• Author / Uploaded
• Ingrid Campos

Citation preview

Regional Distrito Capital Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información

MANTENIMIENTO DE HARDWARE

Ingrid Johanna campos MH 40056

2008

Regional Distrito Capital Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información Sistema de Gestión de la Calidad

Fecha: 17/07/08

MANTENIMIENTO DE HARDWARE

Control del Documento

Autores

Revisión

Nombre

Cargo

Dependencia

Ingrid Johanna Campos

Alumno

Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información

17/07/08

Instructor

Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información

17/07/08

Ing. José Méndez

Firma

Fecha

Regional Distrito Capital Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información Sistema de Gestión de la Calidad

Fecha: 17/07/08

MANTENIMIENTO DE HARDWARE

EVIDENCIA 17/07/2008 1. Utilizando el programa cocodrilo simular el funcionamiento del circuito rectificador de voltaje de media onda u onda completa. Se debe aplicar el osciloscopio y los voltímetro, amperímetros antes del filtro y después del filtro. Los esquemas correspondientes deben ser buscados en Internet todos los esquemas del proceso de simulación así como toda la teoría correspondiente a los circuitos rectificadores y todas la conclusiones personales del procedimiento deben ser entregadas por escrito a su instructor el día 17 de julio a las 12:30 M e incluye el envío del Email y la instalación en el blog.

RECTIFICADORES DE MEDIA ONDA Recuerde que la simbología del diodo nos indica:

Fig. 1 - Rectificador de media onda - Tensiones/Corriente y Formas de Onda Características.

Regional Distrito Capital Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información Sistema de Gestión de la Calidad

Fecha: 17/07/08

MANTENIMIENTO DE HARDWARE

1 - Voltímetro para Corriente Alterna 2 - Voltímetro para Corriente Continua 3 - Amperímetro para Corriente Continua 1n5402 - Diodo rectificador de silicio; 3 Amper / 200 Volt Pico Inverso. -->Sentido de circulación de corriente en el circuito (circulación solo presente durante los hemiciclos positivos de la corriente alterna). En la Fig. 1 se tiene un circuito compuesto por un transformador reductor de tensión. Su primario está alimentado con una tensión de 220 Volt C.A./50 Hz y su secundario entrega una tensión de 12 Volt C.A./50 Hz. La corriente alterna inducida en el secundario está siendo rectificada por el diodo rectificador de silicio 1n5402. En la pantalla ampliada del osciloscopio es mostrada la tensión de corriente alterna desarrollada en el secundario, "Channel A", mientras que el "Channel B" muestra la forma de onda de la tensión de corriente continua obtenida en el rectificador. Cuando se está desarrollando el hemiciclo positivo de la tensión de corriente alterna inducida en el secundario, el ánodo del diodo está siendo polarizado positivo con respecto a su cátodo, que está retornado al otro extremo del secundario (negativo) a través de la resistencia de carga R= 12 . Un diodo así polarizado sabemos que se encuentra en estado de "polarización directa" o de conducción, por lo tanto circulará una cierta intensidad de corriente por el circuito, siendo su nivel determinado por la tensión continua media resultante y por la resistencia de carga. I=V/R=4.97 V/12

=0.414 A= 414 mA

Cuando se está desarrollando el hemiciclo negativo de la tensión de corriente alterna inducida en el secundario, el ánodo del diodo está siendo polarizado negativo con respecto a su cátodo, por lo tanto el diodo no conduce por encontrarse en estado de "polarización inversa". Como se puede apreciar,un sistema rectificador de este tipo "denominado Rectificador de Media Onda" es poco efectivo, se está perdiendo la energía que aportaría el hemiciclo negativo de la corriente alternada. ¿Es posible mejorar el rendimiento de este circuito? Es posible incorporando al circuito un condensador denominado "Condensador de Filtro", Fig. 2.

