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“Año de la Inversión para el Desarrollo Rural y la
Seguridad Alimentaria”
INGENIERÍA DE SISTEMAS E INFORMÁTICA
FÌSICA ELECTRÒNICA
TEMA:
INVESTIGA SOBRE DIFERENTES CIRCUITOS RECTIFICADORES. TIPOS DE DIODOS USADOS. CIRCUITO RECTIFICADOR DE
MEDIA ONDA. CIRCUITO RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA. FILTROS RC. DESCRIBE EL PROCESO DE RECTIFICACIÓN Y
FILTRADO DE UN VOLTAJE ALTERNO.
PROFESOR : ROJAS REATEGUI RAUL
ALUMNO : MAXIMILIANO PAUCAR HEIDE HILDA MAXIMILIANO PAUCAR PERCY DAVID
ALEX FILMER EGOAVIL ZUÑIGAMARIA SALOME SOLORZANO
CONDORJORGE ALFREDO O'CONNOR
GUZMAN
CICLO : IV
20131
DEDICATORIA
PRIMERAMENTE A DIOS POR HABERNOS PERMITIDO LLEGAR HASTA
ESTE PUNTO Y HABERME DADO SALUD, SER EL MANANTIAL DE VIDA Y
DARNOS LO NECESARIO PARA SEGUIR ADELANTE DÍA A DÍA PARA
LOGRAR OBJETIVOS, ADEMÁS DE SU INFINITA BONDAD Y AMOR.
2
INDICE
Introducción………………………………………………………………...…4
1 circuitos rectificadores. …………………………….…………………..…5
1.1Rectificador Monofásico de media onda………………..…..6
1.2Rectificador Monofásico de Onda Completa………..……...7
1.3Rectificador Trifásico de media onda………………...……..8
1.4Rectificador Trifásico de Onda completa………….………..9
2 diodos……………………………………………………………….………..….10
2.1 Función……………………………………………………….….….11
2.2 Tipos. Aplicaciones…………………………………………….….11
2.2.1 Diodos de señal (pequeña corriente) ………….……….11
2.2.2 Diodo de protección para relés……………………….….12
2.2.3 Diodos rectificadores (grandes corrientes) ……….…..12
2.2.4 Diodos zener…………………………………………….…..14
2.2.5 Diodo LED (Light Emitting Diode) ………………….…...14
3 FILTROS………………………………………………….………………..……..15
3.1 Tipos de filtros………………………………………………….……15
4 CIRCUITOS RECTIFICADORES……………………………..………….18
4.1 Circuito rectificador monofásico de media onda……..……..18
4.2 Circuito rectificador monofásico de onda completa….……..20
4.3 Circuito rectificador monofásico de onda completa puente.21
5. RECTIFICACIÓN Y FILTRADO DE UN VOLTAJE ALTERNO….…...23
6 CONCLUSÓN………………………………………...………………….…26
7 BIBLIOGRAFÍAS…………………………………………….…………..…27
3
INTRODUCCIÓN
El hombre siempre busca respuestas a las diversas preguntas que va
encontrando a medida que desarrolla su saber, y una vez que consigue estas
respuestas se realiza nuevas preguntas.
Por naturaleza, el hombre busca respuestas a las diferentes interrogantes que
va encontrando a medida que desarrolla su saber, y una vez que consigue
estas respuestas se realiza nuevas interrogantes,
De esta forma va descubriendo fenómenos y a la vez encuentra como
aplicarlos en la vida diaria la Electronica es uno de estos campos fascinantes
Este tema es uno de las bases de la electrónica y principal para la fabricación
de artefactos electrónicos ya que todos ellos necesitan una fuente de energía y
la energía que disponemos es corriente alterna.Esta tiene que ser rectificada
reducida filtrada y finalmente convertida a continua, que es la energía con la
que trabajan estos artefactos.
