Rectificación Monofasica

RECTIFICACIÓN MONOFÁSICA

1

Rectificación Rectificación Monofásica Monofásica Telmo Guaman, Luis Pulla, Mateo Quizhpi

Abstract—The following document will make a study of singlephase phase correcti corrections ons,, a very very interes interestin ting g subject subject to study study,, we can find really fascinating to make a rectification of AC to DC, to accomplish this includes several elements of these diodes. There are several several types types of connec connectio tions ns for for single single phase phase correcti corrections ons using using gray bridge bridge a center center-ta -tappe pped d transf transform ormer er,, as there there are corrections to wave and medium wave completed depending on its configuration.

través de la carga puede ser definida a partir del divisor de tensión. Mientas que durante el semiperiodo negativo el diodo no conducirá y la carga no será alimentada, por lo tanto la corriente y tensión de alimentación valdrán 0 , llegando así a obtener una señal pulsante, que se refleja en la siguiente gráfica.”[1]

—rectificaci cación, ón, diodo, diodo, transf transforma ormador dor,, Tipo Tipo de Index Terms—rectifi carga: R, RC, RL.

I. I NTRODUCCIÓN , L proceso de rectificación monofásica de onda completa o media onda genera una señal de c.c. a partirde una señal de c.a. con todos los semiciclos de la señal de esta señal, invirtiendo todoslos semiciclos de una misma polaridad, veremos el comportamiento de los sistemas controlados monofásicos en media onda, la diferencia que existen entre los dos, se podrán apreciar con el desarrollo de esta práctica. Así se obtendrán los valores de los diferentes formas de ondas con diferentes cargas como el rectificador monofásico de media onda controlada con carga puramente R, con carga RC y con carga RL.

E

R ECTIFICADORES M ONOFÁSICOS “Existen muchos dispositivos electrónicos que requieren ser alimentados con un valor de tensión uniforme y continua, por lo cual para conseguir convertir la corriente alterna en continua, se emplean unos dispositivos llamados rectificadores. rectificadores. Básicamente existen dos tipos de rectificadores monofásicos: de media onda y de onda completa.” [1] 1) R ECTIFICADOR DE M EDIA O NDA: NDA :

Figura 2. Media onda de tensión rectificada[1]

2) R ECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA CON PUENTE DE GRETZ: GRETZ :

A.

Rectificadorr de onda completa completa con puente puente de Gretz Gretz para carga carga Figura 3. Rectificado R[2]

“Con el fin de solucionar el problema del rectificador de media onda, podemos emplear un puente de diodos, mediante el cual se obtenga la rectificación en ambos semiperiodos, el positivo y negativo, de forma que la carga siempre esté alimen alimentad tada, a, obt obteni eniend endoo así una señal señal como como se muestr muestraa a continuación.” [2] Rectificador or de media media onda con carga carga R [1] Figura 1. Rectificad

“Cuando el generador alterno genere la onda senoidal, el diodo permitirá el paso de la corriente a la carga sólo si está polarizado directamente, entonces la tensión de salida a Telmo Guaman, estudiante de Ingeniería Eléctrica, Universidad Politénica Salesiana, Cuenca, Ecuador, e-mail: [email protected] Luis Pulla, estudiante de Ingeniería Eléctrica, Universidad Politénica Salesiana, Cuenca, Ecuador, e-mail: [email protected] Mateo Quizhpi, estudiante de Ingeniería Eléctrica, Universidad Politénica Salesiana, Cuenca, Ecuador, e-mail: [email protected]

rectificada [2] Figura 4. Onda completa de tensión rectificada


2

3) R ECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA CON TRANSFOR MADOR DE TOMA CENTRAL: “La toma intermedia en el

secundario es una de las salidas de alimentación, mientras que la otra salida está formada por la unión de cada extremo, a través de los diodos respectivos D1 y D2. Cuando se produce la onda positiva, el diodo D1 será conductor; mientras que cuando se produce la semionda negativa es el diodo D2 el que se vuelve conductor. En ambos casos, la corriente por la carga, es en el mismo sentido, al igual que ocurría con el rectificador anterior.” [3]

A. Resultados

circuito Rectificador de Media Onda Resultados de Ingreso. Voltaje: •

Carga

Vrms(V)

Vca(V)

Vcd(V)

R RL RL(DV ) RC

126 125,2 124,4 123,6

125,99 124,61 124,87 123,07

1 12,13 11,5 11,4

Carga

Irms(mA)

Ica(mA)

