UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DEL CONO SUR DE LIMA

INGENIERIA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES

PRE LABORATORIO N°01

CURSO: ELECTRÓNICA INDUSTRIAL

TEMA: PUENTES RECTIFICADORES DE MEDIA ONDA

DOCENTE: ING. RUSEL CORDOVA RUIZ

ESTUDIANTE: CORONADO ASTIYAURI, Bertín

CÓDIGO 2008200136

V. E. S. 2014

Pre laboratorio

Analice el funcionamiento, importancia, esquema y aplicación de los circuitos auxiliares de conmutación o snubber dentro de la electrónica de potencia.

FUNCIONAMIENTO

El snubber es un circuito auxiliar, se posiciona casi siempre a través de la célula de conmutación (en convertidores CD/CD se conforma del interruptor, diodo y bobina), que absorbe energía para después realizar una compensación de esta misma. Aunque se puede utilizar para reducir pérdidas de conmutación, algunos circuitos de este tipo (circuitos RC) sirven también para evitar un falso disparo de algún componente. En general, los snubber se pueden dividir en 3 categorías:

Snubber en encendido para minimizar sobrecargas grandes de corriente a través del dispositivo cuando está encendido.

Snubber en apagado para minimizar grandes sobrecargas de voltaje a través del dispositivo durante el tiempo de apagado.

Snubber reducción de estrés, da forma a las formas de onda de conmutación del dispositivo, de tal manera que el voltaje y la corriente asociado con el dispositivo no son tan grandes al mismo tiempo

Snubber

El snubber es un circuito auxiliar, se posiciona casi siempre a través de la célula de conmutación (en convertidores CD/CD se conforma del interruptor, diodo y bobina), que absorbe energía para después realizar una compensación de esta misma. Aunque se puede utilizar para reducir pérdidas de conmutación, algunos circuitos de este tipo (circuitos RC) sirven también para evitar un falso disparo de algún componente. En general, los snubberse pueden dividir en 3 categorías.

1. Snubber en encendido para minimizar sobrecargas grandes de corriente a través del dispositivo cuando está encendido.

2. Snubber en apagado para minimizar grandes sobrecargas de voltaje a través del dispositivo durante el tiempo de apagado.

3. Snubber reducción de estrés, da forma a las formas de onda de conmutación del dispositivo, de tal manera que el voltaje y la corriente asociado con el dispositivo no son tan grandes al mismo tiempo.

IMPORTANCIA:

Las redes snubber se utilizan para proteger los elementos activos de conmutación (MOSFET, IGBT, TRIAC etc.) de las sobre tensiones producidas por una carga inductiva. Al ser una red de protección esta se coloca en paralelo con el elemento de conmutación, que en tu caso sería entre la fuente y el drenador.

APLICACIONES:

La red Snubber es un arreglo RC que se conecta en paralelo al tiristor en un circuito de conmutación, como una protección para el dv/dt. Es básicamente un circuito de frenado al apagado del tiristor, cuyo objetivo es amortiguar el efecto de una variación voltaje / tiempo que en algún momento pudiera ser destructiva para el tiristor.

TURN-OFF SNUBBER

Como vemos en la figura, tenemos un transistor conmutando, con una carga inductiva representada mediante una fuente de corriente constante, y el diodo volante, y luego tenemos la red snubber que está compuesta por la resistencia Rs, el condensador Cs y el diodo Ds.

El objetivo de la resistencia y el diodo en paralelo es crear una asimetría en la carga y descarga del condensador, ya que en la manera en la que están puestos el condensador se cargara a travésdel diodo de una manera rápida, y la descarga se hará a través de la resistencia de una manera más lenta. Como a nosotros la parte que nos va a interesar es la que corresponde a la carga del condensador, vamos a olvidarnos en un primer momento de la resistencia.

TURN-ON SNUBBER

Este circuito snubber es complementario al que hemos visto, y por lo tanto este snubber está diseñado para hacer sobretodo que las pérdidas en las conmutaciones de off a on se reduzcan.

Debido a que el circuito es complementario al anterior en vez de tener un condensador vemos que tendrá una inductancia, y que en vez de estar en paralelo con el semiconductor se encontrara en serie, y la resistencia en la que se disipara la energía que almacena la inductancia se encontrara en paralelo con esta, a diferencia que en el circuito anterior, donde esa resistencia disipadora de energía estaba en serie con el condensador

OVERVOLTAGE SNUBBER O CIRCUITO CLAMP (FIJADOR)

Hasta ahora el objetivo en los otros dos circuitos snubber era que el transistor se calentase menosen las conmutaciones, aunque como hemos visto será a costa de una resistencia que deberemoscolocar en serie o paralelo dependiendo del caso, lógicamente deberemos configurar el snubberdemanera que la potencia que se disipe en la resistencia sea lo menor posible. El objetivo de este circuito snubber es proteger al semiconductor correspondiente de las sobretensiónes que se podrían producir debido a inductancias (que muchas veces son parásitas) y variaciones bruscas de corriente.

Contenido armónico y factor de distorsión de tensiones y corrientes para los diferentes snubber.

Investigue y diseñe un circuito de disparo para el puente rectificador de media onda controlado.

OVERVOLTAGE SNUBBER O CIRCUITO CLAMP (FIJADOR)

Hasta ahora el objetivo en los otros dos circuitos snubber era que el transistor se calentase menosen las conmutaciones, aunque como hemos visto será a costa de una resistencia que deberemoscolocar en serie o paralelo dependiendo del caso, lógicamente deberemos configurar el snubberdemanera que la potencia que se disipe en la resistencia sea lo menor posible. El objetivo de este circuito snubber es proteger al semiconductor correspondiente de las sobretensiónes que se podrían producir debido a inductancias (que muchas veces son parásitas) y variaciones bruscas de corriente.

