informe 4

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL DE DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA LABORATORIO PRÁCTICA 4

ESCUELA POLITECNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA LABORATORIO DE DISPOSITIVOS ELECTRONICOS

INFORME: Practica #: 02 Tema:

Filtros capacitivos

Andrea Rocha GR 6

Semestre 12-B

LABORATORIO LABORATORIO DE DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS PRÁCTICA No.4 ANDREA ROCHA

Hoja 1



INFORME Nombre: Andrea Rocha Tema: Filtros capacitivos OBJETIVO -Comprobar que con el uso de un filtro en un rectificador se disminuye uye el contenido de la componente alt alterna y se incrementa la componente continua.

MARCO TEORICO Circuitos rectificadores ideales con filtros de salida Los Los rect rectif ific icad ador ores es de onda onda idea ideale les s prod produc ucen en form formas as de onda onda unidireccionales pero de ninguna manera constantes, como sería deseable para su uso como fuente de alimentación. Dado que el proble blema es equiva uivallente al de eliminar las componentes frecue frecuenci nciale ales s difere diferente ntes s de la contin continua, ua, la soluci solución ón consis consiste te en utilizar un filtro pasabajos cuya frecuencia de corte est esté suficientemente por debajo de la frecuencia de la onda rectificada (igual a f S para un rectificador de media onda y a 2fS para uno de onda onda comp comple leta ta). ). Dich Dicho o filt filtro ro pued puede e impl implem emen enta tars rse e medi median ante te capacitores o inductores.

Rectificador de media onda con filtro capacitivo En la figura 1 se ilustra el circuito de un rectificador de media onda con filtro capacitivo.

Figura 1. Un rectificador de media onda con filtro capacitivo. El capa capaci cito torr y la resi resist stenc encia ia conf config igur uran an un filt filtro ro pasa pasaba bajo jos. s. Sin Sin embargo, debe tenerse en cuenta que debido a la no linealidad del circuito que lo precede, el filtro no se los armónicos. Con referencia a la figu figura ra 2, supo supong ngam amos os que que inic inicia ialm lmen ente te el capa capaci cito torr está está descargado. Mientras V S crece hacia valores positivos, el diodo se polarizará en forma directa y por lo tanto conducirá. Dado que la resistencia de la fuente y la resistencia dinámica del diodo se han considerado idealmente nulas, la tensión de salida (igual a la caída ANDREA ROCHA

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en el para parale lelo lo RL//C ) segu seguir irá á a la de la entr entrad ada. a. Es Este te proc proces eso o contin continuar uará á hasta hasta el moment momento o t 1 en que la tens tensió ión n de entr ntrada ada disminuya más rápidamente que la descarga de C a través de RL, ya que en ese caso cas o el diodo pasará a estar polarizado inversamente y dejará de conducir. A partir de ese momento la tensión de salida se desvincula a la de la entrada, siguiendo la evolución exponencial de la descarga del capacitor a través de la resistencia de carga. Mientras tanto, la entrada continuará con su variación senoidal, se hará negativa y luego volverá a ser positiva. En un instante t 2 la caída exponencial de la salida se cruzará con el ascenso senoidal de la entrada, y a partir de entonces el diodo volverá a conducir, repitiéndose el proceso anterior. Obsérvese que el diodo conduce sólo durante una fracción del período, por lo cual tanto su corriente de pico Ip como su corriente eficaz Irms pueden llegar a ser varias veces superiores a la corriente media, Imed . lo cual en general implica sobredimensionar los diodos.

Figura 2. Entrada y salida del rectificador de media onda con filtro de la figura 6.

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Hoja 3



La corriente eficaz por el diodo es mayor que la corriente eficaz por la carga (que para un rectificador con bajo rizado es aproximadamente igual a la corriente media). Esto se debe a que la fuen fuente te no está está carg cargad ada a siem siempr pre e con con la mism misma a resi resist sten enci cia, a, a diferencia del rectificador completo incluido el capacitor, que está cargado con R L. Por eso, a pesar de que la fuente entrega entrega a través través del del diod diodo o la mism misma a pote potenc ncia ia medi media a que que term termin ina a reci recibi bien endo do la resistencia de carga, su corriente eficaz es mayor. La influencia de la constante de tiempo τ = R LC en el circuito es evidente, cuanto mayor sea τ, más lenta será la caída durante el intervalo de corte del diodo, lo cual significa que el valor alcanzado en el instante t 2 será más alto, aproximándose, para τ >> T, al valor de pico Vp. Esta situación se ilustra en la figura 3.

