Post on 05-Dec-2015
description
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
TEMA: RECTIFICACIÓN MONOFASICA DE MEDIA ONDA Y RECTIFICACION
MONOFASICA DE ONDA COMPLETA CON PUENTE DE GRAETZ.
Integrantes: Moncayo Matute Freddy
Torres Díaz Christian
OBJETIVOS:
Rectificar CA monofásica mediante un solo diodo y con cuatro diodos en
configuración Puente.
Comprobar la teoría y los cálculos referentes a cada tipo de rectificación.
Simular los circuitos para verificar aún mejor sus resultados.
MATERIALES:
Transformador 110/12 VCA. 1A.
Cables de conexión con terminales tipo banana (Pareado)(0.5m).
Cable multipar.
Sonda de interfaz para el osciloscopio.
Project board.
2 Resistencias 1k-1/2w
4 Diodos 1A-100v. O un puente de GRAETZ prefabricado 1A.
Multímetro, osciloscopio.
MARCO TEORICO
La función de este circuito es eliminar uno de los dos semiperiodos de una señal
alterna senoidal, proveniente del secundario del transformador. El componente
electrónico que se usa para este fin es el diodo, que tiene la propiedad de
conducir
en un solo sentido.
El esquema y las formas de onda son las que se representan en la figura.
Figura 1: Circuito para Rectificación de media onda
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
Valor RMS: Un valor en RMS de una corriente es el valor, que produce
la misma disipación de calor que una corriente continua de la misma magnitud. En
otras palabras: El valor RMS es el valor del voltaje o corriente en C.A. que
produce el mismo efecto de disipación de calor que su equivalente de voltaje o
corriente directa.
El valor efectivo de una onda alterna se obtiene multiplicando su valor máximo
por 0.707.
Entonces VRMS = VPICO x 0.707.
Valor Pico: Si se tiene un voltaje RMS y se desea encontrar el voltaje
pico: VPICO = VRMS / 0.707. Valor promedio: El valor promedio de
un ciclo completo de voltaje o corriente es cero (0). Si se toma en cuenta solo un
semiciclo (supongamos el positivo) el valor promedio es: VPR = VPICO x 0.636. La
relación que existe entre los valores RMS y promedio es: VRMS = VPR x 1.11
VPR = VRMS x 0.9. [1]
Rectificación de media onda: Este es el circuito más simple que puede convertir
corriente alterna en corriente continua. Durante el semiciclo positivo de la tensión
del primario, el bobinado secundario tiene una media onda positiva de tensión
entre sus extremos. Este aspecto supone que el diodo se encuentra en
polarización directa. Sin embargo durante el semiciclo negativo de la tensión en el
primario, el arrollamiento secundario presenta una onda sinusoidal negativa. Por
tanto, el diodo se encuentra polarizado en inversa.
Figura 2: Rectification de media onda
El rectificador de media onda generalmente se usa sólo para aplicaciones de baja
corriente, o de alta frecuencia, ya que requiere una capacitancia de filtrado mayor
para mantener el mismo voltaje de rizado que un rectificador de onda completa.
Un rectificador simple de media onda de este tipo no es una buena aproximación
a una cc constante en forma de onda; contiene componentes de frecuencia de ca
a 6OHz y todos sus armónicos. Un rectificador de media onda tiene un factor de
rizado r = 121%, lo que significa que tiene más componentes de voltaje de ca en
su salida que componentes de voltaje de cc. Obviamente, el rectificador de media
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
onda no es, en consecuencia, una forma muy buena de producir voltaje de cc a
partir de una fuente de ca.
Durante el intervalo t=0 -> T/2, la polaridad del voltaje aplicado Vrms es igual a la
que contiene el diodo cuando sé esta polarizado directamente, por lo que conduce
el diodo y permite el pico positivo, pero cuando T/2 -> T, la polarización de la
entrada se invierte y el diodo no conduce.
RECTIFICACION MONOFASICA DE ONDA COMPLETA CON PUENTE DE
GRAETZ
El rectificador de onda completa utiliza ambas mitades de la señal senoidal de
entrada, para obtener una salida unipolar, invierte los semiciclos negativos de la
onda senoidal. se muestra una posible estructuración en la que el devanado
secundario es con derivación central para obtener dos voltajes vs, en paralelo con
las dos mitades del devanado secundario con las polaridades indicadas.