Icd(mA)

R RL RL(DV ) RC

1100 667,1 848,4 200,4

458,258 378,83 420,6 29,61

1000 549,1 736,8 198,2

Corriente:

THD: R RL RL(DV ) RC

central para carga R [3]

II. D ESARROLLO

Carga

π

b) Tensión eficaz : V max

2

Carga R RL RL(DV ) RC



2 2 V rms − V dc

d) Tensión media:

I dc =

I max π

94,8 108,1 95,45 188,5 Irms(mA)

973 735,8 883,3 199,7 Carga R RL RL(DV ) RC

I max

2

f) Corriente alterna:

I ac =

 2

2 I rms − I dc •

g) Voltaje Pico Inverso:

P IV = V max h) Factor de potencia:

F P =

P util S red ´

donde: P = V 1 I 1 cosφ1 y S = V rms I rms i) Factor de Utilización del Transformador:

T U F =

P out S transf

Vca(V)

Vcd(V)

69,96 92,80 68,04 0

67,1 55,43 66,94 188,5

Ica(mA)

Icd(mA)

643,29 486,74 493,92 29,56

730 551,8 732,3 197,5

Valores de TUF, FP:

e) Corriente eficaz:

I rms =

118,97 % 114,74 % 222,33 % 334,584 %

Corriente:

c) Tensión alterna:

V ac =

Vrms(V)

R RL RL(DV ) RC

V max

V rms =

23,03 % 3,076 % 4,704 % 2,438 %

Resultados de Salida. Voltaje:

a) Tensión media : =

T HD I

•

Fórmulas a emplear para el cálculo de algunos parámetros

V dc

T HD V

Carga

Figura 5. Rectificador de onda completa mediante transformador con toma

TUF

FP

0.53 0,68 0,85 0,99

0,53 0,12 0,18 0,15

Resultados en el Diodo. PIV(V) Irms(mA) R -170 1000 RL -166 730 RL(DV ) -171 860 RC -165,2 194,6 Carga

Grafica de comprobación:

Icd(mA)

1100 550,2 730,5 196,8


3

Figura 6. Voltaje y corriente en carga RL con diodo volante

Figura 8. Voltaje y corriente en el diodo carga RL,con diodo volante

Figura 7. Voltaje y corriente en carga RL sin diodo volante

Figura 9. Voltaje y corriente en carga RL con diodo volante simulink

T HD V

Carga R RL RC •

B. Resultados

circuito Rectificador con Toma Central Resultados de Ingreso. Voltaje: Vrms(V)

Vca(V)

Vcd(V)

R RL RC

212,3 213,3 214,3

211,99 212,93 213,90

11,32 12,5 12,97

Corriente:

THD:

Carga

Irms(mA)

Ica(mA)

Icd(mA)

R RL RC

4930 490,8 142,2

4929,82 490,74 142,18

42,32 7,89 2,41

178,55 % 140,04 % 142,22%

990,9 % 35,99 % 1592,67 %

Resultados de Salida.

Voltaje:

•

Carga

T HD I

Carga

Vrms(V)

Vca(V)

Vcd(V)

R RL RC

101,8 114,3 162,9

46,42 53,36 0

90,6 101,6 162,9

Corriente: Carga

Irms(mA)

Ica(mA)

Icd(mA)

R RL RC

8820 1025 191,9

3626,4 90,46 24,72

8040 1021 190,3

Valores de TUF, FP:


4

Carga

TUF

FP

R RL RC

0,81 0,89 0,99

0,81 0,27 0,158

Resultados en el Diodo. Diodo 1: Carga PIV(V) Irms(mA) R -271,8 836 RL -275,2 730,6 RC -289,6 131,2 Diodo 2: Carga PIV(V) Irms(mA) -280,8 674 R -284,4 544 RL -295,2 54 RC Grafica de comprobación: •

Icd(mA)

625 596,4 179,9 Icd(mA)

389,4 359,2 51,3

Figura 12. Voltaje y corriente en carga RC simulink C. Resultados

circuito Rectificador de Onda completa en

Puente Resultados de Ingreso. Voltaje: •

Carga

Vrms(V)

Vca(V)

Vcd(V)

R RL RC

122,1 121,8 123,1

121,49 121,23 122,51

12,16 11,73 11,96

Corriente: Carga

Irms(mA)

Ica(mA)

Icd(mA)

