocer muchos conceptos
necesarios para el diseño de convertidores AC a
DC.
El tipo de corriente más frecuente en la vida real es
la corriente alterna, por ser más fácil de transportar
a largas distancias. Ya se ha visto que algunas veces
puede ser necesario proteger al circuito de
inversiones de polaridad causadas por despistes del
usuario; por el mismo motivo es necesario proteger
el circuito conectando un diodo en serie con el
generador de alterna y una resistencia en paralelo a
ambos.
REFERENCIAS
[1] http://es.wikipedia.org/wiki/Rectificador [2] Electrónica de potencia, Aspectos Generales y
Convertidores Electrónicos, Alexander Bueno Montilla,
Universidad Simón Bolívar, página 57.
[3] Electrónica de potencia, Aspectos Generales y
Convertidores Electrónicos, Alexander Bueno Montilla,
Universidad Simón Bolívar, páginas 57-58.
[4] Electrónica de potencia, Aspectos Generales y
Convertidores Electrónicos, Alexander Bueno Montilla,
Universidad Simón Bolívar, páginas 59-61.
[5] Electrónica de potencia, Aspectos Generales y
Convertidores Electrónicos, Alexander Bueno Montilla,
Universidad Simón Bolívar, páginas 62-66.
[6] Electrónica de potencia, Aspectos Generales y
Convertidores Electrónicos, Alexander Bueno Montilla,
Universidad Simón Bolívar, páginas 70-73.
[7] Electrónica de potencia, Aspectos Generales y
Convertidores Electrónicos, Alexander Bueno Montilla,
Universidad Simón Bolívar, páginas 75-82.
UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO, INGENIERÍA ELECTRÓNICA, ELECTRÓNICA INDUSTRIAL
LABORATORIO I
6
ANEXOS
Figuras correspondiente a cada análisis:
Fig. 8 Análisis transitorio rectificador carga inductiva.
Fig. 9 Resultado práctico rectificador carga inductiva.
UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO, INGENIERÍA ELECTRÓNICA, ELECTRÓNICA INDUSTRIAL
LABORATORIO I
7
Fig. 10 Resultado práctico señal alimentación.
Fig. 11 Análisis transitorio rectificador con diodo de descarga.
UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO, INGENIERÍA ELECTRÓNICA, ELECTRÓNICA INDUSTRIAL
LABORATORIO I
8
Fig. 12 Resultado práctico rectificador con diodo de descarga.
top related