ac dc de media onda y onda completa (1)

CONTROL ELECTRNICO DE POTENCIA

INFORME CONVERSOR AC-DC DE MEDIA ONDA y onda copleta

Integrantes: Alex Cadena William Lpez MAYRA MALLITASIG

Nivel: Sptimo Profesor: Ing. Franklin Manuel Silva Monteros Periodo: Octubre 2014 Febrero 2015


Contenido

OBJETIVO GENERAL .................................................................................................................. 3

OBJETIVOS ESPECFICOS ............................................................................................................ 3

RESUMEN ................................................................................................................................. 3

ABSTRACT ................................................................................................................................ 3

MARCO TERICO ...................................................................................................................... 4

DESARROLLO ............................................................................................................................ 6

ANALISIS DE RESULTADOS ...................................................................................................... 12

CONCLUSIONES ...................................................................................................................... 13

RECOMENDACIONES ............................................................................................................... 14

BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................... 14


TEMA

Diseo e implementacin de un Conversor AC/DC controlado de media onda y onda

completa, para controlar la potencia entregada a diferentes tipos de cargas (Resistivas,

Resistiva Inductiva, Resistiva-Inductiva-Generador (RLE, motor DC)).

OBJETIVO GENERAL

Disear e implementar un conversor AC/DC controlado de media onda y onda

completa para controlar la potencia entregada a diferentes tipos de cargas

(Resistivas, Resistiva Inductiva, Resistiva-Inductiva-Generador (RLE, motor DC)).

OBJETIVOS ESPECFICOS

Investigar el funcionamiento e implementaciones de un conversor AC/DC de media Onda y onda completa controlado.

Disear un conversor AC/DC de media onda y onda completa controlado. Implementar un conversor AC/DC de media onda y onda completa controlado para

controlar la potencia entregada a diferentes tipos de carga. Realizar las pruebas y obtener las formas de onda de Voltaje y corriente para

diferentes tipos de cargas para el conversor AC/DC un conversor controlado con y sin diodo de conmutacin.

Analizar los datos obtenidos en la prctica y formular conclusiones y recomendaciones.

RESUMEN

Es presente trabajo planteado, se realiza el estudio, diseo e implementacin de un conversor AC/DC de media onda y onda completa controlado, para el manejo de la potencia en diferentes tipos de cargas (Resistivo, Resistivo-Inductivo, Resistivo-Inductivo-Generador), el proyecto estudia el funcionamiento y aplicaciones de un conversor AC/DC de media onda y posteriormente un diseo e implementacin del mismo, obteniendo de este el control de la potencia suministrada a la carga. Con cada una de las cargas en cada conversor se visualizara las formas de onda mediante el osciloscopio las cuales sern comparadas y analizadas con las formas de ondas simuladas. ABSTRACT

It is this proposed work, study, design and implementation of an AC / DC half-wave converter and full wave controlled for power management in different types of loads (resistive, Resistive - Inductive, Resistive - Inductive- generator is performed) , the project studies and applications running an AC / DC converter and then a half-wave design and implementation of the same , thereby obtaining the control of the power supplied to the load. With each of the loads on each converter waveforms will be displayed by the oscilloscope which will be compared and analyzed with simulated wave forms.


MARCO TERICO

Conversor AC/DC

Introduccin

Un rectificador convierte corriente alterna en corriente continua. La finalidad de un

rectificador puede ser generar una salida continua pura o proporcionar una onda de tensin

o corriente que tenga una determinada corriente continua. En la prctica, el rectificador de

media Onda se utiliza principalmente en aplicaciones de baja potencia, ya que la corriente

media de la red de suministro no ser cero y una corriente media distinta de cero puede

causar problemas en el funcionamiento de los transformadores. Aunque las aplicaciones

prcticas de un conversor AC/DC de media Onda, son limitadas, merece la pena, analizarlo

detalladamente, pues una comprensin pormenorizada del circuito rectificador de media

onda permitir al estudiante avanzar en el anlisis de circuito ms complejos. (Hart, 2001)

Los conversores (rectificadores) AC-DC con conmutacin natural, son circuitos que permiten

obtener potencia DC a partir de una Fuente de AC. La operacin de un conversor AC-DC est

basado en el encendido y apagado de los elementos rectificadores, los cuales son

generalmente diodos y/o tiristores. El uso de tiristores como rectificadores a los cuales se les

puede retardar en su activado, dan la posibilidad de obtener un voltaje variable DC en los

terminales del conversor.

