Practica 4_ Rectificador de Onda Completa

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS – ESPE

DEPARTAMENTO DE ELECTRICA Y ELECTRONICA

CARRERA: MECATRONICA

LABORATORIO DE ELECTRONICA DE POTENCIA INFORME DE LABORATORIO # 4

TEMA DE PRÁCTICA:

RECTIFICADORES NO CONTROLADOS DE ONDA COMPLETA CARGA R INTEGRANTES: JAVIER ANDRANGO ANDRES ENRIQUEZ JESSICA TAPIA

FECHA: MARTES 01 DE DICIEMBRE DE 2015 NRC: 2416

SANGOLQUI – ECUADOR

2

Tabla de Contenido

TEMA: RECTIFICADORES NO CONTROLADOS DE ONDA COMPLETA CARGA R ....................... 3 OBJETIVOS: ................................................................................................................................................ 3 

General: ............................................................................................................................................. 3



Específicos: ...................................................................................................................................... 3

MATERIALES: ............................................................................................................................................. 3 PROCEDIMIENTO: ..................................................................................................................................... 3 ESQUEMA ..................................................................................................................................................... 4 ANALISIS CON FILTRO .......................................................................................................................... 5 

Análisis Calculado: .......................................................................................................................... 5



Análisis Simulado: ........................................................................................................................... 6



Análisis Práctico: ............................................................................................................................ 6

ANALISIS SIN FILTRO ........................................................................................................................... 6 

Análisis Calculado: .......................................................................................................................... 6



Análisis Simulado: ........................................................................................................................... 7



Análisis Práctico: ............................................................................................................................ 7

TABLA COMPARATIVA CON FILTRO ................................................................................................... 7 TABLA COMPARATIVA SIN FILTRO ................................................................................................... 8 DIAGRAMAS DE CIRCUITOS ................................................................................................................. 8 

Diagramas de Simulación Con filtro: .......................................................................................... 8



Diagramas de Simulación Sin filtro: ........................................................................................... 9



Graficas de las señales en el Osciloscopio ................................................................................ 9



Diagrama de la Práctica-Circuito: ............................................................................................. 10

PREGUNTAS: .............................................................................................................................................. 10 DATA SHEET DIODO 1N5399 .............................................................................................................. 12 CONCLUSIONES ...................................................................................................................................... 13 RECOMENDACION ................................................................................................................................... 13 BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................................... 14

3 TEMA: RECTIFICADORES NO CONTROLADOS DE ONDA COMPLETA CARGA R OBJETIVOS: 

General:

Diseñar, armar y comprobar el principio de funcionamiento de los rectificadores no controlados de onda completa con carga R. 

Específicos:

Obtener las gráficas, voltaje y corriente en la carga con filtro y sin filtro; además de realizar su respectiva simulación para comprobar la correcta realización de la práctica. Reconocer las características de los rectificadores no controlados.

Conocer la función que tiene el filtro condensador en un circuito rectificador de onda completa con carga R. MATERIALES:



Protoboard



Cables de conexión



Puntas de osciloscopio



Capacitor electrolítico 10uF



Diodos (4) 1N5399



Resistencia 1k Ω/0.5W



Transformador



Osciloscopio

PROCEDIMIENTO:

1.

Armar el circuito indicado en la Figura 1.

Figura 1: Circuito del rectificador no controlado de onda completa carga R.

2.

Energizar la fuente y probar el correcto funcionamiento de los elementos del circuito.

4 3.

Tomar datos de la corriente y voltaje en la carga, sin filtro y con filtro.

4.

Obtener la gráfica en el osciloscopio de la entrada como en la salida (carga).

ESQUEMA

En el instante en que se conecta el circuito a la red, el condensador del filtro, que inicialmente está descargado, actúa como un cortocircuito; por lo tanto, la corriente inicial de carga del condensador puede llegar a ser muy grande. A esta corriente se le llama "Corriente Inicial".

Figura 2: Circuito del rectificador de onda completa carga R con filtro condensador.

Conducen D1 y D3 en positivo y conducen D2 y D4 en el semiciclo negativo. En el transformador el mismo bobinado sufre la intensidad, entonces tiene que soportar toda la intensidad, pero a veces hacia arriba y otras hacia abajo. Hay que diseñar el arrollamiento del hilo del secundario para que aguanten esos picos positivos y negativos.

Figura 3: Circuito cuando D1 y D3 conducen en el semiciclo positivo.

Teníamos que el valor de VL . Inicialmente está a cero. El C poco a poco se irá cargando, mediante una exponencial, y al cabo de un tiempo cuando entra en rizado se dice que está en "Régimen Permanente", y cuando se está cargando el C primeramente se lo llama "Régimen Transitorio". El transitorio es complicado de analizar.

Figura 4: Regimenes de carga y descarga del condensador.

