INTEGRANTES: Pablo Tanguila Lisandro Sanipatin Wladimir Hidalgo DOCENTE: Ing. Andrea Robalino ASIGNATURA Electrónica Analógica E Instrumentación NIVEL 2D° Automatización E Instrumentación Contenido OBJETIVOS .............................................................................................................................. 1 INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 1 MARCO TEÓRICO ................................................................................................................... 2 TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS .............................................................................. 2 DIODO 1N4004 ..................................................................................................................... 2 Características: .................................................................................................................... 3 PUENTE DE DIODO............................................................................................................. 3 RESISTENCIA....................................................................................................................... 4 PROTOBOAR ........................................................................................................................ 4 DESARROLLO ......................................................................................................................... 5 CIRCUITO 1: RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA .......................................................... 5 Elementos: .......................................................................................................................... 5 1.-Realización de cálculos del circuito ............................................................................... 6 2.- Parámetros del circuito rectificador de media onda ...................................................... 6 3.- Valores obtenidos en la implementación y comparación de resultados. ....................... 6 Datos obtenidos (voltajes) ...................................................................................................... 7 CIRCUITO 2: CON POLARIZACION INVERSA. .............................................................. 7 Elementos: .......................................................................................................................... 7 1.-Realización de cálculos del circuito ............................................................................... 7 2.- Parámetros del circuito rectificador de onda completa ................................................. 7 3.- Valores obtenidos en la implementación y comparación de resultados. ....................... 8 Datos obtenidos (voltajes) ...................................................................................................... 8 CIRCUITO 3: RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA CON PUENTE DE DIODOS . 8 Elementos: .......................................................................................................................... 9 2 1.-Realización de cálculos del circuito ............................................................................... 9 2.- Parámetros del circuito rectificador de media onda ...................................................... 9 3.- Valores obtenidos en la implementación y comparación de resultados. ....................... 9 Datos obtenidos (voltajes) ...................................................................................................... 9 CIRCUITO 4: RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA CON FILTRO ANALÓGICO 9 Elementos ............................................................................................................................... 9 1.-Realización de cálculos del circuito ............................................................................. 10 2.- Parámetros del circuito rectificador de onda completa ............................................... 10 Datos obtenidos (voltajes) .................................................................................................... 10 CONCLUSIONES ................................................................................................................... 10 ANEXOS.................................................................................................................................. 11 Primer circuito de media onda .............................................................................................. 11 Valores obtenidos del voltaje ............................................................................................... 