Formas de Onda

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS – ESPE CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 1.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 17/05/17 DEPARTAMENTO

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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS – ESPE

CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 1.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 17/05/17

DEPARTAMENTO: ENERGÍA Y MECÁNICA CARRERA: MECATRÓNICA

GUÍA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO ASIGNATURA:

ELECTRÓNICA DE POTENCIA

PERIODO LECTIVO:

ABR – AGO 2017

NIVEL:

6

DOCENTE:

ING. ROSA GRANIZO

NRC:

1203

PRÁCTICA N°:

2

LABORATORIO DONDE SE DESARROLLARÁ LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA PRÁCTICA: TEMA DE LA RECTIFICADORES DE MEDIA ONDA NO CONTROLADOS PRÁCTICA: INTRODUCCIÓN: Rectificadores no controlados En general, se denomina rectificador al circuito que produce una salida continua a partir de una entrada de alterna. El término continua hace referencia al hecho de que la corriente fluye en un único sentido, y no a que la salida resultante contenga una única componente de frecuencia cero. Al contrario, un circuito rectificador produce una onda de salida con un número considerable de componentes alternas o armónicas que se requieren eliminar. Para hacer desaparecer este rizado de la salida se emplea un filtro paso bajo al final de la etapa rectificadora. Los rectificadores pueden dividirse en tres grandes grupos:   

Rectificadores no controlados, formados por diodos. No regulan la tensión de salida, que siempre tiene un valor positivo. Rectificadores semicontrolados, formados por diodos y tiristores. Regulan la tensión de salida en magnitud, pero no en polaridad. La tensión de salida siempre es mayor o igual a cero. Rectificadores controlados, que emplean tiristores. Regulan la tensión de salida en magnitud y polaridad controlando el momento de disparo de los tiristores. La tensión de salida puede ser menor, igual o mayor que cero.

Rectificadores monofásicos no controlados de media onda Dentro de los rectificadores no controlados, los rectificadores monofásicos de media onda son los más simples. Están formados por un único diodo en serie con la carga y la fuente. Su salida contiene rizado a la frecuencia alterna de entrada. Esto hace el filtrado más difícil que en otros montajes donde las frecuencias de rizado son múltiplos de la entrada. OBJETIVOS: OBJETIVO GENERAL Identificar las formas de onda del voltaje y corriente de rectificadores monofásicos no controlados de media onda mediante el empleo de cargas resistivas, inductivas y baterías en diferentes combinaciones de las mismas. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Emplear un software de simulación para construir los diferentes rectificados monofásicos no controlados de media onda.

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CARRERA: MECATRÓNICA

 

Identificar el principio de funcionamiento de los diferentes rectificadores de media onda no controlados. Determinar las características de la onda de salida de un rectificador de media onda no controlado.

EQUIPOS Y MATERIALES:         

Computador Simulador de circuitos (Multisim) Fuente de corriente alterna Diodos Resistencia de 1 ohm Resistencia de 10 ohm Fuente de corriente continua de 80 V Bobina de 5 Henrios Bobina de 100 mH

INSTRUCCIONES: Condiciones previas    

Para poder ingresar al laboratorio de electrónica de potencia, el estudiante deberá utilizar mandil. Cada alumno debe poseer los materiales solicitados (tabla con transformador, foco, bornes, lagartos, fusibles, portafusibles, material electrónico, etc.) Verificar el funcionamiento de los equipos disponibles en la mesa de trabajo. Comprobar que los accesorios de los equipos a utilizar (sondas de osciloscopio) estén completos y se encuentren en buen estado.

ACTIVIDADES POR DESARROLLAR: Rectificador con Carga Resistiva Elaborar mediante el empleo de un simulador el circuito rectificador monofásico no controlado de media onda con carga resistiva, de la siguiente figura.

Ilustración 1. Rectificador monofásico no controlado de media onda con carga resistiva

Una vez elaborado el circuito, se deberá obtener las formas de onda mediante el empleo de osciloscopios y puntas de prueba de corriente de:  Voltaje de la fuente de corriente alterna

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  

Voltaje en la resistencia Corriente de salida del circuito Voltaje ánodo – cátodo del diodo.

Ilustración 2. Rectificador monofásico no controlado de media onda con carga resistiva elaborado en Multisim. (Fuente: Autor)

Rectificador con Carga Resistiva Inductiva Elaborar mediante el empleo de un simulador el circuito rectificador monofásico no controlado de media onda con carga resistiva e inductiva, de la siguiente figura.

Ilustración 3. Rectificador monofásico no controlado de media onda con carga resistiva e inductiva.

Una vez elaborado el circuito, se deberá obtener las formas de onda mediante el empleo de osciloscopios y puntas de prueba de corriente de:  Voltaje de la fuente de corriente alterna  Voltaje de salida  Corriente de salida del circuito  Voltaje en la carga resistiva  Voltaje en la carga inductiva  Voltaje ánodo – cátodo del circuito

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CARRERA: MECATRÓNICA

Ilustración 4. Rectificador monofásico no controlado de media onda con carga resistiva e inductiva elaborado en Multisim

Rectificador monofásico no controlado de media onda con carga resistiva y f.e.m. Elaborar mediante el empleo de un simulador el rectificador monofásico no controlado de media onda con carga resistiva y f.e.m. de valor Vd (80 V) conectadas en serie, de la siguiente figura.

