UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO, INGENIERÍA ELECTRÓNICA, ELECTRÓNICA INDUSTRIAL

LABORATORIO I

1

Resumen—En el presente laboratorio se analiza los efectos de

una carga inductiva sobre los rectificadores de media onda y

se implementa la correspondiente solución, se comprueba la

relación entre valor rms y valor pico de la red monofásica y se

analiza las posibles causas del error.

Palabras clave—Valor rms, valor medio, voltaje pico.

Abstract—In this laboratory analyzes the effects of an

inductive load on the half-wave rectifier and the

corresponding solution is implemented, it checks the

relationship between peak and rms value of single phase and

discusses the possible causes of the error.

Key words— Rms value, average value, peak voltage.

I. OBJETIVOS

Medir la señal de la red pública y comprobar la

relación y significado entre valor rms y valor

pico.

Implementar el rectificador de media onda con

carga inductiva.

Adicionar diodo antiparalelo para aminorar los

efectos del inductor sobre el rectificador.

II. INTRODUCCIÓN

En electrónica, un rectificador es el elemento o

circuito que permite convertir la corriente alterna en

corriente continua. Esto se realiza utilizando diodos

rectificadores, ya sean semiconductores de estado

sólido, válvulas al vacío o válvulas gaseosas como

las de vapor de mercurio.

Dependiendo de las características de la

alimentación en corriente alterna que emplean, se

les clasifica en monofásicos, cuando están

alimentados por una fase de la red eléctrica, o

trifásicos cuando se alimentan por tres fases.

Atendiendo al tipo de rectificación, pueden ser de

media onda, cuando sólo se utiliza uno de los

semiciclos de la corriente, o de onda completa,

donde ambos semiciclos son aprovechados [1].

III. RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA

En la practica los rectificadores de media onda se

utilizan en aplicaciones de baja potencia debido a

que estos introducen sobre el sistema de red alterna,

corriente media con contenido diferente de cero lo

cual ocasiona problemas de saturación en las

máquinas eléctricas, en especial en los

transformadores [2].

Fig. 1 Rectificador de media onda.

Para activar el diodo o derrumbar la barrera de

potencial de la juntura NP, se requiere su

polarización en directo, es decir, que el ánodo sea

más positivo que el cátodo ( ), mientras que

para su desactivación se requiere que la corriente

que circula por el dispositivo sea igual a cero, una

forma de lograr esto es polarizando el dispositivo en

inverso, es decir con tensión ánodo-cátodo negativa

( ), o esperar que la corriente pase

naturalmente por cero ( ( ) ), esto trae como

consecuencia que el apagado del diodo dependa de

la naturaleza de la carga, en pocas palabras del

adelanto o atraso del cruce por cero de la corriente

con respecto a la tensión [3].

A. Carga resistiva

El puente esta alimentado por una fuente alterna de

forma sinusoidal dada por la expresión: ( )

√ ( )

Rectificadores de Media Onda no Controlados Arnold Alejandro Cruz, Gerardo Andrés López, Anderson Fajardo Londoño, Juan David Valenzuela

UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO, INGENIERÍA ELECTRÓNICA, ELECTRÓNICA INDUSTRIAL

LABORATORIO I

2

Fig. 2 Rectificador carga resistiva.

Para encontrar la tensión, corriente media y efectiva

se aplicara la definición vista en la teoría en el

intervalo del periodo en donde la función esta

definida, que es entre el ángulo de encendido ( )

hasta el de apagado ( ) [4].

Tensión media:

√

Corriente media:

Tensión efectiva:

√

Corriente efectiva:

√

B. Carga resistiva-inductiva

El puente esta alimentado por una fuente alterna de

forma sinusoidal dada por la expresión: ( )

√ ( ) [5].

Fig. 3 Rectificador carga resistiva-inductiva.

Tensión media:

√

( ( ))

Corriente media:

Tensión efectiva:

√

(

( )

)

Corriente efectiva:

√

√

∫ ( ( ) ( )

( ))

C. Carga inductiva

El puente esta alimentado por una fuente alterna de

forma sinusoidal dada por la expresión: ( )

√ ( )

Fig. 4 Rectificador carga inductiva.