Un rectificador simple de media onda de este tipo no es una buena
aproximación a una cc constante en forma de onda; contiene componentes de
frecuencia de ca a 6OHz y todos sus armónicos. Un rectificador de media onda
tiene un factor de rizado r = 121%, lo que significa que tiene más componentes
de voltaje de ca en su salida que componentes de voltaje de cc. Obviamente, el
rectificador de media onda no es, en consecuencia, una forma muy buena de
producir voltaje de cc a partir de una fuente de ca Un circuito rectificador es un
circuito que convierte potencia de ca (corriente alterna) en potencia de cc
(corriente continua) con el cual se puede suprimir la fem. inversa o bien
disponer las conexiones del circuito de modo que las dos mitades de la onda
circulen en el mismo sentido en el circuito receptor.
Hay muchos circuitos rectificadores diferentes, que producen grados variables
de alisamiento en su salida de cc.
4
1.- CIRCUITOS RECTIFICADORES
En Gral., los circuitos rectificadores, están alimentados con transformadores,
para adecuar el voltaje de cc en sus salidas. La clasificación en función del
numero de fases, será igual al de los devanados secundarios del
transformador, los cuales suministran tensiones cuyas formas de onda se
hallan desplazadas entre si en el tiempo. Por lo tanto, un rectificador que utilice
un transformador con un solo devanado secundario, se denominara
“rectificador monofásico”. Si el transformador utiliza un devanado con
derivación central, se denominara “rectificador bifásico”, puesto que se
comporta cómodos devanados que suministran dos voltajes secundarios con
desplazamiento de 180º. Si utiliza tres devanados que suministran tres voltajes
desplazados cada uno de ellos 120º, se denominara “Rectificador trifásico”. Si
necesita seis (6) devanados con tensiones desplazadas en 60º, se denominara
“rectificador ex afásico”. Otra denominación que se suma a la anterior, esta
relacionada a la circulación de la corriente en cada una de los bobinados del
secundario del transformador. Cuando expresamos que el rectificador es de
“media onda”, la corriente que circula por los devanados es en un solo sentido.
Por el contrario cuando la corriente circula alternativamente en ambos sentidos,
al rectificador se le asigna el término de “onda completa”.
A continuación veremos los circuitos rectificadores que tienen más aplicación,
algunos de ellos para baja potencia transformada y otros para alta potencia. La
elección de un circuito rectificador, dependerá, entre otros, de la Economía, del
rendimiento y de los valores limites de los parámetros eléctricos de los diodos.
Por ejemplo, para los circuitos de baja potencia, puede ser conveniente la
alimentación de la red monofásica (circuitos rectificadores monofásicos o
bifásicos), si se acepta una frecuencia de ondulación baja y un factor de
ondulación relativamente alto. Pero si necesitamos mayor potencia, resulta
preferible la alimentación a partir de una red trifásica y por lo tanto se deberán
5
seleccionar rectificadores trifásicos o ex afásicos, debido al menor factor de
ondulación y al mayor rendimiento de conversión, aun cuando las perdidas por
Conmutación sean mayores.
1.1 Rectificador Monofásico de media onda
Los rectificadores de media onda poseen un dispositivo rectificador en cada
línea de alimentación y tienes una neutro como retorno de corriente. En la
figura se ilustra el Rectificador monofásico de media onda, se indica la
forma de onda de voltaje en la carga y en el tiristor para un ángulo de
disparo comprendido entre 0 y 90 grados
Angulo de conducción diodo: 180º
Angulo de conducción fase sec. : 180º
Tensión de salida: media onda
Factor de ondulación: RF(γ) = 1,21
Factor de utilización TUF = 0,286
Rendimiento η = 40,7 %
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1.2) Rectificador Monofásico de Onda Completa
Los rectificadores monofásicos de onda completa son en realidad dos
conexiones de media onda en serie; una de ella lleva la alimentación de
corriente a la carga , y la otra realiza el retorno de la corriente directamente
a la alimentación A.C. sin necesidad de neutro. Se muestra un circuito de
rectificación monofásica de onda completa. Aquí se utilizan cuatro tiristores
para obtener control completo sobre el puente rectificador se indica además la
forma de onda de voltaje de alimentación, el voltaje en la carga y la caída
de voltaje en el tiristor 1 Aquí se puede observar que en cada semionda
conducen un par de tiristores, uno en el camino de ida y el otro para
camino de retorno. El tiristor tiene que soportar un voltaje de pico inverso
igual al voltaje de pico máximo de alimentación.
