Circuitos rectificadores monofsicos, bifsicos y trifsicos

LABORATORIO DE ELECTRICIDADGUIA DE PRCTICA: CIRCUITOS RECTIFICADOS MONOFSICOS, BIFSICOS Y TRIFSICOSI. RESUMEN:Objetivo: Determinar y verificar las caractersticas de rectificacin monofsica, bifsica y trifsica de media onda, y rectificacin monofsica completa.

Materiales y Mtodos: Los ensayos en los circuitos monofsicos, bifsicos, y trifsicos fueron realizados en diodos rectificadores. Se emple, pinza amperimtrica 2/20 A, fuente de tensin alterna variable, protoboard Dc y AC, banco RLC, diodos rectificadores 1N4007, resistor de 1 K conectores varios. Analizamos y determinamos los circuitos rectificados en cada una de sus formas monofsicas, bifsicas, y trifsicas..

Resultados: Determinamos el valor en los circuitos en cada una de sus formas: Rectificadores monofsicos: Rectificadores bifsicos: Rectificadores trifsicos:

Conclusin: Analizamos el circuito rectificador en corriente directa y corriente alterna, mediante las practicas en el laboratorio.Analizamos y comprobamos experimentalmente la tensin eficaz, potencia continua, la eficiencia de la conversin, y corriente eficaz.

II. ANTECEDENTES: Segn MCGRAW-HILL (PDF), Los rectificadores son circuitos realizados por diodos, capaces de cambiar la forma de onda de la seal que recibe su entrada.Se utilizan sobre todo en las fuentes de alimentacin de los equipos electrnicos. Hay que tener en cuenta que cualquier equipo electrnico funciona internamente con corriente continua, la fuente de alimentacin se encarga de convertir la corriente alterna en corriente continua. Segn 4.FRBA.UTN.EDU.AR (PDF), La rectificacin es un proceso por el cual se obtiene corriente y tensin unidireccional, partiendo de una tensin alterna.Para dicho proceso se utilizan diodos, ya que los mismos conducen corriente en un solo sentido.En todo circuito rectificador interesa definir: La forma de onda de la corriente y la tensin sobre la carga. La eficiencia del sistema rectificador, que es la relacin de la potencia de salida, a la potencia tomada de la fuente. El valor mximo o de cresta de la corriente por el diodo. El valor mximo de la tensin a travs del elemento rectificador en el sentido inverso (Tensin de pico cresta inversa).

III. MARCO REFERENCIAL:EL DIODO Los diodos son dispositivos semiconductores que permiten hacer fluir la electricidad solo en un sentido.La flecha del smbolo del diodo muestra la direccin en la cual puede fluir la corriente. Los diodos son la versin elctrica de la vlvula o tubo de vaco y al principio los diodos fueron llamados realmente vlvulas.

UTILIZACIN DEL DIODOSegn 4.frba.utn.edu.ar (PDF), Julio lvarez (2009). El diodo semiconductor se lo emplea en circuitos en los que se quiere aprovechar la diferente resistencia que presenta en un sentido o en el otro.El grfico de la corriente en el diodo en funcin de la tensin aplicada al mismo es el de la figura.

RECTIFICADORES DE MEDIA ONDASegn fceia.unr.edu.ar PDF (2002). En la figura 1 se representa esquemticamente un rectificador de media onda en el cual un diodo se interpone entre la fuente y la carga. Cuando la tensin de la fuente es positiva, el sentido de la corriente es favorable y se produce la circulacin, por lo cual suponiendo el diodo ideal (y por lo tanto sin cada de tensin), ser

Cuando, en cambio,, el diodo no conduce y entonces . Esto se ilustra en la figura para una tpica seal senoidal. Se ha indicado tanto la tensin en la carga como la corriente que circula por ella y por la fuente (la tensin y las corrientes en este caso difieren nicamente en un factor de escala). Invirtiendo el diodo se logra una tensin negativa.

RECTIFICADORES DE ONDA COMPLETA TIPO PUENTESegn fceia.unr.edu.ar PDF (2002). El circuito rectificador de media onda tiene como ventaja su sencillez, pero adolece de dos defectos: 1) no permite utilizar toda la energa disponible, ya que los semi-ciclos negativos son desaprovechados; 2) en el caso tpico en el que la fuente es el secundario de un transformador tiende a producirse una magnetizacin del ncleo debido a que el campo magntico es unidireccional. Esta magnetizacin se traduce en que la saturacin magntica se alcanza con valores menores de corriente, producindose deformaciones en la onda.Estos inconvenientes se resuelven con los rectificadores de onda completa. El primer ejemplo es el rectificador tipo puente, ilustrado en la figura.

