electrónica de potencia. informe sobre rectificadores rc

7/17/2019 Electrnica de potencia. Informe sobre rectificadores RC.

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Rectificadores Monofasicos Carga RCAlejandro Zabala Camacho, Uber Florez Quiroga, Wilder Fitzgerald Guzman Patino

Electronica de Potencia, Departamento de Ingeniera Electrica y Electronica

Universidad Nacional de Colombia

AbstractSe montaron 3 topologas diferentes de rectificacioncon carga RC y para cada topologa media onda, tap centraly puente rectificador. Se hizo un parametrico de dos valoresde capacitancia, esto con el fin de tener dos valores de . Semidio en cada una de las topologas vodc, iodc, voac, ioac, ifrms,vfrms, iC, y . Se pudo observar que las formas de ondas sonbastante similares a la teora y los valores se aproximaban si seconsideraban la cada de tension en los diodos y si se tomabaen cuenta la tolerancia de los diferentes elementos circuitales.En cuanto a las simulaciones, algunas formas de onda fuerondiferentes tanto a las esperadas teoricamente como a las que seobservaron en la practica. Se pudo observar que la TUF no fuemuy buena pero el F.P fue aun mas baja y disminua notablementea medida que se pona un capacitor, mayor es decir se aumentabael .

KeywordsRectificador, Carga RC, Inrush peak, TUF, FP.

I. MARCOT EORICO: RECTIFICADORES MONOFASICOS:1/2 ONDA, ONDA COMPLETA A TAP CENTRAL Y P UENTE

CON CARGAR C

Una aplicacion comun de los circuitos rectificadores esconvertir una tension alterna de entrada en una tensioncontinua de salida. Un rectificador de media onda u ondacompleta tiene una carga RC en paralelo. La finalidad delcondensador es reducir la variacion de la tension de la salidahaciendola mas parecida a la corriente continua. La resistenciapuede representar una carga externa y el condensador puedeser un filtro que forma parte del circuito rectificador.

A. Rectificador de media onda

La figura 1 muestra el circuito del rectificador de mediaonda. Suponiendo que, inicialmente, el condensador estadescargado y que se proporciona energa al circuito ent = 0, el diodo se polariza en directa cuando el generadorproduce una senal positiva. Con el diodo en conduccion,la tension de salida es igual a tension del generador y elcondensador de carga. El condensador se carga al voltajevp = Vm cuando la tension entre alcanza su pico positivo ent = /2.

Cuando la tension del generador disminuye despuesde t = /2, el condensador se descarga a traves de laresistencia de carga. En un determinado instante, la tensiondel generador sera menor que la tension de salida, polarizando

Alejandro Zabala Camacho ([email protected]), Uber Florez Quiroga([email protected]) y Wilder Fitzgerald Guzman Patino ([email protected]) laboratorio del curso Electronica de Potencia.

Fig. 1. Rectificador de media onda con carga RC alimentado con una tensionVpsin(t).

as el diodo en inversa y desconectando la carga R de lafuente. La tension de salida decrece exponencialmente con laconstante de tiempo RC = , mientras que el diodo actuacomo circuito abierto. El punto en el diodo deja de conducirse determina justo cuando la senal de salida pasa de ser unasenoidal a ser una exponencial decreciente con condicioninicial vpsin(). El angulo t = es el punto en el que eldiodo se pone el corte en la figura 2. Entonces, para cuandot , vo (voltaje de salida) es vo = vs= vf=vpsin(t).

Por otro lado, como el diodo no conduce corriente, seestablece un circuito compuesto por el condensador y laresistencia, de modo que, como ya se nombro antes, estevoltaje es el tpico de la descarga de un condensador. Comovcno puede variar instantaneamente, el voltaje del condensadoren + y en deben ser los mismos.

vc(t = ) = vc(t= +)

vpsin() = Aet/

Por lo tanto

A= vpsin()e/

Finalmente, el voltaje de salida esta representado por lasiguiente expresion.

vo(t) =

vpsin(t) t

vpsin()e(t)/

t 2+La corriente de salida, que es la misma que fluye por el

diodo, es la suma de la corriente iC e iR.

if=iD =iR+iC

if=voR

+Cd(vo(t))

dt


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2

if=vpR

sin(t) +C vpcos(t)

representa la suma de un seno y un coseno de distintasamplitudes con un pico maximo de ipeakrush = Cvp. Elmomento en el cual el diodo deja de conducir y pasa al estadode corte, la corriente de la fuente se anula, pues no hay caminocerrado. As bien, para hallar basta con evaluar if = 0cuandot= .

if(t = ) = 0 = vp

Rsin() +C vpcos()

sin()/R= Ccos()

tan() = CR

= tan1() (1)

Fig. 2. Senal de salida de voltaje en un rectificador de media onda.