Regional Distrito Capital Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información Sistema de Gestión de la Calidad

Fecha: 17/07/08

MANTENIMIENTO DE HARDWARE

Figura 2

Figura 3 En la Fig. 3 se pueden observar las formas de onda del circuito planteado en la Fig. 1 al que se le ha añadido un Condensador de Filtro de 2200 F, tal como se muestra en Fig. 2. Vemos que ahora la tensión de corriente continua resultante ya no es una continua pulsante en la que se perdía todo el hemiciclo negativo, el valle cero que se presentaba ahora ha aumentado considerablemente su nivel, observe en el voltímetro de corriente continua que la tensión media rectificada ha pasado de 4,97 volt a 12,2 volt. Evidentemente el condendador de filtro ha aportado una buena solución ¿pero como la logra?. El condensador se carga a un nivel de tensión igual al valor pico de la tensión de corriente alternada desarrollada durante el hemiciclo positivo menos la caída de tensión que se produce en la junta del diodo, es decir: Vpico de la corriente alterna = Veficaz de la corriente alterna x 1,41 = 12 V x 1,41 = 16,9 V Vpico en el capacitor = Vpico de la corriente alterna - Vcaída de tensión diodo = 16,9 V. - 0,7 V = 16,2 V

Regional Distrito Capital Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información Sistema de Gestión de la Calidad

Fecha: 17/07/08

MANTENIMIENTO DE HARDWARE

Estos valores pueden leerse en las formas de onda presentadas en la pantalla del osciloscopio. El nivel de tensión rectificada del hemiciclo positivo, una vez alcanzado su nivel de cresta, comienza a decrecer. A partir de ese punto, el capacitor que se ha cargado al nivel de cresta de dicha tensión, comienza a devolver al circuito la energía que ha almacenado, compensando en parte la falta de energía al no ser aprovechado el hemiciclo negativo de la corriente alternada. Razonando lo dicho anteriormente, surge por lógica que si se aumenta el valor del capacitor utilizado el rendimiento del circuito puede mejorar aún.

Figura 4 En la Fig. 4 se observa para el mismo circuito la forma de onda de la tensión de corriente continua ("Channel B") obtenida, al aumentar la capacidad del capacitor de filtro a 15000 F. En la Fig. 5 es posible observar que la Tensión de Ripple o de Rizado de la Corriente Continua es de 7,5 Vpp, esto es para un capacitor de filtro de 2200 mF. En la Fig. 4, para un capacitor de filtro de 15000 F, observe que esa Tensión de Ripple o de Rizado ha disminuido a 1,3 Vpp.

Fig. 5 - Tensión de ripple o de rizado de una corriente continua Evidentemente la inclusión de un condensador de filtro en un circuito rectificador de media onda aporta buenos resultados, pero acarrea el inconveniente que la capacidad de los condensadores a utilizar es muy grande. Observe que en el caso presentado como ejemplo, la intensidad de corriente circulante por el circuito es apenas algo más que 1 Amper, si se demandara una corriente mayor el valor del capacitor debería ser mucho mayor aún, esto

Regional Distrito Capital Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información Sistema de Gestión de la Calidad

Fecha: 17/07/08

MANTENIMIENTO DE HARDWARE

implica costos elevados y espacios físicos grandes, por lo tanto un rectificador de media onda puede ser útil para alimentar circuitos de bajas intensidades de corriente. RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA El diagrama del circuito que se muestra más abajo usa dos diodos para ser un rectificador de onda completa. El punto C es una tierra común en la toma central de la segunda bobina del transformador. La corriente fluye a través del diodo D1 durante el medio ciclo en el cual el voltaje entre los puntos A y B es positivo. El diodo D2 queda en un estado no conductivo hasta que la corriente del medio ciclo siguiente comienza a fluir. La corriente ahora resulta más continua, pero como la relación de corriente directa entre V y m V es la misma sólo se disfruta de la mitad del voltaje de entrada.

