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• Daniel Aviles Rivera

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Rectificadores de Media y Onda Completa controlados con tiristor Laboratorio de Electronica Industrial – Instructor: Hermen Octavio Alvarenga

Elmer Flores

Edgar Cruz

Ronald Alvarado

Departamento de Ingeniería Eléctrica Ciudad Universitaria (UNAH) 20041900315

Departamento de Ingeniería Eléctrica Ciudad Universitaria (UNAH) Tegucigalpa, Honduras 20121001579

Departamento de Ingeniería Eléctrica Ciudad Universitaria (UNAH) Tegucigalpa, Honduras 20131005985

Resumen— En este experimento de laboratorio se observara las diferencias de voltaje de entrada y salida que proporcionan los diodos en circuitos rectificadores. Se realizó circuitos de rectificadores de media onda y onda completa con y sin inductor para el análisis de sus gráficas. Palabras Clave— Rectificador, Onda Completa, Media Onda, tiristor, Puente de tiristores, Monofásico.

I.

INTRODUCCIÓN

En los circuitos rectificadores se pueden sustituir, total o parcialmente, a los diodos por tiristores, de forma que se pueda obtener un sistema de rectificación controlada o semicontrolada. Estos sistemas permitirán la regulación del valor medio de la tensión en la carga. La sustitución del diodo por el tiristor permite retardar la entrada en conducción del mismo, lo cual ocurre no sólo cuando la tensión entre sus bornes es positiva, sino cuando, siendo positiva se inyecta un pulso de cebado a la puerta del tiristor. El parámetro fundamental en estos rectificadores con tiristores será el ángulo de retardo α, de forma que un tiristor conduce con un retardo de tiempo α/w con relación al instante en el cual conduciría el diodo al que ha sustituido. . II.

OBJETIVOS

a) Diseñar en PSIM los rectificadores con tiristores. b) Analizar el efecto de las graficas rectificadores con tiristores. III.

MARCO TEÓRICO

Tiristor. Un SCR posee tres conexiones: ánodo, cátodo y gate (puerta). La puerta es la encargada de controlar el paso de corriente entre el ánodo y el cátodo. Funciona básicamente como un diodo rectificador controlado, permitiendo circular la

Ingeniería Eléctrica Industrial – UNAH

corriente en un solo sentido. Mientras no se aplique ninguna tensión en la puerta del SCR no se inicia la conducción y en el instante en que se aplique dicha tensión, el tiristor comienza a conducir. Trabajando en corriente alterna el SCR se desexcita en cada alternancia o semiciclo. Trabajando en corriente continua, se necesita un circuito de bloqueo forzado, o bien interrumpir el circuito. El principio de funcionamiento consiste en disparar los tiristores con un cierto ángulo respecto del punto de conmutación natural o paso por cero de la señal de entrada. Con ello se consigue aplicar la tensión de la fuente sobre la carga un tiempo variable, que depende del momento del disparo y por tanto se conseguirá variar los valores medios y eficaces de la tensión en la carga. La conmutación se producirá de manera natural ante la existencia de un impulso de cebado, si la tensión Vak>0. En cuanto al bloqueo de los tiristores en un montaje rectificador, este se producirá de manera natural, al anularse la corriente en el circuito, o bien cuando se dispare otro tiristor, y se polariza inversamente el que conducía, lo que produce un bloqueo forzado. En este caso los problemas de tiempo de bloqueo no son importantes cuando se trabaja a frecuencias bajas. Un rectificador trifásico o convertidor trifásico es un dispositivo electrónico capaz de convertir una corriente alterna de entrada en una corriente continua de salida, mediante dispositivos semiconductores capaces de manejar grandes potencias como diodos, tiristores, válvulasde mercurio (usados hace más de 100 años), entre otros. El rectificador trifásico cumple con la misma función que un rectificador monofásico, con la diferencia que estos rectificadores son alimentados por fuentes trifásicas, por lo que son más eficientes y pueden manejar grandes potencias, ya que en su salida presentan menor rizado de la señal. Son utilizados principalmente en la industria para producir voltajes y corrientes continuas que generalmente impulsan cargas de gran potencia, como motores DC. A pesar de que estos rectificadores presentan menos rizo que un rectificador convencional, en muchas aplicaciones el factor de potencia y

la distorsión armónica total de la línea se ven afectados, es por ello que se requiere el uso de filtros de armónicos. Una de las aplicaciones en donde se presenta este fenómeno, es en los enlaces de transmisión de alto voltaje (HVDC), en donde las estaciones de conversión cuentan con filtros de armónicos que reducen la distorsión en la señal que producen los convertidores, para que sea transmitida con calidad y no se introduzcan perturbaciones a la red eléctrica. IV.

MATERIALES Y EQUIPO

a) Software MULTISIM b) Sofware PSIM V.

PROCEDIMIENTO

Figura No. 3: Forma de onda con R4 a un 60%

A. Rectificador de Media Onda.

Figura No. 4: Forma de onda con R4 a un 65% B. Simulacion en PSIM.

Figura No.1: Rectificador de media Onda Controldo con Tiristor

a)

Rectificador de Media Onda.

1) 2)

Construir en PSIM el circuito de la figura No.5. Corra la simulación y obtenga las formas de onda del voltaje de salida y de entrada, como se muestra en la figura No.6

1) Graficar la forma de onda de salida junto con la entrada para tres tiempos distintos.

Figura No.5: Rectificador de Media Onda sin Inductor

Figura No. 2: Forma de onda con R4 a un 30%

a) Juntas voltaje de fuente con voltaje en la carga

Figura No. 8: Voltaje de la fuente, del inductor, de la carga y la corriente del rectificador de media onda. b) Rectificador de onda completa,. 1) Construya el circuito de la Figura No. 9.