Ahora bien, el otro parametro de interes en este analisis es. Que se puede hallar como sigue.

vc(t= + 2) = vf(t = + 2)

vpR

sin()e(+2)/ =vpsin(+ 2)

sin()e(2+)/ sin() = 0 (2)

Es una ecuacion que no se puede desarrollar analticamente,de modo que se debe hacer una proceso iterativo para encontrarun valor de adecuado. La corriente en la resistencia esvo/R =

vpRsin()e

(t)/ de modo que esta tiene lamisma forma devopero escalada a un factor1/R. La corrienteen el capacitor es, para el intervalo en el que el diodo conduce

iC=C vpcos(t)Pero cuando este entra en estado de no-conduccion, se

establece un circuito serie de un capacitor y una resistencia,de modo que iC+ iR = 0, es decir iC= iR, hasta cuandola onda de entrada vuelte a polarizar en diodo en directa.

iC= vpR

sin()e(t)/

Que es la corriente en R reflejada con respecto al eje x.Finalmente, se tiene las siguientes expresiones valida para lascorrientes en el condensador y en la fuente.

io(t) = Cvpcos(t) t

vpRsin()e(t)/ t 2+

La corriente de fuente, en el primer ciclo presenta su valorpico maximo, pero en en estado estable, este numero se vereducida pues se llega a nuevo ciclo con una condicion inicialnegativa.

io(t) =

vpRsin(t) +C vpcos(t) t

o t 2+

B. Onda completa a tap central

La figura3muestra el circuito del rectificador onda completaa tap central. El analisis es muy similar al de rectificadorde media onda que se trato en la seccion anterior. En larectificacion de onda completa el tiempo durante el que sedescarga el condensador es menor que en el circuito de mediaonda, debido a la onda sinusoidal rectificada de la segunda

mitad de cada periodo figura 4 en esta tambien se observa queel comportamiento de la tension de salida es la misma que enla topologa anterior pero cambian el limite de funcionamiento.

Fig. 3. Rectificador de onda completa a tap central con carga RC conVf =Vpsin(t).

As las expresiones simbolicas que describen el fun-cionamiento del circuito se muestran a continuacion, noteseel cambio en los limites, adicionalmente como se tiene dosdevanados se muestra la corriente de cada uno de los diodos.


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3

Fig. 4. Senal de salida de voltaje en un rectificador de onda completa.

vo(t) =

vpsin t t

vpsin e(t)/ t +

io(t) =

vpR

sin t t vpR

sin e(t)/ t +

iD1(t) =

vpR

sin t+cVpcos t t

0 t +

iD2(t) =

vpR

sin t+cVpcos t + t

0 + t + 2

Ahora bien la forma de encontrar es exactamente la mismapor lo cual para este caso tambien queda:

A= vpsin()e/

Para encontrar es necesario observar que esta vez sera latension rectificada de la fuente la que iguala la descarga delcondensador por lo cual al igualar estas dos se debe evaluaren + as el proceso queda:

vc(t = +) = |vf(t = +)|

vc(t = +) = |vpsin +|

vc(t = +) = vpsin

vpsin e(+)/ =vpsin

sin e(+)/ sin = 0

C. Puente rectificador

La figura5muestra el circuito del rectificador onda completapor puente rectificador. El analisis se da exactamente al delcaso anterior notese que al conectar la fuente los diodos 1 y4 se polarizan y crean el camino para la corriente, en latension de la fuente se hace menor al del condensador por locual todos los diodos se polariza en inverso y el condensadorse empieza a descargar hasta que corresponde al momento

donde los diodos 3 y 2 se polarizan pues vf(+)> vc() y

rectifican la onda vf as el condensador nuevamente se cargay el ciclo se repite.

Fig. 5. Rectificador de onda completa por puente con carga RC con Vf =Vpsin(t).

