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• Rosa Camasca Tijero

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

LAB. DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA)

FACULTAD DE ING. ELECTRÓNICA Y ELECTRICA

CURSO

:

PROFESOR

:

ING. ELOY MORALES

HORARIO

:

JUEVES DE 8-10 PM

TRABAJO

:

INFORME 2

TEMA

:

RECTIFICADORES Y FILTROS

ALUMNOS

CIRCUITOS ELECTRONICOS I

CODIGO

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

LAB. DE CIRCUITOS ELECTRONICOS I

Ciudad Universitaria, miércoles 18 de setiembre del 2014

RECTIFICADORES Y FILTROS I.-OBJETIVO: En la presente experiencia nos dedicamos al estudio, y verificación experimentalmente de los diferentes modelos de rectificadores y sus tipos de filtros. II.-INFORMACION TEORICA: 1.-Rectificación: La rectificación es un método que nos permite convertir la corriente alterna en corriente continua, el diodo en esta aplicación se llama comúnmente “rectificador”. Existen varios tipos de circuitos para realizar la rectificación, los más comunes son: a.-Rectificador de media onda: Polarización del diodo en sentido directo Durante el semiciclo positivo el diodo queda polarizado en directo, permitiendo el paso de la corriente a través de él. Ver figura 1.1.

Fig 1.1

Si el diodo es considerado como ideal, este se comporta como un cortocircuito, (ver figura 1.2), entonces toda la tensión del secundario aparecerá en la resistencia de carga.

Fig 1.2

Polarización del diodo en sentido inverso Durante el semiciclo negativo, la corriente suministrada por el transformador querrá circular en sentido opuesto a la flecha del diodo. Si el diodo es considerado ideal entonces este actúa como un circuito abierto y no habrá flujo de corriente,

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Fig1.3

La forma de onda de salida de un rectificador de 1/2 onda será como se muestra en la siguiente figura 1.5.

Fig 1.4

Fig 1.5.Muestra ½ onda rectificada

Vm (voltaje máximo en el resistor) = Vm’ – 0.7v. Vcd (voltaje continuo) = Vm’-0.7v Π b.- Rectificador de onda completa 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. Ver figura 1.6.

Fig 1.6

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Durante el semiciclo positivo (ver Vin color rojo) el diodo D1 conduce. La corriente pasa por la parte superior del secundario del transformador, por el diodo D1 por RL y termina en tierra. El diodo D2 no conduce pues está polarizado en inversa. Durante el semiciclo negativo (ver Vin color azul) el diodo D2 conduce. La corriente pasa por la parte inferior del secundario del transformador, por el diodo D2 por RL y termina en tierra. 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 siguiente gráfico:

Fig 1.7.Muestra las ondas rectificadas completas

2.-Filtros: Se usa para “aplanar” la señal de salida del proceso de rectificación, y poder obtener un voltaje continuo sin pulsos, para este proceso se usa los condensadores que nos van a dar un voltaje de rizado. También se pueden usar bobinas de choque. a) Para media onda

Fig.2.1

Voltaje de rizado

Fig.2.2

Vr = Icc/FC

(Voltaje de rizado).

Vcc= Vm – Icc/2FC (Voltaje en corriente continua del rizado). r= 1/3.464FCR

b)

Para

(Factor de rizado).

onda

completa

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Fig 2.3.Muestra el circuito para una onda completa

Vr = Icc/2FC

(Voltaje de rizado).

Vcc= Vm – Icc/4fC (Voltaje en corriente continua del rizado). r= 1/6.928FCR

(Factor de rizado).

III.-INFORME FINAL: 1.-Resultados experimentales: Circuito 1 D1

Tx

Vo

C

R1 1k

Datos obtenidos 1kΩ C

10kΩ

Sin C 15,2V

100µF 2,4V

2200 µF

Sin C 16V

100µF 1V

2200 µF 1,6V

6,32V

0,65V

0,107V

6,38V

6,32V

0,37V

5,23V

14,95V

15,36V

5,29V

15,29V

13,58V

6,03V

6,01V

6V

5,98V

6,03V

6,03V

5mA

14,5mA

20mA

0,6mA

6mA

150Ma

Tabla 1

El presente circuito es un rectificador de media onda en el cual podemos observar que cuando la capacitancia es mayor el voltaje pico a pico se reduce provocando un rizado

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en el voltaje de salida Vo también podemos ver que la corriente y voltaje en DC aumenta cuando la capacitancia es cada vez mayor.

