Informe 2 Analoga

 

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL CARIBE ÁREA DE LABORATORIO DE ELECTRONICA ANALOGA

FACULTAD DE INGENIERÍA 

Circuitos Rectificadores (fuentes de poder). Contreras Negrette Oscar Alejandro, Alvear Roa Jhorlin y Ruiz Coquíes Edward Fabián

 Ing. Saúl Pérez, grupo: M1, 26/03/2020 26/03/2020

Resumen

En el pasado laboratorio, utilizamos el osciloscopio para poder ver la forma de la onda de los diodos, sabiendo que estos sólo conducen corriente un solo sentido, al hacer la rectificación de onda completa, utilizando dos diodos, podemos observar que parte de la onda es generada por el primer diodo, y la otra es  por el segundo diodo mientras notábamos los voltajes tanto en corriente directa como alterna y el voltaje de rizado. Finalmente utilizamos4 utilizamos4 diodos 1N4007 para realizar un rectificador rectificador de onda completa en el cual la corriente por lado conduce en dos diodos mientras que los otros dos están inversamente polarizados y de forma inversa la corriente conduce por los diodos anteriormente polarizados y los que si conducían corriente, no conducen. Palabras claves: Rectificador de media onda, rectificador de onda completa, diodo, osciloscopio.

Abstract

In the past laboratory, we used the oscilloscope to be able to see the waveform of the diodes, knowing that they only carry current in one direction, by making full wave rectification, using two diodes, we can detect that part of the wave is generated by the first diode, and the other is by the second diode while noticing  both direct and alternative current voltages and ripple voltage. Finally we use 4 1N4007 diodes to make a full-wave rectifier in which the current on the side conducts on two diodes while the other two are inversely polarized and inversely the current conducts through the previous polarized diodes and those that do carry current they don't drive Key words: medium wave rectifier, full wave rectifier, diode, oscilloscope.

1. Introducción

Un circui circuito to rec rectif tifica icador dor es un circui circuito to que transf transform ormaa corrie corriente nte alt altern ernaa en corrie corriente nte contin continua. ua. Esto, Esto,  principalmente para uso doméstico, ya que la red domiciliaria es del tipo alterno y muchos delos artefactos que se encuentran en los hogares son alimentados por corriente continua. Existen varios tipos de circuitos rectificadores tales como los de media onda, onda completa y los de tipo puente. Estos circuitos tienen como fuente el voltaje de salida de un transformador y los que se verán en este caso se componen de diodos, resistencias y condensadores. 2. Fundamentos Teórico. Diodo.

Un diodo es un dispositivo semiconductor que actúa esencialmente como un interruptor unidireccional para la corriente. Permite que la corriente fluya en una dirección, pero no permite a la corriente fluir en la dirección opuesta. Los diodos también se conocen como rectificadores porque cambian corriente alterna (CA) a corriente continua (CC) pulsante. Los diodos se clasifican según su tipo, voltaje y capacidad de corriente. Los diodos tienen una polaridad determinada por un ánodo (terminal positivo) y un cátodo (terminal negativo). La mayoría de los diodos permiten que la corriente fluya solo cuando se aplica tensión al ánodo  positivo[ CITATION Flu95 \l 3082 ]. Circuito rectificador.

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Una de las aplicaciones más importantes de los diodos, es el diseño de los circuitos rectificadores. Un diodo rectificador es esencial en las fuentes de alimentación cd necesarias para alimentar equipos electrónicos. Este es un tipo de circuito destinado a Convertir la corriente alterna (ac) en corriente continua (dc)[ CITATION And18 \l 3082 ].   Rectificador de media onda.

