INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA INDUSTRIAL LABORATORIO INGENIERIA LABORATORIO I NGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA PRACTICA N° !UENTE VARIABLE REGULADORA DE CORRIENTE CONTINUA DE "2 A ##V" ALUMNOS$ COLIN VARELA EDUARDO PRO!ESORES$ SANDRA G" VILLANUEVA !UNE% DORA MARIA TRE&O RUBIO GRUPO 2IM#'
P á g i n a 0 | 29
INDICE Objetivos Introducción teórica. Material. Desarrollo experimental. Observaciones. Conclusiones personales. Bibliografa.
OB!E"I#O$ %ENE&'(E$.
∗ 'l t)rmino el alumno conocer* las partes +ue integra una fuente de corriente continua de ,.-// volts 0 tambi)n su construcción fsicamente.
∗
Conocer* las aplicaciones +ue se le dan a la fuente de corriente continua 0 su funcionalidad.
∗
En esta pr*ctica se demostrar* +ue la corriente continua se trasmite en forma de onda rectificada1 0a sea cuadr*tica1 diente de sierra1 etc.
∗
$e conocer*n las especificaciones de dic2a fuente de corriente directa1 como son3 "ensión nominal de entrada. 4recuencia. "ensión de salida.
IN"&OD5CCION "EO&IC'.
Fuentes de alimentación.
Componentes de una fuente de alimentación3 (a función de una fuente de alimentación es convertir la tensión alterna en una tensión continua 0 lo m*s estable posible1 para ello se usan los siguientes componentes3 ,. -. /. 7. :.
"ransformador de entrada. &ectificador a diodos. 4iltro para el ri6ado. &egulador 8o estabili6ador9 lineal. Este ;ltimo no es imprescindible.
Transformador de entrada.
El trasformador de entrada reduce la tensión de red 8generalmente --< o ,-< #9 a otra tensión m*s adecuada para ser tratada. $olo es capa6 de trabajar con corrientes alternas. Esto +uiere decir +ue la tensión de entrada ser* alterna 0 la de salida tambi)n.
Consta de dos arrollamientos sobre un mismo n;cleo de 2ierro1 ambos arrollamientos1 primario 0 secundario1 son completamente independientes 0 la energa el)ctrica se transmite del primario al secundario en forma de energa magn)tica a trav)s del n;cleo. El es+uema de un transformador simplificado es el siguiente3
(a corriente +ue circula por el arrollamiento primario 8el cual est* conectado a la red9 genera una circulación de corriente magn)tica por el n;cleo del transformador. Esta corriente magn)tica ser* m*s fuerte cuantas m*s espiras 8vueltas9 tenga el arro0amiento primario. $i acercas un im*n a un transformador en funcionamiento notar*s +ue el im*n vibra1 esto es debido a +ue la corriente magn)tica del n;cleo es alterna1 igual +ue la corriente por los arrollamientos del transformador.
En el arro0amiento secundario ocurre el proceso inverso1 la corriente magn)tica +ue circula por el n;cleo genera una tensión +ue ser* tanto ma0or cuanto ma0or sea el n;mero de espiras del secundario 0 cuanto ma0or sea la corriente magn)tica +ue circula por el n;cleo 8la cual depende del n;mero de espiras del primario9.
=or lo tanto1 la tensión de salida depende de la tensión de entrada 0 del n;mero de espiras de primario 0 secundario. Como fórmula general se dice +ue3 #, > #- ? 8N,@N-9
Donde N, 0 N- son el n;mero de espiras del primario 0 el del secundario respectivamente.
