rectificador monofascio

8/10/2019 rectificador monofascio

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LABORATORIO N 1

RECTIFICADOR MONOFASICO DE ONDA

COMPLETA

Rectificador Monofsico de Onda Completa

1.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.

2.Equipos y Materiales.-

Mdulo DL 2626 Transformador de alimentacin

Mdulo DL2603 Grupo de diodos

Mdulo DL2635 Carga Universal

Un Osciloscopio

Un multmetro digital

Dos Borneras de interconexin

Conectores Varios

3.Fundamentos tericos.-

Un rectificador es el elemento o circuito que permite convertir lacorrientealterna encorriente continua.Esto se realiza utilizandodiodos rectificadores,

(semiconductores de estado slido).

Rectificador de onda completa tipo puente doble de Graetz

Se trata de un rectificador de onda completa en el que, a diferencia de la prctica

anterior, slo es necesario utilizar transformador si la tensin de salida debe tener un

valor distinto de la tensin de entrada.
http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continuahttp://es.wikipedia.org/wiki/Diodohttp://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Diodohttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continuahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna


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En la Figura est representado el circuito

de un rectificador de este tipo.

Durante el semiciclo en que el punto

superior del secundario del

transformador es positivo con respecto

al inferior de dicho secundario, la

corriente circula a travs del camino

siguiente:

Punto superior del secundario --> Diodo D-1 -

-> (+)Resistencia de carga R(-) --> Diodo D-3

--> punto inferior del secundario.

En el semiciclo siguiente, cuando el

punto superior del secundario es

negativo y el inferior positivo lo har

por:

Punto inferior del secundario --> Diodo D-2 -

-> (+) Resistencia de carga R(-) --> Diodo D-

4 --> punto superior del secundario.

En este caso, vemos como circula corriente por la carga, en el

mismo sentido, en los dos semiciclos, con lo que se aprovechan

ambos y se obtiene una corriente rectificada ms uniforme que

en el caso del rectificador de media onda, donde durante un

semiciclo se interrumpe la circulacin de corriente por la carga.

En este tipo de rectificadores de onda completa, la forma deonda de la corriente rectificada de salida, ser la de una

corriente continua pulsatoria, pero con una frecuencia de pulso

doble de la corriente alterna de alimentacin.


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Durante el semiciclo positivo de la tensin de la red, los diodos D1y D3conducen, esto da

lugar a un semiciclo positivo en la resistencia de carga.

Los diodos D2y D4conducen durante el semiciclo negativo, lo que produce otro semiciclo

positivo en la resistencia de carga.El resultado es una seal de onda completa en la

resistencia de carga. Hemos obtenido la misma onda de salida VLque en el caso anterior.

La diferencia ms importante es que la tensin inversa que tienen que soportar los diodos

es la mitad de la que tienen que soportar los diodos en un rectificador de onda completa

con 2 diodos, con lo que se reduce el coste del circuitoEl rectificador de onda completa

utiliza ambas mitades de la onda senoide de entrada; para obtener una salida unipolar,

invierte los semiciclos negativos de la onda senoidal. En esta aplicacin se utiliza en el

devanado central del transformador con la finalidad de obtener dos voltajes VS iguales, en

paralelo con las dos mitades del devanado secundario con las polaridades indicadas.

Cuando el voltaje de lnea de entrada, que alimenta al devanado primario, es positivo,ambas seales marcadas como VS sern positivas. En este caso D1 conduce y D2 estar

polarizado inversamente. La corriente que pasa por D1circulara por la carga y regresara

a la derivacin central del secundario. El circuito se comporta entonces como rectificador

de media onda, y la salida durante los semiciclos positivos ser idntica a la producida por

el rectificador de media onda.

Ahora, durante el semiciclo negativo del voltaje de ca de la lnea, los voltajes marcados

como VS sern negativos. Entonces D1 estar en corte y D2 conduce. La corriente

conducida por D2 circulara por la carga y regresa a la derivacin central. Se deduce que

durante los semiciclos negativos tambin el circuito se comporta como rectificador de

media onda, excepto que ahora el diodo D2 es el que conduce. Lo ms importante es que la

corriente que circula por la carga siempre pasa por la misma direccin y el voltaje vo ser

unipolar. La onda de salida se obtiene suponiendo que un diodo conductor tiene una cada

constante de voltaje VDO, es decir, se desprecia el efecto de la carga.