Cuando el voltaje de línea de entrada (que alimenta al primario) es positivo, las
señales vs serán positivas; el D1 conduce y D2 esta polarizado inversamente, la
corriente que pasa por D1 circulara por R y regresara a la derivación central del
secundario. El circuito se comporta entonces como rectificador de media onda, y
la salida durante los semiciclos positivos positivos será idéntica a la producida por
el rectificador de media onda.
Durante el semiciclo negativo del voltaje de CA de la línea, los dos voltajes
marcados como Vs serán negativos; el diodo D1 estará en corte yD2 conduce, la
corriente conducida por D2 circulara por R y regresa a la derivación central. Por lo
tanto durante los semiciclos negativos también el circuito se comporta como
rectificador de media onda, excepto que ahora D2 es el que conduce. Es
importante decir que la corriente que circula por R siempre circulara en la misma
dirección y por lo tanto Vo será unipolar
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
A: PROCEDIMIENTO. (MEDIA ONDA)
1A. Conectamos el primario del transformador a 110VCA de la red monofásica
existente en el laboratorio; medimos el voltaje eficaz en el secundario del
transformador con un voltímetro de CA, y con este valor de voltaje medido
realizamos y detallamos los CALCULOS según lo vimos en teoría.
Vef = 13.8V (Medido en el secundario, sirve para realizar los cálculos).
CALCULOS ADJUNTOS PARA EL RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA
Vef=13.8v
Vp=13.8 √2=19.51V
Vinvmax=19.51V
Vmax=19.51−0.7=18.81VVoltaje del diodo
VRC=Vmedio=Vmax∗0.318=5.981V
IRC=VRCRC
=5.981mA
IRC=ID=5.981mA
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
2A. Una vez realizados los cálculos, procedemos a ARMAR el circuito de la
figura.
CIRCUITO DE MEDIA ONDA
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
3A. Utilizar el osciloscopio para visualizar las ondas correspondientes:
GRAFICAR exactamente la forma de onda obtenida en el SECUNDARIO del
transformador, en el DIODO y sobre la RC. En cada onda ACOTAR los valores
observados. (Tener en cuenta las escalas en tiempo y amplitud que se emplean
en el osciloscopio)
SECUNDARIO:
ESCALAS PARA LA MEDICIÓN EN EL SECUNDARIO:
X: 2.5 ms
Y: 5 V
ACOTACION DE LA ONDA EN EL SECUNDARIO
Vp= 19.5 V
Vpp= 39 V
T=16.5 ms
Vinmax= 19.5 V
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
EN EL DIODO:
ESCALAS PARA LA MEDICIÓN EN EL DIODO:
X: 2.5 ms Y: 5V
ACOTACION DE LA ONDA EN EL DIODO
V= 0.7 V
T=16.5 ms
Vmax= 18.81 V
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
SOBRE LA RC:
ESCALAS PARA LA MEDICIÓN EN RC:
X: 2.5 ms
Y: 5V
ACOTACION DE LA ONDA EN LA RESISTENCIA
Vmax= 18.80 V
T=16.5 ms
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
4A. MEDIR el Voltaje Medio sobre la RC (con un voltímetro CC en paralelo a RC)
y la IRC (con un amperímetro CC en serie a la RC).
VRC = 6.15 V
IRC = 6.21 mA
5A. Realizar algunas fotografías que den soporte al proceso (circuito, mediciones,
etc.).
ANALISIS DE RESULTADOS
Con los datos obtenidos en los puntos anteriores LLENAR el siguiente cuadro
comparativo de resumen, ANALIZAR y EXPLICAR las diferencias en caso de
haber.