's por ejemplo podemos tener un transformador con una relación de transformación de --<# a ,-#1 no podemos saber cu*ntas espiras tiene el primario 0 cuantas el secundario pero si podemos conocer su relación de espiras3 N,@N- > #,@#N,@N- > --<@,- > ,A.//
Este dato es ;til si +ueremos saber +ue tensión nos dar* este mismo transformador si lo conectamos a ,-<# en lugar de --<#1 la tensión #- +ue dar* a ,-<# ser*3 ,-< > #- ? ,A.// #- > ,-<@,A.// > .: #
=or el primario 0 el secundario pasan corrientes distintas1 la relación de corrientes tambi)n depende de la relación de espiras pero al rev)s1 de la siguiente forma3 I- > I, ? 8N,@N-9
Donde I, e I- son las corrientes de primario 0 secundario respectivamente. Esto nos sirve para saber +ue corriente tiene +ue soportar el fusible +ue pongamos a la entrada del transformador1 por ejemplo1 supongamos +ue el transformador anterior es de <.7 'mperios. Esta corriente es la corriente m*xima del secundario I-1 pero nosotros +ueremos saber +ue corriente 2abr* en el primario 8I,9 para poner all el fusible. Entonces aplicamos la fórmula3 I- > I, ? 8N,@N-9 <.7 > I, ? ,A.// I, > <.7 @ ,A.// > -,.A m'
=ara asegurarnos de +ue el fusible no saltar* cuando no debe se tomar* un valor ma0or +ue este1 por lo menos un /< ma0or. Como ejercicio puedes calcular la tensión +ue tendramos si1 con el transformador anterior1 nos e+uivocamos 0 conectamos a la red el lado +ue no es1 cual+uiera mete la mano a2... 8=or si acaso no pruebe a 2acerlo en la realidad 0a +ue el aislamiento del secundario de los transformadores no suelen estar preparados para tensiones tan altas9.
Rectificador a diodos.
El rectificador es el +ue se encarga de convertir la tensión alterna +ue sale del transformador en tensión continua. =ara ello se utili6an diodos. 5n diodo conduce cuando la tensión de su *nodo es ma0or +ue la de su c*todo. Es como un interruptor +ue se abre 0 se cierra seg;n la tensión de sus terminales3
El rectificador se conecta despu)s del transformador1 por lo tanto le entra tensión alterna 0 tendr* +ue sacar tensión continua1 es decir1 un polo positivo 0 otro negativo3
(a tensión #i es alterna 0 senoidal1 esto +uiere decir +ue a veces es positiva 0 otras negativa. En un osciloscopio veramos esto3
(a tensión m*xima a la +ue llega #i se le llama tensión de pico 0 en la gr*fica figura como #max. (a tensión de pico no es lo mismo +ue la tensión efica6 pero est*n relacionadas1 =or ejemplo1 si compramos un transformador de voltios son voltios eficaces1 estamos 2ablando de #i. =ero la tensión de pico #max vendr* dada por la ecuación3 #max > #i ? ,17,7#max > ? ,17,7- > A17A # &ectificador a un diodo
El rectificador m*s sencillo es el +ue utili6a solamente un diodo1 su es+uema es este3
Cuando #i sea positiva la tensión del *nodo ser* ma0or +ue la del c*todo1 por lo +ue el diodo conducir*3 en #o veremos lo mismo +ue en #i
Mientras +ue cuando #i sea negativa la tensión del *nodo ser* menor +ue la del c*todo 0 el diodo no podr* conducir1 la tensión #o ser* cero.
$eg;n lo +ue acabamos de decir la tensión #o tendr* esta forma3
Como puedes comprobar la tensión +ue obtenemos con este rectificador no se parece muc2o a la de una batera1 pero una cosa es cierta1 2emos conseguido rectificar la tensión de entrada 0a +ue #o es siempre positiva. 'un+ue posteriormente podamos filtrar esta seal 0 conseguir mejor calidad este es+uema no se suele usar demasiado.
&ectificador en puente
El rectificador m*s usado es el llamado rectificador en puente1 su es+uema es el siguiente3
Cuando #i es positiva los diodos D- 0 D/ conducen1 siendo la salida #o igual +ue la entrada #i
Cuando #i es negativa los diodos D, 0 D7 conducen1 de tal forma +ue se invierte la tensión de entrada #i 2aciendo +ue la salida vuelva a ser positiva.
El resultado es el siguiente3
#emos en la figura +ue todava no 2emos conseguido una tensión de salida demasiado estable1 por ello1 ser* necesario filtrarla despu)s.
Es tan com;n usar este tipo de rectificadores +ue se venden 0a preparados los cuatro diodos en un solo componente. $uele ser recomendable usar estos puentes rectificadores1 ocupan menos +ue poner los cuatro diodos 0 para corrientes grandes vienen 0a preparados para ser montados en un radiador. Este es el aspecto de la ma0ora de ellos3
"ienen cuatro terminales1 dos para la entrada en alterna del transformador1 uno la salida positiva 0 otro la negativa o masa. (as marcas en el encapsulado suelen ser3 =ara las entradas en alterna
F =ara la salida positiva =ara la salida negativa o masa.
