Informe Rectificador de Media Onda Monofasico Terminado

INFORME #1: RECTIFICACIN MONOFSICA DE

MEDIA ONDA

1- OBJETIVO:

Disear un rectificador de media onda para alimentar una carga determinada por

la practica dada en con 24

1.1- OBJETIVOS ESPECIFICOS

Analizar el comportamiento del rectificador de media onda experimentalmente.

Simular el circuito que permita rectificar la media onda.

Identificar el comportamiento de los diferentes elementos a utilizar en el rectificador de media onda

2- MARCO TEORICO

En la Ingeniera Elctrica se tiene en cuenta que la aplicacin de la corriente alterna es

ms simple y eficiente en la generacin de la energa elctrica como tambin en la

transmisin y conversin de esta misma. La corriente alterna cuando circula por un

circuito elctrico forma una onda sinusoidal, en la que medio ciclo posee polaridad

positiva mientras y el otro medio ciclo posee polaridad negativa. Es decir, cuando una

corriente alterna circula por un circuito elctrico cerrado su polaridad cambia

constantemente tantas veces como ciclos o Hertz por segundo de frecuencia posea.

Por otra parte los circuitos electrnicos necesitan tensiones ms bajas que de las

empresas suministran y por ello se emplean transformadores para rebajar la tensin al

valor necesario. La mayora de circuitos electrnicos requieren de corriente continua

pero las empresas suministran corriente alterna, por ello las fuentes

de alimentacin convierten la corriente alterna en continua mediante la rectificacin.

Circuitos rectificadores ideales con carga resistiva

La rectificacin se lleva a cabo por medio de uno o ms diodos, los cuales permiten el

paso de la corriente en un sentido y lo bloquean en el otro. Existen varios tipos de

configuraciones rectificadoras elementales.

Rectificadores de media onda

En la figura 1 se representa esquemticamente un rectificador de media onda en el cual

un diodo se encuentra entre la fuente y la carga. Cuando la tensin de la fuente Vs es

Camilo Arias, 42102012; David Lugo, 42121097

[email protected], [email protected]

Ingeniera elctrica, Universidad de la Salle

Bogot, Colombia

positiva, el sentido de la corriente es favorable ya que entra por nodo y se produce la

circulacin, como se puede observar en la figura 1, como un sencillo rectificador de

media onda. Suponiendo el diodo ideal y por lo tanto sin cada de tensin, ser el voltaje

de la carga vL igual al voltaje de la fuente Vs. Cuando el voltaje de la fuente Vs es menor

que 0, el diodo no conduce y entonces el voltaje de la carga vL es igual a 0. Esto se

ilustra en la figura 2 para una tpica seal sinodal. Cuando se invierte el diodo se logra

una tensin negativa.

Es interesante destacar que la tensin en la carga es unidireccional con medio ciclo en

la parte positiva pero no continua constante. Esta forma de onda no es la deseable para

alimentar dispositivos electrnicos, que generalmente requieren una alimentacin

constante.

2.1- CALCULOS

PARA

= 24 = 100

= 2 = 24 2 = 33.9

=

=

33.9

= 10.8

=

2=

33.9

2= 16.9705

=

=

10.8

100= 108

=

=

16.9705

100= 170

=

=

33.9

100= 339

=()2

=

(10.8)2

100= 1.17

=()2

=

(16,9705)2

100= 2.88

=

=

1.17

2.88= 0.40 = 40%

= 3.5 = 3.5 1,17 = 4.1

Caractersticas del diodo

= (33.9 0.25) + 33.9 = 42,4

= (108 0.25) + 108 = 135 = 170mA

= 339mA

Figura 1: Esquemtico del circuito con carga de 100

Simulacin # 1: Correspondiente a la tensin que se presenta en el circuito para el montaje de 100 La lnea amarilla es la de la seal pura tomada antes del transformador primario, la seal roja corresponde a la seal rectificada a media onda tomada despus del diodo. El valor de A1 es tomado en el pico de la seal roja y corresponde a la tensin mxima se pasa por el circuito.

Simulacin # 2: Correspondiente a la corriente que pasa por el circuito, seal tomada despus del diodo.