5 La capacidad (C) del condensador influye mucho

 

C grande: El intervalo de tiempo que dura el transitorio es grande, tarda en cargarse. C pequeña: Se carga rápidamente.

Figura 5: Grafica de corrientes y voltajes tanto en la carga como en los diodos..

ANALISIS CON FILTRO 

Análisis Calculado: 𝑉𝑝1 = 𝑉𝑟𝑚𝑠 ∗ √2 𝑉𝑝1 = 110 ∗ √2 𝑉𝑝1 = 155.56 [𝑉] 𝑉𝑝2 =

𝑉𝑝1 9.45

𝑉𝑝2 =

155.56 9.45

𝑉𝑝2 = 16.46 [𝑉] 𝑉𝑅𝐿 = 𝑉𝑝2 − 2 ∗ 𝑉𝐷 𝑉𝑅𝐿 = 16.46 − 2 ∗ 0.7

𝑽𝑹𝑳 = 𝟏𝟓. 𝟎𝟔 [𝑽]

6

𝐼𝑅𝐿 =

𝑉𝑅𝐿 𝑅𝐿

𝐼𝑅𝐿 =

15.06 1000

𝑰𝑹𝑳 = 𝟏𝟓. 𝟎𝟔 [𝒎𝑨] Voltaje en la carga

Corriente en la carga

15.06 [V] 

15.06 [mA]

Potencia 0.2268 [W]

Análisis Simulado:

Los valores obtenidos en el programa MULTISIM11 fueron los siguientes datos: Voltaje en la carga

Corriente en la carga

V=15.132 [V]

I=15.132 [mA]

Potencia 0.2289 [W]

NOTA: para poder constatar los valores simulados de voltaje, corriente y potencia tanto de entrada como de salida se puede observar en las figura 6 que se encuentran más abajo.



Análisis Práctico:

Los valores obtenidos en el laboratorio se obtuvieron los siguientes datos: Voltaje en la carga

Corriente en la carga

V=14.42 [V]

I=14.7 [mA]

Potencia 0.212[W]

NOTA: para poder constatar los valores de voltaje y corriente se puede observar en la hoja de datos firmada en el laboratorio que se encuentran al final de este informe. ANALISIS SIN FILTRO 

Análisis Calculado: 𝑉𝑝1 = 𝑉𝑟𝑚𝑠 ∗ √2 𝑉𝑝1 = 110 ∗ √2 𝑉𝑝1 = 155.56 [𝑉] 𝑉𝑝2 =

𝑉𝑝1 9.45

𝑉𝑝2 =

155.56 9.45

𝑉𝑝2 = 16.46 [𝑉] 𝑉𝑅𝐿 =

𝑉𝑅𝐿 =

2 ∗ 𝑉𝑃2 𝜋

2 ∗ 16.46 𝜋

𝑉𝑅𝐿 =

32.92 𝜋

𝑽𝑹𝑳 = 𝟏𝟎. 𝟒𝟕𝟖 [𝑽]

7

𝐼𝑅𝐿 =

𝑉𝑅𝐿 𝑅𝐿

𝐼𝑅𝐿 =

10.478 1000

𝑰𝑹𝑳 = 𝟏𝟎. 𝟒𝟕𝟖 [𝒎𝑨] Voltaje en la carga

Corriente en la carga

10.478 [V]



10.478 [mA]

Potencia 0.109[W]

Análisis Simulado:

Los valores obtenidos en el programa MULTISIM11 fueron los siguientes datos: Voltaje en la carga

Corriente en la carga

V=10.317 [V]

I=10.317 [mA]

Potencia 0.106[W]

NOTA: para poder constatar los valores simulados de voltaje, corriente y potencia tanto de entrada como de salida se puede observar en las figura 7 que se encuentran más abajo.



Análisis Práctico:

Los valores obtenidos en el laboratorio se obtuvieron los siguientes datos: Voltaje en la carga

Corriente en la carga

V=10.81 [V]

I=10.9 [mA]

Potencia 0.1178[W]

NOTA: para poder constatar los valores de voltaje y corriente se puede observar en la hoja de datos firmada en el laboratorio que se encuentran al final de este informe.

TABLA COMPARATIVA CON FILTRO

TABLA Corriente en la Carga [mA] Voltaje en la Carga [V] Potencia [W]

Corriente en la Carga Voltaje en la Carga Potencia

DE

DATOS

OBTENIDOS

TEORICO 15.06

SIMULADO 15.132

PRACTICO 14.7

15.06 0.226

15.132 0.2289

14.42 0.212

ERROR TEORICO -

SIMULADO 0.478% 0.478% -1.283%

PRACTICO 2.39% 4.25% 6.19%

8 NOTA: El error está dentro del rango de aceptación que es del +-5% por lo que podemos decir que se ha realizado adecuadamente las medidas y por ende la práctica; en el caso de potencia supera el 5% pero esto es por causa de los decimales o por la tolerancia que tienen las resistencias. TABLA COMPARATIVA SIN FILTRO