II. CALCULOS T EORICOS PARA CADA TOPOLOGIA DERECTIFICADOR: VOD C, IOD C, PODC, VOAC, IOAC, POAC,

IFRMS, SEN T,carga,entsal= T U F, F.P (3 TOPOLOGIA S- PARAMETRICO 2 CASOSR C)

A. Media Onda

Vodc= 1

2

Vpsin(t)dt +

+2

vpsin e

t dt

iodc= Vodc

RPodc= Vodciodc

Voac =

1

2

(Vpsin(t))2dt +

+2

(vpsin et )2

iodc= Voac

R

Poac= Voacioac

ifrms=

1

2

(CVpcos (t) +vpR

sin(t))2dt

Sin= ifrmsvrms

carga= PodcPoac

= V2odcV2oac

T U F=inout=Podc

Sin

F P= if1rms

ifrmscos(1)

if1rms= c1

2=

a21+ b

21

2

a1= 1

(CVpcos (t) + vpR

sin(t))cos(t)dt

b1= 1

(CVpcos (t) +vpR

sin(t))sin(t)dt

1= (

a1b1

)


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4

RC C= 100F C= 470F 1.83 1.6271 0.279 0.822

voutAC [v] 9.184 12.3voutDC [v] 8.605 12.25

ioutAC [mA] 96.84 123.0ioutDC [mA] 86.05 122.5PoutAC [W] 0.843 1.513PoutDC [W] 0.740 1.5iinAC [mA] 192.5 391

carga 0 .8779 0.991

in

out 0.384 0.3837

FP 0.4381 0.3869

Tabla I. DATOST EORICOS, RECTIFICADOR MEDIA ONDA CON CARGARC

B. Onda completa a tap central

Vodc= 1

Vpsin(t)dt +

+

vpsin e

t dt

iodc=

Vodc

RPodc= Vodciodc

Voac=

1

(Vpsin(t))2dt +

+

(vpsin et )2dt

iodc= Voac

RPoac= Voacioac

iD1=

1

2

(CVpcos (t) +vpR

sin(t))2dt

Sin= ifrmsvrms

carga= PodcPoac

= V2odcV2oac

T U F=inout= Podc

Sin

F P= if1rms

iD1cos(1)

if1rms= c1

2=

a21+ b

21

2

a1= 2

(CVpcos (t) +vpR

sin(t))cos(t)dt

b1= 2

(CVpcos (t) +vpR

sin(t))sin(t)dt

1= tan

1(a1b1

)

C. Onda completa: Puente

Las expresiones simbolicas ara esta topologa son iguales que lasde tap central solo cambian los siguiente:

RC C= 100F C= 470F 1.83 1.6271 0.617 1.043

voutAC [v] 11.55 13.24voutDC [v] 11.39 13.22

ioutAC [mA] 113.9 132.4ioutDC [mA] 119.242 132.2PoutAC [W] 1.333 1.752PoutDC [W] 1.298 1.749

iD1[mA] 146.2 249.1carga 0.9737 0.998

in

out 0.443 0.351

FP 0.322 0.248

Tabla II. DATOST EORICOS , RECTIFICADOR TAP C ENTRAL CONCARGARC

RC C= 100F C= 470F 1.83 1.6271 0.617 1.043

voutAC [v] 11.55 13.24voutDC [v] 11.39 13.22

ioutAC [mA] 113.9 132.4ioutDC [mA] 119.242 132.2PoutAC [W] 1.333 1.752PoutDC [W] 1.298 1.749iinAC [mA] 206.8 352.3

carga 0.9737 0.998inout 0 .6277 0.4964

FP 0.645 0.497

Tabla III. DATOST EORICOS, RECTIFICADOR T IP OP UENTERC

T UF =inout= Podc

Sin

F P = if1rms

ifrmscos(1)

if1rms = c1

2=

a21+ b

21

2

a1 = 2

(CVpcos (t) +

vpR sin(t))cos(t)dt

b1 =

2

(CVpcos (t) +vpR

sin(t))sin(t)dt

1 = (

a1b1

)

III. SIMULACIONESR ECTIFICADORES MONOFASICOSCON CARGARC, GRAFICAS Y DATOS SIMUL ACION ,

VOD C. . . ET C( 3 TOPOLOGIA S- PARAMETRICO 2 CASOSR C)

Para el presente practica, implementamos dos simuladores; Proteus8.3 para lograr las graficas de los voltajes y corrientes en losrespectivos circuitos con carga RC. Complementando, para modelarlos parametros de rendimiento, se utilizo la herramienta Multisim14, ya que ofrece facilidades a la hora de hallar valores medios yvalores eficaces. En el momento de simular, se tuvo en cuenta lasresistencias para el censado de la corrientes, no se utilizo un modelopara el transformador, sino fuentes senoidales. Para cada topologa,se fijo el valor de la resistencia (100), y variamos el capacitor (100F y 470 F).