12 Rectificador de onda completa con puente de diodos, medición de resistencia. .................. 12 BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................................... 13 3 OBJETIVOS Identificar los parámetros y características fundamentales de los circuitos rectificadores. Implementación y simulación de los circuitos rectificadores y el filtro analógicos. Verificar el funcionamiento y las medidas fundamentales de los circuitos de rectificación. INTRODUCCIÓN La calidad de potencia eléctrica constituye en la actualidad un factor crucial para la competitividad de prácticamente, todos los sectores industriales y de servicios. Un problema de la calidad de potencia, se define como cualquier fenómeno de origen eléctrico que interrumpe el correcto funcionamiento de los sistemas y equipos eléctricos. Uno de los fenómenos más relevantes, concerniente a la calidad de potencia son las armónicas, que son distorsiones de las ondas sinusoidales de tensión y corriente de los sistemas eléctricos, debido al uso de cargas con impedancia no lineal, a materiales ferromagnéticos, y en general al uso de equipos que necesiten realizar conmutaciones en su operación normal. 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 pese a esto no son normalmente empleados para aplicaciones industriales. Para eso está el rectificador de oda completa, que consta de un arreglo de cuatro diodos donde dos de ellos conducirán en el semiciclo negativo. Además de los arreglos de diodos en la rectificación también se utiliza condensadores y bobinas para aumentar el nivel DC (voltaje o la corriente). 1 MARCO TEÓRICO TRANSFORMADORES ELÉCTRICOS Se denomina transformador a un dispositivo electromagnético (eléctrico y magnético) que permite aumentar o disminuir el voltaje y la intensidad de una corriente alterna de forma tal que su producto permanezca constante (ya que la potencia que se entrega a la entrada de un transformador ideal, esto es, sin pérdidas, tiene que ser igual a la que se obtiene a la salida). Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce. Estos conjuntos de vueltas se denominan: Bobina primaria o "primario" a aquella que recibe el voltaje de entrada y Bobina secundaria o Secundario" a aquella que entrega el voltaje transformado. Este dispositivo ha hecho posible la distribución de energía eléctrica a todos los hogares, industrias, etc. Figura 1. Transformador. DIODO 1N4004 1N4004, Diodo rectificador de 1 Amper, 400 V. El 1N4004 son diodos, que son componentes electrónicos parecidos a los interruptores. Cuando un diodo recibe voltaje en una dirección, la 2 electricidad fluye a través de él, y cuando recibe voltaje en la dirección opuesta el flujo de la electricidad es bloqueado. Características: Corriente en directo Max.: 1A. Corriente pico en directo (8.3ms): 30ª . Voltaje en directo Max. (@ 1A): 1.1V . Voltaje DC inverso Max.: 400V . E Rectificador de media onda. Rectificador de onda completa. Rectificador en paralelo encapsulado: DO-41. Figura 2. Diodo Rectificador. PUENTE DE DIODO Un puente rectificador de diodos, también llamado puente rectificador o puente de diodos, es un dispositivo formado por cuatro diodos ensamblados de forma que una corriente alterna (AC) conectada a dos de los diodos produce una corriente continua (DC) de salida en los dos diodos restantes. 3 Figura 3. Puente de Diodos. RESISTENCIA La resistencia es uno de los componentes imprescindibles en la construcción de cualquier equipo electrónico, ya que permite distribuir adecuadamente la corriente y voltaje a todos los puntos necesarios. Figura 4. Resistencia. PROTOBOAR Es una especie de tablero con orificios, en la cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para armar circuitos. Como su nombre lo indica, esta tableta sirve para experimentar con circuitos electrónicos, con lo que se asegura el buen funcionamiento del mismo. Figura 5. Protoboard. 4 DESARROLLO Para el desarrollo de esta práctica ejecutada primero se adquirió los materiales como son: un transformador de 12v, un diodo, una resistencia de 1k, un puente de diodo y un protoboard. Seguidamente se realizó la simulación en proteus, en este programa se simulo el rectificador de medio onda, rectificador de onda completa con dos diodos, rectificador de onda completa con un puente de diodos, rectificador de onda completa con filtro analógico, una vez simulado se procedió a armar en el protoboard los mismo. CIRCUITO 1: RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA Figura 5. Circuito simulado en Proteus. Elementos: Transformador de 110V/12V +12V D1: Diodo 1N4004 R1: Resistencia de 1KΩ, 1/4W 5 1.