Rectificadores de Media Onda con una Carga RL y Carga RE Cinthya Calder´on, on, Stefanny Gavilema, Victoria Y´anez anez Departamento Departamento de El´ ectrica y Electr´ onica, Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE Sangolqu´ Sangolqu´ ı-Ecuador
[email protected] [email protected], c,
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[email protected] [email protected]
Resumen—En el presente informe se presentan los resultados de la pr´ practica a´ ctica de laboratorio de electr´ electronica o´ nica de potencia. Se implementaron circuitos rectificadores de media onda no controlados y se realiza realizaron ron mediciones mediciones de voltaj voltajee y corrient corrientee (insta (instant nt´aneo, a´ neo, RMS y medios) con el fin de observar y conocer el desempe˜ no que tienen estos circuitos internamente. Abstract—The
present report presents the results of the laboratory practice of power electronics. electronics. Uncontrolled Uncontrolled half-wave half-wave rectifi rectifier er circui circuits ts were were impleme implemente nted d and voltag voltagee and curren currentt measurements (instantaneous, RMS and Mids) were performed in order to observe and know the performance of these circuits internally.
I.
Figura 1. Rectificador de media onda
Tensi´on on media
1 V o = 2π Tension o´ n RMS
V R =
β
1 2π
V m sin ωtdωt
(1)
(V m sin ωt)2 dωt
(2)
0
β
0
O BJETIVOS
General: Implementar un rectificador no controlado con carga tipo RL y un motor DC. Espec´ Espec´ıficos: ıficos: Identificar, materiales y equipos a utilizar. Armar el circuito de pr´actica. actica. Verificar el funcionamiento. Medir las diferentes caracter´ caracter ´ısticas ısticas con las herramientas. II. II-A.
´ M ARCO T E ORICO
Circuitos Circuitos Rectificadores Rectificadores
Son convertidores de corriente alterna en corriente directa. El tipo de media onda es el m´as as sencillo. Poco utilizado en aplicaciones industriales.
Figura 2. Gr´ Graficas a´ ficas funcionamiento del rectificador de media onda
III. II-B.
Circuito Circuito Rectificador con carga R-L
E QUIPOS Y M ATERIALES
Diodos de potencia. Transformador, Transformador, resistencias. resistencias. Carga: RL Cables, suelda, puntas de osciloscopio atenuaci´on on x10 y material fungible. Mult´ Mult´ımetro. ımetro. Osciloscopio. Caut´ın, ın, pinzas. pinz as.
La bobina no permite cambios bruscos en la corriente y el diodo conduce mas all a´ de 180o debido a ese comportamiento. La tensi´on on en la bobina no es senoidal y la corriente en la carga es una combinaci on o´ n de exponencial y senoidal. [1] [1]
I V. IV-A. IV-A.
´ P ROCEDIMIENTO DE LA P R ACTICA
Primer Circuito Circuito
1. Verificar erificar las caracter caracter´´ıstica ısticass de corrie corriente nte y volta voltaje je en el circuito circuito de la figura. figura. Valores alores instant´ instant´aneos aneos (gr´aficas aficas
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i(t), v (t)) osciloscopio y valores medios.
Figura 2. a) Valor de β b) Voltajes RMS y medio cuando ω t
Figura 2. Rectificador con carga R-L
=
R
Cuando ωt >> R El valor de la inductancia es de L = 3H y R = 100
Cuando ωt << R Para obtener esta relaci´on, on, el valor es la inductancia es de L = 1mH y R = 100
Figura 2. a) Valor de β b) Voltajes RMS y medio cuando ωt >> R
IV-B. IV-B. Figura 2. a) Valor de β b) Voltajes RMS y medio cuando ωt << R
Cuando ω t = R El valor de la inductancia es de L = 400mH y R = 100
Segundo Circuito Circuito
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Figura 2. Forma de onda en la carga y valor de β cuando ωt << R
Con L = 1mH el valor de β es:
t · 360 8,40ms · 360 = 16,6ms 16,6ms ◦
= β =
◦
Figura 2. a) Rectificador con motor DC b) Forma de onda con la carga (motor)
= 182,16 β =
◦
V.
´ A N ALISIS DE R ESULTADOS
Se realiza el c alculo a´ lculo de errores en funci on o´ n de la onda en carga carga mas a´ s establ estable, e, es decir decir se analiz analizar ar´a´ los los dos dos circ circui uito toss cuando ω t ≈ R (L = 1mH ). ).
