UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADOR INSTITUTO PEDAGÓGICO DE BARQUISIMETO

"LUIS BELTRÁN PRIETO FIGUEROA"DEPARTAMENTO DE EDUCACIÓN TÉCNICA

PROGRAMA DE ELECTRICIDAD INDUSTRIAL

GUÍA PRÁCTICA DE LABORATORIOENTRADAS SENOIDALES. RECTIFICACIÓN DE

MEDIA ONDA Y ONDA COMPLETA.

Autor: Docente en formación Luis Blanco

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADOR INSTITUTO PEDAGÓGICO DE BARQUISIMETO

"LUIS BELTRÁN PRIETO FIGUEROA"DEPARTAMENTO DE EDUCACIÓN TÉCNICA

PROGRAMA DE ELECTRICIDAD INDUSTRIAL

Guión Didáctico

Nombre: Guía Práctica de laboratorio.

Asignatura: Electrónica Básica.

Semestre: 6to

Sección: 6EIO2

Especialidad: Electricidad Industrial.

Objetivo: Comprender y analizar el funcionamiento de los rectificadores de media onda y onda completa.

Contenido: Entradas senoidales, rectificación de media onda y onda completa.

Actividad: Montaje de los circuitos rectificadores en los laboratorios

Día: miércoles

Fecha: 12/05/10

Introducción

La presente práctica tiene como propósito demostrar la teoría establecida de los rectificadores en los circuitos electrónicos. Estudiando así los comportamientos y los fenómenos eléctricos. Que ocurren en el proceso de rectificación, tanto para los rectificadores de media onda y onda completa.

A través de la realización de los montajes y sus procedimientos se podrá trabajar y analizar en equipo, el funcionamiento de los circuitos. Estableciendo conclusiones y opiniones para desarrollar un buen análisis en la discusión de los resultados teóricos-prácticos.

OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA

Objetivo General

Comprender y analizar el funcionamiento de los rectificadores de media onda y onda completa.

Objetivos específicos

Montar los circuitos que se requieren en los montajes de la práctica.Visualizar el comportamiento de lo onda de entrada y salida en osciloscopio.Conocer a través de lo circuitos recortadores, las ondas cuadradas, media onda y onda completa.Analizar los valores de voltaje pico, frecuencia, período, y voltaje eficaz a través del osciloscopio.Responder las preguntas de análisis de la práctica.

PRE-LABORATORIO

Rectificadores de media onda y onda completa.

1. ¿Describe una entrada senoidal?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. ¿Nombra algunas de las funciones básicas del osciloscopio?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ¿Qué es un rectificador de media onda ideal?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. ¿Cómo crees que actúan los diodos reales en un circuito de rectificación?

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5. ¿Cuáles crees que son las aplicaciones e importancia de los rectificadores?

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6. ¿Dibuja la conexión de los diodos de un puente rectificador de onda completa y explica de forma breve su funcionamiento?

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TEORÍA DE LA PRÁCTICA

ENTRADAS SENOIDALES; RECTIFICACION DE MEDIA ONDA 

El análisis de los diodos se ampliará para incluir las funciones variables en el tiempo tales como la forma de onda senoidal y la onda cuadrada.

La red más simple que se examinará con una señal variable en el tiempo aparece en la figura No. 1. Por el momento se utilizará el modelo ideal para asegurar que el sistema no se dificulte por la complejidad matemática adicional.

Figura 1. Rectificador de Media Onda

A través de un ciclo completo, definido por el periodo T de la figura 1, el valor promedio (la suma algebraica de las áreas arriba y abajo del eje) es cero. El circuito de la figura No. 1, llamado rectificador de media onda, generará una forma de onda Vo , la cual tendrá un valor promedio de uso particular en el proceso de conversión de ac a dc. Cuando un diodo se usa en el proceso de rectificación, es común que se le llame rectificador. Sus valores nominales de potencia y corriente son normalmente mucho más altos que los diodos que se usan en otras aplicaciones, como en computadores o sistemas de comunicación.

Figura 2. Región de conducción (0-T/2)

Durante el intervalo t= 0 T/2 en la figura No. 1, la polaridad del voltaje aplicado Vi es como para establecer "preciso" en la dirección que se indica, y encender el diodo con la polaridad indicada arriba del diodo. Al sustituir la equivalencia de circuito cerrado por el diodo dará por resultado el circuito equivalente de la figura No. 2, donde parece muy obvio que la señal de salida es

una réplica exacta de las señal aplicada. Las dos terminales que definen el voltaje de salida están conectadas directamente a la señal aplicada mediante la equivalencia de corto circuito del diodo.

Para el periodo T/2 T, la polaridad de la entrada Vi es como se indica en la figura No. 3, y la polaridad resultante a través del diodo ideal produce un estado "apagado" con un equivalente de circuito abierto. El resultado es la ausencia de una trayectoria para el flujo de carga y Vo= iR= (0)R=0 V para el periodo T/2 T. La entrada Vi y la salida Vo se dibujaron juntas en la figura No. 4 con el propósito de establecer una comparación. Ahora, la señal de salida Vo tiene un área neta positiva arriba del eje sobre un periodo completo, y un valor promedio determinado por:

Vdc = 0.318 Vm Media onda (1.0)

Figura 3. Región de no conducción (T/2 – T).

Figura 4. Señal rectificada de media onda.

Al proceso de eliminación de la mitad de la señal de entrada para establecer un nivel dc se le llama rectificación de media onda.