Cuando , los diodos yestn polarizados en forma directa y por lo tanto conducen, en tanto que y no conducen. Despreciando las cadas en los diodos por ser stos ideales, resulta . Cuando la fase de la entrada se invierte, pasando a ser , sern D3 y D4 quienes estarn en condiciones de conducir, en tanto que y se cortarn. El resultado es que la fuente se encuentra ahora aplicada a la carga en forma opuesta, de manera que . Las formas de onda de la entrada y la salida se muestran en la figura.

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, evitando la magnetizacin del ncleo del transformador.

A los fines prcticos convenientes conoce el valor medio de la salida

Valor eficaz de corriente de carga va estar dado por

Analgicamente la tensin eficaz sobre la carga es

La corriente eficaz en el diodo es igual a la carga.La potencia de salida sobre la carga es:

La potencia de salida del transformador es:

La eficiencia de la rectificacin ser:

El valor mximo de la tensin inversa que aparece obre el diodo est bloqueado, es la tensin del secundario del transformador en su valor mximo:

IV. PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS:Antes de utilizar los instrumentos para hacer una medida es necesario tener cuidado que se encuentre en su rango mximo as este resulte demasiado alto, bajar al rango inmediato inferior y as sucesivamente hasta cumplir una medida con mayor precisin.

4.1. Anlisis de Rectificacin monofsica de media onda

1. Calcula los Parmetros elctricos que deben soportar los diodos:

Tensin de pico inverso para el rectificador de media onda:

Mide el (). Configura el multmetro en voltmetro AC, y anota:

Corriente promedio para el rectificador de media onda:

Mide la resistencia de carga . Configura el multmetro en Ohmmetro, y anota:

Corriente eficaz para el rectificador de media onda:

2. Arma el circuito de la Figura 01 rectificado tipo puente, dados los circuitos rectificadores: el rectificador bifsico de media onda y el rectificador puente.

Figura 01: Rectificador monofsico de media onda.

3. Conecta la fuente de tensin alterna. (Cierre el interruptor ON).4. Configura el multmetro y la pinza amperimtrica y realice las mediciones:Tensin eficaz en el secundario del trafo 56 V

Tensin promedio en el resistor 25.41 V

Intensidad de corriente eficaz en el secundario trafo 0.024 A

Intensidad de corriente promedio en el resistor 0.024 A

5. Desconecta la fuente de tensin alterna. (Cierra el interruptor OFF).6. Considera . Realiza los siguientes clculos:Calcula la tensin e intensidad promedio: Tensin promedio en la resistencia

Intensidad de corriente promedio en la resistencia

Calcula la tensin e intensidad de corriente eficaz: Tensin eficaz total en la resistencia39.6 Intensidad de corriente promedio en la resistencia

Calcula la potencia continua y eficaz, y la eficiencia de la conversin:

Potencia continua en la resistencia

Potencia eficaz total en la resistencia

Eficiencia de la conversin

Calcula los factores de forma y de rizado:

Factor de forma de la tensin

1.56

Factor de la componente ondulatoria o factor de rizado

%

Calcula la tensin eficaz y corriente eficaz

Tensin eficaz en el secundario del transformador56 V Corriente eficaz en el secundario del transformador

Calcula el factor de utilizacin:

Factor de utilizacin del sec. Trafo

Potencia ap. Sec. Trafo: 2.016 VA

Compara error porcentual- estos valores calculados ( y ) con los valores medidos en la tabla del paso 4.

4.2. Anlisis de Rectificacin monofsica de onda completa

1. Calcula los Parmetros elctricos que deben soportar los diodos:

Tensin de pico inverso para el rectificador monofsico puente:Mide el (). Configura el multmetro en voltmetro AC, y anota:

Corriente promedio:Mide la resistencia de carga . Configura el multmetro en Ohmmetro, y anota:

Corriente eficaz

2. Arma el circuito de la Figura 02 rectificado tipo puente.

Figura 02: Rectificador monofsico de onda completa.

