rectificaciÓn y filtrado de voltaje

UNIVERSIDAD DEL ZULIAFACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICADEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA Y COMUNICACIONES

ASIGNATURA: LABORATORIO DE ELECTRÓNICA ANALÓGICA IPROFESOR: FRANCISCO PARRA

PRÁCTICA # 2 RECTIFICACIÓN Y FILTRADO DE VOLTAJE

Realizado por: - Pamela, Melendez C.I.: 20.333.549- Pérez, Eduardo C.I.: 18.201.392 - Sepulveda, Freddy C.I.: 20.686.750

Maracaibo, Mayo de 2013

INTRODUCCIÓN El presente informe conlleva una serie de experimentos cuyo propósito general es

conocer algunos rectificadores de uso común en la electrónica. En esta práctica se trabajará en concreto con el puente rectificador de onda media y onda completa que son utilizados con el único fin de rectificar voltaje. A lo que respecta en la teoría, presentaremos un conjunto de ecuaciones que nos permitirán obtener los parámetros propios del rectificador a estudiar. Una vez efectuada las mediciones se analizarán los resultados y contrastará con respecto a los valores teóricos, finalmente se expondrán las conclusiones y comentarán sobre las posibles causas de los errores obtenidos en los ensayos.

MMARCOARCO TEÓRICOTEÓRICO

1. El rectificador:

Es el elemento o circuito que permite convertir la corriente alterna en corriente continua. Esto se realiza utilizando diodos rectificadores, ya sean semiconductores de estado sólido, válvulas al vacío o válvulas gaseosas como las de vapor de mercurio.

Dependiendo de las características de la alimentación en corriente alterna que emplean, se les clasifica en monofásicos, cuando están alimentados por una fase de la red eléctrica, o trifásicos cuando se alimentan por tres fases

2. El transformador.

Normalmente el transformador de la entrada es un transformador reductor en el que la tensión reduce y la corriente se incrementa. La tensión en el secundario es igual a la tensión en el primario dividida entre la relación de espiras.

3. El Rectificador de Media Onda

Tiene un diodo en serie con una resistencia de carga. La tensión en la carga es una señal de media onda. La tensión en el secundario es igual al 31.8 por ciento de la tensión pico.

Valor de continua de la señal de media onda

V dc=V p

π

4. El rectificador en puente

Está compuesto por 4 diodos. La tensión en la carga es una señal de onda completa con un valor pico igual a la tensión del pico secundario. La tensión media o continua en la carga es igual a un 63.6 por ciento de la tensión pico, la frecuencia de rizado es 120Hz

Valor de continua de la señal de media onda

V dc=2V p

π

5. Filtro con condensador a la entrada

Este tipo de filtro permite que el valor del pico de la señal rectificada pase a la resistencia de carga. Con un condensador grande, el rizado es pequeño, típicamente menor

http://es.wikipedia.org/wiki/Rectificador_trif%C3%A1sico

http://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%A1lvula_termoi%C3%B3nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductor

http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continua

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continua

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna

que el diez por ciento de la tensión continua. El filtro con condensador a la entrada es el más ampliamente utilizado en las fuentes de alimentación.

La fórmula del rizado viene dada de la siguiente manera

V R=I

f∗C

Donde:

V r : Tensión de rizado pico a pico.

I : Corriente continua en la carga.

f : Frecuencia del rizado.

C : Capacitancia.

V DC=V máx−V ri zpp

2

6. Voltaje de Rizado.

Se denomina Voltaje de Rizado a la diferencia entre el voltaje máximo y el voltaje mínimo de la forma de onda de salida de la fuente de Voltaje DC. Por lo tanto:

V r=V máx−V mín

El Voltaje de Rizado debe especificarse indicando la carga de la Fuente con la que se ha realizado la medición, entendiendo por "carga" la cantidad de corriente que dicha Fuente debe suministrar al circuito conectado a ella. Usualmente el Voltaje de Rizado se especifica para la máxima carga que puede manejar la Fuente de Voltaje DC

7. Factor de Rizado

Se denomina Factor de Rizado a la relación porcentual entre el Voltaje de Rizado y el valor máximo de la Fuente de Voltaje DC. Esto es:

r=V r(RMS )

V dc∗100

8. Regulación de Carga

La Regulación de Carga es una medida de la capacidad de la Fuente de Voltaje DC de mantener constante su voltaje de salida cuando varía la carga conectada a ella, es decir,

la cantidad de corriente que debe proporcionarle al circuito que está alimentando. Se define utilizando la siguiente expresión:

regulacion del circuito=V max−V min

V min∗100

V máx : Voltaje de salida a máxima cargaV máx : Voltaje de salida sin carga (corriente cero)

Cuanto mejor es la calidad del regulador de la Fuente de Voltaje DC, menor es la Regulación de Carga. Una Fuente de Voltaje ideal tiene una Regulación de Carga igual a cero.