&ectificador a dos diodos
(a forma de la onda de salida es id)ntica a la del rectificador en puente1 sin embargo este rectificador precisa de un transformador con toma media en el secundario. 5n transformador de este tipo tiene una conexión suplementaria en la mitad del arrollamiento secundario3
Normalmente se suele tomar como referencia o masa la toma intermedia1 de esta forma se obtienen dos seales senoidales en oposición de fase. Dos seales de este tipo tienen la siguiente forma3
El es+uema del rectificador con dos diodos es el siguiente3
"al 0 como son las tensiones en ' 0 en B nunca podr*n conducir ambos diodos a la ve6. Cuando ' sea positiva 8B negativa9 el *nodo de D, estar* a ma0or tensión +ue su c*todo1 provocando +ue D, condu6ca. Cuando B sea positiva 8' negativa9 el *nodo de D- estar* a ma0or tensión +ue su c*todo1 provocando +ue Dcondu6ca. Obteni)ndose la misma forma de #o +ue con el puente rectificador3
(a ventaja de este montaje es +ue solo utili6a dos diodos 0 solo conduce uno cada ve6.
Cada de tensión en los diodos3
Cuando 2abl*bamos de los diodos decamos +ue eran como interruptores +ue se abren 0 se cierran seg;n la tensión de sus terminales. Esto no es del todo correcto1 cuando un diodo est* cerrado tiene una cada de tensión de entre <1G
voltios 0 , voltio1 dependiendo de la corriente +ue este conduciendo esta cada puede ser ma0or.
Esto +uiere decir +ue por cada diodo +ue este conduciendo en un momento determinado se HpierdeH un voltio aproximadamente.
En el rectificador de un diodo conduce solamente un diodo a la ve61 por lo tanto la tensión de pico #max de la salida ser* un voltio inferior a la de la #max de entrada. =or ejemplo3 supón +ue tienes un transformador de # 0 +uieres saber la tensión de pico +ue te +ueda cuando le pones un rectificador de un diodo1 la tensión de salida de pico #max ser* la siguiente3 #max > ? ,.7,7- , > G1: #
En el rectificador en puente conducen siempre dos diodos a la ve61 se dice +ue conducen dos a dos1 por lo tanto la tensión de pico de la salida #max ser* dos voltios inferior a la #max de entrada. =or ejemplo3 supón el mismo transformador de voltios 0 +uieres saber la tensión de pico +ue te +ueda al ponerle un rectificador en puente1 la tensión de salida de pico #max ser* la siguiente3 #max > ? ,.7,7- - > 1: #
ui6*s te extrae +ue el rectificador en puente sea el m*s usado pese a +ue HpierdeH m*s voltios. =ero ten en cuenta +ue la forma de onda del rectificador con un diodo 0 el rectificador en puente no son iguales 0 al final acaba rindiendo muc2o mejor el puente de diodos.
El filtro.
(a tensión en la carga +ue se obtiene de un rectificador es en forma de pulsos. En un ciclo de salida completo1 la tensión en la carga aumenta de cero a un valor de pico1 para caer despu)s de nuevo a cero. Esta no es la clase de tensión continua +ue precisan la ma0or parte de circuitos electrónicos. (o +ue se necesita es una tensión constante1 similar a la +ue produce una batera. =ara obtener este tipo de tensión rectificada en la carga es necesario emplear un filtro. El tipo m*s com;n de filtro es el del condensador a la entrada1 en la ma0ora de los casos perfectamente v*lido. $in embargo en algunos casos puede no ser suficiente 0 tendremos +ue ec2ar mano de algunos componentes adicionales.
4iltro con condensador a la entrada3 Este es el filtro m*s com;n 0 seguro +ue lo conocer*s1 basta con aadir un condensador en paralelo con la carga 8&(91 de esta forma3
"odo lo +ue digamos en este apartado ser* aplicable tambi)n en el caso de usar el filtro en un rectificador en puente. Cuando el diodo conduce el condensador se carga a la tensión de pico #max. 5na ve6 rebasado el pico positivo el condensador se abre. J=or +u)K debido a +ue el condensador tiene una tensión #max entre sus extremos1 como la tensión en el secundario del transformador es un poco menor +ue #max el c*todo del diodo est* a m*s tensión +ue el *nodo. Con el diodo a2ora abierto el condensador se descarga a trav)s de la carga. Durante este tiempo +ue el diodo no conduce el condensador tiene +ue Hmantener el tipoH 0 2acer +ue la tensión en la carga no baje de #max. Esto es pr*cticamente imposible 0a +ue al descargarse un condensador se reduce la tensión en sus extremos. Cuando la tensión de la fuente alcan6a de nuevo su pico el diodo conduce brevemente recargando el condensador a la tensión de pico. En otras palabras1 la tensión del condensador es aproximadamente igual a la tensión de pico del secundario del transformador 82a0 +ue tener en cuenta la cada en el diodo9. (a tensión #o +uedar* de la siguiente forma3
(a tensión en la carga es a2ora casi una tensión ideal. $olo nos +ueda un pe+ueo ri6ado originado por la carga 0 descarga del condensador. =ara reducir este ri6ado podemos optar por construir un rectificador en puente3 el condensador se cargara el doble de veces en el mismo intervalo teniendo as menos tiempo para descargarse1 en consecuencia el ri6ado es menor 0 la tensión de salida es m*s cercana a #max.