Considerando el diodo ideal, es decir que su tensión

de ruptura es cero, el ángulo de encendido del diodo

para esta fuente sinusoidal se obtiene cuando el

diodo se polariza en directo durante el semiciclo

positivo de la sinusoide.

Para encontrar el ángulo de apagado es necesario

encontrar cuando la corriente pasa naturalmente por

cero ( ( ) ) [6].

Tensión media:

Corriente media:

√

Tensión efectiva:

UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO, INGENIERÍA ELECTRÓNICA, ELECTRÓNICA INDUSTRIAL

LABORATORIO I

3

Corriente efectiva:

√

D. Con diodo de descarga libre carga RL

El puente esta alimentado por una fuente alterna de

forma sinusoidal dada por la expresión: ( )

√ ( )

Fig. 5 Rectificador con diodo de descarga libre carga

RL.

Considerando el diodo principal ideal, es decir que

su tensión de ruptura es cero, el ángulo de

encendido del diodo para esta fuente sinusoidal se

obtiene cuando el diodo se polariza en directo

durante el semiciclo positivo de la sinusoide, por lo

cual y .

Para el diodo de descarga libre o número dos el cual

se encuentra en paralelo con la carga, su

polarización en directo se alcanza en el semiciclo

negativo de la onda sinusoidal por lo tanto

y . Al encender el diodo dos, este le da un

camino de circulación a la corriente de la carga,

asumiendo la totalidad de la corriente del diodo

principal permitiendo el apagado del mismo [7].

Tensión media:

√

Corriente media:

√

Tensión efectiva:

√

Corriente efectiva:

√

IV. PROCEDIMIENTO

A. Medición de la red pública

Se lleva cabo el montaje del circuito con una

lámpara para realizar las mediciones del valor pico,

valor rms y valor medio de la red pública. Se

procede a conectar el supresor de tierra al

osciloscopio con la finalidad de proteger el equipo

realizando así las mediciones de manera segura y

con cierta disminución en los márgenes de error.

B. Rectificador de media onda carga inductiva

Se implementa el circuito rectificador de la Fig. 6

para observar y analizar los efectos del inductor

sobre la rectificación, se procede a realizar las

mediciones correspondientes a los valores rms,

medio y pico.

El siguiente diagrama corresponde al circuito

realizado:

Fig. 6 Rectificador de media onda carda inductiva.

C. Rectificador de media onda con diodo de

descarga

Se implementa el diodo de descarga de forma

paralela a la carga inductiva del circuito anterior

(Fig. 6) y se procede a realizar las mismas

mediciones sobre el siguiente montaje:

Fig. 7 Rectificador de media onda con diodo de

descarga.

UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO, INGENIERÍA ELECTRÓNICA, ELECTRÓNICA INDUSTRIAL

LABORATORIO I

4

V. RESULTADOS Y ANÁLISIS

A. Medición de la red pública

A continuación se presentan los resultados

obtenidos de las mediciones realizadas a la red de

energía:

Tabla 1.

Resultados medición red pública.

Símbolo Práctico

165,77V

Al realizar la medición del valor rms de la red se

procede a verificar la relación de esta con el valor

pico de la señal, confirmando de esta manera la

veracidad de dicha relación. Se observa además que

la señal de la red pública presenta una forma

periódica en donde cada semiciclo positivo se anula

con su correspondiente semiciclo negativo puesto

que al medir su valor medio a través del multímetro

se obtiene un valor aproximado a cero lo que

confirma la forma sinusoidal de la red pública.

B. Rectificador de media onda carga inductiva

Realizando el análisis transitorio a través de Orcad

se obtiene los siguientes resultados:

Fig. 8 Análisis transitorio rectificador carga inductiva.

En esta gráfica se observa los valores negativos que

alcanza el voltaje de salida debido a la presencia de

la inductancia. En este caso la corriente no puede

cambiar de sentido debido al diodo, por lo tanto el

inductor mantiene la corriente aún en el semiciclo

negativo hasta que se haya descargado totalmente.

A continuación se muestra la gráfica obtenida a

través del osciloscopio exponiendo así las

similitudes entre lo simulado y lo práctico:

Fig. 9 Resultado práctico rectificador carga inductiva.

