RECTIFICADOR MONOFASICO DE ONDA COMPLETA
1. MARCO TEORICO
1.1. INTRODUCCIN
El propsito de un rectificador de onda completa es generar una
tensin o una corriente continua o que contenga una componente
continua especificada. Aunque el propsito del rectificador de onda
completa es bsicamente el mismo que el del rectificador de media
onda, los rectificadores de onda completa presentan varias ventajas
fundamentales. La corriente media del generador de alta es nula en
el rectificador de onda completa, por lo que se evitan los
problemas asociados a las corrientes medias de generador distintas
a cero, especialmente para los transformadores. La salida del
rectificador de onda completa presenta menos rizado que el
rectificador de media onda.
1.2. CONCEPTO DE RECTIFICADOR
Unrectificadores el elemento o circuito que permite convertir
lacorriente alternaencorriente continua.Esto se realiza utilizando
diodosrectificadores, ya seansemiconductoresde estado slido,vlvulas
al vacoo vlvulas gaseosas como las de vapor de mercurio.
Dependiendo de las caractersticas de la alimentacin en corriente
alterna que emplean, se les clasifica en monofsicos, cuando estn
alimentados por una fase de la red elctrica, otrifsicoscuando se
alimentan por tres fases.
Atendiendo al tipo de rectificacin, pueden ser de media onda,
cuando slo se utiliza uno de los semi-ciclos de la corriente, o de
onda completa, donde ambos semi-ciclos son aprovechados.
El tipo ms bsico de rectificador es elrectificador monofsico de
media onda, constituido por un nicodiodoentre la fuente de
alimentacin alterna y la carga.
1.3. CIRCUITOS RECTIFICADORES DE ONDA COMPLETA
Unrectificador de onda completaconvierte la totalidad de la
forma de onda de entrada en una polaridad constante (positiva o
negativa) en la salida, mediante la inversin de las porciones
(semiciclos) negativas (o positivas) de la forma de onda de
entrada. Las porciones positivas (o negativas) se combinan con las
inversas de las negativas (positivas) para producir una forma de
onda parcialmente positiva (negativa).
Rectificador de onda completa mediante dos diodos con
transformador de punto medio.
El circuito, representado en laFigura, funciona como sigue:
El transformador convierte la tensin alterna de entrada en otra
tensin alterna del valor deseado, esta tensin es rectificada
durante el primer semi-ciclo por el diodo D1 y durante el segundo
semi-ciclo por el diodo D2, de forma que a la carga R le llega una
tensin continua pulsante muy impura ya que no est filtrada ni
estabilizada.
En este circuito tomamos el valor de potencial 0 en la toma
intermedia del transformador.
1.4. RECTIFICADOR MONOFSICOS DE ONDA COMPLETA
En la Figura (a) aparece un circuito rectificador de onda
completa con un transformador de derivacin central. Cada mitad del
transformador con un diodo asociado acta como si fuera un
rectificador de media onda. La salida de un rectificador de onda
completa aparece en la Figura (b) dado que a travs del
transformador no fluye corriente directa, no hay problema por
saturacin en el ncleo de este mismo transformador.
El voltaje de salida promedio es:
La potencia absorbida por la resistencia de carga viene
determinada por Irms2*R. donde Irms para la forma de onda de la
corriente con rectificacin de onda completa es la misma que para
una onda sinusoidal sin rectificar:
La corriente del generador para el rectificador de onda completa
con una carga resistiva es una sinusoidal en fase con la tensin,
por lo que el factor de potencia es igual a 1.
En vez de utilizar un transformador con toma o derivacin
central, podemos utilizar cuatro diodos, como se muestra en la
figura (a). Durante el medio ciclo positivo del voltaje de entrada,
se suministra potencia a la carga a travs de los diodos D1 y D2.
Durante el ciclo negativo, los diodos D3 y D4conduciran. La forma
de onda del voltaje de salida aparece en la Figura (b) y es similar
a la grafica analizada anteriormente. El voltaje de pico inverso de
un diodo es solo Vm. Este circuito se conoce como rectificador
puente, y es de uso comn en aplicaciones industriales.
1.5. RECTIFICADOR MONOFSICO DE ONDA COMPLETA CON CARGA RL
Para un carga R-L conectada en serie el mtodo de anlisis es
similar al del rectificador de media onda con diodo de libre
circulacin que se describi anteriormente. Despus del transitorio
inicial, la corriente de carga io alcanza un estado peridico
estable similar al mostrado en la figura.
En el circuito en puente, la corriente se transfiere de un par
de diodos al otro cuando cambia la polaridad del generador. La
tensin en la carga R-L es un sinusoidal con rectificacin de onda
completa, al igual que en una carga resistiva. La tensin sinusoidal
con rectificacin de onda completa en la carga puede expresarse como
una serie de Fourier compuesta por un trmino de continua y los
armnicos pares:
Con una carga resistiva, la corriente de carga tiene una forma
idntica al voltaje de salida. En la prctica, la mayor parte de las
cargas son en cierta cantidad inductivas, la corriente de carga
depende de los valores de la resistencia de carga R y del a
inductancia de carga L. Esto aparece en la figura.
Se aade una batera de voltaje E para poder desarrollar
ecuaciones de tipo general. Si el voltaje de entrada , la corriente
de carga iL se puede deducir de:
Que tiene una solucin de la forma:
Donde la impedancia de la carga , y el Angulo de impedancia
Caso 1: Corriente de carga contina. La constante A1 en la
ecuacin anterior se puede determinar a partir de la condicin: en wt
= , iL=I1
Ahora, Sustituimos A1 en la ecuacin anterior y obtenemos
Bajo una condicin de rgimen permanente, iL(wt=0) = iL(wt= ).
Esto significa que, iL(wt=0) = I1 Aplicando esta condicin,
obtenemos el valor de I1 como:
La corriente rms del diodo se puede encontrar de la ecuacin
anterior como:
Y entonces, la corriente rms de salida se puede determinar
mediante la combinacin de las corrientes rms de cada diodo
como:
Tambin se puede encontrar la corriente promedio del diodo a
partir de la ecuacin analizada anteriormente como:
Caso2: corriente de carga discontinua. La corriente de carga
influye slo durante el periodo wtb. Los diodos empiezan a conducir
en wt = a, dado por
En wt= , iL(wt) = 0 y la ecuacin nos da
Que, despus de sustituirse en la ecuacin, proporciona la
corriente de carga
En wt = , la corriente cae a cero, e iL(wt=) = 0. Esto es:
se puede determinar de esta ecuacin transcendental mediante un
mtodo de solucin iterativo (prueba y error), Inicie con =0, e
incremente su valor en cantidades muy pequeas, hasta que el lado
izquierdo de esta ecuacin se convierta en cero.
La corriente rms del diodo se puede encontrar a partir de la
ecuacin ya analizada anteriormente.
La corriente promedio del diodo tambin se puede encontrar a
partir de la ecuacin como:
2. PARAMETROS
3.-Calculo de Parmetros de Rendimiento
En esta practica, para poder encontrar los clculos de los
parmetros de rendimiento necesitamos la tensin de red y
frecuencia:
Vp=220V, f=60 Hz
Segn la hoja de datos del diodo de potencia (6A10) podemos
observar los niveles de tensin y corriente que puede soportar el
diodo, as poder obtener la potencia en la carga.
Clculos
5.-Hojas de datos
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN
Eduardo David Arcaya Arcaya1
6. Simulaciones