Otra forma de reducir el ri6ado es poner un condensador ma0or1 pero siempre tenemos +ue tener cuidado en no pasarnos 0a +ue un condensador demasiado grande origina problemas de conducción de corriente por el diodo 01 por lo tanto1 en el secundario del transformador 8la corriente +ue conduce el diodo es la misma +ue conduce el transformador9. Efecto del condensador en la conducción del diodo3 Como venimos diciendo 2asta a2ora1 el diodo solo conduce cuando el condensador se carga. Cuando el condensador se carga aumenta la tensión en la salida1 0 cuando se descarga disminu0e1 por ello podemos distinguir perfectamente en el gr*fico cuando el diodo conduce 0 cuando no. En la siguiente figura se 2a representado la corriente +ue circula por el diodo1 +ue es la misma +ue circula por el transformador3
(a corriente por el diodo es a pulsos1 a+u mostrados como rect*ngulos para simplificar. (os pulsos tienen +ue aportar suficiente carga al condensador para +ue pueda mantener la corriente de salida constante durante la no conducción del diodo. Esto +uiere decir +ue el diodo tiene +ue conducir Hde ve6H todo lo +ue no puede conducir durante el resto del ciclo. Es mu0 normal1 entonces1 +ue tengamos una fuente de , 'mperio 0 esos pulsos lleguen 2asta ,< 'mperios o m*s. Esto no +uiere decir +ue tengamos +ue poner un diodo de ,< amperios1 5n ,N7<<, aguanta , amperio de corriente media 0 pulsos de 2asta /< amperios. $i ponemos un condensador ma0or reducimos el ri6ado1 pero al 2acer esto tambi)n reducimos el tiempo de conducción del diodo1 Como la corriente media +ue pasa por los diodos ser* la misma 8e igual a la corriente de carga9 los pulsos de corriente se 2acen ma0ores3
L esto no solo afecta al diodo1 al transformador tambi)n1 0a +ue a medida +ue los pulsos de corriente se 2acen m*s estrec2os 80 m*s altos a su ve69 la corriente efica6 aumenta. $i nos pasamos con el condensador podramos encontrarnos con +ue tenemos un transformador de <1: ' 0 no podemos suministrar m*s de <1- ' a la carga 8por poner un ejemplo9. #alores recomendables para el condensador en un &EC"I4IC'DO& EN =5EN"E3 $i +uieres ajustar el valor del condensador al menor posible esta fórmula te dar* el valor del condensador para +ue el ri6ado sea de un ,< de #o 8regla del ,<93 C > 8: ? I9 @ 8f ? #max9 Donde3 C3 Capacidad del condensador del filtro en faradios I3 Corriente +ue suministrar* la fuente f3 frecuencia de la red #max3 tensión de pico de salida del puente 8aproximadamente #o9 $i se +uiere conseguir un ri6ado del G puedes multiplicar el resultado anterior por ,171 0 si +uieres un ri6ado menor resulta m*s recomendable +ue uses otro tipo de filtro o pongas un estabili6ador. Ejemplo pr*ctico3 $e desea disear una fuente de alimentación para un circuito +ue consume ,:< m' a ,-#. El ri6ado deber* ser inferior al ,<. =ara ello se dispone de un transformador de ,< # 0 -1: #' 0 de un rectificador en puente. Elegir el valor del Condensador3 ,. Calculamos la corriente +ue es capa6 de suministrar el transformador para determinar si ser* suficiente1 esta corriente tendr* +ue ser superior a la corriente +ue consume el circuito +ue vamos a alimentar It > -1: @ ,< > -:< m' =arece +ue sirve1 como calcularlo resulta bastante m*s complicado nos fiaremos de nuestra intuición. "en en cuenta siempre +ue el transformador tiene +ue ser de m*s corriente de la +ue +uieras obtener en la carga. -. Calculamos la #max de salida del puente rectificador teniendo en cuenta la cada de tensión en los diodos 8conducen dos a dos9. #max > ,< ? ,17,7- - > ,-1,7 # Esta ser* aproximadamente la tensión de salida de la fuente.
