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• Winston Castañeda

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LABORATORIO N°01 “FUENTE DE ALIMENTACIÓN DE DC BÁSICA” CARRERA

: TECNOLOGÍA MECÁNICA ELÉCTRICA

CICLO

: III

SECCIÓN

: “A”

DOCENTE

: PEDRO PABLO BENITES JARASARMIENTO

CURSO

: ELECTRÓNICA ANALÓGICA Y DIGITAL.

ALUMNO (S)

:  CASTAÑEDA CASTILLO WINSTON E.  GALLARDO CIEZA NEFI DAVID.

FECHA DE ENTREGA: 15/09/2017

2017 – II

FUENTE DE ALIMENTACIÓN DE DC BÁSICA

I.

OBJETIVOS: 2.1. OBJETIVO GENERAL:  Mostrar cómo funciona un rectificador de media onda y de onda completa midiendo los voltajes promedio y máximo de salida de DC.

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:  Encontrar las principales diferencias entre la rectificación de media onda y de onda completa.  Realizar una prueba de funcionamiento de una fuente de energía de onda completa utilizando el voltímetro y el osciloscopio.  Localizar fallas y componentes defectuosos en una fuente de energía de onda completa típica utilizando un multímetro y un osciloscopio.  Realizar un procedimiento de comprobación de funcionamiento en la fuente de energía.

II.

FUNDAMENTO TEÓRICO:

En nuestro medio es más simple y económico generar, transmitir y distribuir corriente alterna de corriente directa, por lo que las empresas de energía eléctrica suministran potencia de C.A. Sin embargo muchas aplicaciones de la energía eléctrica tales como los circuitos electrónicos , los de carga de baterías, las operaciones de motores eléctricos, soldadura, procesos químicos y otros necesitan corriente directa, por ello es necesario rectificar (cambiar) la energía de C.A. a voltajes y corrientes de C.D. Un circuito rectificador convierte C.A. en C.D. pulsante, que luego puede filtrarse (aislarse) en corriente directa. Para hacerlo debe emplear el DIODO que por sus características de corriente unidireccional (en un sentido), es muy adecuado para rectificación. Considere el circuito de la Fig. 1, durante la alternancia positiva del voltaje de entrada el ánodo del diodo D1 es positivo con respecto al cátodo y fluye corriente. El flujo de corriente produce una caída de tensión en la resistencia de carga RL, ya que la variación de la

corriente sigue la variación del voltaje de entrada, el voltaje de salida a través de RL sigue la alternancia positiva que provoca la corriente. Durante la alternancia negativa no hay flujo de corriente debido a que ahora el ánodo es negativo con respecto al cátodo. Debe notarse que la salida ya no es un voltaje de C.A. sino un voltaje C.D. Al proceso por el que el diodo conduce durante una alternancia del ciclo de entrada se le conoce como RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA. Es posible rectificar ambas alternancias de voltaje de entrada utilizando el circuito puente de onda completa de la fig. 2. Durante la alternancia positiva, la corriente fluye a través del diodo D1, la carga y de regreso al transformador a través de D3. Los diodos D2 y D4 se bloquean por la corriente al polarizarse inversamente. Durante la alternancia negativa, la corriente fluye a través de D2, de la carga y de regreso al transformador a través del diodo D4, para este caso los diodos D1 y D3 se encuentran bloqueados. D1 1N4007

T1 TRANS R1 1k

Como hemos visto la función del diodo es rectificar la señal de entrada en DC pulsante. Al cambio periódico de la salida DC por arriba y debajo de su valor promedio se le conoce como ondulación. Casi todos los equipos electrónicos requieren VDC sin variaciones ni picos de voltajes, por lo tanto la salida de un rectificador no se puede aplicar directamente a ese equipo y deberán reducirse, a estos circuitos se les conoce con el nombre de circuitos de filtro. El voltaje de rizado es una ondulación que suministra energía en pulsos a la carga. La tensión de rizado se puede reducir si se almacena parte de la energía de la fuente mientras que el rectificador está suministrando un pulso, luego puede liberar esta energía almacenada a la carga entre los pulsos del suministro. Un filtro capacitivo es simplemente un condensador electrolítico, conectado a la salida del rectificador. El condensador se carga rápidamente al voltaje máximo del rectificador como se muestra en la figura 3. Cuando la salida del rectificador cae a cero entre los pulsos de salida, el capacitor cargado se descarga y suministra corriente a la carga. Antes de que el voltaje del

condensador caiga demasiado, otro pulso de salida suministrado por el

rectificador vuelve a cargar el condensador al valor máximo de voltaje. La razón o velocidad a que se descarga el condensador y por tanto el nivel promedio que se mantiene el voltaje de salida depende principalmente de la constante de tiempo RC del capacitor y de la resistencia de carga.

Fig. 3

Preparación El alumno debe de revisar su texto de consulta en la sesión 3 y el capítulo de fuentes de alimentación. Se recomienda que estudie la sección de introducción al tema de la presente guía de laboratorio. Se recomienda revisar la siguiente dirección de Internet:

III.

EQUIPOS Y MATERIALES: • Voltímetro digital. • Amperímetro digital • Osciloscopio • (4) Diodos 1N4007 • (1) Diodo tipo puente 2 A. • (1) Diodo Zener 1N4742 • (1) Motor DC 12 V • Resistencia de 1k / 1W • Condensadores de 10 uF y 1000 uF • Protoboard • Transformador 0-15 y / 1 A. 

IV.

Cables de conexión

PROCEDIMIENTO:

5.1. CIRCUITO RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA: Mostrar cómo funciona un rectificador de media onda midiendo los voltajes promedio y máximo de salida de DC.  Implemente el circuito rectificador de media onda de la figura 1.

