LABORATORIO 2 Rectificador Onda Completa RL

Laboratorio de Electrónica de Potencia 2013A. Nombres:…………………………………………………………UI:………………

GUIA DE LABORATORIO No. 2 TEMA:

RECTIFICADOR NO RECTIFICADOR NO CONTROLADO DE ONDA COMPLETA CARGA R Y R Y RL

1. OBJETIVOS a. Verificar experimentalmente las características del rectificador no controlado de onda completa con punt con punto o medio carga R y R y puente puente diodos con carga R y R y RL. b. Comprender y determinar experimentalmente los parámet parámetros ros de rendimiento del rectificadores con controlados de onda completa efectos de la inductancia en la carga. c. Dominar los Dominar los cálculos, técnicas de simulación, diseño y montaje de circuitos de rectificadores con diodos y efectos de las cargas R y R y RL. d. Dominar el Dominar el usos del osciloscopio e instrumentos de medición de corriente continua y alterna.

2. INTRODUCCIÓN RETIFICADOR NO RETIFICADOR NO CONTROLADO DE ONDA COMPLETA PUNTO MEDIO CON CARGA R Un circuito rectificador de rectificador de onda completa, con un transformador con transformador con derivación central, se puede puede ver en ver en la Fig. 1a. Cada mitad del transformador, con su diodo correspondiente, actúa como un rectificador de rectificador de media onda, y la salida de un rectificador de rectificador de onda completa se ve en la Fig. 2 b.

Fig. 1. Rectificador de Rectificador de onda completa punto punto medio

Como no fluye corriente de cd por cd por el el transformador, no hay prob hay problema lema de saturación de su núcleo. El voltaje prom voltaje promedio edio de salida es T

2

Vcd Vcd

 2

 T 

0

Moisés C. Tanca Villanueva, Dr. Ing.

Vmsin(t) dt

2

Vm




RETIFICADOR NO CONTROLADO DE ONDA COMPLETA PUENTE DE DIDOS CON CARGA R Y RL En lugar de usar un transformador con derivación central se podrían usar cuatro diodos, como se ve en la Fig. 2a. Durante el semiciclo positivo del voltaje de entrada, se suministra la corriente a la carga a través de los diodos DI y D2• Durante el semiciclo negativo, los diodos D3 y D4 son los que conducen. La forma de onda del voltaje de salida se ve en la Fig. 2 b, y es parecida a la de la figura 3.5b. El voltaje pico inverso de un diodo sólo es V m'A este circuito se le conoce como rectificador en puente, y es de uso común en aplicaciones industriales.

Fig. 2. Rectificador de onda completa puente de diodos.

Con una carga resistiva, la corriente de carga tiene forma idéntica a la del voltaje de salida. En la práctica, la mayor parte de las cargas son inductivas hasta cierto grado, y la corriente de carga depende de los valores de la resistencia de carga R y de la inductancia de carga L. Esto se ve en la Fig. 3a. Se agregará una batería de voltaje E con el objeto de deducir ecuaciones generalizadas. Si Vs = V m sen wt = V2 Vs sen wt es el voltaje de entrada, la corriente en la carga, io, se puede calcular a partir de

cuya solución tiene la forma



donde la impedancia de carga es Z  R

2

   L 2 , el ángulo de la impedancia de carga es

  tan1  L / R y Vs es el valor eficaz de la tensión de entrada. Revisar la soluciones para caso continuo.

Fig. 3. Rectificador de onda completa puente dediodo carga RL E.

Un rectificador no controlado es un procesador de energía eléctrica que debe producir una tensión continua de salida con un contenido de armónicas. La calidad de procesamiento de potencia de un rectificador no controlado requiere la determinación del contenido de armónicas de la corriente de entrada, la tensión de salida y la corriente de salida. Se pueden usar el desarrollo en series de Fourier para determinar el contenido de armónicas de tensiones y corrientes. Hay varios tipos de circuitos rectificadores no controlados, y los rendimientos de un rectificador se evalúan, en el caso normal, en función de los siguientes parámetros: El valor promedio de la tensión continua de salida (o de carga), Vcd; El valor promedio de la corriente de salida (o de carga), Icd; La potencia de salida en corriente continua, Pcd; P cd  V cd  I cd El valor de raíz cuadrada media (rms) o eficaz de la tensión de salida, V rrns; El valor eficaz (rms) de la corriente de salida, Irms; La potencia de salida en corriente alterna, Pca: P ca  V rms  I rms