/. Calculamos el valor del condensador seg;n la fórmula del ,<1 la I es de ,:< m' la f es :< 6 en Europa 0 la #max es ,-1,7 #3 C > 8: ? <1,:9 @ 8:< ? ,-1,79 > <1<<,-/:: 4 C > ,-/:1: 4 "omaremos el valor m*s aproximado por encima. 4iltros =asivos &C 0 (C3 Con la regla del ,< por ,<< se obtiene una tensión continua en la carga de aproximadamente el ,<. 'ntes de los aos setenta se conectaban filtros pasivos entre el condensador del filtro 0 la carga para reducir el ri6ado a menos del ,. (a intención era obtener una tensión continua casi perfecta1 similar a la +ue proporciona una pila. En la actualidad es mu0 raro ver filtros pasivos en diseos de circuitos nuevos1 es m*s com;n usar circuitos estabili6adores de tensión. $in embargo estos estabili6adores tienen sus limitaciones 0 es posible +ue no te +uede m*s remedio +ue usar un filtro pasivo. 4iltro &C3
(a figura muestra dos filtros &C entre el condensador de entrada 0 la resistencia de carga. El ri6ado aparece en las resistencias en serie en lugar de 2acerlo en la carga. 5nos buenos valores para las resistencias 0 los condensadores seran3 & > 1A O C > ,<<< 4 Con estos valores cada sección aten;a el ri6ado en un factor de ,<1 puedes poner una1 dos1 tres secciones. No creo +ue necesites m*s. (a desventaja principal del filtro &C es la p)rdida de tensión en cada resistencia. Esto +uiere decir +ue el filtro &C es adecuado solamente para cargas pe+ueas. Es mu0 ;til cuando tienes un circuito digital controlando rel)s1 en ocasiones estos rel)s crean ruidos en la alimentación provocando el mal funcionamiento del circuito digital1 con una sección de este filtro para la alimentación digital +ueda solucionado el problema. (a cada de tensión en cada resistencia viene dada por la le0 de O2m3
#>I?& Donde I es la corriente de salida de la fuente 0 & la resistencia en serie con la carga. 4iltro (C3
Cuando la corriente por la carga es grande1 los filtros (C de la figura presentan una mejora con respecto a los filtros &C. De nuevo1 la idea es 2acer +ue el ri6ado apare6ca en los componentes en serie1 las bobinas en este caso. 'dem*s1 la cada de tensión continua en las bobinas es muc2o menos por+ue solo intervienen la resistencia de los arrollamientos. (os condensadores pueden ser de ,<<< 4 0 las bobinas cuanto m*s grandes mejor. Normalmente estas ;ltimas suelen ocupar casi tanto como el transformador 01 de 2ec2o1 parecen transformadores1 menos mal +ue con una sola sección 0a podemos reducir el ri6ado 2asta niveles bajsimos. El regulador:
5n regulador o estabili6ador es un circuito +ue se encarga de reducir el ri6ado 0 de proporcionar una tensión de salida de la tensión exacta +ue +ueramos. En esta sección nos centraremos en los reguladores integrados de tres terminales +ue son los m*s sencillos 0 baratos +ue 2a01 en la ma0ora de los casos son la mejor opción. Este es el es+uema de una fuente de alimentación regulada con uno de estos reguladores3
$i 2as seguido las explicaciones 2asta a2ora no te costar* trabajo distinguir el transformador1 el puente rectificador 0 el filtro con condensador a la entrada. $uele ser mu0 normal ajustar el condensador seg;n la regla del ,< Es mu0 corriente encontrarse con reguladores +ue reducen el ri6ado en ,<<<< veces 8A< dB91 esto significa +ue si usas la regla del ,< el ri6ado de salida ser* del <.<<,1 es decir1 inapreciable. (as ideas b*sicas de funcionamiento de un regulador de este tipo son3 . (a tensión entre los terminales #out 0 %ND es de un valor fijo1 no variable1 +ue depender* del modelo de regulador +ue se utilice. . (a corriente +ue entra o sale por el terminal %ND es pr*cticamente nula 0 no se tiene en cuenta para anali6ar el circuito de forma aproximada. 4unciona simplemente como referencia para el regulador. . (a tensión de entrada #in deber* ser siempre unos - o / # superior a la de #out para asegurarnos el correcto funcionamiento. &eguladores de la serie GA3
