cadillo previo 1

LABORATORIO DE ELECTRONICA DE POTENCIA 2013

INFORME PREVIO1. Conectar la "tarjeta de red" a la toma de red y verificar con el osciloscopio que se

obtiene una tensión senoidal de salida de 32 Veff (aproximadamente), una vez encendido el interruptor. Medir con el multímetro el valor eficaz de dicha tensión senoidal. VSBC =............Veff

V1

311.127 Vpk 60 Hz 0°

T1

XMM1

XSC1

Tektronix

1 2 3 4 T

G

P

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2. Apagar el interruptor y conectar al transformador un diodo rectificador (BY255 ó BY299) y una carga de 31.3 ohm , de acuerdo con la configuración de la figura 1a (rectificador de media onda). Son válidos cualquiera de los dos diodos siguientes.

BY255: 1300 V/3 A BY299: 1000 V/2 A / <500 nsD1

BY228V1

311.127 Vpk 60 Hz 0°

T1R131.3 Ω

3. Dibujar la forma de onda de tensión y corriente en el secundario del transformador y tensión y corriente en bornes de la cargaEn el secundario:

En la carga:

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4. Dibujar la forma de onda de la tensión ánodo-cátodo del diodo rectificador. Para una carga máxima de 31.3 fi verificar la corriente directa por dicho diodo y su tensión inversa. Comprobar que el diodo rectificador está sobredimensionado.

Explica los tres oscilogramas anteriores:

Primer oscilograma:En el primer oscilograma podemos notar el voltaje que nos da el secundario, además podemos notar la forma de onda de la corriente.

Segundo oscilograma:En el segundo oscilograma podemos notar la tensión de la carga que podemos observar que se pone en 0 V en el semiciclo negativo de la onda esto se debe a que el diodo esta en polarización inversa y actua como circuito abierto.

Tercer oscilograma:Podemos observar la forma de la onda de la tensión entre el diodo como podemos observar en el semiciclo negativo el diodo estará como circuito abierto.

5. Medidas experimentales: Se van a efectuar medidas de valor de pico, medio y eficaz de tensión en la carga y en el secundario del transformador. Recordar que para carga resistiva y rectificadora de media onda obtenemos los siguientes resultados teóricos, donde Vm es el valor de pico:

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Valor medio: Vm /π

Valor eficaz: Vm /2

Las medidas podrán hacerse con el osciloscopio o con un multímetro. Aunque la medida con el osciloscopio es más inmediata no es tan precisa, además algunas medidas pueden no ser correctas o no pueden realizarse, así pues es conveniente medir con el multímetro o con el osciloscopio según el tipo de medida.

Las medidas con el multímetro solo serán correctas si se utiliza un instrumento "true RMS". Hay que tener en cuenta que cada medida debe realizarse seleccionando las opciones adecuadas. Concretamente hay que acoplar el instrumento en, ac+dc o ac según la medida a efectuar.

Medir con el osciloscopio el valor de pico de la tensión sobre la carga y a partir de este valor calcular, con las expresiones que se han dado, los valores medio, eficaz, y URMs_Ac- Anotarlos en la tabla.

Tensión de pico 45.20 VValor medio (Ud0) 14.38 VValor eficaz (Ue eK) 22.60 VValor URMS ac 17.43 V

Medir con el multímetro y anotar en la tabla.

Valor medio (U^) (DMM en V ) 13.79 VValor eficaz (Ucet1) (DMM en True-RMS) 17.62 VValor URMS_ac (DMM en ) 10.92 V

Comparar valores teóricos y experimentales y comprobar que se cumple la expresión:

U RMSac=2√U d , eff

2−U do2

Se sabe: Tensión pico del secundario :

U d ,eff=22.62VU do=14.4VU RMSac

=17.44V

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Medir con el multímetro el valor medio de la tensión en el secundario del transformador, (<Vsec>) y el valor eficaz

Valor medio 3.439 mVValor eficaz 31.99 V

¿Cuál es el valor medio esperado para la tensión en el secundario del transformador? ¿Es entonces coherente la medida efectuada? Explicar las posibles divergencias (tener en cuenta que el transformador de red está formado por un gran número de vueltas, lo que implica una gran resistencia en serie, tanto en primario como en secundario). Concretamente un posible modelo del transformador con los elementos necesarios a tener en cuenta puede ser

TR1

TRAN-2P2S

R1

20.75

R2

1.25

En el secundario tenemos 32 Veff entonces esperamos un valor medio de 20.37 V, pero podemos observar que hay un error en la medida entonces esto se debe a la resistencia del bobinado del primario y secundario que es casi el mismo nivel de ohmios q nuestra resistencia de carga.

Conclusiones:Este efecto podemos desaparecer poniendo una resistencia más grande de tal forma q podamos despreciar la resistencia del bobinado.

Visualizar la forma de onda de la tensión en el secundario del transformador. ¿Es el mismo el valor de pico de la tensión para los semiperiodos positivos y para los negativos? ¿Es el resultado coherente con las conclusiones del apartado anterior?

Al observar nuestro oscilograma de la tensión del secundario vemos que no es simétrico.

6. Medidas experimentales de los parámetros de rendimiento del rectificador de la figura 1a, tomando una carga resistiva de 31.3 Ohm.