Ilustración 5. Rectificador monofásico no controlado de media onda con carga resistiva y f.e.m.

Una vez elaborado el circuito, se deberá obtener las formas de onda mediante el empleo de osciloscopios y puntas de prueba de corriente de:  Voltaje de la fuente de corriente alterna  Voltaje en la fuente de corriente continua  Voltaje de salida  Corriente de salida del circuito  Voltaje ánodo – cátodo del circuito

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CARRERA: MECATRÓNICA

Ilustración 6. Rectificador monofásico no controlado de media onda con carga resistiva y f.e.m. elaborado en Multisim

Rectificador monofásico no controlado de media onda con carga inductiva, resistiva y f.e.m. Elaborar mediante el empleo de un simulador el circuito rectificador monofásico no controlado de media onda donde la carga se encuentra formada por una bobina, una resistencia y una f.e.m. de valor Vd (80 V) conectadas en serie., de la siguiente figura.

Ilustración 7. Rectificador monofásico no controlado de media onda con carga inductiva y f.e.m.

Una vez elaborado el circuito, se deberá obtener las formas de onda mediante el empleo de osciloscopios y puntas de prueba de corriente de:  Voltaje de la fuente de corriente alterna  Voltaje en la fuente de corriente continua  Voltaje en la carga inductiva  Corriente de salida del circuito  Voltaje de salida  Voltaje ánodo – cátodo del circuito

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Ilustración 8. Rectificador monofásico no controlado de media onda con carga inductiva, resistiva y f.e.m. elaborado en Multisim

Rectificador monofásico no controlado de media onda con diodo de libre circulación Elaborar mediante el empleo de un simulador el circuito rectificador monofásico no controlado de media onda con diodo de libre circulación, con objeto de conseguir corriente continua en la carga durante todo el periodo, se añade a los montajes anteriores un segundo diodo D2, denominado diodo de libre circulación, por el que circulará la corriente i0 cuando el diodo principal D1 esté cortado mostrado en la siguiente figura.

Ilustración 9. Rectificador monofásico no controlado de media onda con diodo de libre circulación.

Una vez elaborado el circuito, se deberá obtener las formas de onda mediante el empleo de osciloscopios y puntas de prueba de corriente de:  Voltaje de la fuente de corriente alterna  Voltaje de salida  Corriente de salida del circuito

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CARRERA: MECATRÓNICA

Ilustración 10. Rectificador monofásico no controlado de media onda con diodo de libre circulación elaborado en Multisim

Rectificador monofásico no controlado en puente Ls=0 Elaborar mediante el empleo de un simulador un rectificador monofásico no controlado en puente con carga RL. En él se ha supuesto que la relación L/R es muy grande, por lo que la corriente que circula por la carga i0, se considera constante e igual a I0.

Ilustración 11. Rectificador monofásico no controlado de media onda con diodo de libre circulación.

Una vez elaborado el circuito, se deberá obtener las formas de onda mediante el empleo de osciloscopios y puntas de prueba de corriente de:  Voltaje de la fuente de corriente alterna  Voltaje en la salida  Corriente en el diodo D1  Corriente en el diodo D4  Corriente en la entrada del circuito  Voltaje de salida  Voltaje ánodo – cátodo del circuito

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CARRERA: MECATRÓNICA

Ilustración 12. Rectificador monofásico no controlado de media onda con diodo de libre circulación elaborado en Multisim

Rectificador monofásico no controlado en puente Ls≠0 Elaborar mediante el empleo de un simulador rectificador monofásico no controlado en puente Ls≠0, donde se tiene en cuenta en el análisis la reactancia Ls de la fuente de alimentación. Se supone que la carga es altamente inductiva, por lo que la intensidad que circula por ella es prácticamente constante y de valor I0.

Ilustración 13. Rectificador monofásico no controlado en puente con reactancia en la fuente.

Una vez elaborado el circuito, se deberá obtener las formas de onda mediante el empleo de osciloscopios y puntas de prueba de corriente de:  Voltaje de la fuente de corriente alterna  Voltaje en la salida  Corriente en el diodo D1  Corriente en el diodo D4  Corriente en la entrada del circuito  Voltaje de salida  Voltaje ánodo – cátodo del circuito

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Ilustración 14. Rectificador monofásico no controlado en puente con reactancia en la fuente elaborado en Multisim

RESULTADOS OBTENIDOS: Una vez elaborado los diferentes circuitos en el simulador, se obtuvieron las siguientes formas de onda. Rectificador con Carga Resistiva 

Voltaje de la fuente de corriente alterna

Ilustración 15. Forma de onda del voltaje de entrada.

