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• Freedy Sotelo Valer

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Asignatura :

ELECTRONICA DE POTENCIA Tema :

RECTIFICADORES

Un rectificador es un circuito que permite alimentar cargas con corriente continua a partir de una señal alterna de entrada. ie(t)

ue(t)

is(t)

io(t)

uo(t)

Carga

Rectificadores

No controlados

Controlados

GENERALIDADES

 Están formado por diodos rectificadores.

 La salida esta limitada por la señal de entrada.

 No se necesita de un circuito de control.

Tipos de montajes

• Montaje de media onda con secundario en estrella.

• Montaje de onda completa con secundario en estrella. • Montaje de onda completa con secundario en triángulo.

No controlados

Media onda

Onda completa

Rectificador de media onda

El número de diodos coincide con el número de fases. Se utilizan para eliminar la parte positiva o negativa de una señal alterna.

Configuraciones

1º)

2º)

Rectificador multifase de media onda

Para “ q “ fases a rectificar, necesito “q” diodos.

e1 > ek

con k= 2, 3, …, q ; por lo tanto conduce D1 y u = e1 ;el resto

estarán en polarización inversa, osea

ek -u = ek – e1< 0

Tensiones

Valor rms de la componente de c.a. = Um Factor de ripple

Tensión inversa en diodos

Para q par

luD1lmáx= 2Ep

Para q impar Intensidades de corriente Valor pico IDp = I

Valor medio

Valor eficaz

Rectificadores de media onda

Con elementos ideales Bifásico Trifásico Hexafásico

Con elementos reales

Con carga RL Sin diodo de circulación libre

Con diodo de circulación libre

Rectificador de bifásico de media onda

Cuando el diodo “D1” conduce “D2” esta en estado de bloqueo

Con transformador de punto medio

Formas de onda

e1 = Ep sen ωt e2 = Ep sen (ωt – π)

Intervalos de conducción e1 > 0 π

2π

e2 > 0

Nota:

Cuando conduce D1, el D2 esta bloqueado, osea con polaridad inversa

Tensión de salida t Tensión inversa en diodos Nota:

luD1lmáx= 2Ep

La tensión inversa en el diodo D1 en cada instante es:

Factor de ripple

fR=

uD1 = e1 - u = 0,482

Intensidades de corriente Valor pico IDp = I

Valor medio

Valor eficaz

Rectificador trifásico de media onda

Tensiones trifásicas

e2 (t )  E p sen (t  120o )

Vs

e2

e1

e3

e3 Ep

p

2p

3

3

120o

-120o

e2 e2 (t )  E p sen (t 120o )

e1 e1 (t )  E p sen t

Secuencia de conducción

• D1 conduce cuando e1 > e2 > e3

• D2 conduce cuando e2 > e1 > e3

• D3 conduce cuando e3 > e1 >e2 Nota:

Rectificador trifásico de media onda

Cuando D1 conduce, D2 y D3 están bloqueados

Cada diodo conduce un tercio de período, osea: tc =

e1 = Ep sen ωt

Forma de onda

Ep

D3 conduce en

D2 conduce en

D1 conduce en

Tensión de salida

Tensión inversa en diodos:

Factor de ripple

fR=

Onda completa

= 0,179

Intensidades de corriente: Valor pico IDp = I

Valor medio

Valor eficaz

Rectificador hexafásico

Nota: Tiene un primario con dos secundarios por cada rama.

Forma de onda

Cada diodo conduce un sexto de período, osea:

tc =

Tensión de salida

Tensión inversa en diodos

luD1lmáx= 2Ep Factor de ripple

fR=

= 0,04

Intensidades de corriente: Valor pico IDp = I

Valor medio

Valor eficaz

Rectificador de media onda con elementos reales

Nota:

Δc Um Δr Um Δd Um

por conmutación en los devanados en los diodos

Ld es la inductancia de dispersión referida al secundario

Se verifica que:

iD1 + iD2 = I

Forma de onda en

conducen D1 y D2

En la salida ocurre que:

u = e1 - Ld

= e2 - Ld

entonces:

2u = e1+ e2 - Ld (

)

como la corriente en la carga es constante:

+

=0

finalmente se obtiene que:

en

Nota: En el intervalo (t0 , t1) conducen D1 y D2.

t0 ≤ t ≤ t1

Corriente iD2 en el intervalo

t0 ≤ t ≤ t1

Integrando:

El solape de ambos diodos termina cuando iD2 = I en el ángulo de solape es:

Si aumenta la carga aumenta δ

Luego:

Finalmente:

“q” proporcional a la caída de tensión

Caídas de tensión Caída por conmutación

Caída en los devanados

Nota: Caída en los diodos

Δd Um = Ud ≈ 0,3v – 0,7v

0,7[v] para los de Silicio 0,3[v] para los de Germanio

Rectificador de media onda con carga RL

Vs = Vm sen ωt

Nota: La carga inductiva hace que el periodo de conducción del diodo se prolongue hasta ωt = π + σ

Forma de onda

Nota:

Tensión

Intensidad de corriente

Nota:

• Esto se logra agregando un diodo de circulación libre. • El voltaje medio en el inductor es cero.

Con diodo de circulación libre

Vs = Vm sen ωt

Forma de onda

• El diodo de circulación libre evita que aparezca un voltaje negativo en la carga

Rectificadores de onda completa Otras

En estrella

Con filtro C

En triangulo Trifásico

Con elementos ideales

Con carga RL

Bifásico

Trifásico

Con elementos reales

Hexafásico

GENERALIDADES

Rectifica los ciclos positivos y negativos. Son de mejor rendimiento que los de media onda. El número de diodos y la frecuencia es el doble con respecto a los de media onda.

Rectificador multifase de onda completa

Para “ q “ fases a rectificar, necesito “2q” diodos.

e1 > ek con k= 2, 3, …, q ; por lo tanto conduce D1 y el diodo que se encuentre a menor potencial; el resto estará en polarización inversa

Tensiones

Factor de ripple Para q par x=q

fR=

Para q impar x=2q

Tensión inversa en diodos Para q par

luD1lmáx= 2Ep

Para q impar Intensidades de corriente: Valor pico IDp = I

Valor medio

Valor eficaz

Rectificador bifásico de onda completa

cuando

Forma de onda conducen D1 y D2’

cuando

Conducen D2 y D1’

I

Tensiones como q = 2 : Factor de ripple Para q par x=q

fR=

Tensión inversa en diodos Para q par

fR=

Para q impar x=2q

luD1lmáx= 2Ep

uD1 = e1 - uAN como q = 2 es par

Para q impar

luD1lmáx= 2Ep

Intensidades de corriente: Valor pico IDp = I

= 0,482

Valor medio

Valor eficaz

Rectificador trifásico de onda completa

 Esta compuesto por 6 diodos.  Se obtiene una mayor tensión en la salida.  El factor de riple es menor.  Son para aplicaciones de Alta potencia.

Rectificador trifásico de onda completa

• Cada diodo conduce un tercio de período, osea:

tc =

e1 = Ep sen ωt Forma de onda

Tiempo de conducción del diodo Cada diodo conduce durante un tercio de periodo

Forma de onda

Cuando

conducen D1 y D3’ Cuando

conducen D2 y D1’ Cuando

I I

conducen D3 y D2’

Tensiones como q = 3 : Factor de ripple

fR=

= 0,083

Tensión inversa en diodos como q = 3 es impar Intensidades de corriente: Valor pico IDp = I

Valor medio

Valor eficaz

Caída de tensión en estrella

Nota: • Para q = 2 conducen los cuatro diodos durante el solape • La corriente en la carga es uniforme

iD1 + iD2 = I

Forma de onda

Tenemos que:

iD1 = i’D1 + isec = iD2 + isec

En t = 0

iD1 = 0 ; i2 = I ; isec= -I

En Se verifica e = 2e1 = 2Ld Integrando:

t con isec= I

La caída de tensión es:

Caídas de tensión Caída por conmutación

Caída en los devanados

Nota: Caída en los diodos

Δd Um = Ud ≈ 0,3v – 0,7v

0,7[v] para los de Silicio 0,3[v] para los de Germanio

Rectificador multifase en triángulo

La tensión a la salida es igual a la suma de las tensiones positivas o a la suma de las negativas cambiada de signo

u = e1 + e2 + …+ ef = - (ef+1 +…+ eq-1 + eq)

Tensiones

Tensión en diodos Para q par :

Nota:

Para q impar :

Intensidades de corriente Valor pico

IDp = I

Valor medio

Valor eficaz

Rectificador trifásico de onda completa

• El mínimo número de fases en esta configuración es q=3

Forma de onda

Nota: •

La tensión a la salida es igual a la suma de las tensiones positivas o a la suma de las negativas cambiada de signo

•

La conducción de corriente inicia en el borne de mayor potencial hacia el borne de menor potencial.