La eleccin de un tipo de conversor para una determinada aplicacin depende de ciertos

criterios tales como:

Naturaleza o tipo de la fuente de alimentacin. Rizado de la corriente de carga. Armnicos inyectados en la lnea. Rango de voltaje de salida DC., etc.

Los conversores AC-DC suelen clasificarse de acuerdo a las siguientes caractersticas:

Nmero de fases de la red de alimentacin. Nmero de pulsos del conversor (nmero de pulsos existentes en el voltaje DC de

salida en un perodo de voltaje AC). Conexin de los elementos del conversor (diodos y tiristores). Uso de los elementos no controlados nicamente, o una combinacin de controlados

y no controlados. Conocindolos como conversores no controlados, semicontrolado o controlados.

Utilizacin o no de un diodo de conmutacin.


CONVERSORES AC-DC CONTROLADO

Este tipo de convertidores en la actualidad es casi la nica aplicacin de los SCR, ya que son

circuitos que requieren control de fase y los dispositivos se bloquean naturalmente.

CARACTERISTICAS

100% SCRS

Trabajan en dos cuadrantes

Costo elevado

Diseados para potencias muy elevadas

Rectificador Monofsico de media Onda

La funcin de este circuito es eliminar uno de los dos semiperiodos de una seal alterna

senoidal, proveniente del secundario del transformador. El componente electrnico que se

usa para este fin es el diodo para conversores no controlados y SCR para circuitos

controlados, que tiene la propiedad de conducir en un solo sentido. (PNT13)

Los rectificadores de media onda pueden ser no controlados (ilustrain1) y controlados

(ilustracin 2).

Ilustracin 1 Conversor monofsico AC/DC no controlado de media Onda (htt13)

Ilustracin 2 Conversor monofsico AC/DC controlado de media onda (htt13)

Rectificadores de Onda Completa Durante el semi-ciclo positivo de la tensin de la red, los diodos D1 y D3 conducen, esto da lugar a un semi-ciclo positivo en la resistencia de carga.

Los diodos D2 y D4 conducen durante el semi-ciclo negativo, lo que produce otro semi-ciclo positivo en la resistencia de carga., para el caso de los no controlados para rectificadores controlados los diodos son reemplazados por tiristores en este caso SCRs, los cuales cumplen a misma funcin con la diferencia que esto conducen siempre y cuando tengan una seal de habilitacin en la gate.


El resultado es una seal de onda completa en la resistencia de carga. Hemos obtenido la misma onda de salida VL que en el caso anterior. La diferencia ms importante es que la tensin inversa que tienen que soportar los diodos es la mitad de la que tienen que soportar los diodos en un rectificador de onda completa con 2 diodos, con lo que se reduce el coste del circuito. (Hart, 2001)

Ilustracin 3 Rectificador de Onda Completa a) No Controlado (diodos) b) Controlado (SCRs) (Hart, 2001)

MATERIALES SCRS Diodos Transformador Opto acoplador PIC16f877 LCD Motor DC Cables de Conexin Resistencias Fuente AC Osciloscopio Lmpara

DESARROLLO Carga Resistiva sin diodo de Conmutacin

1) Implementar el circuito conversor AC/DC de media onda para un circuito resistivo como se muestra en la siguiente ilustracin 3.

Ilustracin 3 Conversor de media Onda controlado (60) AD/DC con carga resistiva sin diodo de conmutacin


2) Obtener la forma de onda de voltaje en la fuente y en la carga.

Simulado

Ilustracin 4 Forma de Onda de Voltaje y corriente en la fuente y en la carga para un conversor de media onda controlado (60)

AC/DC con carga resistiva sin diodo de conmutacin.

Practico

Ilustracin 4 Forma de Onda de Voltaje y Corriente en carga Resistiva para un conversor AC/DC de media onda controlado (60)

sin diodo de conmutacin

3) Examinar las formas de onda para obtener el respectivo anlisis de resultados, conclusiones y

recomendaciones.

Carga Resistiva con diodo de Conmutacin 1) Implementar el circuito conversor de media onda controlado AC/DC para un circuito

resistivo como se muestra en la siguiente ilustracin 6.