Simulacin # 3: Corresponde a la potencia del circuito, para hallar PDC se usa el valor de A1 se divide entre 2

y a ese resultado se le divide entre .

ELEMENTOS

TEORICOS SIMULADOS

RL 100 100

Vs 24 24V

V mx. 33.9 33.49V

V rms 16.9705 16.74V

V dc 10.8 10.65V

I dc 108 106mA

I mx. 339 333.819mA

I rms 170 167mA

P dc 1.17 1.13W

P rms 2.88 2.80W

TRANSFORMADOR

P transformador 4.1 3.95W

P resistencia 1.17W 1.13

DIODO

VPI 42,4 41.86 V

I dc 135 132.5mA

I rms 170mA 167mA

I mx. 339mA 333.819mA TABLA 1: RESULTADOS OBTENIDOS TEORICOS-SIMULADOS 100

PARA

= 24 = 47

= 2 = 24 2 = 33.9

=

=

33.9

= 10.8

=

2=

33.9

2= 16.9705

=

=

10.8

47= 230

=

=

16.9705

47= 361

=

=

33.9

47= 721

=()2

=

(10.8)2

47= 2.48

=()2

=

(16.9705)2

47= 6.13

=

=

2.48

6.13= 0.40 = 40%

= 3.5 = 3.5 2.48 = 8.68


= (33.9 0.25) + 33.9 = 42,4

= (230 0.25) + 230 = 288 = 361mA

= 721mA

Figura 2: Esquemtico del circuito con carga de 47

Simulacin # 4: Correspondiente a la tensin que se presenta en el circuito para el montaje de 47 La lnea amarilla es la de la seal pura tomada antes del transformador primario, la seal roja corresponde a la seal rectificada a media onda tomada despus del diodo. El valor de A1 es tomado en el pico de la seal roja y corresponde a la tensin mxima se pasa por el circuito.




ELEMENTOS

TEORICOS SIMULADOS

RL 47 47

Vs 24 24v

V mx. 33.9 33.495V

V rms 16.9705 16.747V

V dc 10.8 10.66V

I dc 230 226.809mA

I mx. 721 712.66mA

I rms 339 356.31mA

P dc 2.48 2.41W

P rms 6.13 5.96728W

TRANSFORMADOR

P transformador 8.68 8.43W

P resistencia 2.48W 2.41W

DIODO

VPI 42,4 41.86V

I dc 288 283.511mA

I rms 361mA 356.31mA

I mx. 721mA 712.66mA TABLA 2: RESULTADOS OBTENIDOS TEORICOS-SIMULADOS 47

PARA & 50 mH

= 24 = 22 = 50

= 2 = 24 2 = 33.9

= 2 = 377

=

=

33.9

= 10.8

=

2=

33.9

2= 16.9705=

= 222 + (2 + 60 + 53)2 = 23.5

=

=

37750

22=0.85

1(0.85) = 40.4

=

=

10.8

22= 491

=

=

16.9705

22= 771

=

=

33.9

22= 1.54

=()2

=

(10.8)2

22= 5.3

=()2

=

(16,9705)2

22= 13.1

=

=

4.96

12.3= 0.40 = 40%

= 3.5 = 3.5 4.96 = 17.4


= (33.9 0.25) + 33.9 = 42,4

= (491 0.25) + 491 = 614 = 771mA

= 1.54A

Figura 3: Esquemtico del circuito con carga de 22 y 50mH

Simulacin # 7: Correspondiente a la tensin que se presenta en el circuito para el montaje de 22 y 50 La lnea amarilla es la seal rectificada a media onda tomada despus del diodo. Se alcanza a ver un pequeo pico en la parte negativa, este aparece por la carga que se presenta en el inductor del circuito pero se atena colocando otro diodo como aparece en el esquemtico.