Vamos a suponer que el transistor está en on, y que lleva así bastante tiempo, por lo tanto elcircuito que tenemos es el que podemos ver en la figura siguiente

Como podemos apreciar los dos diodos estarán polarizados en inversa, y por lo tanto estarácerrado, y el condensador estará cargado con Vd.

Con lo que si simplificamos el circuito vemos que nos queda una estructura como la que vemos en la siguiente figura:

Con lo que pasamos a tener un circuito RLC, con una fuente de tensión de Vd, donde elcondensador va a estar cargado a Vd+ΔV y por lo tanto el estará dando energía, de la cual parte se disipara en la R y otra parte ira a la fuente de alimentación Vd, hasta que el condensador quede cargado con una tensión Vd. La evolución de la señal dependerá de los valores de R, L y C, pudiendo ser un sistema subamortiguado o sobreamortiguado, con oscilaciones y sin oscilaciones respectivamente . Pudiendo así obtener las siguientes formas de onda:

Para el puente rectificador de media onda no controlado de la figura 2.1 calcule analíticamente.- Angulo de extinción de corriente- Valor medio y eficaz de la corriente y tensión sobre la carga- Factor de distorsión armónica y rizado de la tensión y corriente

RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA

A continuación se calculará los siguientes puntos:

Ángulo de Extensión de la Corriente (β)

Si:

Entonces:

β = arctg ¿)= arctg (2π∗60hz∗60

10)

β = 89.97466 .

Valor medio y tensión Eficaz en la carga.

Sea: Valor medio (Vm) ;Vm=Vmaxπ

donde : Vm=0.318∗Vmax

Siendo; Vmax=√2∗Vrms

Vmax=√2∗12v

Vmax=16.970 v.

Entonces:

Vm=0.318∗16.970v

Vm=5.39v…

Ahora calculando tensión eficaz (VeF); VeF =Vmax2

VeF =16.9702 ; VeF = 8.485…

Como la carga es resistiva (RL) la tensión de salida y la corriente de entrada están en fase,

por lo tanto la corriente media (Idc) es:

Idc = Imaxπ ; donde Imax=

VmaxRL

Sabiendo que: Vmax=16.970 v=16.970+0 i

RL = R + Li

Considérese a R =10K y L = 60 entonces;RL =R + Li = 10+60i

Por lo tanto:

Imax=VmaxRL

=0.0459−0.2752 i

Entonces la corriente media (Idc) es:

Idc = Imaxπ

=0.01459−0.0876 i…

Ahora calculando la corriente eficaz (IeF);IeF =Imax2

IeF =0.0459−0.2752 i

2 ; por lo tanto: IeF =0.0459−0.2752 i

2

IeF = 0.022926-0.13759i…

Factor de distorsión armónico y rizado de la tensión y corriente.

Sea; Factor de distorsión armónico (THD) entonces: THD = √( Id0.9∗Id

)2

−1

Donde; Id =corriente del Diodo = VmRL

= 5.3910+60 i= 0.0146 – 0.0874i

Por lo tanto: THD = √( Id0.9∗Id

)2

−1 = 0.484322 = 48.43%...

Ahora cálculo del Factor de Rizado (Friz):

Sea; Friz = √(VefVm

)2

−1 = √( 8.4855.39

)2

−1 = 1.215788….

Para el puente rectificador de media onda no controlado con diodo de descarga libre de la figura 2.2 calcule analíticamente- Valor medio y eficaz de la corriente y tensión sobre la carga- Factor de distorsión armónica y rizado de la tensión y corriente

El montaje se obtiene a partir de rectificador monofásico con carga RL, al que se le ha añadido en paralelo con la carga y que recibe el nombre de diodo volante

a) Montaje del rectificador monofásico de media onda con carga RL y diodo libre.b) Formas de onda del circuito

La tensión en la carga valdrá Vs=0 según conduzca uno u otro diodo, asi que d1 y d2 formaran un conmutador

Para 0<wt<π

Para este intervalo será el diodo D1 el que conduzca:

Vc=Vsi=ic VD2=-Vs<0

La ecuación de malla del circuito nos servirá para deducir el valor de ic

Ric+L( dicdt )=VmaxSenwt ic ( t=0 )=i0

Para π<wt<2π

Para este intervalo será el diodo D2 el que conduzca:

Vc=0i=0 VD1=-Vs<0 ic=ic (π ) e−wt+πQ

- Valor medio y eficaz de la corriente y tensión sobre la carga

Determine la corriente y la tensión media en la carga en el circuito de la figura anterior a, donde R=2Ω, L=25mH, Vm=100v y la frecuencia 60hz

Solución

Vo=Vmπ

=100π

=31.8V

La corriente media en la carga es

Io=VoR

=31.82

=15.9 A

Evalúe las pérdidas eléctricas sobre sobre los diodos del circuito de la figura 2.1 y 2.2 Adicionalmente, verifique sus especificaciones térmica.

Especifique los instrumentos a utilizar en el laboratorio y el protocolo de medición a utilizar durante la actividad práctica.

Instrumentos

- Multímetro- Osciloscopio - Protoboard- Generador de señales

Multímetro

Permite obtener el valor eficaz del voltaje en los rectificadores

Osciloscopio

Este instrumento es el que me permite obtener el valor pico pico o valor máximo al realizar las mediciones es donde se observa las señales procesadas.

Generador de señales

El generador de señales es el que envía las señales o pulsos a un circuito determinado y me permite realizar las mediciones correspondientes además de comparar valores reales y teóricos.