Universidad Tecnolgica del PerELECTRNICA DE POTENCIA I

LABORATORIO No. 1

RECTIFICADOR MONOFASICO DE ONDA COMPLETAINTRODUCCINLa mayora de los dispositivos electrnicos necesitan una tensin continua para funcionar correctamente. Como las lneas de tensin son alternas, la primera cosa que debemos hacer es convertir la tensin de lnea alterna en tensin continua. La parte del dispositivo electrnico que produce esta tensin se llama fuente de potencia. Dentro de las fuentes de potencia hay circuitos que permiten que la corriente fluya solo en una direccin. Estos circuitos se llaman rectificadores.

I. OBJETIVO: Estudiar el funcionamiento de los rectificadores de onda completa monofsico de mediana potencia. Relacin entre los voltajes y corrientes de entrada con los voltajes y corrientes de salida. Visualizar la seal rectificada de onda completa mediante un puente rectificador de diodos. Analizar matemtica y fsicamente el efecto que producen estos tipos de rectificadores; en un circuito elctrico Reconocer la forma de la tensin resultante de un rectificador de onda completa alimentado con una seal senoidal. Comprender la operacin de un circuito rectificador con puente de diodos (puente rectificador) como rectificador de onda completa.

II. EQUIPOS Y MATERIALES Un mdulo DL 2626 - Transformador de alimentacin Un mdulo DL2603 - Grupo de diodos Un mdulo DL2635 - Carga Universal Un osciloscopio Un Multmetro digital Dos borneras de interconexin de 12 salidas para 15Amperios

III. FUNDAMENTO TEORICORECTIFICACINTanto la generacin como la transmisin y conversin de energa elctrica se realizan de una manera ms simple y eficiente en corriente alterna. En efecto, la generacin de corriente alterna no requiere contactos mviles (colectores, escobillas) susceptibles de causar prdidas energticas y de sufrir desgastes. Asimismo, debido a la resistencia de los conductores que forman una lnea de transmisin, es conveniente que la corriente sea lo menor posible, lo cual requiere, para una potencia dada, aumentar la tensin. Es sabido que los transformadores de corriente alterna permiten llevar a cabo esta conversin con alto rendimiento (bajas prdidas energticas). Luego, con un transformador en destino es posible reducir nuevamente la tensin a valores aceptables.Sin embargo, dejando de lado los motores y los sistemas de iluminacin, la gran mayora de los equipos con alimentacin elctrica funcionan con corriente continua. Se plantea entonces la necesidad de convertir la corriente alterna en continua, lo cual se logra por medio de la rectificacin.CIRCUITOS RECTIFICADORES IDEALES CON CARGA RESISTIVALa rectificacin se lleva a cabo por medio de uno o ms diodos. Como es sabido, estos dispositivos idealmente permiten el paso de la corriente en un sentido y lo bloquean en el otro. Existen varios tipos de configuraciones rectificadoras elementales, pero en esta oportunidad solo hablaremos de rectificadores de onda completa.RECTIFICADORES DE ONDA COMPLETA TIPO PUENTEEl rectificador en puente, usa cuatro diodos en una disposicin de puente para lograr la rectificacin de la onda completa. Esta es una configuracin ampliamente usada con diodos individuales cableados como se muestra, o con puentes de simple componente, donde el puente de diodos est cableado internamente En la regin negativa de la entrada los diodos que conducen son D1 y D4 y la configuracin es la que se muestra. El resultado importante es que la polaridad a travs del resistor de carga R se muestra en la figura. por lo que se establece un segundo pulso positivo, como se muestra en la siguiente figura. Durante un ciclo completo los voltajes de entrada y salida aparecern como se muestra.

Figura 1:

Figura 2:Cuando vS > 0, los diodos D1 y D2 estn polarizados en forma directa y por lo tanto conducen, en tanto que D3 y D4 no conducen. Despreciando las cadas en los diodos por ser stos ideales, resulta vL = vS > 0. Cuando la fase de la entrada se invierte, pasando a ser vS < 0, sern D3 y D4 quienes estarn en condiciones de conducir, en tanto que D1 y D2 se cortarn. El resultado es que la fuente se encuentra ahora aplicada a la carga en forma opuesta, de manera que vL = vS > 0. Las formas de onda de la entrada y la salida se muestran en la figura siguiente.

Figura 3:

Figura 4: Rectificador de onda completa.

Figura 5: semiciclo positivo.

Figura 6: semiciclo negativo.

Figura 7: onda de voltaje de entrada y salida.

Puede verificarse que ahora se aprovecha la totalidad de la onda de entrada, y, adems, la corriente por la fuente ya no es unidireccional como la que circula por la carga.RIPPLE (RIZADO) Y FACTOR DE RIPPLESi bien el objetivo ltimo de un rectificador es obtener una tensin continua, es inevitable que superpuesta a sta aparezcan componentes armnicos. Se define el ripple o rizado como la suma de estos componentes:v(t) = Vmed + vripple(t).Para cuantificar el ripple se introduce el factor de ripple, definido como el cociente entre el valor eficaz del ripple y el valor medio de la seal, expresado normalmente en forma porcentual:

Donde:

IV. CIRCUITO A IMPLEMENTAR

Figura 8 : Circuito a implementar.V. MEDICIONESa) Usando el multmetro:

MedicinA12V28A35A45A56V67

Multmetro

0.433A45.3V0.350A0.182A0.178A39.8V

Tabla1: Mediciones de corriente y voltaje.A12: Corriente eficaz entre los puntos 1 y 2.V28: Voltaje eficaz entre los puntos 2 y 8.A35: Corriente promedio entre los puntos 3 y 5.A45: Corriente promedio entre los puntos 4 y 5.A56: Corriente promedio entre los puntos 5 y 6.V67: Voltaje promedio entre los puntos 6 y 7.

b) Usando el osciloscopio:b1. El voltaje, conectando la tierra del osciloscopio en el punto 8 y la punta en el punto 2

Figura 9 : Medicion en el punto 8 y 2.