Figura 3. Forma de onda en la carga para tres valores de la constante de tiempo τ = R LC . Conforme τ va aumentando, la tensión media en la carga se aproxima a Vp, el rizado disminuye y el intervalo de conducción del diodo se reduce. Lo anterior tiene varias consecuencias. En primer lugar, el rizado disminuye y la tensión media en la carga se aproxima a la tensión de pico. En segundo lugar, tanto t 1 como t 2 se aproximan a los ANDREA ROCHA

Hoja 4



instantes donde hay picos, lo cual reduce el tiempo de conducción del diodo e incrementa su corriente eficaz y su corriente de pico, lo cual exige cuidado en el dimensionamiento del diodo para evitar su destrucción térmica. Por último, permite aproximar la caída por un segm segmen ento to de rec recta, ta, lo cual cual faci facili lita ta el tratam atamie ient nto o anal analíítico tico simplificado.

Rectificador de onda completa con filtro capacitivo En la figu figura ra 4 se ilus ilustr tra a el circ circui uito to de un recti ectifi fica cado dorr de onda onda completa con filtro capacitivo.

Figura 4. Un rectificador de onda completa con filtro capacitivo. El func funcio iona nami mient ento o de este este circ circui uito to,, ilust ilustra rado do en la figu figura ra 5, es enteramente similar al de media onda, con la única diferencia de que la caída exponencial (o su aproximación lineal) se encuentra con el pico negativo rectificado, en lugar de con el siguiente pico positivo.

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co n Figura 5. Entrada y salida del rectificador de onda completa con filtro de la figura 10. Todas las conclusiones correspondientes al rectificador de media onda onda con con filt filtro ro son son cual cualit itat ativ ivam amen ente te apli aplica cabl bles es a este este caso caso,, camb cambia iand ndo o sólo sólo las las fórmu órmula las. s. Pued Puede e obse observ rvar arse se por por simp simple le inspección que para una misma constante de tiempo (compárese con la figura 2) el rizado disminuye y el valor medio aumenta.

Equipos a utilizar: Fuentes - Fuente AC - Transformador de 120V AC a 12V AC Elementos - Resistor 1KΩ de un 1w - Capacitor de 1000uF y 47uF - Diodo 1N4007 Equipo de medida - Osciloscopio ANDREA ROCHA

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Multímetro digital Elementos de protección y maniobra - Proto board - Cables - Pinzas -

PROCEDIMIENTO 1.

Armar los circuitos con los filtros aplicados en los rectificadores de media onda y onda completa tipo tap central, y realizar lo siguiente: -

Simular y obtener las formas de onda de entrada y salida.

-

Tomar datos de los valores DC y rms.

Rectificador de media onda D1 1N4007

V1 -1 20 20 / 12 12 0 V

+

C1 1000uF

T1

R1 1k

60 Hz

D2 1N4007

Rectificador de Tap Central 2. Armar el circuito con filtro aplicado a un rectificador tipo puente y repita los pasos indicados en el punto anterior.

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FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA LABORATORIO PRÁCTICA 4 A D3 D1 1N4007 1N4007

V1 -17/17V

+

D4 D2 1N4007 1N4007

60 Hz

C1 1000uF

R1 1k

Rectificador tipo puente 2.

Reemplazar el capacitor de 1000 μF en el rectificador tipo puente con filtro, por uno de 47 μF y repetir los pasos anteriores.

CUESTIONARIO

INFORME: 1.

Capturar las formas de onda obtenidas obtenidas en la práctica simulada en Proteus

Rectificador de media onda 1000uF

47uF

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Rectificador de Tap Central 1000uF

47uF

Rectificador tipo puente

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1000uF

47uF

2. Presentar Presentar en un cuadro cuadro todos todos los valores valores medidos medidos en en la práctica, compárelos con los valores teóricos y calcule los respectivos errores, justifique los mismos.