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Angulo de conducción diodo : 180º
Angulo de conducción fase sec: 360º
Defasaje conducción diodos :180º (de a pares)
Tensión de salida: onda completa
Factor de ondulación RF(γ) = 47 %
Factor de utilización TUF = 0,81
Rendimiento η = 81,3 %
1.3) Rectificador Trifásico de media onda
Para este tipo de Rectificaciones no es necesario un neutro como camino
de retorno para la corriente en el trifásico el àngulo de disparo será
contado como 0 desde el instante de conmutación natural y no desde el
cero del voltaje de alimentación.
Aquí se ilustra el circuito utilizado en puente trifásico de media onda se
indican los voltajes de línea a neutro, Los voltajes en la carga de voltaje
en el tiristor 1.
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Angulo conducción diodo: 120º
Angulo de conducción fase sec.: 120º
Defasaje conducción diodos :120º
Tensión de salida : trifásico media onda
Factor de ondulación RF(γ) = 17,7 %
Factor de utilización TUF = 0,67
Rendimiento η = 96,3 %
1.4) Rectificador Trifásico de Onda Completa
Se muestra el arreglo para la configuración trifásica de onda completa, con
seis elementos rectificadores en puente. Como vemos la frecuencia del
voltaje en la carga es seis veces la un linea. Esto permite obtener una alto
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Vdc. Como vemos en este tipo de configuración se obtiene el mayor voltaje
continuo, en relación a las configuraciones anteriores
Angulo conducción diodo: 120º
Angulo de conducción fase sec: 240º
Defasaje conducción diodos :60º
Tensión de salida : exafasico onda completa
Factor de ondulación RF(γ) = 4,05 %
Factor de utilización TUF = 0,955
Rendimiento η = 99,8 %
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2) DIODOS
Un diodo (del griego "dos caminos") es un dispositivo semiconductor que
permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección con
características similares a un interruptor. De forma simplificada, la curva
característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta
diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y
por encima de ella comoun corto circuito con muy pequeña resistencia
eléctrica. Debido a este comportamiento, se les suele denominar
rectificadores, ya que son dispositivos capaces de convertir una corriente
alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento está basado en
los experimentos de Lee De Forest.
Los primeros diodos eran válvulas grandes en chips o tubos de vacío,
también llamadas válvulas termoiónicas constituidas por dos electrodos
rodeados de vacío en un tubo de cristal, con un aspecto similar al de las
lámparas incandescentes. El invento fue realizado en 1904 por John Ambrose
Fleming, de la empresa Marconi, basándose en observaciones realizadas por
Thomas Alva Edison.- Al igual que las lámparas incandescentes, los tubos de
vacío tienen un filamento (el cátodo) a través del que circula
la corriente, calentándolo por efecto Joule. El filamento está tratado con óxido
de bario, de modo que al calentarse emite electrones al vacío circundante;
electrones que son conducidos electrostáticamente hacia una placa
característica corvada por un muelle doble cargada positivamente (el ánodo),
Produciéndose así la conducción. Evidentemente, si el cátodo no se calienta,
no podrá ceder electrones. Por esa razón los circuitos que utilizaban válvulas
de vacío requerían un tiempo para
2.1 Función
Los diodos son dispositivos semiconductores que permiten hacer fluir la
electricidad solo en un sentido.
La flecha del símbolo del diodo muestra la dirección en la cual puede fluir la
corriente. Los diodos son la versión eléctrica de la válvula o tubo de vacio y al
principio los diodos fueron llamados realmente válvulas.
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2.2 Tipos. Aplicaciones
2.2.1Diodos de señal (pequeña corriente)
Los diodos de señal son usados en los circuitos para procesar información
(señales eléctricas), por lo que solo son requeridos para pasar pequeñas
corrientes de hasta 100 mA. Un diodo de señal de uso general tal como el
1N4148 esta hecho de silicio y tiene una caída de tensión directa de 0,7 V.