Ilustracin 6 Conversor de media Onda controlado (60) AD/DC con carga resistiva con diodo de conmutacin

vs

vo


2) Obtener la forma de onda de voltaje en la fuente y en la carga. Simulado

Ilustracin 5 Forma de Onda de Voltaje y corriente en la fuente y en la carga para un conversor de media onda controlado (60)

AC/DC con carga resistiva con diodo de conmutacin.

Practico

Ilustracin 6 Forma de Onda de Voltaje y Corriente en carga Resistiva para un conversor AC/DC de media onda controlado (60)

con diodo de conmutacin

3) Examinar las formas de onda para obtener el respectivo anlisis de resultados, conclusiones y

recomendaciones.

Carga Resistiva-Inductiva (RL) sin diodo de Conmutacin 1) Implementar el circuito conversor de media onda controlado AC/DC para un

circuito RL como se muestra en la siguiente ilustracin 9.

Ilustracin 7 conversor AC/DC de media controlado (60) con carga RL sin diodo de conmutacin

vo

Vs


2) Obtener la forma de onda de voltaje y corriente en la fuente y en la carga. Simulado

Ilustracin 10 Formas de Onda de voltaje en la fuente y en la carga para un conversor de media onda controlado (60)

AC/DC con carga RL, con diodo de conmutacin

Practico

Ilustracin 11 Forma de Onda de Voltaje y Corriente en carga RL para un conversor AC/DC de media onda controlado (60)

sin diodo de conmutacin

3) Examinar las formas de onda para obtener el respectivo anlisis de resultados,

conclusiones y recomendaciones.

Carga Resistiva-Inductiva (RL) con diodo de Conmutacin 1) Implementar el circuito conversor de media onda controlado AC/DC para un

circuito RL como se muestra en la siguiente ilustracin 12.

Ilustracin 12 conversor AC/DC de media controlado (60) con carga RL con diodo de conmutacin

vo

io



Ilustracin 13Formas de Onda de voltaje en la fuente y en la carga para un conversor de media onda controlado (60) AC/DC con

carga RL, con diodo de conmutacin

Practico

Ilustracin 14 Forma de Onda de Voltaje y Corriente en carga RL para un conversor AC/DC de media onda controlado (60) con

diodo de conmutacin



Carga Resistiva-Inductiva-Generador (RLE) sin diodo de Conmutacin 1) Implementar el circuito conversor de media onda controlado AC/DC para un

circuito RLE como se muestra en la siguiente ilustracin 15.

Ilustracin 15 Conversor de media Onda controlado (60) AD/DC con carga RLE sin diodo de conmutacin

vo

io



Ilustracin 16 Formas de Onda de voltaje en la fuente y en la carga para un conversor de media onda controlado (60) AC/DC

con carga RLE, sin diodo de conmutacin

Practico

Ilustracin 17 Forma de Onda de Voltaje y Corriente en carga RLE para un conversor AC/DC de media onda controlado (60) sin

diodo de conmutacin



Carga Resistiva-Inductiva-Generador (RLE) con diodo de Conmutacin

1) Implementar el circuito conversor de media onda controlado AC/DC para un circuito RLE como se muestra en la siguiente ilustracin 18.

Ilustracin 18 conversor AC/DC de media controlado (60) con carga RLE con diodo de conmutacin

vo

io



Ilustracin 19 Formas de Onda de voltaje en la fuente y en la carga para un conversor de media onda

controlado (60) AC/DC con carga RLE, con diodo de conmutacin

Practico

Ilustracin 20 Forma de Onda de Voltaje y Corriente en carga RLE para un conversor AC/DC de media

onda controlado (60) con diodo de conmutacin



ANALISIS DE RESULTADOS

CONVERSOR AD/DC DE MEDIA ONDA CONTROLADO CON CARGA RESISTIVA SIN DIODO DE CONMUTACIN El SCR no permite la conduccin en cuanto inicia el semi-ciclo positivo de la seal, este espera una seal de alimentacin en la compuerta par habilitar la libre circulacin en el dispositivo, dependiendo del ngulo de disparo la potencia entregada a la carga puede variar, en el semi-ciclo positivo, mientras que en el semi-ciclo negativo esta es nula.

CONVERSOR AD/DC DE MEDIA ONDA CONTROLADO CON CARGA RESISTIVA CON DIODO DE CONMUTACIN De la misma forma que un conversor AC/DC de media onda no controlado para cargas resistivas con diodo de conmutacin, el diodo de circulacin libre ayuda a rectificar la seal, con la diferencia de que en el semi-ciclo positiva se puede variar la potencia entregada a la carga debido al SCR.