MEDICION DEL VOLTAJ E EN RC MEDICION DE LA CORRIENTE EN RC
Resultados obtenidos en el
CALCULO (punto 1A)
Resultados obtenidos en el
LABORATORIO (punto 3A, 4A)
Vef = 13.8 V Vef = 1 3 . 8 V
Vp = 19.51 V Vp = 19 .8V
Vmax= 18.81 V Vmax= 18.5 V
F = 60Hz (dato conocido) F = 59.76 HZ
T = 16.66 ms (1/60) Hz T = 1 6 . 5 m s
VRC= 5.981 V (valor medio) VRC= 6.15 V
IRC = 5.981 mA IRC = 6.21mA
ID = 5.981 mA ID = 6.17 mA
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
Los valores de los cálculos, son más altos debido a que se toman más decimales, ylos de el laboratorio se toma con instrumentos distintos, pero es una toleranciapequeña. Esto se debe a los errores en la medición en el laboratorio, ya que losvoltajes no son constantes en el transformador debido a que en la red está variandoconstantemente este valor.El período no se puede medir con precisión, ya que se realiza una visualización en la
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
pantalla del osciloscopio, y a lo mucho se puede diferenciar una décima de medida.Los valores de los cálculos, son más altos debido a que se toman más decimales, ylos de el laboratorio se toma con instrumentos distintos, pero es una toleranciapequeña. Esto se debe a los errores en la medición en el laboratorio, ya que losvoltajes no son constantes en el transformador debido a que en la red está variandoconstantemente este valor.
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
El período no se puede medir con precisión, ya que se realiza una visualización en lapantalla del osciloscopio, y a lo mucho se puede diferenciar una décima de medida.Los valores de los cálculos, son más altos debido a que se toman más decimales, ylos de el laboratorio se toma con instrumentos distintos, pero es una toleranciapequeña. Esto se debe a los errores en la medición en el laboratorio, ya que los
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
voltajes no son constantes en el transformador debido a que en la red está variandoconstantemente este valor.El período no se puede medir con precisión, ya que se realiza una visualización en lapantalla del osciloscopio, y a lo mucho se puede diferenciar una décima de medida.
Los valores del laboratorio, son más altos debido a que se toman más decimales,
y los del laboratorio se toma con instrumentos distintos, pero es una tolerancia
pequeña. Esto se debe a los errores en la medición en el laboratorio, ya que los
voltajes no son constantes en el transformador debido a que en la red está
variando constantemente este valor.
El período no se puede medir con precisión, ya que se realiza una visualización
en la pantalla del osciloscopio, y a lo mucho se puede diferenciar una décima de
medida.
B: PROCEDIMIENTO. (ONDA COMPLETA)
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
1B. Conectamos el primario del transformador a 110VCA de la red monofásica
existente en el laboratorio; medimos el voltaje eficaz en el secundario del
transformador y con este valor de voltaje medido realizamos y detallamos los
CALCULOS según lo vimos en teoría.
Vef= 13.8 V (Medido en el secundario, sirve para realizar los cálculos).
Vef=13.8v
Vp=13.8 √2=19.516V
Vmaxinv=19.516V
Vmax=Vp−1.4=18.116V
VRC=Vmedio=Vmax∗0.636=11.52V
IRC=VRCRC
=11.52mA
ID= IRC2
=5.76mA
2B. Una vez realizados los cálculos, procedemos a ARMAR el circuito de la
figura.
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
CIRCUITO ARMADO
3B. Utilizar el osciloscopio para visualizar las ondas correspondientes:
GRAFICAR exactamente la forma de onda obtenida en el SECUNDARIO del
transformador y sobre la RC. En cada onda ACOTAR los valores observados.
(Tener en cuenta las escalas en tiempo y amplitud que se emplean en el
osciloscopio).
SECUNDARIO.
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
ESCALAS PARA LA MEDICIÓN EN EL SECUNDARIO EN EL OSCILOSCOPIO:
X: 2.5ms Y: 5V
ACOTACION DE LA ONDA EN EL SECUNDARIO
EN EL DIODO:
Vp= 19.5 V
Vpp= 39 V
T=16.5 ms
Vinmax= 19.5 V
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
ESCALAS PARA LA MEDICIÓN EN EL DIODO: X: 2.5ms Y: 5V
ACOTACION DE LA ONDA EN EL DIODO
SOBRE LA RC.
V= 0.7 V
T=16.5 ms
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
ESCALAS PARA LA MEDICIÓN EN RC.
X: 2.5msY: 5V
ACOTACION DE LA ONDA EN LA RESISTENCIA
4B. MEDIR el Voltaje Medio sobre la RC (con un voltímetro CC en paralelo a RC)
y la IRC (con un amperímetro CC en serie a la RC).
VRC = 11.76 VIRC = 11.78 mA
5B. Realizar algunas fotografías que den soporte al proceso (circuito, mediciones)
Vmed= 11.52V
T=16.5 ms
T = 8.33 ms
F = 120 Hz
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
ANALISIS DE RESULTADOS
Con los datos obtenidos en los puntos anteriores LLENAR el siguiente
cuadro comparativo de resumen, ANALIZAR y EXPLICAR las diferencias en
caso de haber.