Debido a que un diodo pude mantener el flujo de corriente en una sola dirección, se puede utilizar para cambiar una señal de ac a una de dc. En la figura se muestra un circuito rectificador de media onda. Cuando la tensión de entrada es positiva, el diodo se polariza en directo y se puede sustituir por un corto circuito. Si la tensión de entrada es negativa el diodo se polariza en inverso y se puede remplazar por un circuito abierto. Por tanto cuando el diodo se polariza en directo, la tensión de salida a través del resistor se puede hallar por  medio de la relación de un divisor de tensión sabemos ademas que el diodo requiere 0.7 voltios para  polarizarse asi que la tensión de salida esta reducida en esta cantidad (este voltaje depende del material de la  juntura del diodo). Cuando la polarización es inversa, la corriente es cero, de manera que la tensión de salida también es cero. Este rectificador no es muy eficiente debido a que durante la mitad de cada ciclo la entrada se bloquea completamente desde la salida, perdiendo así la mitad de la tensión de alimentación. Por dicha razon este circuito tiene un alto factor de rizo que mas adelante se hallara [ CITATION And18 \l 3082 ].  

Figura 1. Rectificador de media onda

Rectificador de onda completa.

El rectificador de onda completa utiliza ambas mitades de la onda senoide de entrada; para obtener una salida unipolar, invierte los semiciclos negativos de la onda senoidal. En esta aplicación se utiliza en el devanado central del transformador con la las finalidad de obtener dos voltajes en línea paralelo con las dos mitades del devanado secundario con polaridades indicadas. CuandoVS el iguales, voltaje de de entrada, que alimenta al devanado primario, es positivo, ambas señales marcadas como VS serán positivas. En este caso D1 conduce y D2 estará polarizado inversamente. La corriente que pasa por D1circulara por la carga y regresara ala derivación central del secundario. El circuito se comporta entonces como rectificador de media onda, y la salida durante los semiciclos positivos será idéntica a la producida por el rectificador de media onda. Ahora, durante el semiciclo negativo del voltaje de ca de la línea, los voltajes marcados como VS serán negativos. Entonces D1 estará en corte y D2 conduce. La corriente conducida por D2 circulara por la carga y regresa a la derivación central. Se deduce que durante los semiciclos negativos también el circuito se comporta como rectificador de media onda, excepto que ahora el diodo D2 es el que conduce. Lo más importante es que la corriente que circula por la carga siempre pasa por la misma dirección y el voltaje vo será unipolar. La onda de salida se obtiene suponiendo que un diodo conductor tiene una caída constante de voltaje VDO, es decir, se desprecia el efecto de la carga [ CITATION And18 \l 3082 ] .

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Figura 2. Rectificador de onda completa

Rectificador de onda completa tipo puente de Graetz.

En este tipo de rectificador se hace el uso de 4 didos en vez de 2, mediante este diseño elmina la necesidad de la conexión intermedia del secundario del trasnformador. La ventaja de no usar dicha conexión es que la tension en la carg< fectificada es el doble que la que se obtendra con el rectificador de onda completa con 2 diodos. Durante el semiciclo positivo de la tension de la red, los diodos D1 y D3 conducen, esto da lugar a un semiciclo positivo en la resistencia de carga. Los diodos D2 y D4 conducen durante el semiciclo negativo, lo que produce otro semiciclo positivo en la resistencia de la carga, el resultado es una señal de onda completa en la resistencia de carga [ CITATION And18 \l 3082 ]. Voltaje.

Se conoce como voltaje, diferencia de potencial eléctrico o tensión eléctrica a la magnitud que da cuenta de la diferencia en el potencial eléctrico entre dos puntos determinados o, también, se entiende como el trabajo  por unidad de carga eléctrica que ejerce sobre una partícula un campo eléctrico, para lograr moverla entre dos puntos determinados [ CITATION Edi13 \l 3082 ] . Protoboard.

Es un tabler tableroo con orific orificios ios que se enc encuen uentra trann conect conectado adoss eléctr eléctrica icamen mente te entre entre sí de manera manera int intern erna, a, habitualmente siguiendo patrones de líneas, en el cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables  para el armado y prototipado[ CITATION prs18 \l 3082 ]. Resistencia.

La resistencia de un material es una medida que indica la facilidad con que una corriente eléctrica puede fluir a través de él [ CITATION Ele16 \l 3082 ] . Codigo de colores.

El código código de colores se utiliza utiliza en electrónic electrónicaa para indicar los valores valores de los componentes componentes electrónicos electrónicos.. Es muy habitu habitual al en los resist resistore oress pero pero tambié tambiénn se uti utiliz lizaa para para otr otros os compon component entes es como como conden condensad sadore ores, s, inductores, diodos etc[ CITATION Ele16 \l 3082 ] .  