Las medidas de corriente se efectuarán sabiendo la tensión sobre la carga y el valor resistivo de ésta

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Udo 13.79 V Pdc 6.08 WIdo 0.44 A Pac 14.99 WUd,eff 21.66 V n 0.41Id,eff 0.69 A ff 1.57Vrms-ac 16.7 V r 1.21Id_RMS_ac 0.53 A

7. Efectuar ahora diferentes medidas pero cambiando la resistencia de carga. La carga será ahora de 1k. Tensión de pico sobre la carga:

Tensión de pico 44.0 V

¿Es ahora diferente la tensión de pico sobre la carga respecto al caso con R = 31.3 ohm ? En caso afirmativo, ¿A que dos factores principales puede ser debido?

Podemos observar que la tensión difiere en un 1V.

Medir con el multímetro el valor medio de la tensión en el secundario del transformador, (<Vsec>) y el valor (Vsec_eff).

Valor medio (<VSK>) 31.98 VValor eficaz (,VSBC_effi; 3.949 mV

¿Ha cambiado el valor medio de la tensión en el secundario del transformador? ¿Por qué se produce este cambio respecto al caso R = 31.3 ohm?

No ha habido un cambio significativo.

8. Rectificador monofásico de media onda con carga RL.

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Como carga inductiva se toma el secundario de un pequeño transformador de red, cuya inductancia magnetizante es de 226 mH y la resistencia de 25.5 Q a la frecuencia de 100 Hz (medida tomada con el analizador de impedancias).

La parte resistiva de la carga será: Resistencia bobinada de 31.3 Ci (Realmente si debieran hacerse cálculos precisos hay que sumarle la introducida por el bobinado de la inductancia de carga).

Visualizar la tensión en bornes de la bobina, la corriente por el diodo rectificador y la tensión ánodo-cátodo del diodo rectificador.

D1

BY228V1

311.127 Vpk 60 Hz 0°

T1

R131.3 Ω

XSC1

Tektronix

1 2 3 4 T

G

P

L1

226mH

Bobina:

Diodo:

Explicar el efecto de la carga inductiva en la forma de onda de la tensión de salida

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Medir con el osciloscopio el valor de pico y con el multímetro los valores medio y eficaz de la tensión sobre la carga. A partir de la forma de onda realizar una medida del ángulo de extinción de la corriente Anotar los resultados en tabla adjunta.

Rectificador monofásico con carga inductiva

Tensión en la carga (V)Experimental

Valor de pico 32.6 VValor medio 13.8 VValor eficaz 17.6 VAngulo de extinción de la corriente

Realizar una comparación con los resultados obtenidos anteriormente con carga resistiva. Explicar posibles divergencias.

9. Tomar ahora como carga inductiva el primario del transformador de red ( L = 8.7 H & Rs = 851 ohm f=100 Hz, medido en el analizador de red). Observar como el ángulo de extinción de corriente ha aumentado considerablemente, debido al incremento en la constante de tiempo de la carga t=L/Rs acercándose a T/2. En el caso en que t=L/Rs fuese mayor de T/2 la corriente de carga no llegaría a anularse y estaríamos en un modo de funcionamiento continuo.

Dado el bajo valor de la corriente de carga, no es posible realizar su medida con la sonda de corriente DC. En su lugar se medirá la tensión VR entre extremos de la resistencia de 31.3 ohm en serie con la inductancia de carga siendo la = VR / 31.3 Ohm.

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CH1: Ud Escala:............B.T.CH2: VR Escala:............

10. Una vez analizado el montaje anterior, repetir los apartados con carga RL y L=226mH añadiendo un diodo volante en paralelo con la carga, tal como indica la figura 2.

Observar las formas de onda de tensión sobre la carga U0. Pueden aparecer tres tramos diferenciados, o sólo los dos primeros de la lista siguiente:

vd={Vmsen (wt )0<wt<π−V AK π<wt<φext0φext<wt<2π

D1

BY228V1

311.127 Vpk 60 Hz 0°

T1

R131.3 Ω

XSC1

Tektronix

1 2 3 4 T

G

P

L1

226mH D2BY228

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Tensión en bobina:

Tensión en carga

Viendo la tensión sobre la carga cuidadosamente. ¿Aparece el tercer tramos donde U0 = 0? ¿Cómo opera el rectificador en modo continuo o discontinuo?

El modo continuo del rectificador significa que el diodo nunca se corta entonces la corriente nunca se hace nula.El modo discontinuo cuando el diodo conmuta entonces la corriente llega a ser cero por el diodo abierto.

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Medir con el osciloscopio el valor de pico y con el multímetro los valores eficaces y medio de la tensión en la carga. Comentar la diferencia que aparece en el valor medio respecto al caso en que no habla diodo volante.

Tensión en la carga (V) Con diodo volante

Valor de pico Valor eficaz Valor medio

36.9 V 16.8 V 14.5 V

11. Justificar mediante la expresión adecuada la relación entre la tensión y la corriente por la bobina. ¿Qué tensión soporta la bobina cuando la corriente por ella es la máxima? Justificarlo.

12. Dibujar la corriente por la carga y la corriente por el diodo rectificador y volante y comparar con la corriente de carga del apartado 8.

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CH1: id Escala:........... B.T.

CH1. Idiodo rectificador Escala: …………………. B.T.:………………..

CH2: ldiodo volante Escala: ...

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