Figura 10 :simulacion del circuito

Figura 11: simulacion de la medicion en el punto 8 y 2.

b2. Conectando la tierra del osciloscopio en el punto 7 y la punta del canal 1 en el punto 2 y la punta del canal 2 en el punto 6.

Figura 12 : Medicion en el punto 7, 2 y 6.

Figura 13 :simulacion del circuito

Figura 14: simulacion de la medicion en el punto 7, 2 y 6.

b3. Conectando la tierra del osciloscopio en el punto 7 y la punta del canal 1 en el punto 8 y la punta del canal 2 en el punto 6.

Figura 15 : Medicion en el punto 7, 8 y 6.

Figura 16 :simulacion del circuito

Figura 17: simulacion de la medicion en el punto 7, 8 y 6.

VI. SIMULACION

Figura 18 : Circuito rectificador de onda completa

Figura 19: Forma de onda en la entrada (amarillo)y forma de onda en la salida (azul).

Figura 20: Toma de medidas en los diferentes puntos referenciales.

VII. INFORME FINALCLCULO TERICO DE LOS SIGUIENTES PARMETROSA) VOLTAJE PROMEDIO DE SALIDA

B) CORRIENTE PROMEDIO DE SALIDA .. (1)Hallando la i mx.:

El i mx. Reemplazando en la ecuacin (1):

A

C) CORRIENTE PROMEDIO POR CADA DIODO

D) CORRIENTE EFICAZ POR CADA DIODO

C) CORRIENTE EFICAZ QUE ENTREGA EL TRANSFORMADOR

El transformador del mdulo nos proporciona 45 VrmsEntonces se tiene:Para una fase tenemos:

COMPARACIN DEL CLCULO TERICO CON LOS RESULTADOS EXPERIMENTADOS

Medicin

Medicin A12V28A35A45A56V67

Multmetro

0.433A45.3V0.350A0.182A0.178A39.8V

Calculo terico

Medicin A12V28A35A45A56V67

Calculo

45V0.3182A40.47V

Tabla 2: Comparacin de mediciones experimentales vs tericos.

LOS DIODOS DE QUE CARACTERSTICAS MNIMAS RECOMENDARA PARA ESTE RECTIFICADOR

Tensin inversa de rupturaCaractersticas del diodo 1N4001, un diodo rectificador empleado en fuentes de alimentacin (circuitos que convierten una tensin alterna en una tensin continua).La serie de diodos del 1N4001 al 1N4007 son siete diodos que tienen las mismas caractersticas con polarizacin directa, pero en polarizacin inversa sus caractersticas son distintas.Limitaciones mximas:

Estos tres valores especifican la ruptura en ciertas condiciones de funcionamiento. Lo importante es saber que la tensin de ruptura para el diodo es de 50 V, independientemente de cmo se use el diodo. Esta ruptura se produce por la avalancha y en el 1N4001 esta ruptura es normalmente destructiva.Corriente mxima con polarizacin directaLa corriente media con polarizacin directa, que aparece en la hoja de caractersticas:Indica que el 1N4001 puede soportar hasta 1 A con polarizacin directa cuando se le emplea como rectificador. Esto es, 1 A es el nivel de corriente con polarizacin directa para el cual el diodo se quema debido a una disipacin excesiva de potencia. Un diseo fiable, con factor de seguridad 1, debe garantizar que la corriente con polarizacin directa sea menor de 0,5 A en cualquier condicin de funcionamiento.Cada de tensin con polarizacin directaLa cada de tensin con polarizacin directa:Estos valores estn medidos en alterna, y por ello aparece la palabra instantneo en la especificacin. El 1N4001 tiene una cada de tensin tpica con polarizacin directa de 0,93 V cuando la corriente es de 1 A y la temperatura de la unin es de 25 C.

Figura 21: Caractersticas del diodo.

VIII. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONESOBSERVACIONES Se obtiene corriente continua de salida pulsante.

Al colocar una carga la seal continua pura deja de ser pura, para convertirse en una seal continua con ruido el ruido puede reducirse si se colocara condensadores.

La corriente que circula por los diodos en el ciclo positivo la corriente circula por D1 y D4 siendo iguales en valor, en el ciclo negativo la corriente circula por D3 y D4.

La frecuencia de salida en la carga es el doble que la frecuencia de entrada.

CONCLUSIONES1. El voltaje terico para obtener el voltaje carga igual a 40.47 VDC segn la formula estudiada es muy prximo al valor obtenido en la experiencia del laboratorio en circuito de onda completa que se obtuvo como VDC=39.8VDC experimental con ello se concluye validez al procedimiento Voltaje max en la entrada es 45VAC.

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