En esta conformación de circuito, el secundario del transformador posee el doble de espiras que el transformador utilizado en el caso del rectificador de media onda, es decir son dos arrollamientos idénticos dispuestos en conexión serie, el final de uno de los arrollamientos está unido eléctricamente al comienzo del otro, ese punto es denominado "Punto Medio" y es conectado a masa.

Regional Distrito Capital Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información Sistema de Gestión de la Calidad

Fecha: 17/07/08

MANTENIMIENTO DE HARDWARE

Fig. 6 - Rectificador de Onda Completa / Transformador con punto medio a masa En la Fig. 6 se ha planteado el circuito de un Rectificador de Onda Completa con transformador cuyo secundario posee punto medio. Observe que los voltímetros para corriente alternada que están midiendo la tensión inducida en cada rama del arrollamiento secundario, indican el mismo nivel de tensión, 12 Volt. Esto es lógico pues como se dijo anteriormente se trata de dos arrollamientos gemelos, o sea entre extremos del secundario se tiene 24 Volt. Si bien las tensiones entregadas por cada rama del secundario del transformador tienen el mismo nivel, V = 12 Volt, observando las formas de onda de cada una de ellas presentadas en la pantalla del osciloscopio vemos que están en contrafase (defasadas 180º), o sea cuando en una de ellas se está desarrollando el hemiciclo positivo en la otra se está desarrollando el hemiciclo negativo. Esta condición es aprovechada para producir la rectificación de onda completa, como se verá más adelante. Es importante también observar la tensión de corriente continua obtenida después de la rectificación y que es indicada por el voltímetro para corriente continua. Vea que asciende a un nivel de Vcc = 9,94 Volt, mientras que para el mismo nivel de corriente alternada, pero en rectificación de media onda (Fig. 1), el nivel de tensión de corriente continua rectificada era de Vcc = 4,97 Volt.

Regional Distrito Capital Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información Sistema de Gestión de la Calidad

Fecha: 17/07/08

MANTENIMIENTO DE HARDWARE

En la Fig. 7 se tiene en el "Channel B" de la pantalla del osciloscopio la forma de onda de la tensión de corriente continua obtenida por rectificación de la corriente alterna entregada por los secundarios del transformador. En "Channel A" es visible la tensión de corriente alterna provista por una rama del secundario del transformador. Observe que con la disposición de este circuito ya no se pierde un hemiciclo de la corriente alternada como sucedía en la rectificación de media onda, veamos el funcionamiento del circuito. Como se vio en la Fig. 6, cuando en el extremo "A" de la rama superior del secundario del transformador se está desarrollando el hemiciclo positivo de la corriente alternada, con respecto al punto medio (conectado a masa), en el extremo "B" de la rama inferior de dicho secundario se está desarrollando el hemiciclo negativo con respecto al punto medio (conectado a masa). Al desarrollarse así la polaridad de estas tensiones, observe que el diodo rectificador superior está polarizado directamente o en sentido de conducción. El diodo inferior está polarizado inversamente o sea que está bloqueado. Al estar el diodo superior polarizado en el sentido de conducción, la circulación de corriente se establecerá como indica la flecha "--··--> " , o sea desde punto medio del secundario del transformador (negativo) a través de la línea de masa, pasará luego a través de la carga (12 ), por el amperímetro de corriente continua hacia el cátodo del diodo superior del circuito, a través de este hacia el extremo "A" del secundario del transformador, cerrando el circuito a través de la rama superior del secundario hacia masa.