T3= 13ms

ELEMENTOS

TEORICOS SIMULADOS

CARGA

RL 22 22

Vs 24 24v

V mx. 33.9 33.35V

V rms 16.9705 16.67

V dc 10.8 10.61V

I dc 491 482.27mA

I mx. 1.54 1.55A

I rms 771 757.72mA

P dc 5.3 5.11W

P rms 13.1 12.63W

TRANSFORMADOR

P transformador 17.4W 17.88W

P resistencia 5.3W 5.11W

DIODO

VPI 42,4 41.86V

I dc 614 609.56mA

I rms 771mA 757.72mA

I mx. 1.54A 1.55A TABLA 3: RESULTADOS OBTENIDOS TEORICOS-SIMULADOS 22

3- RESULTADOS

3.1 Circuito que alimenta una carga de 100

Figura 4: Rectificador de media onda que alimenta una carga de 100

ELEMENTOS

TEORICOS

SIMULADOS

EXPERIMENTAL

ERROR%

RL 100 100 103.4 3.4

Vs 24 24V 26.7 11.25

V mx. 33.9 33.49V 36.4 7.37

V rms 16.9705 16.74V 18.2 7.24

V dc 10.8 10.65V 11.5 6.48

I dc 108 106mA 111 2.77

I mx. 339 333.819mA 352 3.83

I rms 170 167mA 176 3.52

P dc 1.17 1.13W 1.27 8.54

P rms 2.88 2.80W 3.20 11.11

TRANSFORMADOR

P transformador 4.1 3.95W 4.44W 7.31

P resistencia 1.17W 1.13W 1.27W 8.54

DIODO

VPI 42,4 41.86 V 45,5 7.31

I dc 135 132.5mA 138 2.22

I rms 170 167mA 176 3.52

I mx. 339 333.819mA 352 3.83

TABLA 4: RESULTADOS OBTENIDOS TEORICOS-SIMULADOS- EXPERIMENTALES CIRCUITO CON CARGA DE

100

3.2 Circuito que alimenta una carga de 47

Figura 5: Rectificador de media onda que alimenta una carga de 47

ELEMENTOS

TEORICOS

SIMULADOS

EXPERIMENTAL

ERROR %

RL 47 47 48.5 3.19

Vs 24 24v 26.7 11.25

V mx. 33.9 33.495v 36.8 8.55

V rms 16.9705 16.747v 18.2 7.24

V dc 10.8 10.66v 11.9 10.18

I dc 230 226.809mA 245 6.52

I mx. 721 712.66mA 758 5.13

I rms 339 356.31mA 375 10.61

P dc 2.48 2.41W 2.91 17.33

P rms 6.13 5.96728W 6.82 11.25

TRANSFORMADOR

P transformador 8.68 8.43W 10.18W 17.28

P resistencia 2.48W 2.41W 2.91W 17.33

DIODO

VPI 42,4 41.86V 46,1 8.72

I dc 288 283.511mA 306 6.25

I rms 361 356.31mA 375 3.87

I mx. 721 712.66mA 758 5.13 TABLA 5: RESULTADOS OBTENIDOS TEORICOS-SIMULADOS-EXPERIMENTALES DE CIRCUITO CON CARGA DE

47

3.3 Circuito que Alimenta una Carga de 22 y 50mH

Figura 6: Rectificador de media onda que alimenta una carga de bobina de 50mH con una resistencia

en serie de 22 *Cabe resaltar que se muestra un valor menor al que se esperaba pero esto se

debe a que la sonda estaba atenuada en un X10, esto se tuvo en cuenta al momento de operar

ELEMENTOS

TEORICOS

SIMULADOS

EXPERIMENTAL

ERROR%

CARGA

RL 22 22 24,2 10%

L 50mH 50mH 52.3mH 4.6%

Vs 24 24v 26,7v 11.25%

V mx. 33.9 33.35V 35.2v 3.83%

V rms 16.9705 16.67 16.33v 3.77%

V dc 10.8 10.61V 10.5v 2.77%

I dc 491 482.27mA 433.88mA 11.63%

I mx. 1.54 1.55A 1.45A 5.84%

I rms 771 757.72mA 674.79mA 12.47%

P dc 5.3 5.11W 4.55W 14.15%

P rms 13.1 12.63W 11.01 15.95%

TRANSFORMADOR

P transformador 17.4W 17.88W 15.92W 8.50%

P resistencia 5.3W 5.11W 4.55W 14.15%

DIODO

VPI 42,4 41.86V 44V 3.77%

I dc 614 609.56mA 542.35mA 11.66%

I rms 771mA 757.72mA 674.79mA 12.47%

I mx. 1.54A 1.55A 1.45A 5.84%

TABLA 6: RESULTADOS OBTENIDOS TEORICOS-SIMULADOS-EXPERIMENTALES DE CIRCUITO QUE ALIMENTA

UNA CARGA DE 22

4- ANALISIS DE RESULTADOS

De acuerdo con los resultados obtenidos en la prctica de laboratorio y comparndolos con