Circuito 2 D1

Tx

Vo

D2

C

R1 1k

Datos obtenidos: 1kΩ C

10kΩ

Sin C 8V

100µF 0,5V

2200 µF 0,1V

Sin C 8,5V

100µF 30mV

2200 µF 6mV

2,73V

0,144V

0,03V

2,75V

8,66mV

1,73mV

5,26V

8,03V

8,08V

5,42V

8,38V

8,39V

6,44V

6,44V

6,44V

6,44V

6,44V

6,44V

5,2mA

8mA

8mA

0,5mA

0,8mA

0,8mA

Tabla 2

El circuito anterior es de onda completa con derivación central, podemos observar que los rizados son muchos menores en comparación al circuito 1 pero podemos también darnos cuenta que al conectar una capacitancia en paralelo el voltaje y corriente en dc se va a tratar de quedar en forma estable para cualquier tipo de capacitancia y no va ah ver mucha variación en los valores

Circuito 3:

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D2

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mA

Tx

Vo

C

R1 1k

Datos obtenidos: 1kΩ C

10kΩ

Sin C 16V

100µF 1V

2200 µF 52mV

Sin C 16,5V

100µF 110mV

2200 µF 7mV

5,45V

0,28V

15mV

5,53V

31,7V

2mV

10,54V

16,14V

16,35V

10,76V

16,63V

16,62V

12,89V

12,89V

12,86V

12,86V

12,86V

12,86V

10,5mA

16mA

16,5mA

1mA

1,6mA

1,6mA

Tabla 3

Este es un circuito con un puente de diodos y sin derivación central en el cual podemos sacar las mismas observaciones del circuito anterior pero con una especial diferencia la cual es que los valores que hemos obtenidos en este circuito es el doble de los anteriores. Circuito 4:

D1

Tx

D3

D2

D4

Datos obtenidos:

mA

L

C1

C2

Vo

R1 1k

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C1,C2

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Sin C1,C2

SinC1,C2=100µ C1=470µF,C2=100 C1=1000µF,C2=220 F µF 0µF

160Ω

160 Ω

1K Ω

10mv

1K Ω

160 Ω

1K Ω

160 Ω

1K Ω

1mV

1,5mV

4mV

0,04mV

2,5mV

2mV

72,3

41,2V

0,48V

0,39V

0,27m V

0,79m V

9,39m V

0,5mV

0,13mV

2,1mV

12,8V

12,84 V

12,84 V

12,84V

12,62V

12,62V

12,63V

12,68V

2,8µA

0,34µ A

1,7 µA

0,8 µA

58 µA

0,5 µA

0,8 µA

2 µA

Tabla 4

Este es un circuito de filtrado con una inductancia y dos condensadores los cuales hacen que la corriente y el voltaje no varíen demasiado también podemos observar de que los valores medidos son mucho menores en comparación a los anteriores esto es debido a la impedancia resultante tanto de la resistencia la bobina y los condensadores. 2.- Coincidencias y diferencias obtenidas entre los rectificadores de la figura 2 y 3. Coincidencias:  Son rectificadores de onda completa.  Los dos son circuitos de filtrado del voltaje de salida.  Trabajan con diodos y un condensador.  Las impedancias resultantes van a ser las mismas en los dos casos. Diferencias:  En el circuito de la figura 2 es necesario la derivación central ya que esto permite un desfasaje de 180º haciendo la conducción en cada ciclo tanto negativo como positivo para cada uno de los dos diodos. En el circuito de la figura 3 no es necesaria la derivación central ya que atraves del puente de diodos se puede fijar un desfasaje en la señal haciendo que solo entre la señal por la parte positiva.

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 Una de las características físicas es que en el circuito 2 solo se usa dos diodos y el transformador usado debe de tener necesariamente una derivación central muy por el contrario en el circuito 3 se usan cuatro diodos y el trasformador usado no es necesario que tenga una derivación central.  Una de las diferencias más sobresalientes que hemos notado es que en el circuito de la figura 3 los valores obtenidos son mucho mayores que los de la figura 2 llegando a ser el doble de esos datos.

3. Presentar algunos otros tipos de filtros, indicando las ventajas y desventajas. Es muy útil cuando tienes un circuito digital controlando relés, en ocasiones estos relés crean ruidos en la alimentación provocando el mal funcionamiento del circuito digital, con una sección de este filtro para la alimentación digital queda solucionado el problema. La desventaja principal del filtro RC es la pérdida de tensión en cada resistencia. Esto quiere decir que el filtro RC es adecuado solamente para cargas pequeñas. D1

R1

C1

C2

D2

Cuando la corriente por la carga es grande, los filtros LC de la figura presentan una mejora con respecto a los filtros RC. De nuevo, la idea es hacer que el rizado aparezca en los componentes en serie, las bobinas en este caso. Además, la caída de tensión continua en las bobinas es mucho menos porque solo intervienen la resistencia de los arrollamientos. Los condensadores pueden ser de 1000 µF y las bobinas cuanto más grandes mejor. Normalmente estas últimas suelen ocupar casi tanto como el transformador y, de hecho, parecen transformadores, menos mal que con una sola sección ya podemos reducir el rizado hasta niveles bajísimos.