3.1.-Hallar las formulas tericas que relacionan los voltajes de salida y corriente de

salida en funcin del voltaje de entrada y la corriente de entrada.

Valor medio, valor mximo, Vdc o valor promedio de la rectificacin de onda completa.

= () = Adems:

=


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Valor eficaz o valor RMS o valor AC de la rectificacin de la onda completa.

=

() =

Adems:

= En los diodos:

Voltaje inverso de cada diodo = La corriente promedio de cada diodo

( ) = La corriente eficaz de cada diodo

( ) = 3.2.-Hacer el clculo terico del valor del voltaje y la corriente promedio de salida

en funcin de Voltaje y de la corriente eficaz de entrada al rectificador.

EXPL ICAC IN SOBRE LA TENSIN DE LINEA

En casa fase tenemos 45 V y si queremos medir la tensin de lneatendremos que realizar una suma vectorial. Teniendo en cuenta que cadafase esta distanciado 120


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= 453 = 77.9423

= 100 = 77.9423100 779.423 Por lo tanto:

= 2 2 = 277.9423 2 = 70.1727 = = 70.1727100 =701.727

4.PROCEDIMIENTO

4.1 Realizamos el montaje del circuito N1

4.2 Verificamos el conexionado antes de energizar el trasformador

de alimentacin Luego de que este todo correcto procedemos a las

mediciones.


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4.3MEDICIONES

Usando el multmetro procedemos a medir

La corriente eficaz entre los puntos 1 y 2 ( A12)

El voltaje eficaz entre los puntos 2 y 8 ( V28) La corriente promedio entre los puntos 3y5 (A35); entre los puntos 4y5 (A45)

; y entre los puntos 5,6 ( A56).

El voltaje promedio entre los puntos 6 y 7 ( V67)

Ahora procedemos a llenar la siguiente tabla:

Medicin A12 V28 A35 A45 A56 V67

Multmetro 0.76 A 79.2 V 0.343 A 0.343 A 0.685 A 68.5 V

Usando el osciloscopio procedemos a

medir:

El voltaje, conectando la tierra delosciloscopio en el punto 8 y la punta

en el punto 2 ,dibujar la forma de

onda que se observa con sus valores

=77.89

Conectando la tierra del osciloscopioen el punto 7 y 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.


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() =42.4() =33.8

Conectando la tierra del osciloscopioen el punto 7 y la punta del canal 1 en

el punto 8 y la punta del canal 2 en el

punto 6.Dibujar las formas de onda

que se observa.

Nota cada vez que se mida corriente se

tiene que sacar el instrumento ypuentear dichos puntos

() =42.4() =33.8

SIMULACIONESProcedernos a realizar ayudados del software Multisim de Workbeach las

simulaciones correspondientes de cada circuito.

La corriente eficaz entre los puntos 1 y 2 ( A12)


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El voltaje eficaz entre los puntos 2 y 8 ( V28)

La corriente promedio entre los puntos 3y5 (A35); entre los puntos 4y5(A45); y entre los puntos 5,6 (A56).


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El voltaje promedio entre los puntos 6 y 7 ( V67)

El voltaje, conectando la tierra del osciloscopio en el punto 8 y la puntaen el punto 2, dibujar la forma de onda que se observa con sus valores


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Conectando la tierra del osciloscopio en el punto 7 y la punta del canal 1 enel punto 2 y la punta del canal 2 en el punto 6 .Dibujar las formas de onda

que se observa.


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Conectando la tierra del osciloscopio en el punto 7 y la punta del canal 1 enel punto 8 y la punta del canal 2 en el punto 6.Dibujar las formas de onda

que se observa.


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5.1.-Hallar el clculo terico de los siguientes parmetros

Voltaje y corriente eficaz de salida q entrega eltransformador:

= 453 = 77.9423 = 100 = 77.9423100 779.423

Voltaje promedio de salida:

= 4 5 3 2 = 110.23 = 2 = 2110.23 = 70.17 Corriente promedio de salida:

= = 70.17100 =0.7017

Corriente promedio por cada diodo:

= 2 = 0.7017 2 =0.3509

Corriente eficaz por cada diodo:

= 2 = 110.23 2 100 = 0.55


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Voltaje inversa por cada diodo:

= =.