Este es el aspecto de un regulador de la serie GA. $u caracterstica principal es +ue la tensión entre los terminales #out 0 %ND es de voltios 0 una corriente m*xima de ,'. =or ejemplo3 el GA<: es de :#1 el GA,- es de ,-#... 0 todos con una corriente m*xima de , 'mperio. $e suelen usar como reguladores fijos. Existen reguladores de esta serie para las siguientes tensiones3 :1 1 A1 P1 ,<1 ,-1 ,:1 ,A 0 -7 voltios. $e ponen siguiendo las indicaciones de la p*gina anterior 0 0a est*1 obtenemos una #out de #oltios 0 sin ri6ado. Es posible +ue tengas +ue montar el regulador sobre un radiador para +ue disipe bien el calor1 pero de eso 0a nos ocuparemos m*s adelante. &eguladores de la serie GP3
El aspecto es como el anterior1 sin embargo este se suele usar en combinación con el GA para suministrar tensiones sim)tricas. (a tensión entre #out 0 %ND es de voltios1 por eso se dice +ue este es un regulador de tensión negativa. (a forma de llamarlos es la misma3 el GP<: es de :#1 el GP,- es de ,-... =ero para tensiones negativas. 5na fuente sim)trica es a+uella +ue suministra una tensión de F voltios 0 otra de voltios respecto a masa. =ara ello 2a0 +ue usar un transformador con doble secundario1 m*s conocido como Htransformador de toma mediaH o Htransformador con doble devanadoH. En el siguiente ejemplo se 2a empleado un transformador de ,-v F ,-v para obtener una salida sim)trica de Q ,-v3
El valor de C puedes ajustarlo mediante la regla del ,<. &egulador ajustable (M/,G3 Este regulador de tensión proporciona una tensión de salida variable sin m*s +ue aadir una resistencia 0 un potenciómetro. $e puede usar el mismo es+uema para un regulador de la serie GA pero el (M/,G tiene mejores caractersticas el)ctricas. El aspecto es el mismo +ue los anteriores1 pero este soporta ,1:'. El es+uema a seguir es el siguiente3
En este regulador1 como es ajustable1 al terminal %ND se le llama 'D!1 es lo mismo. (a tensión entre los terminales #out 0 'D! es de ,1-: voltios1 por lo tanto podemos calcular inmediatamente la corriente I, +ue pasa por &,3 I, > ,1-: @ &, =or otra parte podemos calcular I- como3 I- > 8#out ,1-:9 @ &Como la corriente +ue entra por el terminal 'D! la consideramos despreciable toda la corriente I, pasar* por el potenciómetro &-. Es decir3 I, > I,1-: @ &, > 8#out ,1-:9 @ &ue despejando #out +ueda3 #out > ,1-: ? 8, F &-@&,9 $i consultas la 2oja de caractersticas del (M/,G ver*s +ue la fórmula obtenida no es exactamente esta. Ello es debido a +ue tiene en cuenta la corriente del terminal 'D!. El error cometido con esta aproximación no es mu0 grande pero si +uieres puedes usar la fórmula exacta. Observando la fórmula obtenida se pueden sacar algunas conclusiones3 cuando ajustes el potenciómetro al valor mnimo 8&- >
C*lculo de &, 0 &-3 (os valores de &, 0 &- depender*n de la tensión de salida m*xima +ue +ueramos obtener. Como solo disponemos de una ecuación para calcular las - resistencias tendremos +ue dar un valor a una de ellas 0 calcularemos la otra. (o m*s recomendable es dar un valor de -7
8#out ,1-:9 ? 8&,@,1-:9 =or ejemplo3 ueremos disear una fuente de alimentación variable de ,1-: a ,-v. =onemos +ue &, > -7 ,- 0 obtenemos &-3 &- > 8,- ,1-:9 ? 8-7< @ ,1-:9 > -<7 O El valor m*s próximo es el de - RO1 0a tendramos diseada la fuente de alimentación con un potenciómetro &- de - RO 0 una resistencia &, de -7< O. En teora podemos dar cual+uier valor a &, pero son preferibles valores entre ,<
El (M/,G es mu0 ;til para conseguir tensiones variables1 sin embargo no es capa6 de suministrar m*s de ,1:' a la carga. El (M/:< es otro regulador variable +ue funciona exactamente igual +ue el (M/,G1 con la diferencia de +ue este es capa6 por si solo de suministrar /'. =ara conseguir m*s de / ' podemos acudir al siguiente es+uema +ue utili6a un transistor de paso para ampliar la corriente3