-Realización de cálculos del circuito (Cálculo de Voltaje en la carga) VDC= VP/3,14= 4,90V 2.- Parámetros del circuito rectificador de media onda (Cálculo de Voltaje medio, Voltaje eficaz, Corriente media, Corriente eficaz) 𝑉𝑚 = 𝑉𝑝 𝜋 ; 𝑉𝑒𝑓 = 𝑉𝑝 2 ; 𝐼𝑚 = 𝑉𝑚 𝑅 ; 𝐼𝑒𝑓 = 𝑉𝑒𝑓 𝑅 Vcd= vp/3.14 = 4,90V 𝑉𝑝 = Vrms. √2 Icd= vcd/Rl= 4,90/10k = 490uA 3.- Valores obtenidos en la implementación y comparación de resultados. Tabla 1 tabla de voltajes Voltaje medido en multímetro Voltaje calculado VP 20v 4,90v VR 20 19.3 6 Datos obtenidos (voltajes) CIRCUITO 2: CON POLARIZACION INVERSA. Figura 6. Circuito simulado en Proteus. Elementos: Transformador de 110V/12V +12V D1, D2: Diodo 1N4004 R: Resistencia de un 1KΩ, 1/4W R= V/I= R=220/6,36 MA R=3459.1 OHMIOS 1.-Realización de cálculos del circuito (Cálculo de Voltaje en la carga) 2.- Parámetros del circuito rectificador de onda completa … (Cálculo de Voltaje medio, Voltaje eficaz, Corriente media, Corriente eficaz) 7 𝑉𝑝 𝑉𝑚 = 2 𝜋 ; 𝑉𝑒𝑓 = 𝑉𝑝 ; 𝐼𝑚 = √2 𝑉𝑚 ; 𝐼𝑒𝑓 = 𝑅 𝑉𝑒𝑓 𝑅 VCD=2VP/3,14= 2(15.4) /3,14= 9,81V 𝑉𝑝 = 12. √2 =16,97V 3.- Valores obtenidos en la implementación y comparación de resultados. Tabla 2 tabla de voltajes Voltaje medido en multímetro Voltaje calculado VP 4,90V 9,81V VR 3.87V 3.8V Datos obtenidos (voltajes) CIRCUITO 3: RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA CON PUENTE DE DIODOS Figura 7. Circuito simulado en Proteus. 8 Elementos: Transformador de 110/12V +12V Puente rectificador 800V, 4ª Resistencia de 65Ω, 1/4W 1.-Realización de cálculos del circuito (Cálculo de Voltaje en la carga) (Representación de circuitos del diodo encendido y el diodo apagado) 2.- Parámetros del circuito rectificador de media onda (Cálculo de Voltaje medio, Voltaje eficaz, Corriente media, Corriente eficaz) 𝑉𝑝 𝑉𝑚 = 2 𝜋 ; 𝑉𝑒𝑓 = 𝑉𝑝 ; 𝐼𝑚 = √2 𝑉𝑚 ; 𝐼𝑒𝑓 = 𝑅 𝑉𝑒𝑓 𝑅 3.- Valores obtenidos en la implementación y comparación de resultados. Tabla 3 tabla de voltajes Voltaje medido en multímetro Voltaje calculado VP VR Datos obtenidos (voltajes) CIRCUITO 4: RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA CON FILTRO ANALÓGICO (circuito simulado en proteus) Elementos: Transformador de 220V/12V Puente rectificador 100V, 2ª 9 R1: Resistencia de 1KΩ, 1/4W 1.-Realización de cálculos del circuito (Cálculo de Voltaje en la carga) (Representación de circuitos del diodo encendido y el diodo apagado) (Gráfica obtenida en el osciloscopio) 2.- Parámetros del circuito rectificador de onda completa (Cálculo de Voltaje medio, Voltaje eficaz, Corriente media, Corriente eficaz, Voltaje de Rizo) 𝑉𝑝 𝑉𝑚 = 2 𝜋 ; 𝑉𝑒𝑓 = 𝑉𝑝 ; 𝐼𝑚 = √2 𝑉𝑚 𝑅 ; 𝐼𝑒𝑓 = 𝑉𝑒𝑓 𝑅 𝐼 𝑚 ; 𝑉𝑅𝐼𝑍𝑂 = 𝑓∗𝐶 3.- Valores obtenidos en la implementación y comparación de resultados. Tabla 4 tabla de voltajes Voltaje medido en multímetro Voltaje calculado VP VR Datos obtenidos (voltajes) CONCLUSIONES Los circuitos rectificadores de media onda presentan un alto rizado de señal de salida, dicho rizado puede ser disminuido al colocar un capacitor en paralelo a la carga. En el rectificador de media onda al colocar una bobina en serie con la resistencia se representa una sobre la carga, es decir, se obliga al diodo a conducir en inversa (semiciclo negativo) esto es debido a que la bobina desfasa a la corriente respecto al voltaje, lo que ocasiona una disminución en el nivel DC del voltaje de la salida. 10 Para un circuito rectificado de media onda RL al aumentar la frecuencia se representa unas oscilaciones en la zona de no conducción del diodo, este es debido a que se presenta un efecto capacitivo el cual es comparable al efecto inductivo provocando por la bobina y en estas condiciones la carga se comporta como un circuito tanque. Estas oscilaciones son alternadas por el efecto de la resistencia Para un circuito rectificador de media onda la señal de salida tiene la misma frecuencia que la señal de entrada, mientras que el circuito rectificador de onda completa la señal de salida presenta el doble de la frecuencia de la señal de entrada ANEXOS Primer circuito de media onda Figura 8. Medicion con el Múltimetro – Media Onda. 11 Valores obtenidos del voltaje Figura 9. Medicion con el Múltimetro – Media Onda. Rectificador de onda completa con puente de diodos. Figura 10. Esquematico armado en Protoboard – Onda Completa. 12 Medición de resistencia en puente de diodos de Onda Completa Figura 11. Esquematico armado en Protoboard – Onda Completa. Fin de presentación de taller de fuente rectificador de onda completa Figura 12. Fin de la presentacion de esquematico armado en Protoboard – Onda Completa. BIBLIOGRAFÍA Electrónica de potencia, teoría y aplicaciones. J.M Benavent.A. Abellán. E. Figueres, alfomega.2000 disponible en: http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/TEMA4.htm 13