Las dos primeras bandas indican las dos primeras cifras del valor del resistor. La tercera banda indica cuantos ceros hay que aumentarle al valor anterior para obtener el valor  final de la resistor. La cuarta banda nos indica la tolerancia y si hay quinta banda, ésta nos indica su confiabilidad

Multimetro digital.

Un multímetro, también denominado polímetro, o tester, es un instrumento eléctrico portátil para medir  directamente magnitudes eléctricas activas, como corrientes y potenciales (tensiones), o pasivas, como

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resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes márge nes de medida medida cada una. Los hay analógicos analógicos y posteriorme posteriormente nte se han introducido introducido los digitales digitales cuya función es la misma, con alguna variante añadida[ CITATION Flu20 \l 3082 ].

3.

-

OrsM P octiaolotbesorcaioradpleios y método

Materiales

Los equipos y materiales que se necesitaron para este experimento son: -

Multímetro dig digital Generador A-F Diodos 1N4007 (4) Resistencia de 3,3k Ω Transformador T50 T506

Métodos   RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA.

Alambre el siguiente circuito (Observe la polaridad del diodo).  NO conecte los 110V voltios AC. AC.

T1

E=11 10T   O1 0V

6 0 V

AC.

Calibre el Osciloscopio para observar una frecuencia de 60 Hzt, T/D (5ms). Conecte el canal 1 entre tierra y el ánodo del diodo; canal 2 al Cátodo. Control de Entrada de ambos Canales en AC. Conecte los 110V voltios ac y observe las ondas de entrada y salida dibújelos en la figura 2.3. Indique la línea de referencia para ambos gráficos. Con el voltímetro mida el valor de la tensión AC de entrada, anótela. Mida la componente de AC (tensión de rizado) entre cátodo y tierra. Pase el voltímetro a DC y mida la componente directa en cátodo. RECTIFICADOR RECTIFICADO R DE ONDA COMPLETA

4

R 1

 

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Alambre el circuito anterior, observe la polaridad de los diodos. Conecte la energía al Transformador; conecte la tierra del Osciloscopio a la tierra del circuito y observe con el canal uno la onda en el ánodo de D1 y con el canal dos en el ánodo de D2, dibújelas Traslade la sonda del canal uno a los cátodos y observe la forma de la onda, dibújela Con el voltímetro mida el valor del voltaje ac de entrada, entre el ánodo de D1 y tierra.

Mida la componente de ac, (tensión de rizado) entre cátodo y tierra. Mida la componente de DC entre cátodo y tierra, anótelos RECTIFICIADOR DE ONDA COMPLETA TIPO PUENTE DE GRAETZ

Alambre el circuito anterior , observe la polaridad de los diodos. Conecte el Transformador T506 a los 110Vac; 110Vac; Conecte el Osciloscop Osciloscopio io entre los puntos A y B; observe la forma de onda, dibújela Con el voltímetro, mida el voltaje AC a la entrada del puente (puntos x e y) anótelos. Mida la componente de AC en la resistencia de carga (RL), anótela Con el Multiprobador mida la componente de DC en la resistencia de carga, anótela 4. Resultados y discusión.

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Figura 2.3. Rectificador de media onda

Línea azul: entrada Línea roja: salida VAC de entrada 6,77V VAC de rizado 3.385V VDC 2.78V En la gráfica podemos ver claramente la función de nuestro circuito recortador de onda el cual podemos apreciar que recorta la parte negativa del voltaje de entrada, volviéndolo cero en la resistencia de carga.

Figura 2.5. Rectificador de onda completa

Línea negra: D1 positivo Línea gris: D2 negativo

Figura 2.6 

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VAC de entrada 6,74V VAC de rizado 2.87V

VDC 5. Figura 2.8. Rectificador de onda completa tipo puente de Graetz.

VAC de entrada 6,78V VAC de rizado 2.80V VDC 4.98V En la gráfica se puede apreciar la función del circuito rectificador de onda completa, el cual lo que hace es eliminar la parte negativa de la onda en el voltaje de la resistencia de carga y no la vuelve cero como el recortador de onda, sino que la vuelve positiva.

