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Universidad de Santiago de Chile Departamento de ingeniería Eléctrica Laboratorio de Electrónica Industrial

Experiencia Nº 3:

“PUENTE RECTIFICADOR DE SEIS PULSOS CON DIODOS” Profesora: Carolina Lagos Fecha de realización: 02/01/2012 Fecha de entrega: 16/01/2012 Integrantes: Magdiel Arias Felipe Liberona

INTRODUCCIÓN TEÓRICA El rectificador de 6 pulsos opera de acuerdo a una secuencia de disparos elegida, disparando simultáneamente de a dos diodos; entonces el voltaje será la diferencia de voltaje de las dos fases de los diodos disparados y esto ocurrirá 6 veces en un periodo la secuencia elegida es la siguiente: D1D5

D1D6

D2D6

D2D4

D3D4

D3D5

Voltaje de Entrada Observando la figura podemos ver que la corriente de entrada de la fase R (Ir) es igual a la corriente del diodo 1 (Id1) menos la corriente del diodo 4 (Id4), es decir:

Ir  Id1  Id 4

En los primeros dos pulsos D1 conduce y D4 no, esto nos da que Ir es igual a Id1 y el voltaje en la carga será:

Vc arg a  Vr  Vs

para el primer pulso

Vc arg a  Vr  Vt

para el segundo pulso

Si ha estos valores los dividimos por la carga, en este caso R, nos dará la corriente Id1

Ir  Id1 

Vc arg a R

Para el tercer pulso la corriente Ir es igual a cero, ya que ni D1 ni D4 conducen

Ir  0

Para el cuarto y quinto pulso Ir será igual a –Id4 y esta será igual al voltaje en la carga dividido por la resistencia:

Vc arg a  Vs  Vr para el cuarto pulso Vc arg a  Vt  Vr para le quinto pulso

Ir   Id 4 

Vc arg a R

Para el sexto pulso Ir será igual a cero

Ir  0

Si medimos con el osciloscopio en la resistencia de 1Ω veremos la forma del voltaje de entrada, ya que será igual a la de la corriente Ir ( Grafico 1) Para la carga R-L se usa el mismo análisis anterior pero esta vez la carga será:

Z  R  WL

Esto produce un atraso en la corriente lo que afecta a la forma de onda del voltaje, ya que sus valores serán menores pero su forma será parecida; pero será más liza a medida que se aumente el valor de la inductancia (Grafico 2)

Voltaje en la carga El voltaje en la carga será igual a la suma de los tres voltajes de entrada para un periodo, siguiendo la secuencia dada para el disparo de los diodos los pulsos será:

Vc arg a  Vr  Vs 2º pulso Vc arg a  Vr  Vt 3º pulso Vc arg a  Vs  Vt 4º pulso Vc arg a  Vs  Vr 5º pulso Vc arg a  Vt  Vr 6º pulso Vc arg a  Vt  Vs 1º pulso

Voltaje medio en la carga Para cualquiera de las cargas que se conecten a rectificador de 6 pulsos el voltaje medio será igual a:    2  1  Vocc  6     Vr  Vs  dwt  2    6      2  1  Vocc  6     3  V max sen ( wt  30)  dwt  2    6   

6  3  V max Vocc  ( cos(wt  30)) 2 2  6 6  3  V max   ( cos(  30)  cos(  30)) 2  2 6 6  3  V max Vocc  2  Vocc 

Y usando la expresión de la corriente de carga media, podremos obtenerla:

Iocc 

Vocc R

Armónicas en el Rectificador Trifásico de 6 pulsos La serie de Fourier de una señal o función periódica X( t ) tiene la siguiente expresión: 

x(t )  a0   (an cos( n 1

2nt 2nt )  bn sen ( ) T T

Donde: T= período de la función n = orden de la armónica a0 = valor medio de la función an, bn = coeficientes de las series, amplitudes de las componentes rectangulares

El vector armónico correspondiente es:

An n  an  jbn Con magnitud:

An  an2  bn2 Y el ángulo de fase

b   n  tan 1  n   an  Considerando la frecuencia f (HZ) y la frecuencia angular ω definida por :