Las siguientes tablas (Tabla 2. y Tabla 3.) enseñan

los resultados obtenidos con su respectivo cálculo

de error:

Tabla 2.

Resultados de la fuente.

Símbolo Simulado Práctico

Siendo la figura siguiente la señal de la fuente de

alimentación del circuito:

Fig. 10 Resultado práctico señal alimentación.

Tabla 3.

Resultados de la carga.

Símbolo Simulado Práctico

UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO, INGENIERÍA ELECTRÓNICA, ELECTRÓNICA INDUSTRIAL

LABORATORIO I

5

C. Rectificador de media onda diodo de descarga

Se realiza el análisis transitorio a través de Orcad y

se obtiene los siguientes datos:

Fig. 11 Análisis transitorio rectificador con diodo de

descarga.

En donde se observa la corrección del problema del

montaje anterior (sin diodo de descarga)

obteniéndose así la rectificación de media onda de

la señal de entrada.

Comparando con la medición realizada a través del

osciloscopio se observa la similitud en las formas de

onda generadas de manera simulada y práctica.

Fig. 12 Resultado práctico rectificador con diodo de

descarga.

Las siguientes tablas (Tabla 4. y Tabla 5.) enseñan

las mediciones obtenidas con su respectivo cálculo

de error:

Tabla 4.

Resultados de la fuente.

Símbolo Teórico Simulado Práctico Error T-P

Tabla 5.

Resultados de la carga.

Símbolo Simulado Práctico

VI. CONCLUSIONES

Se concluye con esta práctica que su

funcionamiento es muy exacto y preciso en cuanto a

la rectificación, se pudo observar las diferentes

cualidades que presenta el rectificador de media

onda cuando se conecta a distintos tipos de cargas.

El laboratorio deja conocer muchos conceptos

necesarios para el diseño de convertidores AC a

DC.

El tipo de corriente más frecuente en la vida real es

la corriente alterna, por ser más fácil de transportar

a largas distancias. Ya se ha visto que algunas veces

puede ser necesario proteger al circuito de

inversiones de polaridad causadas por despistes del

usuario; por el mismo motivo es necesario proteger

el circuito conectando un diodo en serie con el

generador de alterna y una resistencia en paralelo a

ambos.

REFERENCIAS

[1] http://es.wikipedia.org/wiki/Rectificador [2] Electrónica de potencia, Aspectos Generales y

Convertidores Electrónicos, Alexander Bueno Montilla,

Universidad Simón Bolívar, página 57.

[3] Electrónica de potencia, Aspectos Generales y

Convertidores Electrónicos, Alexander Bueno Montilla,

Universidad Simón Bolívar, páginas 57-58.

[4] Electrónica de potencia, Aspectos Generales y

Convertidores Electrónicos, Alexander Bueno Montilla,

Universidad Simón Bolívar, páginas 59-61.

[5] Electrónica de potencia, Aspectos Generales y

Convertidores Electrónicos, Alexander Bueno Montilla,

Universidad Simón Bolívar, páginas 62-66.

[6] Electrónica de potencia, Aspectos Generales y

Convertidores Electrónicos, Alexander Bueno Montilla,

Universidad Simón Bolívar, páginas 70-73.

[7] Electrónica de potencia, Aspectos Generales y

Convertidores Electrónicos, Alexander Bueno Montilla,

Universidad Simón Bolívar, páginas 75-82.

UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO, INGENIERÍA ELECTRÓNICA, ELECTRÓNICA INDUSTRIAL

LABORATORIO I

6

ANEXOS

Figuras correspondiente a cada análisis:

Fig. 8 Análisis transitorio rectificador carga inductiva.

Fig. 9 Resultado práctico rectificador carga inductiva.

UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO, INGENIERÍA ELECTRÓNICA, ELECTRÓNICA INDUSTRIAL

LABORATORIO I

7

Fig. 10 Resultado práctico señal alimentación.

Fig. 11 Análisis transitorio rectificador con diodo de descarga.

UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO, INGENIERÍA ELECTRÓNICA, ELECTRÓNICA INDUSTRIAL

LABORATORIO I

8

Fig. 12 Resultado práctico rectificador con diodo de descarga.