Figura No.6: Voltaje de entrada, salida y la corriente del rectificador de media onda. 3) Construir el circuito de media onda con inductor.

Figura No. 9: rectificador de onda completa sin inductor. 2) Graficar las entadas y salidas del rectificador de onda completa.

Figura No.7: Rectificador de Media Onda con Inductor. 4) Graficar las entadas y salidas del rectificador de media onda.

Figura No. 12: Voltaje de entrada, salida, del inductor y la corriente del rectificador de onda completa. Figura No. 10: Voltaje de entrada, salida y la corriente de entrada y salida del rectificador de onda completa.

c)

Rectificador Trifasico

3) Incluya un inductor de 1mH y coloque los medidores de voltaje y corriente yo la forma de onda de salida de voltaje en la carga, junto al voltaje de entrada.

Figura No. 13: Rectificador de media onda con inductor.

Figura No.11: Rectificador de onda completa con inductor. 4) Añada a la gráfica anterior el voltaje del inductor.

1. 2.

Construya el circuito de la fig. 13. Obtenga las formas de onda del voltaje de salida y de entrada, VPn ynN, salida en la carga.





inductor comienza a cargarse por eso observamos una pequeña alteracion en la señal de salida. En la figura 3.1 sin inductor obervamos que ahora la señal de salida es diferente con la señal del rectificador de media onda, esto se debe al puente de diodos ya que esta configuracion deja pasar el semiciclo positivo de la señal de emntrada y el negativo lo que hace es que lo invierte. En la figura 3.1 con indudctor es igual que la del media onda es una pequeña perdida por la carga del inductor ya que es un elemento pasivo. VII. CUESTIONARIO

1. ¿Cual es el efecto del voltaje caracterıstico del diodo de silicio en el voltaje de salida? ¿Se observa algo alrespecto en las graficas? Explique. R/= El efecto que proporciona el voltaje caracteristico del diodo con respecto a su salida es una caida de tension, pero a diferencia con el voltaje de salida no se puede apreciar observando la grafica ya que la ganancia de salida de voltaje es muy grande a comparacion con el voltaje de diodo.

Figura 14: Formas de onda del voltaje de salida y de entrada (VAN,VBN, VCN), VPn ynN, corriente de salida en la carga sin inductor. 3. 4.

Incluya un iductor de 1mH para cada fase como lo indica la figura. Obtenga las 3 señales de entrada en un mismo cuadro, las señales VPN y VnN y la corriente en la carga.

2. Para los rectificadores de media y onda completa vistos en la practica, si mantenemos la frecuencia a 60Hz y la inductancia a 10mH mencione 2 maneras que provocarıan un aumento en el voltaje del inductor. R// Aunmetando el valor del voltaje en la entrada. Cambiando el valor de la ganancia de Amp. Op. 3. ¿Que simboliza (en la realidad) la inductancia en los circuitos vistos en esta practica? R// Representa la inductacia de algun transformador si es utilizado para reducir o aumentar el voltaje o corriente. 4. Haga una tabla comparativa donde se observen las ventajas/desventajas de los rectificadores de media onda y onda completa con diodos. -

Figura 15: Volajes de entrada, VPN y VnN, Vcarga y la corriente en la carga con inductor. VI. 

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Rectificadora de Media Onda

Ventajas:  Tiene un costo menor de construccion en comparacion con los de onda completa.  El transformacion no requiere de derivacion central

ANALISIS DE RESULTADOS

En la figura 2.1 sin inductor observamos el comportamiento de la salida del rectificador esta forma se deba a que el diodo solo de pasar el semiciclo positivo de la onda senoidal, se polariza directamente. En la figura 2.1 con inductor observamos que caudando la onda esta en el semiciclo positivo el

Desventajas:  Tiene una eficiencia pobre ya que trabaja con la mitad del ciclo de la señal.  Produce mayor ondulaciones que uno de onda completa (Tiene un filtraje mayor).

Rectificadores de Onda Completa

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Ventajas:   

Usa semiciclos positivos y negtivos de la señal de entrada para obtener la señal rectificada. Es ideal para aplicaciones de mucha corriente. Produce un onda mas energica que la del rectificador de media onda.

Desventajas:  Se necesita que el transformacion tenga derivacion central.  El valor de voltaje inverso pico es aproximadamente el doble del rectificador de media onda.

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Se observo en las graficas que la medicion de los circuitos de los rectificadores no controlados que al agregarle cada vez mas inductores el voltaje de salida se disminuye al haber una caida de tension VLs que provoca menos Vd. Podemos concluir que en los circuitos rectificadores se puede sustituir total o parcialmente a los diodos por tiristores de forma que se puede obtener un sistema de rectificación controlados o semicontrolados y estos sistemas permiten la regulación del valor medio de la tensión en la carga. En conclusión, la sustitución del diodo por el tiristor permite retardar la entrada en conducción del mismo, lo cual ocurre no solo cuando la tensión entre sus bornes es positiva sino cuando siendo positiva se inyecta un pulso de excitación a la puerta del tiristor.

VIII. CONCLUSIONES 

Pudimos observar que e el funcionamiento de los rectificadores controlados con tiristores son mucho mejores que los rectificadores con puente de diodos esto porque el tiempo de disparo del tiristor vemos que amedida que aumentamos el voltaje el area del pulso se reuce,debido a su baja amplitud es necesario la utilizacion de una etapa de amplificador para aumentar su señal de salida.

REFERENCIAS 1) N.Mohan,Electronica de potencia 2) M.E.Rivera “guias de laboratorio de Electronica industrial Tegucigalpa Honduras . 3) Rectificadores de media y onda completa disponible en https:Didacticas electronicas.com