OOBJETIVOBJETIVO GENERALGENERAL - Comprender el funcionamiento de un puente rectificador de media onda y onda

completa.

MMATERIALESATERIALES YY E EQUIPOSQUIPOS.. 1 Transformador 1 diodo (1N4007), 1 resistencia de 1KΩ, Capacitores de 10µF, 2200µF 1 Osciloscopio 1 Multimetro

Procedimiento y Desarrollo1.- Conectar el circuito mostrado en la Figura 1. Medir y Dibujar o fotografiar las señales Vi y Vo

con RL = 1 KΩ y Vi = 12 Vrms.

Figura 1. Rectificador de media onda

Figura 2. Señal de media onda

2.- Determinar la frecuencia de la señal de salida Vo

T vo=3.34∗5m=16.6ms ; f vo=1T

= 116.6 m=60.24 Hz

3.- Medir la corriente y el voltaje DC en la resistencia RL

Simulación Nº: 1

Figura 3. Simulación No. 1: Rectificador de media onda montado

Teóricamente voltaje y corriente

V pp=12∗√2=16.97−0.7=16.27V

V dc=V pp

π=16.27

π=5.18V

Con la ley de ohm: I= V dc/R=5.18/1K=5.18mA

Las mediciones obtenidas en el laboratorio se presentan de manera resumida en la tabla No. 1

Corriente en la carga (mA) Voltaje en la carga (V)

MedidaCalculadas

MedidaCalculada

Teórica Simuladas Teoría Simuladas

5.56 5.18 5.11 5.54 5.18 5.11

%Error medido

con el teórico 7.33 6.94

%Error medido

con el simulado 8.8 8.41

Tabla No. 1

4.- Calcular el factor de rizado y la regulación del circuito

Vrpp = Vmax – Vmin= 16.17- 11.09 = 5.18

V r(RMS)=V rpp

√2=3.66

r=V r(RMS )

V dc∗100=3.66

5.18∗100=70.71

Regulación del Circuito:


V max∗100=16.27−11.09

16.27∗100=31.83

5.- Conectar el circuito mostrado en la figura No. 4. Medir y Dibujar o fotografiar las señales Vi y

Vo

Figura 4. Rectificador de onda completa

Figura 5. Señal de onda completa

6.- Determinar la frecuencia de la señal de salida Vo.

T vo=4.2∗2m=8.4ms ; f vo=1T

= 18.4m=119.04 Hz

7.- Medir la corriente y el voltaje DC a través de la resistencia RL.

Simulación Nº: 2

Figura 6. Simulación No. 2: Rectificador de onda completa montado

Teóricamente Voltaje y corriente

V pp=12∗√2=16.97−1.4=15.57V

V dc=2¿V pp

π=2∗15.57

π=9.961V

Con la ley de ohm: I= V dc/R=9.961/1K=9.961mA



MedidaCalculadas

MedidaCalculada


10.59 9.961 9.66 10.46 9.961 9.66

%Error medido


%Error medido


Tabla No. 2

8.- Calcular el factor de rizado y la regulación del circuito.

Vrpp = Vmax – Vmin= 15.57- 5.61 = 9.96

V r(RMS)=V rpp

√2=7.04

r=V r(RMS )

V dc∗100= 7.04

9.991∗100=70.46 %

La regulación del circuito viene dada:


V min∗100= 15.57−5.61

15.57∗100=63.97 %

9.- Conectar un capacitor de 10 μF en paralelo con RL, Medir el voltaje y corriente DC a través de

RL

Figura 7. Voltaje de rizado

Figura 8. Simulación No. 3: Rectificador de onda completa con capacitor a la entrada


V pp=12∗√2=16.97−1.4=15.57V

Idesc= 9.961mA

Vrizpp= Idescf∗C =

9.961m120∗10u= 8.3V

V dc=Vmax−V rizpp

2=15.57−8.30

2=11.42V

Con la ley de ohm: IL= V dc/R=11.42/1K=11.42mA


Tabla No. 3

10.- Observar y Dibujar o fotografiar las señales Vo y Vi, Medir la señal Vr(pp).