En este circuito1 la resistencia de <1 O se usa para detectar la m*xima corriente +ue pasar* por el regulador. Cuando la corriente es menor de , '1 la tensión en bornes de los <1 O es menor +ue <1 # 0 el transistor est* cortado. En este caso el regulador de tensión trabaja solo. Cuando la corriente de carga es ma0or de , '1 la tensión en bornes de los <1 O es ma0or de <1 # 0 el transistor entra en conducción. Este transistor exterior suministra la corriente de carga extra superior a , '. En definitiva1 el regulador solamente conducir* una corriente poco superior a , ' mientras +ue el transistor conducir* el resto1 por ello podramos cambiar tran+uilamente en este circuito el (M/:< por un (M/,G. (a resistencia de <1 O ser* de / o 7 S dependiendo del transistor empleado. $i montamos el circuito con un transistor "I=/- podremos obtener 7 '1 0a +ue el "I=/- soporta una corriente m*xima de /'. L si lo montamos con un M!,:<, podemos llegar 2asta ,'. =uedes usar cual+uier otro transistor de potencia =N=. Disipación de potencia en los reguladores3 Cuando un regulador est* funcionando se calienta. Esto es debido a +ue parte de la potencia tomada del rectificador es disipada en el regulador. (a potencia disipada depende de la corriente +ue se est) entregando a la carga 0 de la cada de tensión +ue 2a0a en el regulador.
(a figura muestra un regulador funcionando. (a corriente +ue lo atraviesa es la corriente de la carga I(. &ecordemos tambi)n +ue para +ue un regulador funcione correctamente la tensión de entrada #in tena +ue ser ma0or +ue la tensión de salida #out. =or lo tanto la cada de tensión en el regulador #r ser*3 #r > #in #out L la potencia disipada vendr* dada por la siguiente ecuación3 =D > #r ? I( (os reguladores +ue 2emos visto son capaces de disipar una potencia de - o / S como muc2o por si solos. $i se llega a esta potencia es necesario montarlos sobre unos radiadores adecuados1 +ue ser*n m*s grandes cuanta m*s potencia +ueramos disipar. =ara evitar +ue la potencia disipada sea lo menor posible tendr*s +ue procurar +ue #in no sea muc2o ma0or +ue #out. Ejemplo ,3 "enemos una fuente de alimentación variable desde ,1-:v a ,:v 0 <1:' con un (M/,G. Como la tensión m*xima de salida es ,:v1 la tensión de entrada al regulador tendr* +ue ser de ,Av m*s o menos. #amos a calcular la potencia +ue disipa el regulador cuando ajustamos la fuente a ,:v1 7v 0 -v En todos los casos la corriente de salida ser* <1:'. ' ,:v la cada de tensión en el regulador ser* de ,A ,: > /#1 la corriente es <1: ' luego3 =D > / ? <1: > ,1: S ' 7v la cada de tensión en el regulador ser* de ,A 7 > ,7v1 la corriente es <1:' luego3 =D > ,7 ? <1: > G S ' -v la cada de tensión en el regulador ser* de ,A - > ,v1 la corriente es <1:' luego3 =D > , ? <1: > A S
4jate +ue 2emos 2ec2o los c*lculos para el mejor de los casos en el +ue nos 2emos preocupado de +ue la tensión de entrada al regulador no sea m*s de la necesaria1 aun as tenemos +ue poner un radiador +ue pueda disipar poco m*s de AS. Es un radiador bastante grande para una fuente de medio amperio nada m*s. Este es un problema +ue surge cuando +ueremos disear una fuente con un alto rango de tensiones de salida. =rueba a 2acer el c*lculo para una fuente variable 2asta / P1Pv descontando la cada en los diodos del puente ser*n G1Pv a la entrada del regulador. Como la salida es de :v la potencia disipada =D ser*3 =D > 8G1P :9 ? <1: > ,17: S =ara el transformador de ,- voltios3 (a #max de salida del transformador ser* ,- ? ,17,7- > ,1Pv descontando la cada en los diodos del puente ser*n ,71Pv a la entrada del regulador. Como la salida es de :v la potencia disipada =D ser*3 =D > 8,71P :9 ? <1: > 71P: S Con los dos transformadores estaramos consiguiendo una salida de :v 0 <1: '1 sin embargo1 con el de ,-# nos 2ara falta poner un radiador en el regulador +ue nos podramos 2aber a2orrado comprando un transformador de G#.