los clculos tericos y simulados se puede analizar que, un circuito que se le aplique una

carga de 103.4 Ohmios y luego se vari su valor de carga a 48.5 Ohmios, los valores de

tensin del circuito implementado no vara significativamente al comprender que el Vdc en

ambos casos respectivamente de 11.5 voltios y 11.9 voltios, el Voltaje mximo es de 36.8

Voltios para ambas cargas y el Voltaje Rms es de 18.2 voltios. Estos datos demuestran que

al variar la resistencia de la carga en un circuito rectificador de media onda monofsico, no

cambia o no afecta los valores de tensin del circuito.

Por otra parte se puede analizar que al variar el valor de la resistencia en la carga en el

circuito del rectificador de media onda monofsico, el valor de la corriente y el valor de la

potencia en el circuito varan. Esto se pudo evidenciar comparando los valores de corriente

con el valor de la carga variada, en donde al conectar una carga de 103.4 Ohmios, la

corriente DC tiene un valor de 111mA, la corriente mxima tiene un valor de 352mA y la

corriente Rms tiene un valor de 176mA. Mientras que al conectar una carga de 48.5 ohmios,

la corriente DC tiene un valor de 245mA, la corriente mxima tiene un valor de 758mA y

una corriente promedio o rms de 375mA. Lo que se puede comprender es que al variar la

resistencia, cambia el valor de la corriente como tambin se puede identificar la relacin

inversamente proporcional entre la corriente y el valor de la resistencia de la carga, ya que

a menor resistencia en la carga, mayor ser la corriente que pasa por el circuito. Lo mismo

ocurre con la potencia en el circuito tanto dc como promedio, a medida que la resistencia

aumenta, al mismo voltaje, la potencia en el circuito es menor.

En las grficas que describen los diferentes rectificadores tanto en la simulacin como en

el osciloscopio se puede comprender que se elimina el semiciclo negativo de la seal

alterna generada por el secundario del transformador de 26.7 voltios ya que el diodo

1N4001 deja conducir la corriente directamente por la polaridad positiva de este elemento

y solo se toma un solo sentido.

Los errores que se obtuvieron entre los datos tericos y experimentales son debido

principalmente a la diferencia del valor real con el terico del valor de la resistencia en la

carga en los diferentes casos de 100, 22 y 47, tambin en la diferencia de la tensin

real con la terica que alimenta el secundario del transformador al circuito con las diferentes

cargas variadas, la cual tericamente fue tomada de 24voltios y experimentalmente fue de

26,7 voltios.

5- CONCLUSIONES

De acuerdo con la practica realizada y lo clculos previamente realizados del rectificador

de media onda monofsico, se puede concluir que,

No hay una relacin directa entre la tensin generada en el circuito con la variacin

del valor de la resistencia en la carga.

Se comprob la eficiencia para un rectificador de media onda que es igual al 40%.

Al variar el valor de la resistencia en la carga, la corriente y la potencia en el circuito

tambin varan, ya que tiene una relacin directa.

La relacin entre la resistencia y la corriente del circuito es inversamente

proporcional, ya que a mayor resistencia menor corriente.

La polaridad del diodo determina el sentido del semiciclo que genera una seal

alterna del secundario del transformador a la carga en un rectificador de media

onda.

Los valores Rms son los valores promedio de cada medida elctrica, de potencia,

resistencia, tensin y corriente en un circuito elctrico.

6- BIBLIOGRAFIA

SEDRA A., SMITH K., Microelectronic Circuits

http://www.etitudela.com/Electrotecnia/electronica/01d56994c00dc4601/01d56994

c00df600b.html

ANEXOS

Informe Rectificador de Media Onda Monofasico Terminado

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