Filtro Inductivo y Filtro Pi

ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO EXTENSIÓN LATACUNGA Nombre

: Henry Pabón Quito

Nivel

: Cuarto Automotriz A

Fecha

: jueves 2 de mayo de 2013

Materia

: Electrónica General

FILTRO INDUCTIVO Dado que el filtro por condensador todavía presenta en su salida una pequeña tensión de rizado, se han desarrollado otros tipos de filtros más complejos para conseguir que el rizado quede prácticamente eliminado. Uno de estos filtros consiste en conectar a la salida del rectificador una inductancia en serie y un condensador en paralelo con la carga, tal como se muestra en la figura.

El efecto que produce la bobina, al estar en serie con la carga, es el de reducir la tensión de rizado a valores prácticamente despreciables, por lo que se obtiene una tensión de C.C. en la salida muy similar a la que producen las pilas y baterías. La explicación de este fenómeno es la siguiente: al pasar la corriente por la bobina, ésta se opone a las variaciones de corriente debido al efecto de autoinducción, lo que provoca una caída de tensión en la componente de C.A., que corresponde a la tensión de rizado. El efecto combinado entre la inductancia y el condensador dan como resultado una tensión sin apenas rizado.

Las fuentes de alimentación con filtro de entrada inductiva son muy corrientes. Sobre los filtros de entrada capacitiva poseen algunas ventajas, aunque, por desgracia, las bobinas de reactancia tienden a ser pesadas, grandes y caras, inconvenientes que las eliminan de algunas aplicaciones. En la figura se representa un filtro de entrada inductiva, en el que sigue existiendo un condensador, si bien conectado después de la bobina; éstas apenas se emplean en solitario en los filtros de fuentes de alimentación.

El filtro de la figura ofrece algunas ventajas sobre los filtros capacitivos simples. La bobina y el condensador actúan conjuntamente para disminuir el rizado. La reactancia, inductancia, es la propiedad que tienen los circuitos de oponerse a las variaciones de corriente; como la reactancia (bobina) está en serie con la carga, la corriente de carga resultará asilada (se atenúan las pulsaciones). La capacidad es la propiedad que tienen los circuitos de oponerse a las variaciones de tensión; como el condensador está en paralelo con la carga, la tensión de carga se mantiene constante. Así, el efecto combinando del condensador y la inductancia proporciona una corriente continua más pura y lisa que la que puede obtenerse solo con un condensador. Otra ventaja de los filtros de entrada inductiva es que los rectificadores y el transformador se calientan menos. Con los filtros de entrada capacitiva, la corriente que pasa por los rectificadores tiene la forma de pulsos cortos, con lo que las intensidades eficaces serán altas. Con los filtros de entrada inductiva, los rectificadores conducen durante mucho más tiempo, lo que significa que los valores nominales de los diodos, y quizás los del transformador, podrán ser inferiores. La tercera ventaja de los filtros de entrada inductiva es que la tensión de salida varía menos al aumentar la intensidad de la corriente de carga. En los filtros capacitivos simples, la tensión de salida alcanza el valor de cresta con una pequeña carga y, cuando aumenta ésta, la tensión tiende a caer. En un filtro de entrada inductiva, el condensador no puede cargarse hasta el valor de cresta, aún cuando las corrientes que se desarrollen sean poco intensas; esto hace que la tensión de salida sea menor, pero más estable.

FILTRO PI Un filtro con inductancias muy conocido es el filtro pi, como el que se muestra en la figura. El nombre proviene de la forma que adquiere el esquema del circuito, ya que recuerda a la letra griega pi (π). Este tipo de filtros consigue mejorar sensiblemente la calidad de la tensión de C.C.

El filtro tipo PI usa un inductor (L1) llamado choque, en lugar del resistor del filtro RC para proporcionar un valor alto de impedancia en corriente alterna con un valor bajo de resistencia en corriente directa, con esto se minimiza la reducción en el voltaje de salida, en tanto que también se reduce el rizo. Este tipo de filtros fue empleado hace unos años por su gran efectividad en la reducción de rizado. Sin embargo, presentan algunos inconvenientes, como un gran tamaño, un considerable peso y ser poco económicos, lo que los hace útiles solo en aquellas aplicaciones donde se necesite suministrar grandes potencias. Los filtros pi reúnen las características de los filtros de entrada capacitiva: (1) una gran tensión de salida que decae rápidamente al aumentar la carga y (2) unas corrientes en los rectificadores de gran intensidad eficaz. Los filtros pi son excelentes para reducir el rizado. Su uso se limita a los circuitos de gran potencia.

Los inconvenientes de los filtros pi pueden eliminarse añadiendo una segunda inductancia, como la de la figura. Estos filtros presentan una tensión de salida menor, pero más estable. La intensidad eficaz en el rectificador será mucho menor porque se trata de un filtro de entrada inductiva. Los filtros pi de dos inductancias son muy pesados, grandes y costosos. Su uso se limita asimismo a los circuitos de gran potencia.

Del circuito anterior, para calcular el nivel de rizo en la salida del filtro, primero se encuentra el valor de V1rms, que es el rizo a través del capacitor de entrada C1.

De acuerdo con la ecuación.

O también:

Ahora, si el filtro se conecta a un rectificador de onda completa, se usa la ecuación.

Si el filtro se conecta a un rectificador de media onda, entonces la expresión es:

En ambas ecuaciones: L1 = Inductancia en Henry. C2 = Capacitancia en microfaradios.

Criterio personal El propósito de los filtros es reducir al máximo el efecto de rizado (la pequeña componente de corriente alterna que queda tras rectificarse una señal a corriente continua). Utilizando un filtro de condensador se puede reducir notablemente el rizado, pero se han creado filtros más complejos para conseguir que el rizado quede prácticamente eliminado. Un filtro inductivo es aquel que está compuesto por una bobina (inductancia) en serie con un condensador en paralelos con una resistencia de carga. La combinación de bobina y condensador dan como resultado una tensión con rizado casi nulo. Un filtro pi, llamado así por debido a que su esquema recuerda a la letra griega pi ( π). Está compuesto por una bobina (inductancia) conectada entre dos condensadores en paralelo y una resistencia de carga.

Bibliografía San Miguel Pablo. Electrónica General. Segunda Edición. Equipos Electrónicos de Consumo. 2010. Paraninfo. Madrid. Enríquez Harper. Fundamentos de Electricidad. Electrónica Básica. Cuarta Edición. 1994. Grupo Noriega. México D.F. Enríquez Harper. El ABC del Control Electrónico de las Máquinas Eléctricas. 2003. Grupo Noriega. México D.F. Charles A. Schuler. Electrónica, Principios y Aplicaciones. 2002. Editorial Reverté S.A. Barcelona.