UNIVERSIDAD TECNOLOGICA TECNOLOGICA DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS Y ELECTRONICA
Curso
:
Dispositivos electrónicos para alta tensión
Profesor
:
Saúl Ruelas Alvarado
Informe Nro.
:
1
Tema
:
RECTIFICADOR MONOFASICO DE ONDA ONDA COMPLETA
Integrantes
:
Cortez Pongo, Juan - 1322127 Cruz Cueva, Miguel - 1330456 Cueva Zuta, Roger – 1211102 1211102
Fecha de la Experiencia
:
martes 23 de mayo de 2017
Hora
:
De 20:15 a 9:45
Fecha de entrega del informe :
miércoles 31 de mayo de 2017
Hora
De 8:15 a 9:45
:
2017-II
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RECTIFICADOR MONOFASICO DE ONDA COMPLETA INTRODUCCION
Convertir la tensión alterna en tensión continua es un proceso muy importante en la actualidad; esto debido a que la circuitería interna de nuestros equipos en general, funcionan con corriente continua y la corriente alterna más bien se usa para transportar la energía. En ese sentido, el proceso de rectificación adquiere especial relevancia al momento de llevar a cabo la conversión de AC a DC, siendo el primer paso a seguir en este proceso. Existen diferentes tipos de rectificadores; en general, según la onda de salida se tiene rectificadores de media onda y de onda completa. De estos, en la práctica realizada se configuró un rectificador de onda completa tipo puente (que se describe en las siguientes páginas) en los módulos de electrónica de potencia del Laboratorio. 1. OBJETIVO
El objetivo de la experiencia es estudiar el funcionamiento de los rectificadores de onda completa monofásico de mediana potencia. Determinar la relación entre los voltajes y corrientes de entrada con los voltajes y corrientes de salida. 2. FUNDAMENTO TEORICO
RECTIFICACION Se denomina rectificación al proceso de convertir una corriente alterna en unidireccional o continua. RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA Un rectificador de onda completa es aquel que es capaz de aprovechar los dos semiciclos de la tensión alterna para convertirlos en ciclos de tensión continua pulsante. Los circuitos de este tipo más conocidos son las configuraciones que emplean transformador con derivación central y la configuración en puente de diodos. Un rectificador de onda completa permite corriente unidireccional (en un solo sentido) a través de la carga durante los 360° del ciclo de entrada, mientras que un rectificador de media onda permite corriente a través de la carga sólo durante la mitad del ciclo.
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a. Rectificador de onda co mpleta con derivación c entral
Consiste de una configuración que usa dos diodos y un transformador con derivación central en el secundario, como se muestra a continuación:
ANALISIS DE FUNCIONAMIENTO: a.1.
SEMICICLO POSITIVO
En esta condición, se polariza en directa el diodo D1 y en inversa el diodo D2. Por lo tanto, la trayectoria de la corriente I es a través de D1 y el resistor de carga RL . El voltaje de salida es como se indica en la figura.
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a.2.
SEMICICLO NEGATIVO
Según esta condición, se polariza en inversa el diodo D1 y en directa el diodo D2. La trayectoria de la corriente I es a través de D2 y RL . Como la corriente de salida circula en la misma dirección a través de la carga, para los semiciclos positivo y negativo de la entrada el voltaje de salida desarrollado a través del resistor de carga es un voltaje de cd de onda completa rectificado, como se muestra en la figura. a.3.
VOLTAJE PICO INVERSO (PIV) Cada uno de los diodos del rectificador de onda completa se polariza en directa alternadamente y luego en inversa. El voltaje en inversa máximo que cada diodo debe soportar es el voltaje pico del secundario Vp(sec).
b. Rectificador de onda compl eta tipo puente
Consiste de una configuración que utiliza cuatro diodos como se muestra a continuación:
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ANALISIS DE FUNCIONAMIENTO: b.1.
SEMICICLO POSITIVO
Para el semiciclo positivo, los diodos D1 y D2 están polarizados en directa y conducen corriente en la dirección mostrada. Se desarrolla un voltaje a través de RL parecido al semiciclo positivo de entrada. Durante este tiempo, los diodos D3 y D4 están polarizados en inversa. b.2.
SEMICICLO NEGATIVO
Durante esta condición, los diodos D3 y D4 están polarizados en directa y conducen corriente en la misma dirección a través de RL que durante el semiciclo positivo. Durante el semiciclo negativo, D1 y D2 están polarizados en inversa. A consecuencia de esta acción a través de RL aparece un voltaje de salida rectificado de onda completa. b.3.
VOLTAJE PICO INVERSO Suponiendo que D1 y D2 están polarizados en directa y examinando el voltaje en inversa a través de D3 y D4. Si D1 y D2 se visualizan como cortos (modelo ideal), se puede ver que D3 y D4 tienen un voltaje de pico inverso igual al voltaje del secundario pico. 5
ANALISIS TEORICO DE LOS VALORES MEDIOS Y EFICACES
VALOR PROMEDIO DE TENSION (VDC) Y CORRIENTE (IDC) EN LA CARGA
1 = ∫ ∗ = −cos| = −cos +cos0 = → =
VALOR EFICAZ DE TENSION (VRMS) Y CORRIENTE (IRMS) EN LA CARGA
1 = ∫ ∗ sin 1−cos2 = ∫ ( 2 ) sin2 = 2 ( − 2 )| sin2 = 2 ( − 2 −0) = 2 . = √ → =
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3. PARTE EXPERIMENTAL
3.1. EQUIPOS Y MATERIALES 3.1.1. Un (01) módulo DL 2626 - Transformador de alimentación. 3.1.2. Un (01) módulo DL2603 - Grupo de diodos. 3.1.3. Un (01) módulo DL2635 - Carga Universal. 3.1.4. Un (01) osciloscopio. 3.1.5. Un (01) Multímetro digital. 3.1.6. Dos (02) borneras de interconexión de 12 salidas para 15A. 3.1.7. Conectores varios. 3.2. PROCEDIMIENTO 3.2.1. Realizar el montaje del siguiente circuito:
3.2.2. Verificar el conexionado antes de energizar el transformador de alimentación.
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3.3. MEDICIONES CON EL MULTIMETRO 3.3.1. Medir la corriente eficaz entre los puntos 1 y 2 (A 12). 3.3.2. Medir el voltaje eficaz entre los puntos 2 y 8 (V 28). 3.3.3. Medir la corriente promedio entre los puntos 3 y 5 (A 35), 4 y 5 (A 45) y entre los puntos 5 y 6 (A 56). 3.3.4. Medir el voltaje promedio entre los puntos 6 y 7 (V 67). 3.3.5. Llenar los datos obtenidos en la siguiente tabla. Medición
A12
V28
A35
A45
A56
V67
Multímetro
0.693A
76.0V
0.31A
0.314A
0.632A
66.5V
3.4. MEDICIONES CON EL OSCILOSCOPIO 3.4.1. Conectar la tierra del osciloscopio en el punto 8 y la punta de prueba en el punto 2. Medir el voltaje V 28.
Izquierda: Onda con osciloscopio. Derecha: onda simulada. V28 = 77.1V
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3.4.2. Conectando la tierra del osciloscopio en el punto 7, la punta del canal 1 en el punto 2 y la punta del canal 2 en el punto 6. Dibujar las formas de onda que se observa.
Izquierda: Onda con osciloscopio. Derecha: onda simulada.
3.4.3. Conectar la punta de prueba en el punto 6. Dibujar las formas de onda que se observa.
Izquierda: Onda con osciloscopio. Derecha: onda simulada.
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4. CALCULOS Y RESULTADOS 4.1.
ANALISIS TEORICO
4.1.1. Voltaje promedio en la salida.
= 2 = 277.1√ 2 = 69.41 9.41 = 0.694 = = 6100Ω
4.1.2. Corriente promedio en la salida.
4.1.3. Corriente promedio en cada diodo.
= 2 = 0.6294 = 0.347
4.1.4. Voltaje eficaz que entrega el transformador.
= √ 2 = 109.√ 2036 = 77.1
4.1.5. Corriente eficaz que entrega el transformador.
= = 71007.1 = 0.771
4.2.
CUADRO COMPARATIVO Parámetro VDC IDC ID VRMS IRMS
Valor experimental 66.5V 0.632A 0.314A 76.0V 0.738A
Valor teórico 69.4V 0.694A 0.347A 77.1V 0.771A
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% De error 4.17% 4.01% 8.6% 1.42% 4.28%
4.3. CARACTERISTICAS MINIMAS DE LOS DIODOS
Deben soportar un voltaje pico inverso equivalente al voltaje máximo de la fuente. PIV= 127.28V. La corriente en polarización directa que debe soportar debe ser no menor a 0.287A. Por lo tanto I D=1A. Deben tener un mínimo de caída de tensión en polarización directa.
5. OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES
Se requiere revisar los equipos y materiales, así como tener previo conocimiento de los mismos antes de manipularlos e iniciar con la experiencia.
Se debe tener bien hechas las conexiones (verificarlas) antes de encender los equipos. Dado que puede demorar el tiempo previsto para la toma de datos y/o ocasionar algún accidente.
El valor nominal del módulo es de 90Vrms, sin embargo, se pudo comprobar que tenía un valor real de 76.1Vrms.
Es importante el uso de un fusible como protección, dado que se trabaja con una tensión considerable y ante una situación errónea podrían dañarse los equipos.
6. CONCLUSIONES
Se logró el objetivo de estudiar el funcionamiento de un circuito rectificador de onda completa y se comprobó las formulas teóricas que se usan para calcular sus parámetros, dada la proximidad de los valores experimentales y valores teóricos obtenidos. Concluimos que un circuito rectificador de onda completa es un circuito capaz de aprovechar cada ciclo completo de una señal de corriente alterna para convertirla en una corriente continua pulsante (señal rectificada). Esto se puede apreciar en los puntos 3.4.1 (señal de entrada sinusoidal) y 3.4.3 (señal de salida rectificada o continua pulsante). Se tiene que el voltaje de salida (en la carga) sufre una pequeña caída respecto al de la entrada, esto debido a que los en los diodos existen pequeñas caídas de tensión.
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Se concluye que los rectificadores de onda completa, son elementos básicos en el proceso de obtención de corriente directa y que los diodos los dispositivos fundamentales para realizar dicho proceso. La experiencia realizada es muy importante para lograr un mejor entendimiento del concepto de rectificador, así como de las fórmulas de obtención de sus parámetros.
7. REFERENCIAS BIBL IOGRAFICAS -
FLOYD, Thomas (2008) Dispositivos Electrónicos. Editorial Pearson, octava Edición. Capítulo 2 (pg. 46-85).
-
BOYLESTAD, Robert y NASHELSKY, Louis (2009) Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos. Editorial Pearson, décima Edición. Capítulo 2 (pg. 76-79).
-
MALVINO, Albert (2000) Principios de Electrónica. Editorial McGrawHill, sexta Edición. Capítulo 4 (pg. 95).
-
Guía de Laboratorio: Rectificador monofásico de onda completa.
8. ANEXOS
Circuito simulado en Proteus 8.0.
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