Cuando ω t = R
V-A.
Primer Primer Circuit Circuito o Cuadro I VALORES R MS Y MEDIOS DE LA CARGA EN EL CIRCUITO I Par´ Paramet a´ metro ro V lRMS Il RMS < vL > < iL > β
Figura 2. Forma de onda en la carga y valor de β cuando ωt R =
Valor alor te´ teorico o´ rico 10.2V 79mA 6.2V 49mA 170 ◦
Valor alor medi medido do 10.6 V 81.4 mA 6.99 V 53.1 mA 175.66 ◦
Cuando ωt >> R Se calcula calcula el error error experime experimental ntal porcentual porcentual de acuerdo acuerdo a los valores obtenidos en la tabla I.
Voltaje RMS Error % =
|V alorT alorT eoric eorico o − V alorExperimental alorExperimental| V alorT alorT eoric eorico o Error %
=
|10,2V − 10,6V | 10,2
· 100% (3)
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Valor medio del voltaje Error %
V I.
Se logro´ implementar exitosamente el circuito rectificador monof asic a´ sico o de medi mediaa onda onda con con carg cargaa RL y con con un moto motorr DC, observando y comprobando su forma onda en los ciclos de trabajo de la onda fuente.
|6,2V − 6,99V | 6,2V = 12 %
=
Valor medio de la corriente
El rectifi rectificad cador or imple implemen mentad tado o funcio funciona na en el r egimen e´ gimen de conducci´ conduccion o´ n disc discon onti tinu nua, a, y en el cual cual la indu induct ctan anci ciaa de la carga carga aumentar´ aumentar´a e l angulo a´ ngulo de conduc conducci´ ci´on on y dismin disminuir´ uir´a el valor medio de la tensi on o´ n rectificada.
|49mA − 53,1mA| Error % = 49mA = 8% Por lo que se concluye que los valores RMS tienen un error menor a los del valor medio ya que estos ultimos u´ ltimos se midieron tambi´ tambien e´ n con el mult´ mult´ımetro. ımetro.
V-B. V-B.
Segundo Segundo Circuit Circuito o
◦
Valor alor medido medido 10.7 V 94.5mA 7.08V 62.2mA 182.16
V II.
◦
|V alorT alorT eoric eorico o − V alorExperimental alorExperimental| V alorT alorT eoric eorico o
|10,2V − 10,7V | Error % = 10,2 = 4% Corriente RMS Error %
|62,2mA − 81,4mA| 62,2mA = 2%
=
Valor medio del voltaje Error %
|6,87V − 7,08V | 6,87V = 3%
=
Valor medio de la corriente
|61 4mA − 62 2mA|
R ECOMENDACIONES
Al trabajar con rectificadores monof´asicos asicos de carga RL es ´ pues permite recomendable usar un diodo de libre circulaci on atenuar el ruido que se genera al trabajar con valores altos de la bobina permitiendo tener un rectificador estable y lo m as a´ s ideal posible.
Voltaje RMS Error % =
La respuesta respuesta forzada para esta aplicaci aplicaci on, o´ n, es la corrie corriente nte existente despu´ despues e´ s de que la respue respuesta sta natural natural haya deca deca´ıdo ıdo a cero cero.. En este este caso caso la corr corrie ient ntee sinu sinuso soid idal al de r´egimen egimen perman permanent entee que exist existir ir´´ıa ı a en el circ circu uito ito si el diodo iodo no estuviera presente. La respuesta natural es el transitorio que tiene lugar cuando se proporciona energ´ıa ıa a la carga.
Cuadro II VALORES RM S Y MEDIOS DE LA CARGA EN EL CIRCUITO II Par´ Paramet a´ metro ro Valor alor te´ teorico o´ rico V lRMS 10.2V Il RMS 93.6mA < v L > 6.87V < iL > 61.4mA β 179.9
C ONCLUSIONES
· 100% (4)
R EFERENCIAS [1] Muhammand Muhammand H. Rashid, Rashid, Electr´ onica de Potencia, circuitos, dispositivos on, 2004, Prentice Hall. y aplicaciones III edici´on, [2] Hart Hart D. M. Electr´ onica de potencia , 2000, Prentice Hall