Cuadro comparativo del clculo terico con los resultadosexperimentales

MEDICIONES Valor terico

Valor experimental

Multmetro Osciloscopio

salida 70.17 V 68.544 V ----------salida 0.7017 A 0.685 A ----------cada diodo 0.3509 A 0.343 A 0.342 Acada diodo 0.55 A 0.543 A 0.541 A

transformador 77.9423 A 79.2 A 77.89 A Caractersticas mnimas que recomendara para este rectificador :

Voltaje inverso = 110,24 V Corriente promedio = 701.7 mA

>110.24 > 0.7017

Se recomienda diodos de 1 Amperio de corriente promedio y 250

voltios de voltaje inverso.


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Ahora hallaremos el porcentaje de error de los datos anteriores:

%=

1. salida%=... 100=2.32%

2. salida

%=|0.70170.6850.7017 |100=2.38%3. cada diodo

%=|0.35090.3430.3509 |100=2.25%4. cada diodo

%=|0.550.5430.55 |100=1.27%5. transformador

%=|77.942379.277.9423 |100=1.60%


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5.4.- OBSERVACIONES

En la prctica se pudo observar cmo se comporta la tensin alterna cuando seconecta un puente diodo (puente Graetz), ya que el diodo por ser semiconductor

modifica la onda de tensin y lo convierte a pulsante.

Tener en cuenta la tensin inversa y la capacidad de corriente de los diodos antesde armar el circuito.

Para obtener datos ms exactos se necesita calibrar los instrumentos de medicin

Para armar el circuito, se debe colocar bien todas las conexiones tal como se nos

muestra en la gua de laboratorio para evitar fallos.

Para el uso del multmetro debemos de seleccionar correctamente los rangos de

medicin para evitar cualquier fallo en los clculos.

Para el uso del osciloscopio debemos de tener en cuenta su correcta calibracin de

ambos canales y as poder tener los valores exactos en la medicin, tambin poder

interpretar la forma de onda o la seal que nos da.

Antes de realizar las mediciones con el multmetro, debemos de verificar primero

con el osciloscopio la forma de onda rectificada.

5.5.- CONCLUSIONES

Se concluye lo estudiado en clase el comportamiento de un circuito rectificador deonda completa.

El multmetro en lectura AC nos da el voltaje o corriente eficaz y en DC nos da elvoltaje o corriente promedio.

Los datos obtenidos con el osciloscopio se asemejan a los tericos pero siempre hayuna variacin que es el porcentaje de error.


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Se pudo entender mejor la forma de onda rectificada, incrementando nuestrosconocimientos respecto a los rectificadores.

El osciloscopio nos da una lectura Real.

En los rectificadores de onda completa la frecuencia de salida es el doble de lafrecuencia de entrada.


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FUENTE CONTINUA REGULADA CON UN PUENTE MONOFASICO

SEMICONTROLADO A TIRISTORES

(SCR)

Fundamento teorico:

El SCR (Silicon Controlled Rectifier o Rectificador Controlado de Silicio), es un

dispositivo semiconductor biestable formado por tres uniones pn con la

disposicin pnpn. Est formado por tres terminales,

llamados nodo, Ctodo y Puerta. La conduccin entre nodo y ctodo es

controlada por el terminal de puerta. Es un elemento unidireccional (sentido de la

corriente es nico), conmutador casi ideal, rectificador y amplificador a la vez.

Estructura:

Cuando el voltaje del nodo se hace positivo con respecto al ctodo, las unionesJ1 y J3 tienen polarizacin directa o positiva. La unin J2 tiene polarizacin inversa,

y solo fluir una pequea corriente de fuga del nodo al ctodo. Se dice entonces

que el tiristor est en condicin de bloqueo directo o en estado desactivado

llamndose a la corriente fuga corriente de estado inactivo ID. Si el voltaje nodo a


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ctodo VAK se incrementa a un valor lo suficientemente grande la unin

J2 polarizada inversamente entrar en ruptura. Esto se conoce como ruptura por

avalancha y el voltaje correspondiente se llama voltaje de ruptura directa VBO.

Dado que las uniones J1 y J3 ya tienen polarizacin directa, habr un movimiento

libre de portadores a travs de las tres uniones que provocar una gran corriente

directa del nodo. Se dice entonces que el dispositivo est en estado de

conduccin o activado.La cada de voltaje se deber a la cada hmica de las

cuatro capas y ser pequea, por lo comn 1v. En el estado activo, la corriente del

nodo debe ser mayor que un valor conocido como corriente de enganche IL, a fin

de mantener la cantidad requerida de flujo de portadores a travs de la unin; de lo

contrario, al reducirse el voltaje del nodo al ctodo, el dispositivo regresar a la

condicin de bloqueo. La corriente de enganche, IL, es la corriente del nodo

mnima requerida para mantener el tiristor en estado de conduccin inmediatamente

despus de que ha sido activado y se ha retirado la seal de la compuerta.