Un diodo de germanio tal como el OA90 tiene una caída de tensión directa mas
baja, de 0,2 V, y esto lo hace conveniente para usar en circuitos de radio como
detectores los cuales extraen la señal de audio desde la débil señal de radio.
Para uso general, donde la medida de la caída de tensión directa es menos
importante, los diodos de silicio son mejores porque son menos fácilmente
dañados cuando se sueldan, tienen una mas baja resistencia cuando
conducen, y tienen muy baja corriente de perdida cuando se les aplica un
voltaje en inversa.
2.2.2 Diodo de protección para relés
Los diodos de señal son también usados para proteger transistores y circuitos
integrados del breve alto voltaje producido cuando la bobina de un rele es
desconectada. El diagrama muestra como un diodo de protección es conectado
“al revés” sobre la bobina del relé. La corriente que fluye a través de la bobina
de un rele crea un campo magnético el cual cae de repente cuando la corriente
deja de circular
por ella. Esta caída repentina del campo magnético induce sobre la bobina un
breve pero alto voltaje, el cual es muy probable que dañe transistores y
circuitos integrados.
El diodo de protección permite al voltaje
El diodo de protección permite al voltaje inducido conducir una breve corriente
a través de la bobina (y el diodo) así el campo magnético se desvanece
rápidamente. Esto previene que el voltaje inducido se
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haga suficientemente alto como para causar algún daño a los dispositivos.
2.2.3 Diodos rectificadores (grandes corrientes)
Los diodos rectificadores son usados en fuentes de alimentación para convertir
la corriente alterna (AC) a corriente continua (DC), un proceso conocido
como rectificación. También son usados en circuitos en los cuales han de
pasar grandes corrientes a través del diodo.
Todos los diodos rectificadores están hechos de silicio y por lo tanto tienen una
caída de tensión directa de 0,7 V. La tabla muestra la máxima corriente y el
máximo voltaje inverso para algunos diodos
Rectificadores populares. El 1N4001 es adecuado para circuitos con
Mas bajo voltaje y una corriente inferior a 1ª
Puentes rectificadores
Hay varias maneras de conectar los diodos para construir un rectificador y
convertir la AC en DC. El puente rectificador es una de ellas y esta disponible
en encapsulados especiales que contienen los cuatro diodos requeridos. Los
puentes rectificadores se clasifican por su máxima corriente y máxima
tensión Inversa.
Tienen cuatro pines o terminales: los dos de salida de DC son rotulados con +
y -, los de entrada de AC están rotulados con el símbolo ~
El diagrama muestra la operación de como un puente rectificador convierte la
AC en DC. Nota como va alternando de a pares los diodos que conducen la
corriente en cada semiciclo.
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Varios tipos de puentes rectificadores
Note que algunos tienen un agujero a través de su centro para montar el
puente a un disipador de calor
2.2.4 Diodos zener
Los diodos zener se usan para mantener un voltaje fijo. Están diseñados para
trabajar de una forma confiable y no destructiva dentro de su zona de “ruptura”
de manera que pueden ser utilizados en inversa para mantener bastante fijo el
voltaje entre sus terminales. El circuito muestra como debe ser conectado, con
su resistencia en serie para limitar la corriente. Se los puede distinguir de los
diodos comunes por su código y su tensión inversa la cual esta rotulada en el
diodo. Los códigos para diodos zener suelen ser BZX... o BZY... Su tensión
inversa de ruptura esta grabada con una V en lugar del punto decimal, así por
Ejemplo 4V7 significa 4,7 V.
Los diodos zener están clasificados por su tensión de ruptura y su máxima
potencia:
• El mínimo voltaje o tensión de ruptura disponible es 2,4V
• Los rangos de potencia mas comunes están entre 400mW y 1,3W
14
2.2.4 Diodo LED (Light Emitting Diode)
Función
Los diodos LED emiten luz cuando una pequeña corriente eléctrica pasa a
través de ellos.
Conexión y soldadura
Los LED deben conectarse de una forma correcta, el diagrama muestra que a
es el ánodo (+) y k es el cátodo (-). El cátodo es el terminal mas corto y puede
tener una parte plana sobre el cuerpo del LED. Si observas el interior del LED,
el cátodo suele ser mas grande y tiene forma triangular.
