Rectificadores Monofasicos y Polifasicos Ok

Rectificadores Monofásicos y Polifásicos

Marco A Vázquez Olvera

Rectificadores Los diodos semiconductores tienen muchas aplicaciones en la electrónica y en los circuitos de ingeniería eléctrica. Los diodos también son ampliamente utilizados en los circuitos en los circuitos de electrónica de potencia para la conversión de energía eléctrica.

ITC Marco A Vázquez Olvera

Rectificadores Monofásicos de Media Onda Un rectificador es un circuito que convierte una señal de corriente alterna en una señal unidireccional. Los diodos se usan extensamente en los rectificadores. Un rectificador Monofásico de media onda es el tipo más sencillo, pero no se utiliza normalmente en aplicaciones industriales.


Parámetros de Rendimiento Aunque el voltaje de salida, tal como aparece en la figura, es de cd, es discontinuo y contiene armónicas.

Un rectificador de potencia es un procesador de potencia que debe proporcionar una salida de cd con una cantidad mínima de contenido armónico. Al mismo tiempo, deberá mantener la corriente de entrada tan sinusoidal como sea posible y en fase con el voltaje de entrada, de tal forma que el factor de potencia esté cercano a la unidad.


Parámetros de Rendimiento La caída del procesamiento de energía de un rectificador requiere de la determinación del contenido armónico de la corriente de entrada, del voltaje de salida. Utilizaremos las expansiones de la serie de Fourier para encontrar el contenido armónico de voltajes y corrientes. Hay distintos tipos de circuitos rectificadores y los rendimientos de un rectificador se evalúan normalmente en función de los parámetros siguientes: -El valor promedio del voltaje de salida (o de carga), 𝑉𝑐𝑑 -El valor promedio de la corriente de salida (de carga), 𝐼𝑐𝑑 -La potencia en cd 𝑃𝑐𝑑 = 𝑉𝑐𝑑 𝐼𝑐𝑑

-El valor medio cuadrático (rms) del voltaje de salida, 𝑉𝑟𝑚𝑠 -El valor medio cuadrático (rms) de la corriente de salida, 𝐼𝑟𝑚𝑠 ITC Marco A Vázquez Olvera

Parámetros de Rendimiento Los cálculos para determinar el valor promedio del voltaje de salida 𝑉𝑐𝑑 y el valor medio cuadrático (rms) de la corriente de salida, 𝐼𝑟𝑚𝑠 se realiza de la siguiente manera: El voltaje de salida promedio 𝑉𝑐𝑑 se define como:


Parámetros de Rendimiento

ITC

Actividad extraclase: Llevar a cabo la integral anterior y encontrar el valor de Vcd y Marco A Vázquez Olvera Vrms en hoja blanca bien presentada y calculos claros (no se reciben hojas de libreta)


La potencia de salida de ca

𝑃𝑐𝑎 = 𝑉𝑟𝑚𝑠 𝐼𝑟𝑚𝑠

La eficiencia (o relación de rectificación) de un rectificador, que es una cifra de mérito y nos permite comparar la efectividad, se define como 𝑃𝑐𝑑 𝜂= 𝑃𝑐𝑎 El voltaje de salida se puede determinar cómo formato de dos componentes: (1) el valor de cd y (2) la componente de ca u ondulatoria. El valor efectivo (rms) de la componente de ca del voltaje de salida es: 𝑉𝑐𝑎 = ITC Marco A Vázquez Olvera

2 2 𝑉𝑟𝑚𝑠 − 𝑉𝑐𝑑

Parámetros de Rendimiento El factor de forma, que es una medida de la forma del voltaje de salida, es 𝑉𝑟𝑚𝑠 𝐹𝐹 = 𝑉𝑐𝑑 El factor de componente ondulatorio, que es una medida del contenido de la componente ondulatoria, se define como 𝑅𝐹 =

𝑉𝑐𝑎 𝑉𝑐𝑑

Sustituyendo la ecuación de 𝑉𝑐𝑎 y RF, el factor de la componente ondulatoria se puede expresar como 𝑅𝐹 =

𝑉𝑟𝑚𝑠 𝑉𝑐𝑑

2

−1=

𝐹𝐹 2 − 1

El factor de utilización del transformador se define como 𝑇𝑈𝐹 = ITC Marco A Vázquez Olvera

𝑃𝑐𝑑 𝑉𝑠 𝐼𝑠

Parámetros de Rendimiento Donde 𝑉𝑠 e 𝐼𝑠 son el voltaje y la corriente media cuadrática (rms) del secundario del transformador, respectivamente. Veamos las formas de onda que se muestran en la siguiente figura




Ejemplo • El rectificador de la figura tiene una carga resistiva pura igual a R. Determine • (a) la eficiencia • (b) el factor de forma • (c) el factor de componente ondulatoria. • (d) el factor de utilización de transformación. • (e) el voltaje inverso pico (PIV) del diodo D1.


Parámetros rectificador de media onda


Señal de rectificador en series de Fourier


Rectificadores Monofásicos de onda completa


Rectificador Monofásico En la figura se aprecia un circuito rectificador de onda completa con un transformador con derivación central y dos diodos.


Rectificador Monofásico En la figura se aprecia un circuito rectificador de onda completa con un transformador con derivación central y dos diodos.


Rectificador Monofásico

Partiendo de estos dos voltajes es posible calcular todos los parámetros de rendimiento del rectificador ITC Marco A Vázquez Olvera

Contenido Armónico La siguiente ecuación indica el contenido armónico de un rectificador monofásico en puente


Rectificador trifásico tipo puente Este tipo de rectificador se utiliza en aplicaciones de alta potencia ya que tienen el más alto factor de utilización del transformador para un sistema tifásico. Su diagrama es el siguiente:

ITC


Rectificador trifásico tipo puente

ITC


Formas de onda y secuencias de activación

Partiendo de estos dos voltajes es posible calcular todos los parámetros de rendimiento del rectificador

ITC


Contenido Armónico La siguiente ecuación indica el contenido armónico de un rectificador trifásico en puente

ITC


Ventajas

• •

ITC

Eficiente en aplicaciones en las cuales tanto los requerimientos de voltaje y corriente de CD son altos. En muchas aplicaciones, no se requiere filtro ya que el voltaje de rizo de salida en solamente de 4.2


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