Rectificador Trifsico de Media Onda y Onda Completa no controlada.Silvia Yunga1, Karina Chindon2, Jorge Duchitanga3Universidad Politcnica Salesiana-Sede Cuenca Calle Vieja 12-30 y Elia Liut Cuenca Ecuador 1 lilisyungaunmillon@hotmail.com 2 eukatrina@hotmail.com 3 jorgeedu_133@hotmail.com Abstract La rectificacin de media onda y onda completa no controlada trifsica es lo que nos permite convertir la corriente alterna en corriente continua. Esto se realiza utilizando diodos rectificadores, ya sean semiconductores de estado slido, vlvulas al vaco o vlvulas gaseosas como las de vapor de mercurio. Dependiendo de las caractersticas de la alimentacin en corriente alterna que emplean, se les clasifica en monofsicos, cuando estn alimentados por una fase de la red elctrica, o trifsicos cuando se alimentan por tres fases. Atendiendo al tipo de rectificacin, pueden ser de media onda, cuando slo se utiliza uno de los semiciclos de la corriente, o de onda completa, donde ambos semiciclos son aprovechados.Keywords THD, armnicos, frecuencia fundamental

Utilizando el Simulink realizar el circuito rectificador media onda y onda completa. Los componentes con los que se realizara esta prctica sern una carga resistiva. Una resistiva-capacitiva y una carga resistiva inductiva -capacitiva Obtener el voltaje en las fases, en los diodos y en la carga Obtener la corriente y los voltajes de en las fases, en los diodos y en la carga.

III.

MARCO TERICO

valor efectivo o eficaz

El valor efectivo o eficaz de la funcin peridica g(t) puede calcularse a partir de las armnicas de las series de Fourier, mediante la siguiente expresin: [4]

I.

INTRODUCCIN

La rectificacin trifsica surge de la necesidad de alimentar con cc una carga cuyo consumo es elevado. Con los rectificadores monofsicos se obtienen factores de rizado relativamente bajos con la adiccin de condensadores de filtro. Cuando esa carga consume valores de potencia ms elevados, el sistema monofsico con filtros a condensador presenta el inconveniente de precisar valores de capacidad de varias decenas de miles de microfaradios. Este inconveniente queda solventado utilizando un sistema de alimentacin trifsico que, como veremos, no necesita filtros a condensador, ya que su propia caracterstica aplicada a un sistema rectificador lleva consigo la disminucin del factor de rizado, pudiendo adems, manejar potenciales ms elevados en la carga.

Valor medio

El valor medio de la funcin peridica g(t) puede calcularse a partir del trmino a 0 de las series de Fourier, como: [4]

Factor de distorsin armnica total

II.Objetivo general

OBJETIVOS DE LA PRCTICA

Disear, armar y comprobar rectificador trifsico

el funcionamiento del

El factor de distorsin armnica total (THD) de una seal es una medida del contenido total de armnicas de la seal respecto a una referencia, generalmente la primera armnica, y se calcula como: [4]

Objetivos especficos

A. Rectificadores Trifsicos RECTIFICADORES NO CONTROLADOSEste tipo de rectificadores emplea como semiconductor el diodo. Se denominan de este modo porque no permiten controlar la potencia de salida, es decir, para una tensin fija de entrada la tensin de salida es tambin fija. Puesto que ya ha sido explicado el comportamiento para diferentes cargas del circuito rectificador ms simple y bsico, el rectificador monofsico de media onda, en este apartado se har el estudio de los montajes ms comnmente empleados

B. Rectificador trifsico de media onda. Este tipo de circuito es muy poco utilizado, porque los aparatos suelen ser bastante exigentes en cuanto a la calidad de la onda, la cual, deja mucho que desear en este circuito. La onda sale con un rizado muy pronunciado [2]

Fig.2. Circuito rectificador trifsico de media onda.

El circuito de la Fig.2 muestra un sistema rectificador. En los extremos de cada bobinado secundario se conectan tres diodos que pueden ir unidos por sus nodos o sus ctodos (rectificacin en semiciclos positivos o semiciclos negativos). [1] Dado que las corrientes y tensiones presentes en el circuito de la fig.2.1 estn desfasadas 120, cada diodo conducir 120 desde el instante en que la tensin aplicada a su nodo sea ms positiva respecto al ctodo que la de los restantes diodos. El diodo D1 conducir desde 30 a 150, el diodo D2 conducir desde 150 a 270 y el diodo D3 desde 250 a 30, tal y como queda representado en la grfica de la Figura 1.2, adems se puede apreciar que el diodo que va a conducir es el D1 pues este es el que tienen una tensin de nodo mayor (VD1).Fig. 2.1 a) Desfasamiento de los voltajes de las fases b) Voltaje de cada Diodo c) Corriente de cada Diodo