Los LED pueden ser dañados por calor cuando son soldados a una placa, pero
el riesgo es pequeño .
3. FILTROS
Son circuitos caracterizados por una entrada y una salida de forma que en la
salida solo aparecen parte de las componentes de frecuencia de la señal de
entrada. Son por tanto circuitos que se pueden caracterizar por su función de
transferencia H(ω), cumpliéndose que La función de transferencia tomará el
valor 1 para una frecuencia ωi si se desea que la señal pase a esa frecuencia,
Mientras que tomará el valor 0 si no debe pasar, diciéndose que se rechaza la
señal.
Los filtros se pueden poner en cascada hasta obtener la función que se
necesite.
3.1 Tipos de filtros
Los filtros se pueden clasificar atendiendo a dos conceptos distintos:
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• El tipo de tecnología (componentes) con que se fabrica el filtro
• Su respuesta en frecuencia.
Considerando el primer concepto de clasificación se tienen
Cuatro tipos distintos:
1. Pasivos.
2. Activos.
3. De capacidades conmutadas.
4. Digitales.
Los filtros pasivos usan solamente como componentes los de tipo pasivo, es
decir R C y L.
Los filtros activos utilizan R, C y amplificadores que pueden ser discretos o
integrados.
Los filtros de capacidades conmutadas utilizan condensadores en conmutación
en lugar de resistencias. Los valores resistivos que se obtienen dependen de la
capacidad y de la frecuencia de conmutación. Por tanto variando la frecuencia
podemos cambiar el valor de las resistencias y la respuesta en frecuencia del
filtro.
Los filtros digitales realizan la función del filtro a través de algoritmos
numéricos. El proceso se realiza mediante el diagrama de bloques siguiente:
El procesador tiene almacenado un algoritmo numérico para
realizar el filtro. Se trata de un procesador digital de señal (DSP) que tiene la
capacidad de realizar una suma de productos
PRO
El procesador tiene almacenado un algoritmo numérico para realizar el filtro. Se
trata de un procesador digital de señal (DSP) que tiene la capacidad de realizar
una suma de productos en un solo ciclo de reloj, teniendo por tanto una
capacidad de procesamiento muy alta (Es multiinstrucción). La aritmética es de
punto flotante o fijo y la longitud de palabra como mínimo de 32 bits. Tanto el
ADC como el DAC necesitan filtros adicionales antialiasing y al final un paso de
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baja para impedir los escalones. Los ADC deben poder realizar muchas
conversiones por segundo para que cumpla el teorema de muestreo (la
frecuencia de muestreo debe ser al menos el doble de la frecuencia de la señal
que entra) y debe tener suficientes bits de resolución. Se encuentra en el
mercado un circuito que tiene el ADC, el DAC y todos los filtros que necesita
para funcionar correctamente. Se llama CODEC. Si no se necesita mucho
ancho de banda son baratos.
La ventaja de este tipo de filtros es que la función
característica se realiza por programa por lo que si se quiere cambiar el filtro
solo hay que cambiar la EPROM que lo contiene. Atendiendo al segundo
concepto de clasificación los filtros también se dividen en 4 tipos distintos:
• paso baja
• paso alta
• paso banda
• rechazo de banda
a) El filtro paso baja tiene una función característica ideal
del tipo
Realidad la función característica es
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siendo la aproximación tanto mejor cuanto más se aproxime a la ideal. Cuanto
mejor se desee la aproximación más alto es el orden del filtro y mas
complicado el circuito.
b) Filtro paso de alta
Su comportamiento será
c) Filtro paso de banda
1 si ωc1 < ω < ωc2
d) Filtro de rechazo de banda
0 si ωc1 < ω < ωc2
H(ω)] =
1 si ω < ωc1; ω > ωc2
De estos cuatro filtros los dos primeros son imprescindibles ya que los otros
dos se pueden obtener a partir de esos dos primeros. Así, por ejemplo, si
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colocamos en serie un filtro paso de alta con ωc1 seguido de un filtro paso de
alta con ωc2, siendo ωc2 > ωc1 obtenemos un filtro paso de banda.
