taller 2 electronica de potencia

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taller rectificadores

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TALLER 2 ELECTRONICA DE POTENCIAANALISIS DE CIRCUITOS DE POTENCIA1. Describa el funcionamiento de cada uno de los siguientes circuitos empleando el mtodo de anlisis por intervalos, defina la funcin del voltaje en la carga VRL(t):

En el rectificador en puente1. Los diodos D1 y D2 conducen al mismo tiempo, al igual que lo hacen los diodos D3 y D4' La ley de Kirchhoff para las tensiones aplicadas a la malla formada por el generador, Di y D3 demuestra que Di y D3 no pueden conducir al mismo tiempo. De la misma manera, D2 y D4 no pueden conducir simultneamente. La corriente de carga puede ser positiva o cero, pero nunca negativa.2. La tensin en la carga es +Vs cuando Di y D2 conducen. La tensin en la carga es Vs cuando D3 y D4 conducen.3. La tensin mxima en un diodo polarizado en inversa es el valor de pico del generador, lo cual se demuestra mediante la ley de tensiones de Kirchhoff para las tensiones existentes en el bucle formado por el generador, Di y D3 . Cuando Di conduce, la tensin en D3 es -vs'4. La corriente que entra en el puente procedente del generador es iDI - iD4 , Yes simtrica respecto de cero. Por tanto, la corriente media del generador es cero.5. La corriente eficaz del generador es la misma que la corriente eficaz de carga. La corriente del generador es la misma que la corriente de carga para la mitad del periodo del generador, y para la otra mitad es igual que la corriente de carga, pero con signo negativo. Los cuadrados de las corrientes de carga y del generador son iguales, por lo que las corrientes eficaces tambin lo sern.6. La pulsacin fundamental de la tensin de salida es 2w, donde w es la pulsacin de la entrada alterna, ya que se originan dos periodos a la salida para cada periodo de la entrada. La serie de Fourier de la salida est compuesta por un trmino de continua y los armnicos pares de la ecuencia del generador.

Rectificador con transformador de toma media1. La ley de Kirchhoff para las tensiones demuestra que slo puede conducir un diodo a la vez. La corriente de carga puede ser positiva o nula pero nunca negativa.2. La tensin de salida es +V SI cuando conduce Di y - VS2 cuando conduce D2 Las tensiones del secundario del transformador estn relacionadas con la tensin del generador de la siguiente manera: Vs = Vs = vs(N2/2N1 ).

3. La ley de Kirchhoff para las tensiones en el devanado secundario del transformador, y para Di y D2 demuestra que la tensin mxima en un diodo polarizado en inversa es el doble del valor de pico de la tensin de carga. 4. La corriente en cada mitad del secundario del transformador se refleja al primario, producindose una corriente media del generador nula.5. El transformador proporciona aislamiento elctrico entre el generador y la carga.6. La pulsacin fundamental de la tensin de salida es 2w, ya que se originan dos periodos en la salida por cada periodo de la entrada.

Informacin tomada de electrnica de potencia (Daniel hart) pginas 127 y 128 pdf VS (t) = Vm sen wt

Seal de entrada diodo 1

Seal de entrada diodo 2

Seal de salida

2.Describa el funcionamiento del siguiente circuito con relacin a i (t) para cada uno de los intervalos de conduccin de los diodos D1 y D2. Grafique la corriente por la bobina y el voltaje sobre RL. Calcule el voltaje promedio sobre RL, y la corriente promedio por los diodos D1 y D2. L= 15 mH, R=15 , VS (t) = 170 sen 377t

Diodo de libre circulacinSe denomina Diodo de libre circulacin a un diodo conectado en extremos de las cargas inductivas para servir de camino alternativo a la descarga de la energa almacenada cuando estn abiertos los polos principales del convertidor.Durante el semiciclo positivo D1 se cierra y permite el flujo de corriente a travs de la carga. En el semiciclo negativo la carga de la bobina se va a travs de D2 evitando q halla corriente negativa por la carga.El efecto del diodo es evitar que aparezca tensin negativa en la carga, con lo que aumenta el valor medio de la tensin de salidaUn diodo de libre circulacin fuerza a que la tensin en una carga R-L sea una sinusoide con rectificacin de media onda. La corriente de carga puede estudiarse utilizando el anlisis de Fourier. Una inductancia de carga grande da lugar a una corriente de carga prcticamente constante.

En primer lugar, se observa que ambos diodos no pueden estar polarizados en directa al mismo tiempo. La ley de Kirchhoff para tensiones muestra, que en la malla formada por el generador y los dos diodos, un diodo debe estar polarizado en inversa. El diodo DI conducir cuando la seal del generador sea positiva y el diodo D2 conducir cuando dicha seal sea negativa.

Para una tensin de generador positiva: DI conduce. D2 est al corte. La tensin en la carga R-L es la misma que la tensin del generador.

Para una tensin de generador negativa, DI est al corte. D2 conduce. La tensin en bornas de la carga R-L es cero.

Dado que la tensin en la carga R-L es igual que la tensin del generador cuando sta es positivo y es cero cuando la tensin del generador es negativa, la tensin en la carga es una onda sinusoidal con rectificacin de media onda.Cuando se proporciona energa al circuito por primera vez, la corriente en la carga es cero y no puede cambiar de forma instantnea. La corriente alcanza un rgimen permanente peridico despus de unos cuantos periodos (dependiendo de la constante de tiempo R/L), lo que significa que la corriente al final y al principio de cada periodo es igual, como se muestra en la Figura 3.8. La corriente en rgimen permanente es normalmente de mayor inters que el transitorio que se produce cuando se proporciona energa al circuito por primera vez. Las corrientes de la carga del generador y del diodo en rgimen permanente se muestran en la Figura 3.9

Electrnica de potencia (Daniel hart) pgina 108

Anlisis matemtico

3. Para el circuito indicado halle i (t) en estado estable. El interruptor SW se abre y se cierra peridicamente a una frecuencia de 200Hz, permaneciendo cerrado el 60% del periodo y abierto el resto. Calcule adems VR mnimo, VR mximo y VR promedio.

L = 6 mH y R = 15, K= ton/T. Simule el circuito empleando PSpiceCon sw cerrado se abre Dm quedando el siguiente cricuito

Analizando por mallas

Integrando por sustitucin

Teniendo que f=200Hz, y siendo T=1/f. Tenemos que T=1/200, T=5mseg. Sacando el 60% del periodo se tiene que 5mseg*60%=3msegTeniendo t=3mseg y reemplazando esto en la ecuacin anterior se tiene que:

Lo siguiente no lo piden en el ejercicio pero tal vez sirva saberloPara el sw abierto, se cierra Dm y se tiene la siguiente frmula

Donde la seal cuadrada (azl) representa la entrada. Cuando est en uno es que el sw est cerrado y Dm est abierto. Cuando est en cero sw se abre y Dm se cierra descargando la energa acumulada en la bobina a travs de Dm. La seal morada nos muestra como la bobina se empieza a cargar exponencialmente, alcanzando la carga mxima al 50% del perodo (2.5ms), todo esto cuando sw est cerrado. Cuando sw se abre la carga de la bobina se va a tierra a travs de Dm tambin exponencialmente.