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• Alan De Ochoa

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Diseño de sistemas electrónicos de potencia

Reporte 1: Rectificadores con diodos Nombre: Matrícula:

Carrera: IMTC

Hora: V6 Frecuencia: L-M-V MC. Fernando Treviño Martínez

Fecha de entrega: 8 de marzo del 2018 San Nicolás de los Garza, Nuevo León.

Objetivo El objetivo del reporte es poder identificar los diferentes tipos de circuitos rectificadores, para poder saber cuando utilizarlos dependiendo de sus características.

Procedimiento Para la realización de este trabajo se realizó una búsqueda en distintas fuentes (mencionadas en la sección de bibliografía), tomando como base la información presentada

en el libro de Rashid, pero aportando la información brindada por sitos webs con información confiable. Lo siguiente fue organizar la información y complementarla con las imágenes que se presentan, de manera que fuera agradable para el lector. A continuación, se presentarán algunos circuitos rectificadores con información básica y algunos datos específicos que nos ayudarán a diferenciarlos a los unos de los otros.

Resultados Circuito rectificador monofásico de media onda La principal función de un rectificador es convertir corriente alterna en corriente continua, es decir, convertir una señal alterna cuyo valor medio es nulo, en una señal continua con valor medio no nulo. Tienen aplicaciones hasta un nivel de potencia de 15kW.

Aplicaciones El rectificador de media onda lo podemos encontrar en la práctica realizando funciones de baja potencia. Se puede afirmar que actualmente el uso de este tipo de circuitos es un poco limitado pero su estudio y comprensión ofrece al estudiante una base de comprensión de circuitos electrónicos, que le facilitará la comprensión de otros circuitos más complejos. El rectificador de media onda es un circuito empleado para eliminar la parte negativa o positiva de una señal de corriente alterna de lleno conducen cuando se polarizan inversamente. Además, su voltaje es positivo. Este rectificador no es muy eficiente debido a que durante la mitad de cada ciclo la entrada se bloquea completamente desde la salida, perdiendo así la mitad de la tensión de alimentación.

Funcionamiento Es construido con un diodo ya que este puede mantener el flujo de corriente en una sola dirección, se puede utilizar para cambiar una señal de CA a una de CC. Cuando la tensión de entrada es positiva, el diodo se polariza en directo y se puede sustituir por un corto circuito. Si la tensión de entrada es negativa el diodo se polariza en inverso y se puede remplazar por un circuito abierto. Por tanto, Funcionamiento del rectificador de media onda cuando el diodo se

polariza en directo, la tensión de salida a través de la carga se puede hallar por medio de la relación de un divisor de tensión. Sabemos además que el diodo requiere 0.7 voltios para polarizarse, así que la tensión de salida está reducida en esta cantidad (este voltaje depende del material de la juntura del diodo). Cuando la polarización es inversa, la corriente es cero, de manera que la tensión de salida también es cero.

Parámetros de rendimiento

Rectificador onda completa con transformador con derivación central Tiene aplicaciones hasta un nivel de potencia de 15kW.

Funcionamiento Este tipo de rectificador necesita un transformador con derivación central. La derivación central es una conexión adicional en el bobinado secundario del transformador, que divide la tensión (voltaje) en este bobinado en dos voltajes iguales. Esta conexión adicional se pone a tierra. Durante el semiciclo positivo de la tensión en corriente alterna. El diodo D1 no conduce pues está polarizador en inversa. Ambos ciclos del voltaje de entrada son aprovechados y el voltaje de salida se verá como en el gráfico:

Si a RL se le pone en paralelo un condensador, el voltaje de salida se verá como en la siguiente figura (línea negra).

A la variación del voltaje (∆v) en los terminales del condensador / capacitor debido a la descarga de este en la resistencia de carga se le llama tensión de rizado. La magnitud de este rizado dependerá del valor de la resistencia de carga y al valor del capacitor. Si se comparar este diagrama con su correspondiente de rectificación de 1/2 onda, se puede ver que este circuito tiene un rizado de mayor frecuencia (el doble), pero es menor. En cada semiciclo el transformador entrega corriente (a través de los diodos D1 y D2) al condensador C y a la resistencia RL, Esto sucede mientras las ondas aumentan su valor hasta llegar a su valor pico (valor máximo), pero cuando este valor desciende es el condensador el que entrega la corriente a la carga.

Aplicaciones El rectificador de onda completa es muy utilizado en circuitos electrónicos dígase radiorreceptores, televisores, computadoras, equipos de video, entre otros. Estamos hablando de circuitos que por sus características necesitan una alimentación que no produzca ruidos en sus sistemas y que permitan a la parte analítica su correcto desempeño.