4. Circuitos rectificadores
4.1 Circuito rectificador monofásico de media onda
El esquema de un circuito rectificador de media onda se muestra en la figura
11.4.
UA : Tensión a la salida del transformador (Valor eficaz ) [V]
UC : Tensión unidireccional sobre la carga [V]
IC : Corriente unidireccional sobre la carga [A]
RC : Resistencia de carga [_]
T : Transformador monofásico.
D : Diodo.
Como el elemento rectificador “D”, solo permite el paso de corriente en un solo
sentido, únicamente circulará corriente por la resistencia de carga, en los
momentos en los cuales el borne “u” es más positivo que el borne “v”.
Si la tensión de salida del transformador es de forma senoidal: u(t) = Umax sen
ωt
Podemos observar que durante el intervalo de 0 - π , el borne “u” es más
positivo, con lo
cual el diodo “D” conduce, y sobre la resistencia de carga RC , circula una
corriente cuyo valor esta dado por:
Esta situación se presenta el la figura 11.5
19
Figura 11.5 Situación de conducción cuando borne “u” es más positivo que el
“v”
En el intervalo π - 2 π , la polaridad de “u” es negativa con respecto a “v” (“v” es
positiva con respecto a “u”) , por lo tanto no hay circulación de corriente (Diodo
bloqueado). Situación que se muestra en la figura 11.6.
Figura 11.6 Situación de conducción cuando el borne “v” es más positivo que el
“u”.Las formas de onda que aparecen sobre la carga son las mostradas en los
gráficos de la
4.2 Circuito rectificador monofásico de onda completa
En este caso el transformador adaptador debe tener un punto medio en su
secundario.
Cuando el potencial de “u” es más positivo que el de “v”, el diodo D1 está en
condiciones de conducir, mientras que el diodo D2 se encuentra bloqueado, lo
cual se muestra en la figura
Figura 13.9 Situación de conducción cuando el borne “u” es más positivo que el
“v”
20
Análogamente en la figura 11.10 observamos que cuando el punto “v” es más
positivo que él “u”, el diodo D2 se encuentra en situación de conducción
mientras que el D1 está bloqueado.
Figura 11.10 Situación de conducción cuando el borne “v” es más positivo que
el “u”
Las formas de onda que aparecen sobre la carga son, las mostradas en la
figura 11.11.
Los valores medios y eficaces de las tensiones y corrientes sobre la carga son:
Análogamente se obtienen los valores eficaces:
La potencia de salida sobre la resistencia de carga está dada por:
La tensión de pico inversa en los diodos está dada por la tensión máxima a la
salida del transformador (Bornes u - v), ya que cuando uno de los diodos se
bloquea, uno de sus terminales coincide con uno de los bornes terminales del
transformador, y el otro borne del diodo coincide con el otro borne del
transformador a través del diodo que está conduciendo
4.3 Circuito rectificador monofásico de onda completa puente
El esquema es el que se muestra en la figura 11.12.
Figura 11.12 Circuito rectificador monofásico de onda completa puente
21
Este circuito rectificador tiene una respuesta similar al anterior pero el
transformador no tiene punto medio, lo cual lo hace más económico, ya que el
costo de los diodos es relativamente bajo con respecto al transformador.
Cuando el borne “u” del secundario del transformador es más positivo que él
“v”, los diodos D1 y D2 están en condiciones de conducción y los diodos D3 y
D4 se bloquean.
Luego en el semiciclo positivo la corriente circula saliendo desde el borne “u”
pasa por el diodo D1 , por la carga RC y a través del diodo D2 retorna al
transformador por el borne “v”. Esto se puede observar en la figura 11.13
Figura 11.13 Situación de conducción cuando el borne “u” es más positivo que
él “v”
En el siguiente semiciclo el borne “v” es más positivo que él “u”, con lo cual el
proceso es similar, pero los diodos que conducen son los D3 y D4 y se
bloquean los diodos D1 y D2 , siendo
v
-
Figura 11.14 Situación de conducción cuando el borne “v” es más positivo que
el “u”
Los valores medios y eficaces sobre la carga son análogos a los del circuito
rectificador de onda completa con transformador con punto medio anterior. La
tensión de pico inversa sobre los diodos es: ya que los bornes de un diodo
22
cuando no conduce están al mismo potencial que los bornes del transformador
(u - v)
Las formas de onda se pueden visualizar en la figura 11.15.