 Seleccione el canal Ch1 del osciloscopio en la escala de 5 Volt/div y atenuada x10, y conecte al secundario del transformador y grafique la forma de onda del voltaje observada. Indique claramente el voltaje pico a pico (Vpp), el periodo y calcule la frecuencia.

Vpp = 10.4 voltios

Vp =5.2 V

Periodo: 0.0166 ms

Frecuencia: 60Hz.

Periodo: 16.61 ms

Frecuencia: 60Hz.

 De las formas de onda obtenidas ¿Qué puede comprobar? : De la de rectificador de media onda se pudo comprobar que la onda formada solo abarca los positivos que se deben al paso de corriente que circula alrededor del circuito y diodo, ya que estas variaran de acuerdo a la posición de este (polarización).  Utilizando el voltímetro digital en VDC, mida la tensión de salida (Vo) en los extremos de la R1. Vo = 4.27 Vdc.

 Calcule el voltaje promedio VDC de salida usando la ecuación para convertir la salida máxima (V Max) obtenida en R1 de un convertidor de media onda a DC, emplee para ello la siguiente formula

VDC (promedio) = Max X 0.318 = 4.20 voltios rms 1.7 Compare el valor obtenido en los pasos 1.5 y 1.6, determine el porcentaje de error % 𝑑𝑒 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

4.27 − 4.20 × 100 = 1.63% 4.27

II. Rectificador de Onda completa. Mostrar cómo funciona un rectificador de onda completa midiendo los voltajes promedio y máximo de salida VDC. 2.1 Implemente el circuito de la figura 2. (Tenga mucho cuidado con la polaridad de cada diodo)

Fig. 2 2.2 Conecte el osciloscopio en los extremos de R2 (use solamente el canal 1) 2.3 Observe la forma de onda del voltaje en la salida y complete los datos. Vmax = 0 – 5.2 voltios

Periodo: 16.61 ms

Frecuencia: 60Hz.

2.4 Dibuje la forma de onda de salida del rectificador de onda completa

El circuito solo cuenta con una resistencia de 1K

2.5 ¿Mida el voltaje promedio de salida del rectificador de onda completa, anote el valor indicado por el voltímetro de VDC? Voltaje promedio VDC = 3.6 Voltios 2.6 Calcule el voltaje promedio de salida de VDC usando la ecuación mostrada. Voltaje promedio VDC = Max X 0.636 = 2.2896 voltios

III Parte: Fuente de Alimentación VDC con Rectificador de Onda Completa Mostrar cómo funciona una fuente de alimentación con filtro capacitivo, midiendo los voltajes promedio y máximo de salida VDC.  Implemente la fuente de alimentación de la figura 3.

Fig. 3

 Utilizando el multímetro digital con el selector en VAC, mida la tensión que corresponde al voltaje de rizado (Vr) en los extremos de resistencia R3 (resistencia de carga o RL) y anótelo en la tabla 1  Utilizando el multímetro digital con el selector en VDC, mida la tensión que corresponde al voltaje de VDC en los extremos de resistencia R3 y anótelo en la tabla 1 Anote el resultado en la tabla 1 Condensador Tensión de uF Rizado Vr (voltímetro AC) 10 uF 1.59 V

Tensión VDC (voltímetro DC) 3.65 V

Factor de rizado r= VAC/VDC x 100% 96.71 %

Tensión de rizado pico a pico (osciloscopio) 10 v

 Reemplace el condensador C1 por uno de 1000 uF. Y repita los pasos del 3.2 al 3.5 y complete la tabla 2

Condensador Tensión de uF Rizado Vr (Voltímetro AC) 1000 1.99 V

Tensión VDC (Voltímetro DC)

Factor de rizado r= VAC/VDC x 100%

3.6 V

55.27 %

Tabla 2 3.8 Graficar la forma de onda obtenida en los extremos de R3

Complete los datos observados en el osciloscopio

Tensión de rizado pico a pico (osciloscopio) 8.9 V

 Vp =.3 voltios  Periodo:16,67 ms  Frecuencia: 60 Hz.

V.

CONCLUSIONES: 

Se utilizó el osciloscopio para poder observar la rectificación de media onda y de una onda completa, así como la casi corriente pura o directa al conectarle un condensador.



En el circuito, al circular la corriente alterna por el puente rectificador, el primer par de diodos separan los semiciclos positivos y los otros dos diodos restantes separan los semiciclos negativos y el condensador se encarga de sostener la tensión resultante en la fracción de segundo en la que la fuente de corriente alterna cambia su polaridad. Es por ello que en el laboratorio se pudo observar el resultado final como una función lineal; es decir, de ser una función sinusoidal se transformó en prácticamente una función continua; es decir de corriente alterna a directa o pura.



Los valores de los diodos varían de acuerdo al material utilizado.



Para que la corriente pueda circular en el circuito se debe superar el valor umbral de los diodos.



El rectificador de onda completa utiliza ambas mitades de la señal senoidal de entrada, para obtener una salida unipolar; es decir, invierte los semiciclos negativos de la onda senoidal.



Para convertir la corriente alterna en directa, se conectó un condensador en paralelo al

circuito

rectificador

(puente

rectificador

y

resistencia),

verificándose

prácticamente la salida lineal de la onda. 

Se detectaron los fallos en circuitos causados en su mayoría por el mal funcionamiento de los diodos.



Se revisó la fuente de energía para verificar que la salida de voltaje era correspondiente a lo medido.



Se concluyó que el rectificador de media onda solo permite filtrar un semiciclo de la onda, pero un onda completa te permite elimina por completa la onda negativo ya que intenta transformar una onda Ac en continua.

VI.

ANEXOS:

Imagen tomada al momento de conectar el condensador en paralelo

Onda sinusoidal totalmente rectificada

Circuito implementado en el Protoboard.