Tensiones

Corriente por un devanado( “q” impar)

Tensión en diodos Para q par :

Para q impar :

Intensidades de corriente: Valor pico

IDp = I

Valor medio

Valor eficaz

Rectificador hexafásico con secundario en triángulo

Nota:

Forma de onda

• Cuando conduce D2’ • Cuando conduce D3’ • Cuando conduce D4’ • Cuando conduce D5’

• Cuando conduce D6’

Corriente por un devanado(“q” par)

Tensiones

Tensión en diodos Para q par :

Para q impar :

Intensidades de corriente: Valor pico IDp = I

Valor medio

Valor eficaz

Rectificadores asociados

Tensión de salida

u = u1 + u2

Formas de onda

Valor medio

Los valores medios deben coincidir

u tiene 12 picos

Rectificador de onda completa con carga RL

Vs=Vmáx sen ωt

Forma de onda

Rectificador de onda completa con carga RL

Vs=Vmáx sen ωt

Corriente en la carga

solución

para

Rectificador monofásico en puente con filtro C

D1

Forma de onda

Vc (máx) Vc (mín)

Nota:

t1 es el tiempo de carga del condensador t2 es el tiempo de descarga del condensador

Intensidad de corriente en el condensador

Nota:

el condensador se descarga en forma exponencial

Voltaje del condensador

Voltaje de riple de pico a pico

Controlados

Media onda

Trifásico

Onda completa

Bifásico

Trifásico

GENERALIDADES

 La ventaja de estos es que se puede disponer del valor deseado de la tensión en la carga y en definitiva la potencia de esta  El tiristor es un rectificador que solamente conduce cuando este se dispara, a diferencia del diodo que lo hace en forma natural

Rectificadores controlados En los rectificadores controlados se reemplazan a los diodos por tiristores SCR

Tiristor SCR

Característica v-i de un tiristor

Curva característica upc – ip de un tiristor

Circuito de disparo

Nota: La curva es para Tiristor de 100[A] nominales

Rectificador controlado trifasico

 Tiene 3 tiristores.  La tensión de salida depende del ángulo de disparo.  La potencia es variable.

Rectificador Trifásico Controlado de Media Onda

• El intervalo de conducción es:

• El intervalo de conducción es:

como q = 3.

• Según el valor de “α” pueden considerarse 2 casos: En algunos intervalos puede que u < 0 Los intervalos en que u < 0 son mayores a los intervalos en que u > 0

Nota:

e1 = Ep sen ωt Forma de onda pasa el 1º caso

Nota:

• El valor medio es positivo

e1 = Ep sen ωt Forma de onda pasa el 1º caso

Nota:

• El valor medio es cero • Los intervalos en que u < 0 son iguales a los intervalos en que u > 0

e1 = Ep sen ωt Forma de onda para el 2º caso

e1

e2 e3

ωt

α α

Nota: tb

• El valor medio es negativo

Variación de Um máx en función de α

Um = Um máx cos α

Para α > 30

Tensión en media onda

como q = 3

con

Riple

Tensión en los tiristores Para q par

luT1lmáx= 2Ep

Como q=3

Para q impar Intensidades de corriente: Valor pico

ITp = I

Valor medio

Valor eficaz

Rectificador controlado de onda completa

 Se utiliza en aplicaciones industriales de hasta 120kW.

 Funciona como rectificador e inversor no autónomo.

 Tensión de salida positiva y negativa.

Rectificador bifásico de onda completa

Forma de onda

Tensiones en onda completa Um= UAN-m – UBN-m = Um máx cos α como q = 2 : Riple

Tensión inversa en diodos

Para q par Para q impar

como q = 2 es par

luT1lmáx= 2Ep

Intensidades de corriente: Valor pico

ITp = I

Valor medio

Valor eficaz

luT1lmáx= 2Ep

Rectificador controlado trifásico de onda completa

Algunas características

• La frecuencia de salida es 6 veces la de entrada • Es utilizado en aplicaciones practicas

Rectificador controlado trifásico de onda completa

Forma de onda

Tensiones en onda completa como q = 3 :

Um= UAN-m – UBN-m = Um máx cos α Riple

Tensión inversa en diodos

Para q par Para q impar

como q = 3 es impar Intensidades de corriente: Valor pico

ITp = I

Valor medio

Valor eficaz

luT1lmáx= 2Ep

Fin de presentación…