C A
CIRCUITOS RECTIFICADORES
Ing. Julio Álvarez 12/09 292
sentido de circulación de la corriente en la carga igual en ambos casos, según
lo mostrado en la figura 11.14
5. Rectificación y Filtrado
El proceso de rectificación está referido al efecto que produce uno, o, más
diodos, del tipo rectificador, sobre la forma de una señal eléctrica alterna y
también, sobre algunos de sus parámetros.
Si se considera la cualidad de conmutador que posee un diodo y las
condiciones que deben darse para que éste actúe como un conductor, una
señal del tipo sinusoidal, que es variable en amplitud en el tiempo, es una
buena alternativa para analizar la acción rectificadora de los diodos.
Cuando se habla de una señal alterna es imposible dejar de asociar las
variables eléctricas que ello conlleva., tales como:
En el aspecto que por el momento interesa, considérese la variable
amplitud. .Para una señal de este tipo existen:
Vef. ó VRMS: conocido como voltaje eficaz, el primero, y voltaje cuadrático
medio, el segundo, Voltage Road Medium Square..
Corresponde a una expresión matemática asociada a la amplitud máxima que
alcanza la señal alterna en un semiciclo. 0,7 Vmax
Vp ó Vmax.: voltaje de pico ( peak:;) ó voltaje máximo: es la máxima amplitud
que alcanza la señal alterna., en un semiciclo.
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Vpp: voltaje pico a pico, ó peak to peak.; corresponde a los máximos niveles
que alcanza la señal alterna entre el ciclo positivo y el ciclo negativo
Para señal alterna simétrica senoidal se cumple que¨:
Vpp = 2VP = 2 Vmax
Vef = VRMS = 07V max = 07Vp
A fin de comprender la utilidad de estas expresiones, considérese el valor de la
tensión de línea, 220 Vef. ¿ cuanto es el valor peak to peak de esta señal ?.
Respuesta:
07Vmax = Vef.
Vmax = Vef/07 = 1.41 Vef = 1.41 x 220 = 310,6 V.
Vpp = 2 Vmax = 2 x 310,6 = 621.2 V.
Esto significa que la señal de la red domiciliaria varía desde un valor de
referencia, eléctricamente cero volt, en forma ascendente hasta 310,6 volt,
decrece, pasa por la referencia, continúa decreciendo hasta un valor de 310,6
volt por debajo de la referencia, para, volver a ascender hasta la referencia
nuevamente..
Es importante, también, considerar algunas definiciones al respecto.
Frecuencia, es el número de veces que se produce una variación completa, en
el tiempo, llamada ciclo, desde el punto que se inicia hasta el punto que
termina ésta. Se expresa en c/seg. ó Hz.. Ciclos por segundo ó Hertz.
Período, es el tiempo que demora en cumplirse un ciclo completo. Se expresa
en unidades de tiempo, seg., mseg, useg..
Longitud de onda, es la longitud, expresada en metros, que tiene un ciclo
completo...
Filtrado
Un condensador es un elemento que está conformado de dos placas,
separadas por un medio eléctrico, llamado dieléctrico, y que tiene la propiedad
de acumular cargas eléctricas.
Basado en esto y en que la corriente eléctrica no es más que cargas eléctricas
en movimiento, (electrones), su empleo significa una solución al problema
planteado.
En efecto, los electrones de la corriente de conducción de los diodos, van
siendo acumulados en el condensador., desde que ésta se inicia hasta el
24
tiempo que se alcanza Vmax. A partir de ahí, la corriente decrece y el
capacitor, no adquiere carga. Más bien, la pierde.
Esta pérdida dura hasta que se alcance el tiempo en que el otro diodo entre en
conducción, donde, nuevamente, el condensador se carga.
Este proceso perdura mientras el transformador esté conectado a la fuente de
línea AC...