R2

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L1

C1

C2

5.-Formulas del rizado para los tipos de la figura 4, comparando con las mediciones obtenidas. r

VoltajedeR izado V r ( rms )  *100 VoltajeDC V DC

V r ( rms )  V r ( rms ) 

I DC *V DC 4 3 * fC *V m Vr ( p  p) 2 3

5.-Formulas del rizado para los tipos de la figura 4, comparando con las mediciones obtenidas. r

VoltajedeR izado V r ( rms )  *100 VoltajeDC V DC

V r ( rms )  V r ( rms ) 

I DC *V DC

V0 DC  I 0 DC * RL

4 3 * fC *V m Vr ( p  p) 2 3

Luego aplicamos esta formula solo en los casos que se utilizo el condensador filtrar la onda rectificada). Para: C2 =100µf y RL=100  1mV  2.887 * 10  4 v 2 3 2.887 * 10  4 r * 100  106.93% 0.27 * 10  3

Vr ( rms ) 

(para

R1

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Para: C2 =100µf y RL=1K  1.5mV  4.33 * 10  4 v 2 3 4.33 * 10  4 r * 100  54.8% 0.79 * 10  3

Vr ( rms ) 

Para: C1=470 µf, C2 =100µf y RL=100  4mV  1.15 * 10  3 v 2 3 1.15 * 10  3 r * 100  12.24% 9.39 * 10  3

Vr ( rms ) 

Para: C1=470 µf, C2 =100µf y RL=1k  0.04v  0.012v 2 3 0.012 r * 100  240% 0.5 * 10  3

Vr (rms ) 

Para: C1=1000 µf, C2 =2200µf y RL=100  2.5mV  7.22 * 10  4 v 2 3 7.22 *10 4 r * 100  555.38% 0.13 * 10  3

Vr ( rms ) 

Para: C1=1000 µf, C2 =2200µf y RL=1K  2mV  5.77 * 10  4 v 2 3 5.77 * 10 4 r * 100  27.48% 2.1 * 10 3

Vr ( rms ) 

Se observa que los resultados son casi iguales con un pequeño margen de error.

6.-Características de los transformadores utilizados en la experiencia anterior formulando a su vez algunas apreciaciones y recomendaciones de uso.

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Fig. d

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.Muestra un transformador y sus partes.

-Un transformador posee dos bobinados, uno primario y uno secundario que se arrollan sobre un núcleo magnético común, formado por chapas magnéticas apiladas. -Por el bobinado primario se conecta la tensión de entrada (220voltios/60Hz), y por el secundario obtendremos la tensión de salida de 12 voltios, (6-6 en cada extremo). -El mismo transformador puede actuar como elevador o reductor. -El transformador es considerado como una máquina eléctrica estática, que es capaz de cambiar la tensión e intensidad en corriente alterna sin modificar la frecuencia ni la potencia transferida. -Gracias al transformador se puede aumentar la tensión antes de transportar la energía a grandes distancias por líneas de alta tensión, con el fin de reducir la intensidad. -La potencia nominal de un transformador monofásico es el producto de su tensión nominal primaria por la corriente primaria: Sn = Vn x In -Se entiende por tensiones y corrientes nominales los valores para los cuales ha sido proyectado el transformador. -La potencia nominal de un transformador es un valor de referencia y está fijado desde un punto de vista térmico. -Cuando nosotros exigimos a un transformador que trabaje a una potencia superior a la nominal, este se calienta excesivamente.

APRECIACIONES:

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También es importante conocer los datos característicos que es necesario aportar para realizar la adquisición de un transformador para una determinada aplicación. -Seguidamente indicamos los más relevantes: 

Potencia nominal en KVA.



Tensión primaria y secundaria.



Regulación de tensión en la salida.



Grupo de conexión.



Frecuencia.



Normas de aplicación.



Temperatura máxima ambiente.



Altitud de instalación sobre el nivel del mar.



Accesorios principales.



Instalación interior o intemperie.

RECOMENDACIONES: Tener cuidado de no hacer corto entre sus terminales por que podría provocar que explote, cuando esta enchufado. No aplicar más de la potencia especificada por que se puede recalentar.