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Fig. 6. Diagrama del circuito de rectificacion de media onda, simulado enProteus.

Fig. 7. Voltaje de entrada (Azul) y voltaje de salida(Rojo); con capacitor de100F

Fig. 8. Corriente de entrada(Azul),corriente de salida(Rojo); ,corriente atraves del capacitor(Verde); con capacitor de 100F

A. Rectificacion de Media Onda

Cap=100F

Cap=470F

Fig. 9. Voltaje de entrada (Azul) y voltaje de salida(Rojo); con capacitor de470F

Fig. 10. Corriente de entrada(Azul),corriente de salida(Rojo); ,corriente atraves del capacitor(Verde); con capacitor de 470F

Con la herramienta Multisim 14, Se obtuvo los valores requeridospara la practica y se registraron en la tablaIV. Las medidas seencuentra, segun sea el caso en Voltios, Amperios, Radianes.

B. Rectificacion Onda Completa Con Tap Central

Cap=100F

Cap=470F

Con la herramienta Multisim 14, Se obtuvo los valores requeridospara la practica y se registraron en la tablaV. Las medidas seencuentra, segun sea el caso en Voltios, Amperios, Radianes.

C. Rectificacion Onda Tipo Puente

Cap=100F Cap=470F


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RC C= 100F C= 470FvinAC [v] 10.5 10.5

voutAC [v] 9.1637 12.298voutDC [v] 8.5967 12.245voutpp [v] 9.78 3.54iinAC [mA] 0.208 0.446

ioutAC [mA] 0.0916 0.12298ioutDC [mA] 0.086 0.12245

2.01 1.897 0.238 0.729

carga 0.8797 0.9914TUF 0.3381 0.32

Ta bla IV. DATOS SIMULADOS ENM ULTISIM14, RECTIFICADORMEDIA ONDA CON CARGA RC

Fig. 11. Diagrama del circuito de rectificacion con tap central, simulado enProteus.

Fig. 12. Voltaje de entrada S1 (Azul), voltaje de entrada S2(Rojo), Voltajede Salida(Verde); con capacitor de 100F

Con la herramienta Multisim 14, Se obtuvo los valores requeridospara la practica y se registraron en la tablaVI. Las medidas seencuentra, segun sea el caso en Voltios, Amperios, Radianes.

Fig. 13. Corriente de primer secundario (Azul),corriente de segundosecundario (Rojo); ,corriente de salida(Verde), Corriente en el capacitor(Cafe);con capacitor de 100F

Fig. 14. Voltaje de entrada S1 (Azul), voltaje de entrada S2(Rojo), Voltajede Salida(Verde); con capacitor de 470F

RC C= 100F C= 470FvinAC [v] 10.5 10.5

voutAC [v] 11.184 12.195voutDC [v] 11 12.2voutpp [v] 5.42 1.49iinAC [mA] 0.139 0.189

ioutAC [mA] 0.112 0.122

ioutDC [mA] 0.11049 0.12187 2.023 2.06 0.598 0.852

carga 0 .97 0.999TUF 0.4163 0.3746

Tabla V. DATOS SIMULADOS ENM ULTISIM14, RECTIFICADOR ONDACOMPLETA CON TAP CENTRAL,CARGARC


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Fig. 15. Corriente de primer secundario (Azul),corriente de segundosecundario (Rojo); ,corriente de salida(Verde), Corriente en el capacitor(Cafe);con capacitor de 470F

Fig. 16. Diagrama del circuito de rectificacion tipo puente, simulado enProteus.