R RL RC

1490 979,5 39,69

1489,98 979,47 39,25

6,89 7,41 5,89

THD: Figura 10. Voltaje y corriente en carga RC

Carga

T HD V

T HD I

R RL RC

6,95% 7,32% 5,68 %

83,17% 45,67% 304,95 %

Resultados de Salida. Voltaje: •

Carga

Vrms(V)

Vca(V)

Vcd(V)

R RL RC

131,3 131,2 189,8

51,92 52,59 0

120,6 120,2 189,8

Corriente: Carga

Irms(mA)

1345 1215 199,7 Valores de TUF, FP: R RL RC

Figura 11. Voltaje y corriente en carga RL

Ica(mA)

Icd(mA)

508,92 85,33 34,48

124,5 121,2 196,7

Carga

TUF

FP

R RL RC

0,85 0,91 0,98

0,85 0,28 0,157


•

5

Resultados en el Diodo.

Diodo 1: PIV(V) Irms(mA) 950 R -165 850,1 RL -164 -129 194,9 RC

Icd(mA)

PIV(V) Irms(mA) R -164 949,3 RL -165 849,1 RC -123,4 196,2

Icd(mA)

PIV(V) Irms(mA) R -165,2 949,6 RL -164,5 849,3 RC -127,3 194,2

Icd(mA)

PIV(V) Irms(mA) R -164,7 951,2 RL -165,3 850,3 -124,4 195,4 RC

Icd(mA)

Carga

715,9 691,5 192

Diodo 2: Carga

714,9 690,6 192,8

Figura 14. Voltaje y corriente en carga R

Diodo 3: Carga

712,3 689,7 191,6

Diodo 4: Carga

716,5 691,2 193,4

Grafica de comprobación: Figura 15. Voltaje y corriente en carga RL

Figura 13. Voltaje y corriente de ingreso en carga RL Figura 16. Voltaje y corriente en carga RLsimulink


III. C ONCLUSIONES Las rectificaciones monofásicas, aunque no muy utilizadas en el ámbito industrial, abarcan un gran medio en las aplicaciones domiciliares, por ejemplo un simple cargador de baterías de celular, en su más sencillo esquema está constituido por un sistema de rectificación de media onda. Aún más se puede concluir que la eficiencia de estos sistemas no es considerablemente alta para poder llevarlo a un campo industrial. EL cambio de carga de R, RC y RL permitió un mayor razonamiento y comprobación lo que en teoría en el aula ya se había desarrollado con anterioridad. La señal que más llamó la atención fue la conexión de la carga RL ya que era la q mayor distorsión producía en cualquiera de los tres esquemas, y que gracias a la ayuda de un nuevo elemento, denominado diodo volante, se podía corregir este pequeño inconveniente en las señales obtenidas en cargas inductivas. Por lo que una vez más se da un realce al análisis del circuito y sus diferentes parámetros, y a la vez entender el porqué de la forma de las señales de entrada y/o salida, ya que para uno de los objetivos esenciales del laboratorio es ese, que el estudiante desarrolle la capacidad de análisis y de intuición de localización de fallas. IV. R EFERENCIAS [1]Fernando Bianchi, Rectificación en circuitos lineales”, Universidad Tecnologica Nacional-Facultad Regional Rosario. [2]C.K.Alexander, M.N.O SADIKU, “Fundamentos de circuitos eléctricos”, 3ra ed. [3]R.C. Dorf, J.A.Svoboda,”Introduction to electric circuits”,7th ed,

Telmo Saúl Guaman Espinoza Nació en Azogues-

Ecuador en 1993. Bachiller Técnico Industrial en Instalaciones, Equipos y Máquinas Eléctricas por el Instituto Técnico Superior Luis Rogerio González, en el año 2011. Actualmente, cursando el tercer año de Ingeniería Eléctrica en la Universidad Politécnica Salesiana. Luis Geovanny Pulla Sanchez Nació en CuencaEcuador en 1993. Bachiller Técnico Industrial en Instalaciones, Equipos y Máquinas Eléctricas por la Unidad Educativa Técnico Salesiano en el año 2011. Actualmente, cursando el tercer año de Ingeniería Eléctrica en la Universidad Politécnica Salesiana. Flavio Mateo Quizhpi Cuesta Nació en Cuenca-Ecuador en 1993. Bachiller Técnico Industrial en Instalaciones, Equipos y Máquinas Eléctricas por la Unidad Educativa Técnico Salesiano en el año 2011. Actualmente, cursando el tercer año de Ingeniería Eléctrica en la Universidad Politécnica Salesiana.

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Rectificación Monofasica

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