3. Conecta la fuente de tensin alterna. (Cierre el interruptor ON).4. Configura el multmetro y la pinza amperimtrica y realice las mediciones:Tensin eficaz en el secundario del trafo56.6 V

Tensin promedio en el resistor50.58 V

Intensidad de corriente eficaz en el secundario trafo0.052 A

Intensidad de corriente promedio en el resistor 0.046 A

5. Desconecta la fuente de tensin alterna. (Cierra el interruptor OFF).6. Considera . Realiza los siguientes clculos:Calcula la tensin e intensidad promedio:

Tensin promedio en la resistencia

Intensidad de corriente promedio en la resistencia

Calcula la tensin e intensidad de corriente eficaz: Tensin eficaz total en la resistencia56.6 Intensidad de corriente eficaz en la resistencia

Calcula la potencia continua y eficaz, y la eficiencia de la conversin: Potencia continua en la resistencia

Potencia eficaz total en la resistencia

Eficiencia de la conversin81 %Calcula los factores de forma y de rizado: Factor de forma de la tensin

Factor de la componente ondulatoria o factor de rizado

Calcula la tensin eficaz y corriente eficaz

Tensin eficaz en el secundario del transformador

Corriente eficaz en el secundario del transformador

Calcula el factor de utilizacin: Factor de utilizacin del sec. TrafoPotencia ap. Sec. Trafo:

Compara error porcentual- estos valores calculados ( y ) con los valores medidos en la tabla del paso 4.

4.3. Anlisis de Rectificacin bifsico de media onda

1. Calcula los Parmetros elctricos que deben soportar los diodos: Tensin de pico inverso para el rectificador monofsico puente:

Mide el (). Configura el multmetro en voltmetro AC, y anota:

Corriente promedio:Mide la resistencia de carga . Configura el multmetro en Ohmmetro, y anota:

Corriente eficaz

2. Arma el circuito de la Figura 03. Utiliza dos balastros y la fuente de tensin alterna de la lnea red.

Figura 03: Rectificador bifsico de media onda.

3. Conecta la fuente de tensin alterna de la lnea de red. (Cierre el ITM).4. Configura el multmetro y la pinza amperimtrica y realice las mediciones:

Tensin eficaz en el inductor L1 27.1 V

Tensin eficaz en el inductor L2 39.7 V

Tensin promedio en el resistor24.3 V

Intensidad de corriente eficaz en el inductor L10.017 A

Intensidad de corriente eficaz en el inductor L20.0185 A

5. Desconecta la fuente de tensin alterna. (Cierra el interruptor OFF).6. Considera . Realiza los siguientes clculos:Calcula la tensin e intensidad promedio: Tensin promedio en la resistencia

Intensidad de corriente promedio en la resistencia

Calcula la tensin e intensidad de corriente eficaz: Tensin eficaz total en la resistencia

Intensidad de corriente eficaz en la resistencia

Calcula la potencia continua y eficaz, y la eficiencia de la conversin: Potencia continua en la resistencia

Potencia eficaz total en la resistencia

Eficiencia de la conversin 80.9% 80.7%

Calcula los factores de forma y de rizado:Factor de forma de la tensin

Factor de la componente ondulatoria o factor de rizado

Calcula la tensin eficaz y corriente eficaz Tensin eficaz en el secundario del transformador

Corriente eficaz en el secundario del transformador

Calcula el factor de utilizacin: Factor de utilizacin del sec. TrafoPotencia ap. Sec. Trafo:

Compara error porcentual- estos valores calculados ( y ) con los valores medidos en la tabla del paso 4.

4.4. Anlisis de Rectificacin trifsica de media onda

1. Calcula los Parmetros elctricos para seleccionar los diodos:

Intensidad de corriente mxima repetitiva que soportan los diodos:

Intensidad de corriente eficaz mxima que circulan por los diodos:

Intensidad de corriente promedio que circulan por los diodos:

Factor de forma de la corriente en los diodos:

Tensin de pico inverso que soportan los diodos:

2. Arma el circuito de la Figura 04. Utiliza tres balastros y la fuente de tensin alterna de la lnea red.

Figura 04: Rectificador trifsico de media onda.