El efecto del uso de un diodo de silicio con VT= 0.7 V se señala en la figura 5 para la región de polarización directa. La señal aplicada debe ser ahora de por lo menos 0.7 V antes que el diodo pueda "encender". Para los niveles de Vi menores

que 0.7 el diodo aún está en estado de circuito abierto y Vo = 0 V, como la misma figura. Cuando conduce, la diferencia entre Vo y Vi se encuentra en un nivel fijo de VT= 0.7 V y Vo = Vi – VT, según se indica en la figura. El efecto neto es una reducción en el área arriba del eje, la cual reduce de manera natural el nivel resultante del voltaje dc. Para las situaciones donde Vm >> VT, la siguiente ecuación puede aplicarse para determinar el valor promedio con un alto nivel de exactitud.

Vdc = 0.318 (Vm – VT) (2.0)

Figura 5. Efecto de VT sobre la señal rectificada de media onda.

Si Vm es suficientemente más grande que VT, la ecuación (1.0) es a menudo aplicada como una primera aproximación de Vdc.

RECTIFICACION DE ONDA COMPLETA

Puente de diodos

El nivel de dc que se obtiene a partir de una entrada senoidal puede mejorar al 100% si se utiliza un proceso que se llama rectificación de onda completa, La red más familiar para llevar a cabo la función aparece en la figura 6 con sus cuatro diodos en una configuración en forma de puente. Durante el periodo t= 0 a T/2 la polaridad de la entrada se muestra en la figura 7. Las polaridades resultantes a través de los diodos ideales también se señalan en la figura 7 para mostrar que D2 y D3 están conduciendo, en tanto que D1 y D4 se hallan en estado "apagado". El resultado neto es la configuración de la figura 8, con su corriente y polaridad indicadas a través de R. Debido a que los diodos son ideales, el voltaje de carga Vo = Vi, según se muestra en la misma figura.

Figura 6. Puente rectificador de onda completa

Figura 7. Red de la figura 6 para el periodo 0 – T/2

del voltaje de entrada Vi

Figura 8. Trayectoria de conducción para la región positiva de Vi.

Para la región negativa de la entrada los diodos conductores son D1 y D4, generando la configuración de la figura No. 9. El resultado importante es que la polaridad a través de la resistencia de carga R es la misma que en la figura 7, estableciendo un segundo pulso positivo, como se indica en la figura 9. Después de un ciclo completo los voltajes de entrada y de salida aparecerán según la figura. 10.

Figura 9. Trayectoria de conducción para la región negativa de Vi.

Figura 10 Formas de onda de entrada y salida para rectificador de onda completa

Debido a que el área arriba del eje para un ciclo completo es ahora doble, en comparación con la obtenida para un sistema de media onda, el nivel de dc también ha sido duplicado y

Vdc = 2( Ec. 2.7) = 2(0.318 Vm) O

Onda completa (3.0)

Si se emplea diodos de silicio en lugar de los ideales como se indica en la figura 11, una aplicación de la ley de Kirchhoff alrededor de la trayectoria de conductancia resultaría 

Vi – VT – Vo – VT = 0

Vo = Vi - 2VT Y

El valor pico para el voltaje de salida Vo es, por tanto,

Vo max = Vm - 2VT (4.0)

 Para las situaciones donde Vm >> 2VT,. Puede aplicarse la ecuación (4.0) para el valor promedio con un nivel relativamente alto de precisión.

Figura 11. Determinación de Vomax para los diodos de silicio en la configuración puente. 

Si Vm es lo suficiente más grande que 2VT, entonces la ecuación (3.0) a menudo se aplica como una primera aproximación para Vdc.

MONTAJES

Montaje I

Materiales:

Fuente de voltaje AC 0-20VMutímetroOsciloscopio analógicoResistencia 1KDiodo ECG-125

Procedimientos:

1. Gradúa el voltaje de la fuente AC a 15V2. Conecta el circuito de l montaje I3. Energiza el circuito4. Observa las señales de las ondas de entrada y salida en el osciloscopio y

toma nota de ellas.5. Analiza las ondas y calcula en cada una de ellas.

Voltaje picoPeríodo de las señalesFrecuenciaVoltajes eficaces

Anota tus resultados en la siguiente tabla:

SEÑALES Vp T F VefENTRADASALIDA

POST-LABORATORIO

Según tu análisis y observaciones en el montaje I. Responde el siguiente ciclo de preguntas:

a) ¿Cómo es el funcionamiento del Circuito?

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b) ¿Explica porque sucede este fenómeno en la señal de salida?

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c) ¿Cuál crees que es la importancia de este tipo de circuito?

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Montaje II

Materiales:

Fuente de voltaje AC 0-20VMutímetroOsciloscopio analógicoResistencia 1KDiodo ECG-125

Procedimientos:

6. Gradúa el voltaje de la fuente AC a 15V7. Conecta el circuito de l montaje I8. Energiza el circuito9. Observa las señales de las ondas de entrada y salida en el osciloscopio y

toma nota de ellas.10. Analiza las ondas y calcula en cada una de ellas.

Voltaje picoPeríodo de las señalesFrecuenciaVoltajes eficaces

Anota tus resultados en la siguiente tabla:

SEÑALES Vp T F VefENTRADASALIDA

POST-LABORATORIO

Según tu análisis y observaciones en el montaje I. Responde el siguiente ciclo de preguntas:

d) ¿Cómo es el funcionamiento del Circuito?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

e) ¿Explica porque sucede este fenómeno en la señal de salida?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

f) ¿Cuál crees que es la importancia de este tipo de circuito?

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