Parámetros de rendimiento

Rectificador trifásico en puente Este tipo de rectificador se utiliza en aplicaciones de alta potencia ya que tienen el más alto factor de utilización del transformador para un sistema trifásico. Es un rectificador de onda completa, y puede operar con o sin transformador, y produce rizos de seis pulsos en el voltaje de salida Los diodos se numeran en el orden de las secuencias de conducción y cada uno conduce durante 120°. La secuencia de conducción para los diodos es D1-D2,D3-D2,D3-D4,D5-D6 y D1-D6. El par de diodos conectados entre el par de líneas de alimentación que tienen el mayor voltaje instantáneo de línea a línea es el que conduce. El voltaje de línea a línea es raíz de tres veces el voltaje de fase, para una fuente trifásica conectada en Y.

Diagrama

Contenido armónico La siguiente ecuación indica el contenido armónico de un rectificador trifásico en puente

𝑽𝑳(𝒕) = 𝟎. 𝟗𝟓𝟒𝟗𝑽𝒎(𝟏 +

𝟐 𝟐 𝒄𝒐𝒔𝟔𝒘𝒕 − 𝒄𝒐𝒔𝟏𝟐𝒘𝒕+. .. 𝟑𝟓 𝟏𝟒𝟑

La sexta armónica es la dominante. El valor rms de un voltaje sinusoidal es uno raíz cuadrada de dos veces su magnitud de pico, y el rms de la sexta armonica es 𝑉6 = 0.9549𝑉𝑚 𝑥 2/(35 𝑥 √2 = 6.56. 𝐴 𝑠𝑖𝑒𝑛𝑑𝑜 𝑠𝑢 𝑓𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑓6 = 6𝑓 = 360 𝐻𝑧.

Ventajas Es eficiente en aplicaciones en las cuales tanto los requerimientos de voltaje y corriente de CD son altos.

Parámetros de rendimientos

Rectificadores polifásicos en estrella Ya se menciono en anteriores rectificadores que sus aplicaciones eran hasta un nivel de potencia de 15kW. Para mayores potencias se usan rectificadores trifásicos y polifásicos. La serie de Fourier de voltaje de salida indica que la salida contiene armónicas, y que la frecuencia de la componente fundamental es el doble que la de la fuente. En adición a la mayor potencia de salida de los rectificadores polifásicos, también aumenta la frecuencia fundamental de las armonicas y es q veces la frecuencia de la fuente (qf). A este rectificador también se le llama rectificador en estrella. El circuito rectificador se puede extender a multiples fases, si se tienen devanados polifásicos en el secundario del transformador. Se puede considerar que este circuito equivale a q rectificadores monofásicos de media onda y que es del tipo de media onda. El k-ésimo diodo conduce durante el lapso en que el voltaje de la k-esima fase es mayor que el de las otras fases. El Angulo de conducción del diodo 2*pi/q.

Parámetros de rendimiento

Conclusión Los rectificadores son un tipo de circuito destinado a convertir la corriente alterna (AC) en corriente continua (DC), los cuales son ampliamente utilizados en la industria para alimentar motores de corriente continua de altas potencia, así como; su uso en los equipos electrodomésticos para la alimentación de sus diferentes circuitos. Su componente fundamental para diseñarlos son los diodos rectificadores. Los circuitos rectificadores pueden clasificarse según: Señal de alimentación  Rectificador monofásico  Rectificador trifásico Tipo de rectificación

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Media onda Onda completa

Los tipos que se mencionan en este trabajo son influenciados en gran parte por el libro de Rashid (Revisar la sección de fuentes bibliográficas), en el se mencionan los rectificadores monofásicos de media onda que no es muy utilizado debido a que se pierde la otra mitad de la onda y es más bien utilizado para cuestiones de aprendizaje. También esta presente la versión de rectificador monofásico de onda completa, en este ya podemos observar un mayor rango de aplicaciones debido a que utiliza como su nombre lo dice, toda la onda. Sus aplicaciones van hasta los 15kW. Este circuito no es para una gran potencia, si se quiere trabajar con altas potencias entonces podemos hacer uso de los otros dos rectificadores mencionados por Rashid, los cuales son, el polifásico en estrella y el rectificador trifásico tipo puente. Con estos dos podemos tener potencias más altas que nos facilitaran su aplicación a dispositivos diferentes a los mencionados en los rectificadores monofásicos. El uso de una mayor potencia se debe a que cuentan con más de una fase y es ahí donde radican las propiedades de estos.

Bibliografía Rectificador de onda completa - EcuRed. (2019). Retrieved from https://www.ecured.cu/Rectificador_de_onda_completa#Uso_de_los_rectificadores_de_onda_comple ta Rectificador onda completa con transformador con derivación central - Electrónica Unicrom. (2019). Retrieved from https://unicrom.com/rectificador-onda-completa-con-transformador/ Rectificación de media onda no controlada con carga resistiva - Wikiversidad. (2019). Retrieved from https://es.wikiversity.org/wiki/Rectificaci%C3%B3n_de_media_onda_no_controlada_con_carga_resisti va

Rectificadores monofasicos y polifasicos. (2019). Retrieved from https://www.academia.edu/6289435/Rectificadores_Monof%C3%A1sicos_y_Polif%C3%A1sicos Rashid, M. Power electronics (3rd ed., pp. 6-122). Pearson.