La cantidad de electrones que pueda acumular un condensador, depende de
distintas variables, como, separación entre las placas, área de las placas,
material del dieléctrico, etc. Esto indica que el elemento no recibirá toda la
energía que se quiera enviar. Tiene un límite de acumulación.. Entonces, ¿qué
ocurre cuando se completa?. Nada, pues se produce un equilibrio eléctrico
entre la amplitud de la onda que entregan los diodos y la cantidad de carga que
ha “guardado” el condensador. No existe diferencia de potencial entre ambos
puntos eléctricos, por tanto, no circula corriente.
Lo anterior tiene validez, siempre y cuando, la capacidad del condensador,
expresada en Faradios, sea la suficiente para poder acumular las cargas que
entregan los diodos En sentido práctico, un condensador no debe
conectarse nunca a una fuente que entregue un a tensión mayor que la
que es capaz de soportar.
Todo lo que se ha planteado ha sido un proceso en el cual no se ha insertado
la razón principal de él. Conectar una carga eléctrica. Cuando esto ocurre, se
produce un efecto sobre las ondas mostradas.
Cuando se inicia el momento en que el capacitor no recibe más carga,( mas
allá de Vmax), la corriente de “pérdida” fluye por la resistencia. Este concepto
es muy importante, dado que entrega la razón fundamental de todo lo tratado.
La carga eléctrica recibe energía desde el condensador en el momento en
que éste no se carga.
Esta energía proviene de un depósito, que tiene mínimas variaciones. Si se
midiera con un Vólmetro DC nos daría un valor cercano a Vmax de la onda
rectificada, pues a ese nivel se carga el capacitor. Pero producto de las
variaciones que se generan entre la conducción y corte de los diodos, el
instrumento leerá un valor promedio próximo a 0,7Vmax...
Las variaciones que aún persisten, que son una muestra de la variación de la
señal alterna que entrega el transformador, se le conoce con el nombre de
25
RIPLE. La amplitud que alcance el riple ó ruido, tiene relación directa con el
valor, en Faradios, del capacitor, según se puede deducir del texto.
Al respecto de l condensador, es necesario mencionar que, aunque la unidad
de la capacidad es el Faradio, por ser una unidad extremadamente alta, se
emplean los submúltiplos de ella, como:
pF= pico faradio 10 elevado a Menos 12 faradio
nF= nano faradio 10 elevado a Menos 9 faradio
uF = micro faradio 10 elevado a Menos 6 faradio
La Fig- 6 muestra los fenómenos descritos.
CONCLUSION
El desarrollo de esta investigación fue muy interesante y productivo ya
que nos permitió, mejorar conocimientos sobre este componente
electrónico (el diodo) que es muy útil, el comportamiento a diferentes
temperaturas, el por que este componente es afectado al cambio del
calor, y también aprendí las funciones que tiene el diodo rectificador que
por mas sencillo que parece es algo complicado de entender, ya que
varia sus funciones con pequeños cambios ya sean de voltaje o de calor.
También se aprendió que existe diferencias con otros diodos hay otro
diodos que tienen la misma función, pero trabajan con diferente voltaje
como el de germanio, se explico el modo en que se checa los diodos
con un multimetro ya sea analógico o digital.
El rectificador de onda completa tiene un transformador con conexión
intermedia, con dos diodos y una resistencia de carga
.La tensión en la carga es una onda sinusoidal rectificada completa con
un valor de pico de igual ala mitad de la tensión de pico del secundario
La tensión media o continua a la salida del rectificador de onda
completa es igual al 63,6 por100 de la tensión de pico, y la frecuencia
del rizado es igual a 120Hz en lugar de 60
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REFERENCIAS
Enciclopedia de las técnicas de electrónica.
CDWare .Electrónica. Teoría de circuitos.
Boylestad, Robert. 8va. Edición, 2003. México.
Ma. Eugenia Lascano, Ma. Luz Martínez Ricci, Alberto
Scarpettini, “Circuitos con diodos y aplicaciones” Disponible en:
http://focuslab.lfp.uba.ar/public/Electronica/Informes/Diod
os_Lascano-MRicci-Scarpettini.PDF.
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