Fig. 17. Voltaje de entrada S1 (Azul), Voltaje de Salida(Rojo); con capacitorde 100F

Fig. 18. Corriente en el capacitor (Azul),corriente salida (Rojo); ,corrientede entrada (Verde); con capacitor de 100F

Fig. 19. Voltaje de entrada S1 (Azul), Voltaje de Salida(Rojo);con capacitorde 470F

RC C= 100F C= 470FvinAC [v] 10.5 10.5

voutAC [v] 10.477 11.503voutDC [v] 10.344 11.495voutpp [v] 5.08 1.51iinAC [mA] 0.18778 0.23216

ioutAC [mA] 0.10477 0.11503

ioutDC [mA] 0.10344 0.11495 2.061 2.136 0.598 0.817

carga 0 .9747 0.998TUF 0.5426 0.542

Tabla VI. DATOS SIMULADOS ENM ULTISIM 14, RECTIFICADOR ONDACOMPLETA CON TIPO PUENTE ,CARGARC


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Fig. 20. Corriente en el capacitor (Azul),corriente salida (Rojo); ,corrientede entrada (Verde); con capacitor de 470F


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IV. LABORATORIO: G RAFICAS DE VOLTAJES YCORRIENTES ( 3 TOPOLOGIA S- PARAMETRICO2 CASOS

RC )

Con la ayuda del osciloscopio, se tomaron las siguientes imagenes:

A. Rectificador media onda

Fig. 21. Voltaje y corriente de entrada; Rectificador de media Onda

Fig. 22. Voltaje de entrada y voltaje de salida,Rectificador de media Onda;con capacitor de 470F

B. Rectificador Onda Completa: Tap Central

C. Rectificador Tipo Puente

Fig. 23. Voltaje de salida y corriente en el capacitor,Rectificador de mediaOnda; con capacitor de 100F

Fig. 24. Voltaje de salida y corriente en el capacitor,Rectificador de media

Onda; con capacitor de 470F

Fig. 25. Voltaje de salida; Rectificador Tap-central:C= 100F


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Fig. 26. Voltaje de salida; Rectificador Tap-central:C= 470F

Fig. 27. Corriente de entrada; Rectificador Tap-central:C= 100F

Fig. 28. Voltaje y corriente de entrada; Rectificador Tap-central:C= 470F

Fig. 29. Corriente sobre el D1; Rectificador Tap-central:C= 100F




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Fig. 33. Corriente sobre el capacitor; Rectificador Tap-central:C= 100F

Fig. 34. Corriente sobre el capacitor; Rectificador Tap-central:C= 470F

Fig. 35. Voltaje de salida; Rectificador Puente:C= 100F

Fig. 36. Voltaje de salida; Rectificador Puente:C= 470F

Fig. 37. Corriente de Entrada; Rectificador Puente:C= 100F


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Fig. 38. Corriente de Entrada; Rectificador Puente:C= 470F

Fig. 39. Corriente sobre los diodos 2 y 3; Rectificador Puente:C= 100F

Fig. 40. Corriente sobre los diodos 2 y 3; Rectificador Puente:C= 470F

Fig. 41. Corriente sobre el capacitor; Rectificador Puente:C= 100F

Fig. 42. Corriente sobre el capacitor; Rectificador Puente:C= 470F

V. LABORATORIO: VALORES MEDICION DEVOLTAJES YCORRIENTES ( 3 TOPOLOGIA S- PARAMETRICO2 CASOS

RC )

Con la ayuda del osciloscopio, se pudieron tomar los distintosvalores de voltaje y corriente (con la ayuda de las ya mencionadasresistencias shunt, para este caso de 1 ). Las tablasVII, VIII y IXmuestran algunos valores de interes medidos en el laboratorio. Sepuede ver que tanto theta como alpha estan dados en unidades dems. Esto se debe usar teniendo en mente que 2= 1/60 s .

C=100F C=470 Fvodc 8,88 V 11,6 Viodc 89 mA 117 mAvoac 9,38 V 11,6 Vioac 117 mA 114 mA

vfrms 10,3 10,3V 9,4 V 3,4 V

1 ms 2,2 ms 6 ms 6,2 ms

ipeakmax 560 mA 640

Tabla VII. VALORES DE INTER ES EN UN RECTIFICADOR DE MEDIAONDA CON UNA CARGA DE 10 0.


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C=100F C=470 Fvodc 11,2 12,2iodc 113 mA 122 mAvoac 11,3 11,8ioac 114 mA 117 mA

ifrms - -vfrms 10,3 10,3

V 4,8 1,8 1,9 ms 2,6 5,9 6,1

ipeakmax 260 mA 300 mA

Tabla VIII. VALORES DE INTERES EN UN RECTIFICADOR DE ONDACOMPLETA CON TAP CENTRAL CON UNA CARGA DE 1 00 .