Figura 9. Señal Vi


MedidaCalculadas

MedidaCalculadas


14.10 11.42 12.678 14.3 11.42 12.6

%Error medido


%Error medido



Factor de Rizado

r=V r(RMS )

V dc∗100= 5.86

11.42100 %=51.39 %

Regulación del Circuito

regulació ndel circuito=V max−V min

V min∗100=15.57−4.15

15.57∗100=73.35

12.- Sustituir el capacitor por otro de mayor capacidad (2200 μF)

Figura 10. Voltaje de rizado pico a pico con un capacitor de mayor capacidad a 2200 μF

Figura 11. Simulación No. 4: Rectificador de onda completa con capacitor a la entrada de mayor

capacidad a 2200 μF


T vo=4.2∗2m=8.4ms ; f vo=1T

= 18.4m=119.04 Hz


V pp=12∗√2=16.97−1.4=15.57V

Idesc= 9.961mA

Vrizpp= Idescf∗C =

9.961m120∗2200u= 37.73m V

V dc=Vmax−V rizpp

2=15.57−37.73m

2=15.55V

Con la ley de ohm: IL= V dc/R=15.55/1K=15.55mA


Tabla No.

4


T vo=4.2∗2m=8.4ms ; f vo=1T

= 18.4m=119.04 Hz


Factor de Rizado

r=V r(RMS )

V dc∗100=26.67m

15.55∗100 %=0.171 %

Regulación del Circuito


V min∗100=15.57−0.02

15.57∗100=99.87 %


MedidaCalculadas

MedidaCalculadas


16.57 15.55 15.369 16.54 15.55 15.369

%Error medido


%Error medido


AANÁLISISNÁLISIS DEDE RESULTADOSRESULTADOS Una vez finalizada la práctica solo queda analizar las tablas expuesta en la sección

de “Procedimiento y Desarrollo”. Como puede observarse en las tablas No. 1, 2 ,3 y 4 los errores obtenidos son aceptables exceptuando la tabla No. 3, existiendo en éste errores no mayores al 25%. Durante la práctica se observaron algunas irregularidades en los medidores al igual que algunas toma de corrientes. Los errores generalmente se introducen por efecto de medición, y rango de tolerancia en los componentes electrónicos, pero de forma general se apreció una buena correlación entre la práctica y la teoría, pudiéndose apreciar cada etapa del filtrado y los efectos del voltaje de rizado al introducir un capacitor de mayor valor.

CCONCLUSIONESONCLUSIONES Los rectificadores de media onda y onda completa comprenden unos de los

elementos esenciales en el diseño de fuente de tensión de corriente continua. En la práctica se logró comprender cada una de las etapas del filtrado, tomando en consideración la caída de los diodos, así como además el voltaje rizado pico a pico que define que tan continua es la señal de salida, en un montaje se apreció que el voltaje de rizado disminuye si se aumenta la capacidad del capacitor y también se determinó que el puente de rectificador de onda completa constituye una mejor fuente de corriente continua, puesto que aprovecha los dos semiciclos de la onda sinusoidal. Con respecto a los errores presentes en la práctica es necesario argumentar que los equipos de medición introdujeron algunos errores puesto que se tomó como referencia la toma de corriente arrojándonos un valor de 136V cuando en realidad es un voltaje aproximado de 110V.

También es importante destacar que el puente de diodos rectificador se emplean en la mayoría de los equipos electrodomésticos en la entrada de la línea de alimentación de corriente alterna directamente o después de un transformador aislador. La línea de alimentación domestica empleada es la corriente alterna y la mayoría los equipos electrodomésticos utilizan para su funcionamiento corriente continua, por lo que el puente de diodos rectificadores es esencial para su funcionamiento.

BBIBLIOGRAFÍAIBLIOGRAFÍA - BOYLESTAD, R. ; NASHELSKY, L. (1994). Electrónica Teoría de Circuitos.

Prentice Hall. Quinta Edición- MALVINO. (1991). Principios de Electrónica. McGraw Hill. Tercera Edición

Fuentes en Internet

- Rectificador de onda completa y filtro . Disponible en: http://html.rincondelvago.com/rectificador-de-onda-completa.html en línea el 5 de mayo de 2013.

- Rectificador de media onda . Disponible en: http://www.slideshare.net/OthonielHernandezOvando/25-rectificador-de-media-onda en línea el 5 de mayo de 2013.

- Transformador . Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Transformadorondaen línea el 5 de mayo de 2013.

- Puente rectificador. Disponible en: http://www.ecured.cu/index.php/Puente_rectificador en línea el 5 de mayo de 2013.

http://www.ecured.cu/index.php/Puente_rectificador

http://www.slideshare.net/OthonielHernandezOvando/25-rectificador-de-media-onda

http://www.slideshare.net/OthonielHernandezOvando/25-rectificador-de-media-onda

rectificaciÓn y filtrado de voltaje

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