  2f 

2 T

Los coeficientes de Fourier se calculan de acuerdo a las siguientes expresiones: 

1 a0  X (t )  d (t )  2  

1 an   X (t )  cos(nt )  d (t )   

1 bn   X (t )  sen(nt )  d (t )   Factores de distorsión: Distorsión individual de Voltajes:

Dvh 

Vh *100% V1

Donde: Vh = amplitud o valor efectivo de la armónica h-ésima V1 = amplitud o valor efectivo de la fundamental

Distorsión Total de Voltajes:

THDv 

V h2

V1

2 h

*100%

La distorsión armónica total (Total Harmonic Distortion, THD) da una medida del grado de distorsión de la variable. En una señal sinusoidal THD = 0. En cambio, a medida que aumentan las armónicas, aumenta el valor del THD.

DESARROLLO EXPERIMENTAL.

Rectificador trifásico de seis pulsos con carga R. El montaje para obtener las formas de onda para este tipo de carga es el mostrado a continuación:

El voltaje se suministra desde la red, haciendo variar un instrumento llamado “variac” través del cual obtenemos un voltaje deseado su valor alcanso 126 volts efectivos ( entre fases R y S) puesto que fueron medidos con el multitester. La resistencia tipo shun tiene el valor de 1 Ohm, esto con el objetivo de que nos permita visualizar la forma de la corriente en la entrada junto con su valor, por lo tanto en el osciloscopio visualizaremos tanto la forma de la tensión en la carga como la de la corriente en la entrada del rectificador, con sus respectivos valores. Las formas de onda obtenidas en el osciloscopio para este tipo de carga resistiva, se muestran a continuación:

La carga de este circuito se obtiene gracias a una resistencia variable (potenciómetro), con el que obtenemos una carga de 100Ω

Como se aprecia en esta forma de onda de la carga vemos que la medición del valor medio Vocc realizada con el osciloscopio es de 169,3 V, por otro lado midiendo la tensión en la salida, tanto continua como alterna con el multitester, además se midio la corriente de salida, obtenemos lo siguiente: V0 ccmultitester  169,3V V0CA  8,05V I AC  0,08 A

A continuación se muestra la forma de Onda de la corriente en la entrada, la cual en la experiencia de laboratorio no observamos, pero teóricamente debería tener la siguiente forma

Después de comprobar y ratificar las formas de ondas para el rectificador con carga R , se debía medir los armónicos presentes en el circuito mediante el instrumento medidor de armónicos BMI, pero lamentablemente el instrumento no funcionaba.

Rectificador trifásico de seis pulsos con carga RL. Esta parte de la experiencia tiene por objetivo analizar el comportamiento del rectificador ya mencionado cuando esta en presencia de una carga resistiva-inductiva, nuestra principal preocupación será determinar de forma práctica las diversas formas de ondas presentes en el circuito, para esto el circuito a montar será el siguiente:

R=100Ω

L= 750 H

La tensión de entrada en las líneas es idéntica a la de la con carga R. Para obtener las forma de tensión en la carga, estas figuras obtenidas mediante el osciloscopio se muestran a continuación:

El voltaje se suministra desde la red, haciendo variar un instrumento llamado “variac” través del cual obtenemos un voltaje deseado su valor alcanso 84,4 volts efectivos ( entre fases R y S) puesto que fueron medidos con el multitester. en el osciloscopio visualizaremos la forma de la tensión en la carga y la de la corriente en la entrada del rectificador, con sus respectivos valores. Midiendo el voltaje en la salida por medio de un multitester se obtiene el valor de tensión continua y alterna: Vocc  112 ,7V Voca  5,48V

A continuación se muestra la forma de la corriente en la bobina del rectificador,

CONCLUSIONES En la presente experiencia se pudo verificar los conocimientos adquiridos en cátedra sobre el funcionamiento del rectificador de seis pulsos, se comprobó además los valores de voltaje para diferentes tipos de cargas, se determino que este es un tipo de rectificador muy estable y que posee muy poca perdida de energía, de ahí que sea uno de los mas usados.