5.

RESULTADOS

1. Acorde Acorde con la observa observació ciónn del paso 3.1. 3.1.3. 3. (Fig. (Fig. 2.3) vemos vemos que en el rectif rectifica icador dor de media onda onda la tensión a través de la carga consiste de impulsos unidireccionales separados por intervalos cuando no hay voltaje. 2. De las medidas medidas efectu efectuadas adas observa observamos mos que la onda onda a través través de la carga carga es la suma suma de una AC (VR) (VR) y una DC (VDC). 3. El valor de la compone componente nte de DC es igual igual al valor valor medio de de la ac aplicada aplicada al Ánodo Ánodo del rectifica rectificador dor y dado que solo pasa por la carga medio ciclo será igual a 0,5 él valor medio. 4.

En el rectifi rectificad cador or de onda comple completa ta del paso paso 3.2 y 3.3 se obser observa va (fig. (fig. 2.6 y 2.8) que la carga carga es recorrida por impulsos unidireccionales correspondiente a cada alternancia de la onda de entrada.

5. De las medidas medidas de volta voltaje je efectuada efectuadass observamos observamos que la la onda a través través de la carga carga la suma suma de una AC (Vr) y una DC (VDC).

6. El valor de de la componen componente te de DC es igual al al valor medio medio del voltaj voltajee de AC aplicad aplicadoo a los ánodos ánodos de los rectificadores.

CONCLUSIONES 1.

  ¿Cuál es la razón de la diferencia entre el valor calculado y el valor medido en la componente DC en los circuitos rectificadores de la presente experiencia?

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La componente DC del circuito con rectificador de media onda, como su nombre lo indica nos muestra un solo semiciclo el positivo y una línea recta la cual nos inca un voltaje 0 , el rectificador de onda completa muestra una onda positiva con voltaje de rizado. 2.

Par Para a cada cada circui circuito to recti rectific ficado adoss hag haga a un dia diagra grama ma esqu esquemá emátic tico o y señal señalee el re recor corrid rido o de la corriente en el circuito.

 NOTA: Utilice colores diferentes diferentes para cada alternancia en los rec rectificadores tificadores de onda completa.

3.

¿En ¿En el circui circuito to del paso 3?2 com como o se enc encuen uentra tran n los voltaj voltajes es apli aplicad cados os a los ánodos ánodos de cada diodo?

En el circuito se observa un modelo rectificador de onda completa haciendo uso de 2 diodos y con un transformador con tap central. El de tap central requiere dividir la señal de entrada en dos señales, y es equivalente a tener dos rectificadores de media onda El voltaje en el ánodo del diodo D1 se encuentra midiendo el voltaje entregado por el transformador en su primera terminal y el tap central o tierra. En el segundo diodo el voltaje aplicado el catado se mide desde el tap central a la segunda terminal del transformador. El rectificador funciona con el semiciclo positivo de la tensión en el secundario, mientras que el rectificador inferior funciona con el semiciclo negativo de tensión en el secundario. Es decir, D1 conduce durante el semiciclo positivo y D2 conduce durante el semiciclo negativo. Así pues, la corriente en la carga rectificada circula durante los dos semiciclos.  4.

¿Cuá ¿Cuále less so son n las las vent ventaj ajas as y de desv sven enta taja jass de dell re rect ctif ific icad ador or ti tipo po pue uent ntee co con n re rela laci ción ón al de transformador con terminal central?

La principal desventaja del rectificador con transformador con terminal central es que este tipo es que se requiere un transformador más grande para una salida de potencia dada con dos devanados secundarios separados pero idénticos, lo que hace que este tipo de circuito rectificador de onda completa sea costoso en comparación con el equivalente del circuito "Rectificador de puente de onda completa”. 5.

¿Qu ¿Quéé sucede sucede en el re rectific ctificador ador tipo tipo puen puente te si uno de de los diodos diodos se abre abre o se qui quita? ta?

Actuaria como rectificar de media onda ya que podría a aprovechar alguno de los dos semiciclos de la onda dependiendo cual sea el diodo dañado. Referencias

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