Regional Distrito Capital Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información Sistema de Gestión de la Calidad

Fecha: 17/07/08

MANTENIMIENTO DE HARDWARE

Cuando se comience a desarrollar el hemiciclo siguiente, en el extremo "A" de la rama superior del secundario comenzará a producirse el hemiciclo negativo con respecto al punto medio (masa), bloqueando así al diodo superior que estaba polarizado directamente en el sentido de conducción. El diodo inferior que anteriormente estaba bloqueado, quedará ahora polarizado en el sentido de conducción por desarrollarse en el extremo "B" de la rama secundaria inferior el hemiciclo positivo con respecto al punto medio (masa), siguiendo ahora la corriente el camino indicado por la flecha "------> " , o sea desde el punto medio del secundario del transformador por la línea de masa hacia la carga, a través de esta hacia el amperímetro de corriente continua, a través de este hacia el cátodo del diodo inferior, a través de este hacia el extremo "B" de la rama inferior del secundario del transformador, cerrando el circuito a través de este arrollamiento hacia el punto medio (masa). Como vemos, utilizando esta disposición circuital, para ambos hemiciclos de la corriente alternada se produce circulación de corriente continua rectificada por la carga. Indudablemente este tipo de rectificador tiene el doble de rendimiento que uno de media onda. A pesar que con este circuito rectificador se estén aprovechando los dos hemiciclos de la corriente alternada, vemos que la tensión de corriente continua obtenida no tiene una amplitud constante. También es posible en este caso mejorar esta situación incluyendo en el circuito un condensador de Filtro.

Fig. 8 - Rectificador de Onda Completa con capacitor de filtro de 2200

F

Regional Distrito Capital Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información Sistema de Gestión de la Calidad

Fecha: 17/07/08

MANTENIMIENTO DE HARDWARE

Fig. 9 - Formas de onda obtenidas en el circuito de la Fig. 8 con capacitor de filtro de 6800 F Vemos que un circuito rectificador de onda completa, son necesarios capacitores de filtro de mucho menor capacidad para obtener tensiones de ripple o rizado de la corriente continua que los que son necesarios en rectificadores de media onda, considerando que en ambos casos se están manejando tensiones e intensidades de corriente similares.

Regional Distrito Capital Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información Sistema de Gestión de la Calidad

Fecha: 17/07/08

MANTENIMIENTO DE HARDWARE

PRACTICA La practica del día de hoy consistió en realizar los circuitos de media onda y onda completa con ayuda del programa crocodile. A continuación se muestran los esquemas de dichos circuitos. CIRCUITO DE MEDIA ONDA

Regional Distrito Capital Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información Sistema de Gestión de la Calidad

MANTENIMIENTO DE HARDWARE

CIRCUITO ONDA COMPLETA

Fecha: 17/07/08

Regional Distrito Capital Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información Sistema de Gestión de la Calidad

Fecha: 17/07/08

MANTENIMIENTO DE HARDWARE

MARCO TEORICO FRECUENCIA

Frecuencia, es una medida para indicar el número de repeticiones de cualquier fenómeno o suceso periódico en la unidad de tiempo. Para calcular la frecuencia de un evento, se contabilizan un número de ocurrencias de este teniendo en cuenta un intervalo temporal, luego estas repeticiones se dividen por el tiempo transcurrido. Según el Sistema Internacional, el resultado se mide en hertz (Hz), en honor a Heinrich Rudolf Hertz. Un hertz es aquel suceso o fenómeno repetido una vez por segundo, 2 Hz son dos sucesos (períodos) por segundo, 3 Hz son tres sucesos (períodos) por segundo, 4 Hz son cuatro sucesos (períodos) por segundo, 5 Hz son cinco sucesos (períodos) por segundo, con esto demostramos teóricamente que casi siempre hay una relación en el número de

Regional Distrito Capital Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información Sistema de Gestión de la Calidad

Fecha: 17/07/08

MANTENIMIENTO DE HARDWARE

Hertz con las ocurrencias. Esta unidad se llamó originariamente como ciclo por segundo (cps) y aún se sigue también utilizando. Otras unidades para indicar la frecuencia son revoluciones por minuto (rpm) y radianes por segundo (rad/s). Las pulsaciones del corazón o el tempo musical se mide como golpes por minuto (bpm, del inglés beats per minute).