CONVERSOR AD/DC DE MEDIA ONDA CONTROLADO CON CARGA RL SIN DIODO DE CONMUTACIN El comportamiento del circuito es similar al conversor AC/DC de media onda no controlado con carga RL, ya que la implementacin es similar variando nicamente en la incorporacin del SCR por el diodo para variar la potencia del semi-ciclo positivo, la carga y descarga de la

vo

io


bobina hacen que la forma de onda de voltaje entregue la potencia del semi-ciclo positivo (dada por el ngulo de disparo) y parte de la potencia del semi-ciclo negativo.

CONVERSOR AD/DC DE MEDIA ONDA CONTROLADO CON CARGA RL CON DIODO DE CONMUTACIN El diodo de conmutacin ayuda a rectificar la forma de onda de voltaje del conversor AC/DC de media onda controlado eliminando la conduccin del semi-ciclo negativo.

CONVERSOR AD/DC DE MEDIA ONDA CONTROLADO CON CARGA RLE SIN DIODO DE CONMUTACIN La forma de onda de voltaje y corriente es similar al del conversor AC/DC no controlado de media onda para carga RLE, con la diferencia de que la conduccin comienza cuando la compuerta del SCR recibe una seal de control y este est polarizado directamente, permitiendo activarlo para cualquier valor en el que la tensin de alterna es mayor que la de continua.

CONCLUSIONES

Se puede concluir que la finalidad de un conversor de AC/DC es generar una salida continua, el rectificador convierte la corriente alterna en una determinada corriente continua.

En la implementacin se pudo concluir que las grficas de corriente y de voltaje obtenidas en la simulacin, son similares tanto en carga resistiva, inductiva y resistiva-inductiva.

El conversor AC/DC controlado de onda completa es la nica aplicacin en la cual se

utiliza un puente de SCRs, ya que son circuitos que requieren un control de fase y

rectificacin de la seal.

Para una carga puramente resistiva las formas de onda de voltaje y de corriente que se

observaron en el osciloscopio son iguales.

El conversor AC/DC de Onda completa controlado se encuentra compuesto 100% con tiristores (SCRs).

Cuando se produce un decrecimiento de la corriente en el circuito del conversor AC/DC de media onda con carga RL es porque el voltaje de la bobina es negativo.

La forma de onda del voltaje en la carga es totalmente continuo al colocar un diodo de

conmutacin para un conversor AC/DC, rectificado en media onda, a diferencia de un

conversor AC/DC sin diodo de conmutacin.

a medida que el ngulo de control aumenta el sistema tiende a tener ms armnicos para un

conversor AC/DC controlado, rectificado en media onda con carga puramente resistiva, ya

que su forma de onda no se asemeja a la onda senoidal.


RECOMENDACIONES

Antes de realizar la prctica se recomienda realizar las respectivas simulaciones del circuito

antes de implementarlo para detectar fallas.

Se recomienda tener muy en cuenta las polarizaciones de los SCR, ya que pueden ocasionar

un corto circuito en la parte de potencia lo cual puede destruir los elementos.

Se debe aislar las tierras del circuito de potencia y el circuito de control, adems se debe

tener muy en cuenta que nunca debe existir contacto fsico del circuito de control con el

circuito de potencia al momento de realizar la prctica de forma fsica.

Se recomienda colocar una resistencia en serie a la carga, ya que esta se va a utilizar de

ampermetro la misma que debe ser lo ms pequea en valor de ohm pero a su vez debe ser

de potencia tal que soporte la corriente que circula por el circuito.

BIBLIOGRAFIA

Hart, Daniel W. 2001. Electrica de potencia. Electrica de potencia. Madrid : PEARSON

EDUCACICN S. A., 2001, pg. 472.

http://ocw.uma.es/. http://ocw.uma.es/. [En lnea] [Citado el: 08 de 10 de 2013.]

http://ocw.uma.es/ingenierias/sistemas-electronicos-de-potencia/cirswf/cir1.swf.

PNTE Programa de Nuevas tecnologias y eduacion. PNTE Programa de Nuevas tecnologias y

eduacion. [En lnea] [Citado el: 08 de 10 de 2013.]

http://www.etitudela.com/Electrotecnia/electronica/01d56994c00dc4601/01d56994c00df6

00b.html.

ac dc de media onda y onda completa (1)

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