Una vez que el tiristor es activado, se comporta como un diodo en conduccin y ya

no hay control sobre el dispositivo. El tiristor seguir conduciendo, porque en la

unin J2 no existe una capa de agotamiento de vida a movimientos libres de

portadores. Sin embargo si se reduce la corriente directa del nodo por debajo de

un nivel conocido como corriente de mantenimiento IH, se genera una regin de

agotamiento alrededor de la unin J2 debido al nmero reducido de portadores; el

tiristor estar entonces en estado de bloqueo. La corriente de mantenimiento es del

orden de los miliamperios y es menor que la corriente de enganche, IL. Esto

significa que IL>IH. La corriente de mantenimiento IH es la corriente del nodo

mnima para mantener el tiristor en estado de rgimen permanente. La corriente demantenimiento es menor que la corriente de enganche.

Cuando el voltaje del ctodo espositivo con respecto al del nodo, la unin J2 tiene

polarizacin directa, pero las unioneJ1 y J3 tienen polarizacin inversa. Esto es

similar a dos diodos conectados en serie con un voltaje inverso a travs de ellos. El


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tiristor estar en estado de bloqueo inverso y una corriente de fuga inversa,

conocida como corriente de fuga inversa IR, fluir a travs del dispositivo.

Curva caracterstica y funcionamiento

El tiristor es un dispositivo de estado slido que su modo de operacin emula a

un rel.

En estado de conduccin tiene una impedancia muy baja que

permite circular grandes de niveles de corriente con una tensin nodo-ctodo del

orden de 1V.

En estado de corte, la corriente es prcticamente nula y se comporta como

un circuito abierto. A continuacin se describen las diferentes maneras de activar o

disparar y de bloqueo de un tiristor.

Existen cuatro maneras de poner a un tiristor en estado de conduccin:

El mtodo ms comn para disparar un tiristor es la aplicacin de una corriente en

su puerta. Los niveles de tensin y corriente de disparo en la puerta deben tener un

rango de valores comprendidos dentro de una zona de disparo de seguridad.

Si se sobrepasa ese lmite puede no dispararse el tiristor o puede deteriorarse el

dispositivo; por ejemplo, para el 2N5060 la mxima potencia eficaz que puede

soportar la puerta es PG(av)=0,01 W.

Grficamente, en la figura 12.11 se muestra la forma tpicade esa zona de

seguridad de disparo del SCR TF521S de Sanken Electric; obsrvese la su elevada

dependencia con la temperatura.

Este tiristor soporta corrientes de hasta IT(rms) = 5A y la corriente mxima de

disparo es IGT(max) es I=15mA a 25C para una VGT(max) V =2.5 V.


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Otro ejemplo es el C701 de SPCO capaz de soportar 1300A con una corriente

IGT=500mA. Adems, el disparo debe tener una duracin dependiente

del tiristor con valores tpicos de 1 useg para que resulte eficaz. El tiempo de

conexin o de activacin es el tiempo que tarda en conducir el tiristor desde que se

ha producido el disparo.

Los valores tpicos de tiristores comerciales estn alrededor de 1 a 3 useg, aunque

para aplicaciones especiales como son los moduladores de impulsos de radar se

fabrican tiristores con valores por debajo de 100nseg.

Caracteristicas generales:

Interruptor casi ideal.

Soporta tensiones altas.

Amplificador eficaz.

Es capaz de controlar grandes potencias.

Fcil controlabilidad.

Relativa rapidez

Caractersticas en funcin de situaciones pasadas (memoria).

Area de disparo seguro

En esta rea se obtienen las condiciones de disparo del SCR. Las tensiones

y corrientes admisibles para el disparo se encuentran en el interior de la zona

formada por las curvas: Curva A y B: lmite superior e inferior de la tensin

puerta-ctodo en funcin de la corriente positiva de puerta, para una corriente nula

de nodo. Curva C: tensin directa de pico admisible VGF.

Curva D: hiprbola de la potencia media mxima PGAV que no debemos

sobrepasar.