M'"E&I'( 5"I(IT'DO. a9. ", "ransformador con primario adecuado para la red el)ctrica 8,,< o --<#9 0 secundario de -7# o 8,-F,-9 a /U. b9. IC, V Circuito integrado (M/:
i9. &, V &esistencia de -G< Ω a ,S. j9. &- V =otenciómetro :RΩ lineal 8no logartmico9. W9. Multmetro digital. l9. =in6as de Corte m9 =inas de Electricista. n9. Desarmador plano o9. $oldadura 0 =asta para $oldar. p9. Cautn de =unta para $oldar ,-G v1 7< Xatts. +9. Clavija con su cable de un metro de distancia. &. =in6as de punta.
DE$'&&O((O E=E&IMEN"'(.
En ()i*+) ,-ga). /+)i1a)a*3 4-+ +, 5i6 6+nga 67 +, *a6+)ia, 1*(,+6"
P)1+7i*3 a 3,7a). 1a7a -n 7+ ,3 1*(n+n6+3 4-+ 3+ n+1+3i6an. 7+8an7 a, na, +, LED 9 6+ni+n7 3-* 1-i7a7 1n ,a (,a)i7a7 7+ 1a7a -n 7+ +363"
A)*a*3 ,a (a)6+ 7+ ,a 1a8a 7+, 5i6 (a)a (7+) 7+3(-:3 in3+)6a) +, 1i)1-i6 4-+ 1n6i+n+ ,3 1a(a1i6)+3 9 )+3i36+n1ia"
A)*a*3 +, 5i6 9 1,1a*3 67a3 ,a3 (i+;a3 n 7+, LED 9 3+ 3,7: (a)a 4-+ +36+ /i3i?,+ 7+37+ ,a 1a8a 1+))a7a 9 n3 in7i4-+ +, +n1+n7i7 a(aga7 7+, *i3*"
Cn+16+ ,a <-+n6+ 9 1n a9-7a 7+ -n M-,6@*+6) ()1+7a a 6*a) ,+16-)a3 (a)a 1+)1i)a)3+ 7+ 4-+ ,a <-+n6+ <-n1ina 1))+16a*+n6+. 6+ni+n7 1* )+3-,6a7 ,a3 3ig-i+n6+3 ,+16-)a3$
V*a= #0 V,63B a "2 A
V*in "2 V,63
OB$E&#'CIONE$.
De esta pr*ctica nos costó reali6ar por +ue apenas aprendimos a soldar con cautn1 0 la otra ra6ón +ue el diagrama del Wit nos resultó un poco poder interpretarlo1 por la forma de los diagramas1 aun+ue al final pudimos entenderle 0 armar la fuente.
Otra ra6ón +ue retraso la pr*ctica fue +ue al soldar lo 2acamos con demasiada lentitud1 una ra6ón por +ue era la primera ve6 +ue sold*bamos 0 la otra +ue trat*bamos de cuidar las pie6as para +ue no los maltrat*ramos 0 0a no nos serviran para la fuente. 'lgunas pie6as del Rit se nos perdieron 0 fuimos a comprar las pie6as1 como fue el potenciador1 +ue el Wit no especifica mu0 bien pero al final conseguimos el adecuado.
Otra forma fue encontrar las polaridades de la fuente1 en +u) dirección va la corriente alterna 0 la directa1 las salidas1 nos confundimos en esa parte1 pero cuando el profesor la reviso por primera ocasión1 nos explicó ese pe+ueo detalle 0 con eso1 nuestra fuente al fin +uedo.
CONC(5$IONE$.
Eduardo Coln #arela.
Con esta pr*ctica aprendimos para +ue sirve una fuente de alimentación1 0 +ue partes lleva1 como del mismo modo +ue funciones aporta para la fuente. =ara esta fuente1 lleva una tensión nominal de entrada de ,-G#1 una tensión de salida de ,.- # a //#.
BIB(IO%&'4I'.
A,,an " R??in3" 200F" Aná,i3i3 7+ 1i)1-i63" M:=i1. D"!"$ C+ngag+ L+a)ning"
TH*a3 L" !,7" 200" P)in1i(i3 7+ Ci)1-i63 E,:16)i13" M:=i1. D"!"$ P+a)3n"