Rectificador de media onda con C=1000uf Vrms 81,9mV

Media onda (Valores prácticos) Vpp VDC 296mV

18[V]

F 59,29 Hz

Media onda (Valores calculados) 60 Hz

Error 5.19%

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8,39%

8.88%

1.19%

Hoja 10



Rectificador de onda completa tipo tap con C=1000uf Onda completa tipo tap (Valores prácticos) Vrms Vpp Vdc F 37.1mV

148 mV

18 V

119,9 Hz

Onda completa tipo tap (Valores calculados) 38.97mv

145.58 mV

16,20 V

120Hz

10%

0.08%

Error 5.04%

1,63%

Rectificador de onda completa tipo puente de diodos con C=1000uf Onda completa tipo puente (Valores prácticos) Vrms Vpp Vdc F 36,5mV

138m V

17.3 V

120 Hz

Onda completa completa tipo puente (Valores calculados) calculados) 37.3mv

139.75 mV

15.5

120Hz

1.26 %

0%

Error 2,19%

4.92%

Análisis de Error : Los errores se produjeron produjeron tal vez por los cables del osciloscopio ya ya que pudieron estar dañados También También se debe a que utilizamos utilizamos mismo mismo materiales materiales de la práctica anterior Esto puedo ocurrir por el transformador ya que los errores no son tan grandes

CONCLUSIONES  Si

el capa capaci cito torr es gran grande de sign signif ific ica a meno menos s riza rizado do,, pero pero aún aún

cumpliéndose esta condición, el rizado podría ser grande si la

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resistencia de carga es muy pequeña (corriente en la carga es grande). 

Como la capacitancia es de 47uF en un circuito el rizado es mayo mayorr

que que en el de la capa capaci cita tanc ncia ia de 1000u 1000uF F ya que que se

mantiene la carga de 1KΩ 

La frecuencia de un rectificador de media onda es la misma a la frecuencia de entrada f=f E y para un rectificador tipo puente y de tap central(onda completa) la frecuencia es 2 veces la de entrada f=2f E



La corriente eficaz por el diodo es mayor que la corriente eficaz por la carg carga a (que que para para un rect rectiifica ficado dorr con con baj bajo riza rizado do es aproximadamente igual a la corriente media). Esto se debe a que la fuente no está cargada siempre con la misma resistencia, a diferencia del rectificador completo incluido el capacitor, que está cargado con R L.

RECOMENDACIONES 

Se debe tener en cuenta la polaridad del capacitor ya que si esta se coloca mal este se recalienta y sufre varios daños



Tener cuidado con el transformador debe ser uno bueno ya que esto ayuda a obtener una mejor onda en el osciloscopio



Llev Llevar ar los disp dispos osit itiv ivos os nece necesa sari rios os y extr extras as

porq porque ue lueg luego o

pueden dañar y no tenemos los repuestos

APLICACIONES 

Los rectificadores de media onda suelen ser necesario para proteger al circuito de inversiones de polaridad causadas por un despiste del usuario



Corr Correg egir ir fact factor or de pote potenc ncia ia hast hasta a el unit unitar ario io elim elimin inan ando do penalizaciones, obteniendo la máxima bonificación del 2.5% y el ahorro del 10% en el consumo de energía.

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


Evit Ev ita a sobr sobrec ecal alent entam amie ient nto o en tran transf sfor orma mado dore res, s, moto motore res s y cond conduc ucto tore res s así así como como equi equipo pos s eléc eléctr tric icos os y elec electr trón ónic icos os,, aume aument ntand ando o la vida vida útil útil medi media a de ello ellos s (env (envej ejec ecim imie ient ntos os prematuros) evitando perdidas de energía en forma de calor.



Reduce daños a tarjetas electrónicas del 100% al 20%. 20 %.



Regula la tensión a nivel general de la planta ( gran regulador de voltaje ) aun entrando cargas considerables.



Evitan picos producidos por armonizas y ocasionando daños irre irreve vers rsib ible les s a los los sist sistem emas as alim alimen enta tado dos s por por esta esta ener energí gía a eléctrica.



Evitar fallas a fusibles, interruptores termo magnético y otras protecciones sin tener motivo.



Evitar sobré corrientes en los capacitores de potencia.



Interferencias en sistemas de comunicación y telemando.

BIBLIOGRAFIA -

-

http://diego19265.blogspot.com/ http://jorgefloresvergaray.blogspot.com/2009/03/alarmasimple-con-tiristor.html http://www.infoab.uclm.es/labelec/Solar/Componentes/Diod o_I/aplicacionesdiodorec.htm

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