1) Parmetros CaractersticosA continuacin se observan ciertos parmetros caractersticos: [3] Tensin media en la carga

Las tensiones de linea

Tensin eficaz en la carga:

IV. DESARROLLO Rectificador Trifsico de Media Onda Con carga R Corriente media en la carga:

Datos: R = 600

Corriente eficaz en la carga:

Tensin media en la carga

C. Rectificador Trifsico de Onda completaPara cada perodo de la tensin de alimentacin, el circuito de disparo ha de suministrar 6 impulsos de control, distanciados 60 en el tiempo. Estos impulsos de control tienen una duracin de (180- a), contado a desde el punto de conmutacin natural

Corriente media en la carga:

Tensin eficaz en la carga:

Corriente eficaz en la carga:

Fig. 3 Rectificador Trifsico de Onda completa

Lnea la tension de las fases del secundario son

Potencia

=

Tensin media en la carga

Corriente media en la carga: RF = RF = 172.63 TUF = Tensin eficaz en la carga:

TUF TUF

Pdc 3VS I SCorriente eficaz en la carga:

8.912 3 75.500,12 1 TUF 0,567 1,7608 TUF

Tensin inversa de pico en el diodo: PIV = 311.76

Potencias

Rectificador Trifsico de Media Onda Con carga RL Datos: R = 600 F = 60 Hz por fase FT = 180 Hz L = 0.8H XL = 2 RF = RF = 18.21 TUF =

Z = 671.53

TUF

Pdc 3VS I STUF TUF Pdc VS I S 43.75

21.87 TUF 3 123.54 0,18 1 TUF 0,567 1.76 TUF

3 162.050,27 1 TUF 0.57 1,73 TUF

PIV = VmaxRectificador trifsico de onda completa con carga R

Datos: R = 300 F = 60 H por fase FT = 180 H

Rectificador trifsico de onda completa con carga RL R = 600

904.77

Fig. 4 Rectificador Trifsico de Media Onda con Carga R

TUF TUF

Pdc 3VS I S

7.09 3 82.360,075 1 TUF 0,662 1,50 TUF

Fig. 4.1 Voltaje y Corriente en la carga R

Como la carga es netamente resistiva se puede apreciar en la fig. 4.1 la similitud de onda entre la seal e Voltaje y corriente a la salida, la seal de voltaje llega a un mximo de 180V y la corriente no sobrepasa los 0.3 Grficos y simulaciones

En esta parte comenzaremos a realizar la practica por una carga resistiva, luego la reemplazamos por una Resistiva-Inductiva, terminando con una carga ResistivaInductiva-Capacitiva y asi vamos comparando en que afecta a las seales de salida las diferentes cargas propuestas.

A. Circuito Rectificador De Media ondaLos diodos tienen sus ctodos conectados a un punto comn, para que en cualquier instante de tiempo el diodo con el mayor voltaje aplicado conduzca, mientras los otros dos estarn polarizados inversamente

1) Carga RAhora simplemente modificamos el circuito quitando el Inductor como se ve en la fig. 4.Fig 4.2 THD presente en el Voltaje-Carga R

Fig. 5 Circuito Rectificador Trifsico no controlado con carga R Fig. 4.3 THD presente en la Corriente-Carga R

Fig. 4.4 voltaje trifaasioc de entrada Fig. 5.1 Voltaje y Corriente de los 6 Diodos del Rectificador

En Voltaje en la carga RL llega hasta los 180V debido a el voltaje de fase, tambin se puede apreciar que en la corriente se produce un rizado debido al inductor de la carga, fig 4.3. Los armnicos producidos en el Voltaje y la corriente en la Carga se muestran en las fig 4.4 y fig 4.5 respectivamente.Fig 4.5 Voltaje-Carga R L de los diodos

En la fig. muestra la seal simulada de Voltaje y Corriente antes de la rectificacin de las mismas, se puede apreciar que el voltaje llega hasta los 180V y la corriente llega a los 0.7A4 Cada diodo conduce alternativamente durante periodos de 120pi (2pi/3). Con esto se consigue un rectificador que presenta un bajo factor de ondulacin, en comparacin con los monofsicos como se ve en la fig.4.2

1) Carga RLEn al Fig.5 vemos el circuito rectificador de media onda trifsico. El valor de la resistencia es de 600 y el del inductor es 0.8HFig. 5.2 THD presente en el Voltaje-Carga RL

El voltaje esta corecto puesto que no supera el voltaje ni la corriente de la fig 4.1 que son las fases del circuito, el rizo producido en la fig 6.1 se debe a la actuacin del capacitor. El THD producido en la salida es del 119% para el voltaje y de 89% para la corriente como se ve en la fig 6.1