C=100F C=470 Fvodc 10,7 11,4iodc 110 mA 116 mAvoac 10,7 11,1ioac 110 mA 115 mA

ifrms 166 mA 191 mAvfrms 10,3 10,3

V 4,8 1,8 1,96 ms 2,64 ms 6 ms 6,12

ipeakmax 270 mA 290 mA

Tabla IX. VALORES DE INTERES EN UN RECTIFICADOR DE ONDACOMPLETA CON PUENTE CONECTADO A UNA CARGA DE 1 00.

VI. ANALISIS Y COMPARACION: FORMAS ONDA:TEORIA -SIMULACIONLABORATORIO ( 3 TOPOLOGIA S-

PARAMETRICO2 CASOSR C)

Se pudo observar que, en general, las graficas de voltaje y corrienteencontradas con el simulador, con el osciloscopio y por medio de lateora fueron bastante similares. No obstante, es necesario realizaruna comparacion cualitativa de cada situacion.


Con base en las graficas2, 10 y 22, se puede ver que la forma delas curvas son, para efectos practicos, las mismas. Se presenta sin

embargo algunas diferencias a tener en cuenta.

La teora no contempla la cada de voltaje de los diodos.Es por ello que, para la imagen 2, el voltaje pico de laentrada es el mismo que en de la salida. Un diodo posee unacaida de potencial (usualmente de 0.7 V) de modo que estevalor se le resta al voltaje pico de salida: vo = vp vD.Las graficas simuladas y experimentales s manifiestaneste comportamiento. Se nota que en la grafica 10, ladiferencia de voltaje entre el vp y el voltaje pico de vo es deaproximadamente 1.3 V. Por su parte, la curva experimentalarrojo una cada de voltaje en el diodo de 1.2 V, demostrandoas la cercana entre lo simulado y los experimental tanto parael parametrico con C = 100 F como para C = 4700 F.Esta cada debera estar cercana a los 0.7 V, pero se descubrioque el modelo de diodo en dicho simulador posea una caade voltaje de 1.3 V. Es de esperarse que el capacitor nointervenga en esta magnitud pues su valor modifica los , ,voltajes medios y voltajes rms, al modificar el del RC.

En cuanto a la corriente en el capacitor, las figuras 8 y 22pueden dar un indicio de las disimilitudes y limitacionesfsicas de un circuito de este tipo. Por un lado, teoricamente,la corriente del capacitor inicia en un valorCvp, pasando de

una corriente cero a una con dicho valor. Luego, se descargade la forma cosenoidal hasta un valor ic(t = ). Luego,se carga de forma exponencial de la misma forma -reflejadacon respecto a x- de la corriente sobre la resistencia. Tantoen simulacion, como en el laboratorio, se puede notar queel salto de una corriente desde un valor cero hasta un valordeterminado en un intervalo de tiempo cero es fsicamenteimposible. Es as como la curva experimental muestra untiempo de subida (ts), que es aquel que le toma a la corriente

llegar hasta su valor pico maximo.

1) Para el caso del condensador de 100 F, el tiempode subida es cercano a 1 ms, tanto simulado comoexperimental (es un poco mas alto el experimental,aproximadamente 40% mas). Se presenta una diferenciasignificativa en la forma de onda simulada y en el oscilo-scopio, ya queeste ultima presenta una comportamientocaracterstico de la suma de un seno y un coseno,mientras que la obtenida con Proteus se asemeja masa un coseno real.

2) Por su parte, la onda de corriente en el capacitor de470 F se asemeja mucho mas entre la simulada y lamedida, con unts cercano a los 2 ms para ambos casos.

B. Rectificador con tap centralLas imagenes simulaciones mostradas en 12, 13, 14,15 se pueden

contrastar con las curvas experimentales mostradas en 25, 26, 30,31.

Para el voltaje de salida, se tiene que la forma de ondasimulada, teorica y emprica son las mismas. La diferenciaradica en la cada de voltaje de los diodos, que en este casoes la misma que en el caso anterior, pues solo interviene unelemento en cada ciclo de rectificacion. Se presenta un erroren el simulador debido al tiempo de muestro (paso) usado parasimular en el caso del condensador de 470 F.

Por otro lado, las forma de onda de la corriente presentan lasmisma diferencias analizadas que en el caso anterior: las curvasempricas estan mas dispersas comparadas con las teoricas que

las simuladas.

C. Rectificador con puente

Las graficas simuladas a comparar son la 17, 18, 19, 20 versuslas empricas35, 36,37 y 38.