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Voltaje en la resistencia

Ilustración 16. Voltaje en la resistencia



Corriente de salida del circuito

Ilustración 17. Corriente de salida del circuito



Voltaje ánodo – cátodo del diodo.

Ilustración 18. Voltaje ánodo – cátodo del diodo.

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Rectificador con Carga Resistiva Inductiva 

Voltaje de la fuente de corriente alterna

Ilustración 19. Voltaje de la fuente de corriente alterna



Voltaje de salida

Ilustración 20. Voltaje de salida



Corriente de salida del circuito

Ilustración 21. Corriente de salida del circuito

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Voltaje en la carga resistiva

Ilustración 22. Voltaje en la carga resistiva



Voltaje en la carga inductiva

Ilustración 23. Voltaje en la carga inductiva



Voltaje ánodo – cátodo del circuito

Ilustración 24. Voltaje ánodo – cátodo del circuito

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Rectificador monofásico no controlado de media onda con carga resistiva y f.e.m. 

Voltaje de la fuente de corriente alterna y en la fuente de corriente continua

Ilustración 25. Voltaje de la fuente de corriente alterna y en la fuente de corriente continua



Voltaje de salida

Ilustración 26. Voltaje de salida



Corriente de salida del circuito

Ilustración 27. Corriente de salida del circuito

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CARRERA: MECATRÓNICA



Voltaje ánodo – cátodo del circuito

Ilustración 28. Voltaje ánodo – cátodo del circuito

Rectificador monofásico no controlado de media onda con carga inductiva, resistiva y f.e.m. 

Voltaje de la fuente de corriente alterna y en la fuente de corriente continua

Ilustración 29. Voltaje de la fuente de corriente alterna y en la fuente de corriente continua



Voltaje en la carga inductiva

Ilustración 30. Voltaje en la carga inductiva

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Corriente de salida del circuito

Ilustración 31. Corriente de salida.



Voltaje de salida

Ilustración 32. Voltaje de salida



Voltaje ánodo – cátodo del circuito

Ilustración 33. Voltaje ánodo – cátodo del circuito

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Rectificador monofásico no controlado de media onda con diodo de libre circulación 

Voltaje de la fuente de corriente alterna

Ilustración 34. Voltaje de la fuente de corriente alterna



Voltaje de salida

Ilustración 35. Voltaje de salida



Corriente de salida del circuito

Ilustración 36. Corriente de salida del circuito

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Rectificador monofásico no controlado en puente Ls=0 

Voltaje de la fuente de corriente alterna

Ilustración 37. Voltaje de la fuente de corriente alterna



Voltaje en la salida

Ilustración 38. Voltaje en la salida



Corriente en el diodo D1

Ilustración 39. Corriente en el diodo D1

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Corriente en el diodo D4

Ilustración 40. Corriente en el diodo D4



Corriente en la entrada del circuito

Ilustración 41. Corriente en la entrada del circuito



Voltaje ánodo – cátodo del circuito

Ilustración 42. Voltaje ánodo – cátodo del circuito

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Rectificador monofásico no controlado en puente Ls≠0 

Voltaje de la fuente de corriente alterna

Ilustración 43. Voltaje de la fuente de corriente alterna



Voltaje en la salida

Ilustración 44. Voltaje en la salida



Corriente en el diodo D1

Ilustración 45. Corriente en el diodo D1

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Corriente en el diodo D4

Ilustración 46. Corriente en el diodo D4



Corriente en la entrada del circuito

Ilustración 47. Corriente en la entrada del circuito



Voltaje ánodo – cátodo del circuito

Ilustración 48. Voltaje ánodo – cátodo del circuito

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CARRERA: MECATRÓNICA

CONCLUSIONES:   

El empleo de una herramienta de simulación facilita la visualización del comportamiento de ciertos parámetros (voltaje, corriente) dentro de un rectificador no controlado. Un rectificador es un circuito que produce una salida continua a partir de una entrada de alterna. El término continua hace referencia al hecho de que la corriente fluye en un único sentido, y no a que la salida resultante contenga una única componente de frecuencia cero. Un circuito rectificador produce una onda de salida con un número considerable de componentes alternas o armónicas que se requieren eliminar. Para hacer desaparecer este rizado de la salida se emplea un filtro paso bajo al final de la etapa rectificadora.

RECOMENDACIONES:  Para obtener un resultado adecuado en las simulaciones, se deben emplear elementos ideales.  Para el análisis de corrientes se deben emplear puntas de prueba de corriente conectadas a un osciloscopio o realizar un análisis de transitorios dentro de las opciones de simulación de Multisim.  Utilizar la herramienta graficadora para observar valores en los ejes para facilitar la lectura de valores correspondientes a las diferentes gráficas. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y DE LA WEB:

Maloney, T. (2006). Electrónica industrial moderna. México D.F: Pearson.

FIRMAS

F: …………………………………………. Nombre: ING. Rosa Granizo DOCENTE

F: ………………………………………….

F: ……………………………………………..

Nombre:

Nombre: Ing. Mayra Erazo

COORDINADOR DE ÁREA DE CONOCIMIENTO

JEFE DE LABORATORIO