Fig. 5.3 THD presente en la Corriente-Carga RL

Fig. 6 .1 Voltaje y Corriente de la carga RC

Fig. 5.4 Voltaje y Corriente de Fase Simulados

En la fig 5.1 se ve con claridad los voltajes de la Corriente y Voltaje

1) Rectificador Trifsico de media Onda Carga RCCircuito con carga RCL

Fig. 6 .2 THD-V con carg aRC

Fig. 6 .2 THD-I con carg aRC

Fig. 6 Rectificador Trifsico de media Onda Carga RC

B. Rectificador Trifasicos de onda Completa

Circuito con carga R Ahora vamos a realizar la rectificacin trifsica solo con una resistencia

Fig. 7.3 Voltaje del Diodo Fig. 7. Rectificador Trifasico de onda Completa

Rectificacin Trifsica de Onda Completa con carga RL

A continuacin el la fig 7.1 vemos que el voltaje de fase llega hasta 120 y el ngulo de defasamiento que hay entre ellos

.

Fig. 7.4 Rectificacin Trifsica de Onda Completa con carga RL. Fig. 7.1 Voltajes y Angulo de fase

En la fig7.3 sepuede apreciar el voltaje del Diodo que es la tensin de la Fase B menos la Tensin en la carga respecto al neutro

Fig. 7.2 Corriente del Diodo Voltaje del Diodo Corriente en la carga Voltaje en la carga

Fig. 7.4 Voltaje del ingreso simulacion

l rectificador de onda completa con carga R

Fig. 7.4 Voltaje y corriente y salida simulacion

V.

Formas do onda obtenidas en el laboratorio en el osciloscopio

Para las siguientes grficas tener en cuenta que

Fig. 10 V -I en rectificador de media con carga RL

Fig. 9 V-I de

Fig. 11 V-diodo del rectificador de onda completa con carga RL

Fig. 12 V-I diodo del rectificador de onda con carga RC

Fig.15 V-diodo del rectificador de onda completa con carga RL Fig.11 V-I del rectificador de media onda con carga R

Fig. 16 V-diodo del rectificador de media onda con carga R

ANLISIS DE RESULTADOSFig. 13 V-diodo del rectificador de onda completa con carga RC

A. Comparacin terico-prctica y simulada. Como se puede observar la seal de voltaje presenta armnicos lo que se manifiesta en la simulacin y en la prctica. Cuando la carga es netamente resistiva en los 2 rectificadores la onda de Voltaje y Corriente son las mismas lo que se puede observar en la simulacin y se vi en la prctica. Hay una elevada diferencia de Voltajes y corientees debido a las fuentes que se han utilizado para las simulaciones de cada rectificador

B. Explicacin de los resultados.

Fig. 14 V-diodo del rectificador de onda completa con carga R

La forma de onda de corrientes y voltajes en alimentadores se ha corrompido por la aparicin de corrientes armnicas en los sistemas elctricos de potencia, debida principalmente a la introduccin masiva de la electrnica de potencia en las redes industriales. Al ir aumentando fuentes con diferente frecuencia es la que provoca que se acente ms en desfase. Inicialmente el desfase tiende a cero por ser una sola fuente.

En cuanto a la magnitud esta tender al valor de la fundamental. Observamos tambin que el THD va aumentando al ir aumentando las fuentes esto se debe a la presencia de mayor cantidad de armnicos por las

CONCLUSIONES Como conclusiones podemos decir que: Los voltajes corrientes de carga y de los diodos no coinciden con los valores simulados y calculados, esto se debe a que el la realidad existen mucha ruido distorsin de seal, los armnicos existentes en la propia red de alimentacin. Segn los datos obtenidos se pudo observar que el THD en los sistemas de rectificacin de media onda es casi el doble de los rectificadores de onda completa. Otra particularidad que se encontr en las mediciones del laboratorio fue la variacin que tiene el voltaje cuando se coloca una carga RL tiene un rizo no as la corriente.

VI

REFERENCIAS

[1] JOHNSON DAVID Y OTROS - ANALISIS BASICO DE CIRCUITOS ELECTRONICOS - 1996 MEXICO- 5TA EDICION [2] Muhammad H RASHID - ELECTRONICA DE POTENCIA - TECERA EDICION - MEXICO - 2004 [3]Alexander Bueno Montilla, Electrnica de Potencia2011-Universidad Simn Bolivar-Departamento de Conversin de Transporte y Energa.

[4]http://iecon02.us.es/~leopoldo/Store/tsp_12.pdf [5]www.dte.upct.es/docencia/tutoriales/electronica_d/rectific.htm