En general, los analisis hechos para las dos anteriores configura-ciones se pueden extrapolar a el presente. Se pueden deducir entoncesalgunas conclusiones sobre esta comparacion:

La forma de onda de la corriente (if e iC) simulada difieresustancialmente de las teoricas y empricas. Lo anterior sepuede explicar por medio de dos argumentos: el simuladorposee modelos de elementos distintos a los usados en lapractica (para el caso del diodo y del condensador) y lacurva experimental exhibe un comportamiento contaminado

por errores de dispersion. Es entonces que, por ejemplo, elcondensador de 100 F o 470 F pueden poseer toleranciasmuy altas (del orden del 15%) y as influir en la medida. Elresistor ademas posee una tolerancia t pica del 5%, aumentandoas las posibles fuentes de error.

El voltaje de encendido de los diodos afectan tanto los valoresmedios como los rms de la salida. Este apartado se analiza enla siguiente seccion.


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VII. ANALISIS Y COMPARACION: DATOS:CALCULOS-SIMULACION-MEDICIONES LABORATORIO( 3

TOPOLOGIA S- PARAMETRICO 2 CASOSR C)

Este analisis comprende una descripcion cuantitativa de la com-paracion entre las tres distintas configuraciones de rectificador. Es en-tonces necesario comparar los valores teoricos, simulados y empricosde cada parametrico. Para ello, se examinan el voltaje medio en lacarga, el inrush peak de corriente de fuente y el voltaje de risado.


La tablaX muestra la comparacion de los valores mas importantesen un rectificador: voltaje DC en la carga, voltaje de rizado y potenciaDC. Solo se tuvieron en cuenta estas magnitudes pues son los que masimportan cuando la carga exige un DC cuasi-ideal. En este caso, esde esperar que los valores teoricos sean mayores que los simulados yexperimentales, pues los primeros no tuvieron las perdidas de potenciaen los elementos reales. Por otro lado, en cuanto a los valores sacadoscon Proteus y los tomados con el osciloscopio se puede presentar que,debido a las altas tolerancias de los condensadores, a veces uno seamayor que otro y viceversa. En la tabla nombrada es evidente quelas anotaciones anteriores son validas.

Capacitancia vodc [V] Vo [V] podc [W]Teorico 100 F 8,6 10,25 0,74

470F 12,25 3,78 1,5Simulado 100 F 8,6 9,78 0,74

470F 12,25 3,54 1,5Experi mental 100 F 8,88 9,4 0,79

470F 11,6 3,4 1,35

Tabla X. VALORES DE INTERES EN UN RECTIFICADOR DE MEDIAONDA CON UNA CARGA DE 10 0.

B. Rectificador de onda completa con tap central

Capacitancia vodc [V] Vo [V] podc [W]

Teorico 100 F 11,39 5,96 1,3470F 13,22 1,92 1,75

Simulado 100 F 11 5,42 1,22470F 12,2 1,49 1,49

Experi mental 100 F 11,2 4,8 1,28470F 12,2 1,8 1,43

Tabla XI. VALORES DE INTERES EN UN RECTIFICADOR DE ONDACOMPLETA CON TAP CENTRAL CON UNA CARGA DE 1 00 .

C. Puente rectificador

Capacitancia vodc [V] Vo[V] podc [W]Teorico 100 F 11,39 5,96 1,3

470F 13,22 1,92 1,75Simulado 100 F 10,34 5,08 1,07

470F 11,495 1,51 1,32Experi mental 100 F 10,7 4,8 1,18

470F 11,4 1,8 1,49

Tabla XII. VALORES DE INTERES EN UN PUENTE RECTIFICADOR CONUNA CARGA DE 10 0.

V III. ANALISIS TUF: FACTOR DE UTILIZACION DELTRANSFORMADOR ( 3 TOPOLOGIA S- PARAMETRICO2

CASOS R C)

TUF es un factor muy importante de eficiencia que describeel redimensionamiento de un transformador. Para el caso de losdiferentes tipos de rectificadores con carga RC, ocurre un fenomenointeresante. Podemos ver que este factor tiene una gran dependenciadel valor del capacitor, ya que entre mas grande este sea, la eficiencia

entrada salida empieza a decaer. Tanto como en simulacion, comoen la parte teorica. Tambien se puede observar, que para el TUFdel rectificador de media onda, sin importar la carga, esta eficienciapermanece constante, aunque no es el caso para los rectificadores deonda completa, pero al aumentar el valor de la constante de tiempo,el TUF va cayendo de una forma relativamente alta, por ejemplo, conla rectificacion de puente, se logro el TUF mas alto, si hablamos dela parte teorica, obtuvimos mas del 60 % de eficiencia entrada salidacon un capacitor de 100 F, mientras para el mismo circuito, y alaumentar el capacitor a 470