La eficiencia (o razón de rectificación) de un rectificador, que es una figura de mérito, y permite comparar la eficacia, y se define como:   P c P ca Se puede considerar que la tensión de salida está formado por dos componentes: 1) el valor de cd y 2) el componente de ca o rizo. El valor efectivo (rms) del componente de ca en la tensión e salida es. V ca



V r2ms V cd 2

El factor de forma de onda, que es una medida de la forma de la tensión de salida, es. V FF  rms V cd El factor de rizo (RF, de rippLe factor), que es una medida del contenido alterno residual, se define como. V RF  ca V cd Si se sustituye la ecuación, el factor de rizo se puede expresar como sigue: RF 

2

V rms

  1   FF  21  V cd 

El factor de utilización de transformador (TUF, de transformer utilization factor) se define como: P cd TUF  V s  I s en donde, Vs e Is , son la tensión eficaz (rms) y la corriente eficaz (rms) del secundario del transformador, respectivamente. Consideremos las formas de onda de la figura , donde v s es el voltaje sinusoidal de entrada, is. Es la corriente instantánea de entrada e is1 es su componente fundamental. Si ϕ es el ángulo entre los componentes fundamentales de la corriente y la tensión de entrada, a ϕ se le llamará ángulo de desplazamiento. El factor de desplazamiento (DF de displacemen factor) se define como. DF  cos   El factor armónico (HF de harmonic factor) de la corriente de entrada se define como. HF 

I s2  I 2

I s 1



I s2 2

I s 1

1

Donde Isl es el valor eficaz de la componente fundamental de la corriente de entrada is(t). Tanto Is1 como Is, se expresan aquí en valor eficaz (rms). El factor de potencia (PF) se define como. PF  V s  I s1 cos    I s1 cos   V s  I s I s El factor de cresta (CF, de crest factor), que es una medida de la corriente pico de entrada Is(pico) en comparación con Is, su valor eficaz (rms), es suma importancia para dimensionar y especificar las capacidades de corriente pico de los dispositivos y los componentes. El CF de la corriente de entrada se define por.



CF 

I s( pico) I s

Observaciones: 1.

HF es una medida de la distorsión de una forma de onda, y también se llama distorsión armónica total (THD, de total harmonic distortion). 2. Si la corriente de entrada is es puramente sinusoidal, Is1 = Is, y el factor de potencia FP es igual al factor de desplazamiento DF. El ángulo de desplazamiento ϕ viene a ser el ángulo de impedancia vista desde la entrada o de la carga considerando los dispositivos del rectificador ideales, ϴ = tan-1(ωL/R) para una carga RL. 3. Al factor de desplazamiento DF se le conoce también como factor de potencia de desplazamiento (DPF, de displacement power factor). 4. Un rectificador ideal debería tener η = 100%, Vca =0, RF =0, TUF = 1, HF = THD =0 y FP = PDF =1.

4.- PRE-LABORATORIO

Cálculo y simulación numérica del siguiente circuito del rectificador de media onda y de circulación libre: Ejemplo 1 carga R Sea el circuito de la Fig. 1 determinar y verificar con simulación numérica los parámetros de rendimiento de rectificador de media onda. Si el valor eficaz de la fuente de tensión ca es de 220 V. se emplea un transformador de potencia de dos secundarios con relación de transformación n=2 y la carga resistiva es 37.5 Ω.. Ejemplo 2 carga RL Sea el circuito de la Fig. 2y la Fig. 3 determinar y verificar con simulación los parámetros de rendimiento de rectificador de media onda. Si el valor eficaz de la fuente de tensión ca es de 220 V. se emplea un transformador de potencia con relación de transformación n=2, la carga resistiva es 37.5 Ω., L=500mH.

4.- MATERIALES, INTRUMENTOS DE MEDICIÓN Y EQUIPOS Los siguientes dispositivos, equipos, instrumentos y materiales serán necesarios para la realización de la presente práctica: Item 1

Cantidad 1

2

1 1

3 4 5 6 7 8

2 2 1 1 1 1

Descripción Fuente de tensión monofásica regulable "Variac" 220 V, 5A Transformador de potencia monofásico de dos secundarios: 220 V, 110 V, 60Hz. de 500 VA. Transformador de potencia monofásico: 220 V, 110 V, 60Hz. de 350 VA. Amperímetro de c.a. 10 A, 5 A, 1 A Voltímetro de c.a. de 150 V, 300V Amperímetro de cd 5 A, Voltímetro de c.d. de 150 V, 300V Microohmímetro MPK5 (o puente Wheastone) Reostato o resistencia de 42 Ω, 5 A.

Código

os s

. anca

anueva, r. ng.

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