TABLA Corriente en la Carga [mA] Voltaje en la Carga [V] Potencia[W]

DE

DATOS

OBTENIDOS

TEORICO 10.478

SIMULADO 10.317

PRACTICO 10.9

10.478 0.109

10.317 0.106

10.81 0.1178

SIMULADO 1.54% 1.54% 2.75%

PRACTICO -4.027% -3.168% -8.07%

ERROR Corriente en la Carga[mA] Voltaje en la Carga[V] Potencia [W]

TEORICO -

NOTA: El error está dentro del rango de aceptación que es del +-5% por lo que podemos decir que se ha realizado adecuadamente las medidas y por ende la práctica; en el caso de potencia supera el 5% pero esto es por causa de los decimales o por la tolerancia que tienen las resistencias.

DIAGRAMAS DE CIRCUITOS



Diagramas de Simulación Con filtro:

Figura 6. Simulación Voltaje y Corriente en la Carga en el circuito con Filtro

9 

Diagramas de Simulación Sin filtro:

Figura 7. Simulación Voltaje y Corriente en la Carga en el circuito sin Filtro



Graficas de las señales en el Osciloscopio

Figura 8. Señal de entrada rectificada.

Figura 9. Señal de salida con filtro condensador.

10 

Diagrama de la Práctica-Circuito:

Figura 10. Circuito Práctica de Laboratorio

PREGUNTAS:

Explique las formas de onda de corriente y voltaje de salida y comparar con la señal de entrada. En la figura 11 podemos observar la señal de entrada de voltaje la cual es una señal senoidal que es la común y corriente. En la figura 12 podemos observar la señal de salida de voltaje la cual fue rectificada por los diodos. En la figura 13 se observa la señal de salida de voltaje rectificada y filtrada por el condensador para hacer más uniforme mi voltaje.

Figura 11. Voltaje en la entrada

Figura 12. Voltaje en la salida - Rectificada

Figura 13. Voltaje en la salida – Rectificada y filtrada por el condensador

11

Compare las formas de onda de la señal de salida con y sin filtro.

Figura 14. Señal de salida con Filtro

Figura 15. Señal de salida sin Filtro

Lo que podemos observar es que la figura 11: señal de salida con filtro; el filtro condensador lo que hace es alisar la señal para que sea más uniforme; en cambio la figura 12: señal de salida sin filtro lo que hace es simplemente rectificar la onda completa es decir, que no exista la parte de onda que está en el lado negativo y lo pasa al lado positivo osea lo rectifica.

¿Qué es el rendimiento del rectificador?

También conocido como eficiencia, se obtiene con la relación entre la potencia continua y eficaz en la carga:

Figura 16. Formula de rendimiento del rectificador

¿Qué es rizado en un rectificador? A la variación de tensión que aparece en la salida del filtro se las denomina tensión de rizado. La tensión de rizado se debe a las sucesivas cargas y descargas del condensador. La tensión del rizado será igual a la diferencia de las tensiones V1-V2. El rizado es un efecto no deseado cuando se está intentando conseguir una tensión continua en una fuente de alimentación. Cuanto más pequeño sea este rizado, más se asemeja la tensión que proporciona la fuente a la que nos daría una pila o una batería, en las que no existe este efecto.

12

Figura 17. Rizado de un rectificador

DATA SHEET DIODO 1N5399

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CONCLUSIONES

El principio de funcionamiento de los rectificadores es transformar la tensión alterna en tensión continua, pero solamente con los rectificadores no obtenemos la tensión deseada por lo que es necesario un filtro condensador para alisar la señal que obtenemos en la salida. El rizado en el voltaje de salida de un rectificador con filtro se debe a los procesos de carga y descarga del condensador.

Al realizar la respectiva simulación de la práctica se pudo observar que cumple con el mismo funcionamiento práctico, tanto en las gráficas de señales obtenidas en el osciloscopio como en la medición de voltaje, corriente, potencia, etc. Esto se lo pudo constatar con el error calculado que no superaba mi porcentaje de aceptación que es el +-5%.

RECOMENDACION

En la práctica tuvimos un problema con el transformador ya que lo conectamos al revés, es decir la salida del transformador (donde nuestro voltaje es 12V) lo conectamos a los 120 V que nos

14 da el tomacorriente, por lo que nuestro transformador se dañó, por lo que se recomienda observar detenidamente los valores de voltajes que se encuentran en el mismo para evitar daños en los equipos o a su vez el uso del data sheet.

BIBLIOGRAFIA

[1] Muhammed Rasmid – Electronica de Potencia – Tercera Edicion – Prentille Hall - 2004 [2] Aranzabal Olea Andres - Electronica Basica- 2011 – ESPAÑA fuente: http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/Paginas/Pagina9.htm http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/Paginas/Pagina7.htm