IX. ANALISIS EFECTO DE SATURACION DELTRANSFORMADOR, POR EL EFECTO DEL PULSO DE

CORRIENTE ( EN EL CASO EN QUE SE PRESENTE)

Los altos valores de capacitancia marcan un pico de corriente enel estado inicial no transitorio que de no ser considerado, se puedever reflejado en la saturacion del nucleo del transformador y en eldeterioro del semiconductor de los diodos rectificadores; vale recalcarque la frecuencia tambien es proporcional al valor de dicho pico, porlo que un alto valor de capacitancia mezclado con altas frecuenciaspuede aumentar drasticamente el deterioro.

X. CONCLUSIONES

Despues de realizar una comparacion cuantitativa entre losdistintos valores obtenidos por medios de calculos teoricos,simulaciones y resultados experimentales, se pudo ver que,el valor de error promedio (se realizo e l calculo con 20magnitudes) fue cercano al 3.5 %. Se presento una anomala en

los valores del rectificador de onda completa con tap central,pues su error promedio estuvo cercano al 6.7%.

La formas de ondas a rasgos generales fueron muy similares,teniendo en cuenta que las curvas de voltaje de salida teoricasno tuvieron en cuenta la cada de potencial en los diodos.No obstante, se presento un fenomeno atpico en la formade onda de las corriente de fuente y de condensador (if eiC). Las curvas simuladas presentaron una forma de onda muycosenoidal, difiriendo as de las curvas en el osciloscopio, puesestas exhibieron un curva tpica de una suma de seno y coseno.Esta diferencia se le atribuyo al modelo de diodo, condensadory resistencias usados por Proteus.

Se observo que la onda de corriente suministrada por eltransformador se deforma bastante y sufre un desfase notable, es decir no tiene simetra de un cuarto de onda y ademastiene un 1 significativo, esto se reflejo cuantitativamente en el

factor de potencia de las diferentes configuraciones, es claveque al aumentar el de la topologa se tiene una mejorcargapero esto disminuye drasticamente el F.P esta es una de lasrazones por las cuales se debe buscar un equilibrio entre estosdos indicadores de desempeno pues a pesar de que el objetivoes el DC en la carga se afecta la senal de suministro, esto sincontar el ya nombrado pico de Inrrush el cual se debe tener encuenta para el envejecimiento de los diodo y del transformador.


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REFERENCES

[1] Muhamid Rashid, Electronica de Potencia: Circuitos, Dispositivos yaplicaciones. Prentice-Hall.

[2] Teledyne Lecroy, WaveAceTM Oscilloscopes 40 MHz200 MHz.Disponible en http: //cdn.teledynelecroy.com/files/pdf/waveace 100 200 datasheet.pdf.

[3] Universidad Politecnica de Cartagena, Departamento de Electronica,Tecnologa de Computadoras y Proyectos. Instrumentacion Electronica,Medidas de senales con el osciloscopio.

[4] Ignacio Usunariz, Ingeniero de aplicaciones, Tektronix Espanola S.A.Una Aproximacion al Mundo de las Sondas.

[5] Daniel W. Hart, Electronica de Potencia.Pearson Education.

[6] 1N4001 THRU 1N4007 General Purpose Plastic Rectifier, God-Ark,http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/good-ark/1N4004.pdf

[7] 1N4004 / LL4148, Fast Switching Diode, WTE,http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/33884/WTE/1N4148.html

[8] Muhamid Rashid, Power Electronics Handbook. Elsevier.
http://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/good-ark/1N4004.pdfhttp://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/good-ark/1N4004.pdfhttp://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/33884/WTE/1N4148.htmlhttp://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/33884/WTE/1N4148.htmlhttp://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/33884/WTE/1N4148.htmlhttp://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/33884/WTE/1N4148.htmlhttp://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/good-ark/1N4004.pdfhttp://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/good-ark/1N4004.pdf

electrónica de potencia. informe sobre rectificadores rc

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