Resultados obtenidos en el
CALCULO (punto 1B)
Resultados obtenidos en el
LABORATORIO (punto 3B,4B)
Vef = 1 3 . 8 V Vef = 13.8 V
Vp = 19.516 V Vp = 19.5 V
Vmax= 18.116 V Vmax= 18.5 V
F = 120 Hz T = 119.94 Hz (en la onda RC)
T = 8.33 ms F = (1/T) = 8.3 ms (en la onda RC)
VRC = 11.52 V VRC = 11.76 V
IRC = 11.52 mA IRC = 11.78 mA
ID = 5.76 mA ID = 6.76 mA
*(El periodo T y la frecuencia F, se obtendrán con relación a la onda en RC, mida
El T en el gráfico de RC y calcule F = 1/T).
CONCLUSIONES
(¿Se cumplieron los objetivos planteados?, ¿Que experiencias obtuvo en el desarrollo de esta primera práctica?, etc, etc.)
¿Se cumplieron los objetivos planteados?
Los objetivos planteados al comienzo de la práctica se cumplieron, los valores obtenidos en la simulación como los obtenidos en la el laboratorio son similares.
También se pudo observar que la corriente alterna al ser rectificada este no da 12V exactos varia siendo en nuestro caso medimos y salió el valor eficaz 13.8V el cual ocupamos para los cálculos y comparar con la simulación la cual hay un error no mayor al 3% en dato numérico es aceptable.
¿Qué experiencias obtuvo en el desarrollo de esta primera práctica?
También se pudo observar que el valor de la frecuencia experimentado en la práctica de rectificación de corriente alterna de media honda es de 60 Hz
MEDICION DE LA IDMEDICION DE LA IRC
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
mientras que rectificación en onda completa es el doble, es decir 120 Hz eso se debería a que en la rectificación en onda completa solo se toma en cuenta los ciclos positivos y estos son continuos.
Se logró rectificar la corriente alterna a continua, por medio de un puente de Graetz o cuatro diodos, con esto nos damos cuenta que podemos rectificar completamente la corriente con ayuda de este tipo de puente, logrando una mejor utilización, aunque no sea aplicable aún a instrumentos que requieren una corriente pura o estable, por ello es necesario filtrar esta corriente pulsante mediante un condensador como ya lo veremos más adelante.Como se observa en los respectivos gráficos, las ondas obtienen diferente forma ya sea para el secundario del transformador como para la resistencia RC, esto se debe a que el puente toma tanto el lado positivo (D1 y D3) como el lado negativo (D2 y D4) de la onda del secundario del transformador. Por estética se recomienda utilizar un puente de Graetz ya fabricado, porque se puede compactar los circuitos y trabajar con comodidad, a la vez que brinda una mejor apariencia y la electrónica también busca reducir los tamaños de los circuitos.Los valores obtenidos en las mediciones y cálculos difieren en lo mínimo, debido a los distintos valores que puede tomar el secundario del transformador de la red de energía eléctrica ya que el voltaje varía constantemente.
BIBLIOGRAFIA Y DIRECCIONES ELECTRONICAS VERIFICABLES.
Electrónica teoría de circuitos y dispositivos electrónicos R.L Boylestad 10
ed.
http://html.rincondelvago.com/rectificador-de-onda-completa.html
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema4/Paginas/
Pagina9.htm
ANEXO: Simulación en EWB MULTISIM, presentar para cada tipo de
rectificación:
SIMULACION PARA MEDIA ONDA
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
Se observa la medición del voltaje en RC y la corriente IR
Media onda en el RC
SE OBSERVA LA ONDA EN EL SECUNDARIO
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
SE OBSERVA LA ONDA EN EL DIODO
Al haber experimentado todo lo teórico podemos concluir que se cumple
en osciloscopio y en el simulador.
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
SIMULACION PARA ONDA COMPLETA
Se observa la medición del voltaje en RC
SE OBSERVA LA ONDA COMPLETA EN EL RC
UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA
SE OBSERVA LA ONDA EN EL SECUNDARIO
SE OBSERVA LA ONDA EN EL DIODO 2,3
SE OBSERVA LA ONDA EN EL DIODO 1,4