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El diodo puerta (G) - ctodo (K) difiere de un diodo de rectificacin en los siguientes

puntos:

* Una cada de tensin en sentido directo ms elevada.

* Mayor dispersin para un mismo tipo de tiristor.

Aplicaciones del SCR

Las aplicaciones de los tiristores se extiende desde la rectificacin de corrientes

alternas, en lugar de los diodos convencionales hasta la realizacin de

determinadas conmutaciones de baja potencia en circuitos electrnicos, pasando

por los onduladores o inversores que transforman la corriente continua en alterna.

La principal ventaja que presentan frente a los diodos cuando se les utiliza como

rectificadores es que su entrada en conduccin estar controlada por la seal de

puerta. De esta forma se podr variar la tensin continua de salida si se hace variar

el momento del disparo ya que se obtendrn diferentes ngulos de conduccin del

ciclo de la tensin o corriente alterna de entrada. Adems el tiristor se bloquear

automticamente al cambiar la alternancia de positiva a negativa ya que en este

momento empezar a recibir tensin inversa.

Por lo anteriormente sealado el SCR tiene una gran variedad deaplicaciones, entre ellas estn las siguientes: Controles de relevador.

Circuitos de retardo de tiempo.

Fuentes de alimentacin reguladas.

Interruptores estticos.


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Controles de motores.

Recortadores.

Inversores.

Ciclo conversores.

Cargadores de bateras.

Circuitos de proteccin.

Controles de calefaccin.

Controles de fase.

LABORATORIO N 3

Circuito a Implementar

Luego de implementar el circuito pasaremos a las mediones para ello se muestran

las siguientes tablas:

Mediciones | A35 | A45 | A56 |

Amperimetro | 0.0029 mA | 0.0027 mA | 0.0030 mA |

Voltaje eficaz entre V12: 95.6 Vrms

Voltaje promedio entre V67: 1.33 V

Mediciones | V12 | V67 | V62 | A35 | A45 | 1 | 2 |

Multimetro | 71 VDC | 30 VDC | 180 VDC | 0.029 A | 0.027 A | 30 | 0 |Multimetro | 68 VDC | 70 VDC | 230 VDC | 0.029 A | 0.027 A | 30 | 0 |

Medir con el osciloscopio y dibujar la forma de onda

a.- Conectando el terminal tierra en 2 y la punta del osciloscopio en el punto 1


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b.- Conectando el terminal tierra en 7 y la punta del osciloscopio en el punto 1

c.- Conectando el terminal tierra en 7 y la punta del osciloscopio en el punto 2

d.- Conectando el terminal tierra en 7 y la punta del osciloscopio en el punto 6

e.- Medir el angulo de disparo (1) y el angulo de conduccin (2) de cada SCR

para el caso V67=30V y para V67=70V.

Angulo de disparo /3

Angulo de disparo /2

Hallar losvalores teoricos:

a.- Voltaje promedio en V67:

V67= 1.15V

b.- Corriente promedio en I56:

I56= 0.0007 + 0.0016= 0.0023 A

c.- Corriente promedio en I35 e I45:

I35= 0.0007

I45= 0.0016d.- Angulo de conduccin de cada SCR:

1=10

2=10

e.- Realizar la comparacin del calculo teorico con los resultados experimentales:


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Los resultados son casi parecidos, con un error casi del 10%, lo cual son tolerables.

f.- Los SCR de que caractersticas minimas (I promedio, Irms, voltaje inverso) debe

ser para este rectificador controlado:

Las caractersticas minimas deberan ser como el SCR TO-208AA (TO-48) el cual

tiene las siguientes caractersticas

Conclusiones:

Con el desarrollo de esta practica pudimos comprobar y obtener los ngulos de

retardo mximo y mnimo de un tiristor, ya que el anlisis para obtener dichos

ngulos se hacen por medio de anlisis en condiciones ideales, por eso es que los

resultados que nosotros obtuvimos al desarrollar esta practica no coincidan con los

resultados deseados.

El circuito de disparo por cruce de coseno permite linealizar la relacin del voltaje

promedio de salida e un semiconvertidor accionado por este circuito y una seal de

control de voltaje.

La funcin de transferencia del voltaje de directa con respecto al voltaje de control

tiene un factor de correlacin ms cercano a la unidad que el circuito de disparo

lineal, por lo que es ms recomendable su uso cuando se usarn sus seales para

proporcionar los pulsos de disparo de un convertidor semicontrolado.

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