Un método alternativo para calcular la frecuencia es medir el tiempo entre dos repeticiones (periodo) y luego calcular la frecuencia (f) recíproca de esta manera:

donde T es el periodo de la señal. FRECUENCIAS DE ONDA

2. Dos frecuencias, una de ritmo superior a la otra. La frecuencia tiene una relación inversa con el concepto de longitud de onda (ver gráfico 1 y 2), a mayor frecuencia menor longitud de onda y viceversa. La frecuencia f es igual a la velocidad v de la onda dividido por la longitud de onda λ (lambda):

En el caso especial de ondas electromagnéticas en el vacío, se tiene que v = c, siendo c la velocidad de la luz en el vacío, y por tanto se tiene:

Cuando las ondas viajan de un medio a otro, como por ejemplo de aire a agua, la frecuencia de la onda se mantiene

Regional Distrito Capital Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información Sistema de Gestión de la Calidad

Fecha: 17/07/08

MANTENIMIENTO DE HARDWARE

constante, cambiando sólo su longitud de onda y la velocidad. Aparte de que puede variar por el efecto Doppler, la frecuencia es una magnitud invariable en el universo. Es decir, no se puede modificar por ningún proceso físico excepto por su velocidad de propagación o longitud de onda... AMPLITUD En física la amplitud de un movimiento oscilatorio u ondulatorio es una medida de la variación máxima del desplazamiento u otra magnitud física que varía periódica o cuasiperiódicamente en el tiempo. AMPLITUD DE UNA ONDA Una perturbación física que se propaga en el espacio como una onda armónica puede modelizarse matemáticamente como una magnitud física cuyo valor varía con el tiempo y de un punto a otro del espacio según una ecuación del tipo:

Donde es la velocidad de propagación de la perturbación. Para una onda plana que se propaga en dirección x la solución de la ecuación anterior es:

Y en ese caso la amplitud se define como:

Usualmente la intensidad de una onda es una magnitud proporcional al promedio del cuadrado de la amplitud:

Para una onda periódica de período T:

Regional Distrito Capital Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información Sistema de Gestión de la Calidad

Fecha: 17/07/08

MANTENIMIENTO DE HARDWARE

UNIDADES DE LA AMPLITUD Las unidades de la amplitud dependen del fenómeno: 



En corriente alterna es usual usar la amplitud cuadrática media medida en voltios o amperios, según el aspecto de dicha corriente que se esté estudiando. En una onda electromagnética la amplitud está relacionada con la raíz cuadrada de la intensidad radiante y resulta estar relacionada con el campo eléctrico de dicha onda. En una onda luminosa importa además de la intensidad radiante la intensidad luminosa que usualmente se mide en candelas.



En una onda sonora la amplitud es la sobrepresión atmosférica y por tanto las unidades para la amplitud de una onda sonora pueden ser el pascal, el milibar o cualquier otra unidad de presión. Para una onda mecánica o una vibración la amplitud es un desplazamiento y tiene unidades de longitud. Si varías el control del Periodo (T) verás cómo varía la Frecuencia. Cuanto menor sea el periodo, mayor es la frecuencia y viceversa; son magnitudes inversamente proporcionales. Frecuencia es la medida que se emplea para indicar el número de repeticiones de cualquier fenómeno o suceso periódico en una unidad de tiempo. Período es el tiempo que se demora un evento repetitivo en competar su ciclo Frecuencia y Periodo son entre si, valores inversos

Regional Distrito Capital Centro de Gestión de Mercados, Logística y Tecnologías de la Información Sistema de Gestión de la Calidad

Fecha: 17/07/08

MANTENIMIENTO DE HARDWARE

Magnitudes importantes en todo movimiento ondulatorio: Periodo Frecuencia Amplitud Longitud de onda Velocidad de propagación

Tiempo que tarda una onda en pasar por un punto. Se representa por T Número de ondas que pasa por un punto cada segundo. Su valor es inverso al periodo: f=1/T La máxima elongación de la vibración que se propaga Distancia entre dos puntos de igual fase. Se representa por L Velocidad con que se desplazan las crestas de las ondas. Se cumple la relación: v =L/T o también v=L·f