3. Conecta la fuente de tensin trifsica. (Cierre el ITM).4. Configura el multmetro y la pinza amperimtrica y realice las mediciones:Tensin eficaz en el inductor L1

Tensin eficaz en el inductor L2

Tensin eficaz en el inductor L2

Tensin promedio en el resistor

Intensidad de corriente eficaz en el inductor L1

Intensidad de corriente eficaz en el inductor L2

Intensidad de corriente eficaz en el inductor L3

Intensidad de corriente promedio en el resistor

5. Desconecta la fuente de tensin trifsica. (Cierra el ITM).6. Considera . Realiza los siguientes clculos: Tensin promedio en la carga

Tensin eficaz de las fases en las ramas secundarias del trafo

Intensidad de corriente promedio en la resistencia

Factor de pulsacin y factor de rizado

Potencia aparente en el secundario del transformador

Factor de utilizacin

V. CONCLUSIONES

Determinamos la corriente eficaz en circuitos de diodos rectificados monofsicos de corriente directa. En los en los rectificadores se puede medir si lo hacemos con ayuda de resistencias.

Determinamos la tensin de la resistencia en circuitos monofsicos de corriente continua. Aqu encontramos la tensin eficaz total, la corriente eficaz, la potencia continua y eficaz, y la eficiencia.

Lo estudiado tericamente lo hemos hayado experimentalmente puesto que son similares los cambios son pequeos pero en algunos casos estos cambios han tenido han sido muy grandes en las centenas y decenas.

VI. DISCUSIONES Y ANLISIS

En el uso de diodos rectificadores hemos logrado ver que el voltaje que entra en los diodos cambia respecto a su salida siendo en la entrada un voltaje alterno y a la salida un voltaje continuo

Los diodos pueden soportar grandes voltajes a comparacin de los otros instrumentos como la resistencia

Se analiz los voltajes en cada punto del circuito siendo considerables en sus cambios por efecto de los diodos Analizamos la tensin de pico inverso para el rectificador de media onda y la corriente eficaz para lo mismo, siendo estos muy frecuentes en sus usos para hallar los diversos valores dentro del circuito

VII. CUESTIONARIO:

1. Identifique las discrepancias que ha tenido en el laboratorio y explique las causas de dichas discrepancias. Una de las discusiones en el grupo fue en el el tiempo que nos tomamos para ponernos de acuerdo con las obligaciones de cada uno de los miembros de este, y por descuido de a quien bamos a dejar cada tarea nos tomamos otro da para terminar el laboratorio dicho.

Otro problema que tomamos como una discrepancia que al hacerlo rpidamente nos olvidamos conectar un conector mas que hicimos casi al final en el trifsico he hicimos cortocircuito quemando los diodos he interrumpiendo el termino del laboratorio

2. Describa las aplicaciones prcticas del mtodo propuesto en el experimento. Los diodos infrarrojos (IRED) se emplean desde mediados del siglo XX en mandos a distancia de televisores, habindose generalizado su uso en otros electrodomsticos como equipos de aire acondicionado, equipos de msica, etc. y en general para aplicaciones de control remoto, as como en dispositivos detectores. El uso de diodos LED en el mbito de la iluminacin (incluyendo la sealizacin de trfico) es moderado y es previsible que se incremente en el futuro, ya que sus prestaciones son superiores a las de la lmpara incandescente y la lmpara fluorescente, desde diversos puntos de vista. La iluminacin con LEDs presenta indudables ventajas: fiabilidad, mayor eficiencia energtica, mayor resistencia a las vibraciones, mejor visin ante diversas circunstancias de iluminacin, menor disipacin de energa, menor riesgo para el medio ambiente, capacidad para operar de forma intermitente de modo continuo, respuesta rpida, etc. Asimismo, con LEDs se pueden producir luces de diferentes colores con un rendimiento luminoso elevado, a diferencia de muchas de las lmparas utilizadas hasta ahora, que tienen filtros para lograr un efecto similar (lo que supone una reduccin de su eficiencia energtica). Tambin se utilizan en la emisin de seales de luz que se trasmiten a travs de fibra ptica.

VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS http://www.mcgraw-hill.es/bcv/guide/capitulo/8448171624.pdf http://www4.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/electrotecnica_y_maquinas_electricas/apuntes/11_circuitos_rectificadores.pdf http://www.fceia.unr.edu.ar/enica3/rectif.pdf (2002).