UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE EL SALVADORFACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

Tema: Análisis de Distorsión Armónica de Circuitos Rectificadores de Media Onda y Onda Completa en conexión Monofásica y

Trifásica.

Asignatura: Calidad de la Energía Eléctrica.Estudiante:

Platero Villatoro, Mario José - PV201201

Catedrático: Ing. Billy Salguero

MISIÓN DE LA UNIVERSIDADFormar Profesionales con Alto Sentido Crítico y Ético, con Capacidad de

Autoformación y con las Competencias Técnico-Científicas requeridas para resolver problemas mediante soluciones enfocados en el Desarrollo Social y

Respetuosas del Medio Ambiente.

Introducción. Rectificador de media onda monofásico es un circuito empleado para eliminar la parte

negativa o positiva de una señal de corriente alterna de lleno conducen cuando se polarizan inversamente. Además su voltaje es positivo.

Rectificador de onda completa monofásico es un circuito empleado para convertir una señal de corriente alterna de entrada (Vi) en corriente continua de salida (Vo) pulsante. A diferencia del rectificador de media onda, en este caso, la parte negativa de la señal se convierte en positiva o bien la parte positiva de la señal se convertirá en negativa, según se necesite una señal positiva o negativa de corriente continua. Este tipo de rectificador puede ser:

Rectificador con dos diodos: En el circuito de la figura, ambos diodos no pueden encontrarse simultáneamente en directa o en inversa, ya que las diferencias de potencial a las que están sometidos son de signo contrario; por tanto uno se encontrará polarizado inversamente y el otro directamente. La tensión de entrada (Vi) es, en este caso, la media de la tensión del secundario del transformador.

Puente de Graetz o Puente Rectificador de doble onda: En este caso se emplean cuatro diodos. Al igual que antes, sólo son posibles dos estados de conducción, o bien los diodos 1 y 3 están en directa y conducen (tensión positiva) o por el contrario son los diodos 2 y 4 los que se encuentran en directa y conducen (tensión negativa).

A diferencia del caso anterior, ahora la tensión máxima de salida es la del secundario del transformador (el doble de la del caso anterior), la misma que han de soportar los diodos en inversa, al igual que en el rectificador con dos diodos. Esta es la configuración usualmente empleada para la obtención de onda continua.

Rectificador de media onda trifásico consisten en conectar un diodo a la salida de cada arrollamiento, que se unirán en un punto común que después alimentará a la resistencia o carga del circuito. El retorno de la corriente se realiza a través de la línea de neutro.

Rectificador trifásico de onda completa 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.

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Contenido1. Rectificador de Media Onda Monofásico...................................................................................4

a) Voltaje de entrada y su distorsión armónica.........................................................................4

b) Voltaje de salida y distorsión armónica..................................................................................5

c) Corriente en la carga y su distorsiona armónica.....................................................................5

2. Rectificador de onda completa monofásico con 2 diodos..........................................................5

a) Voltaje en la carga y su distorsión armónica..........................................................................6

b) Corriente en la carga y su distorsión armónica......................................................................6

c) Corriente en la entrada y su distorsión armónica...................................................................7

3. Rectificador de Onda Completa con 4 Diodos............................................................................7

a) Voltaje en la carga y distorsión armónica...............................................................................8

b) Corriente en la carga y distorsión armónica...........................................................................8

c) Corriente de entrada y distorsión armónica...........................................................................8

4. Rectificador de Media Onda trifásico.........................................................................................9

a) Voltaje de entrada..................................................................................................................9

b) Voltaje en la carga y su distorsión armónica........................................................................10

c) Corriente en la carga y su distorsión armónica....................................................................10

d) Corriente de entrada y su distorsión armónica por fase......................................................10

5. Rectificador de Onda Completa trifásico..................................................................................11

a) Voltaje en la carga y su distribución armónica.....................................................................11

b) Corriente en la carga y su distorsión armónica....................................................................12

c) Corriente de entrada de una fase y su distorsión armónica.................................................12

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1. Rectificador de Media Onda Monofásico.

Para nuestra simulación utilizamos el Software Proteus 7.7, este Software nos permite realizar el análisis de señales, así como también la conversión con Fourier. El circuito a simular para Media Onda Monofásico fue el síguete.

Dónde:

V1: Fuente de entrada. In(V): Medidor de Voltaje de Entrada. Load(A): Medidor de Corriente en la Carga. Load(V): Medidor de Voltaje en la Carga.

a) Voltaje de entrada y su distorsión armónica.

Como era de esperarse, la distorsión armónica para una señal de voltaje en AC pura solo presenta el valor fundamental a 60Hz. Este será el mismo para los casos de Onda completa con 2 y con 4 Diodos.

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b) Voltaje de salida y distorsión armónica.

Si podemos observar, la distorsión armónica ocurre a 60Hz, 120Hz y ya de una forma leve en 240Hz.

c) Corriente en la carga y su distorsiona armónica.

La carga al ser una lámpara, el simulador coloca una carga resistiva, por lo tanto podemos observar que la corriente sigue al voltaje y presenta el mismo tipo de onda.

2. Rectificador de onda completa monofásico con 2 diodos.

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Debido a las referencias GND que pide el simulador, en este caso se optó por colocar dos fuentes de igual magnitud, solamente que referenciadas inversamente.

Dónde: Voltaje de entrada = Va – Vb (Similar a colocar puntas de medidor de voltaje) Corriente de entrada = Ia + Ib (Sumando las 2 magnitudes de corriente, respetar el sentido

de la corriente) Load(A): Corriente en la carga. Load(V): Voltaje en la carga.

a) Voltaje en la carga y su distorsión armónica.

Para este caso en la distorsión armónica no aparece la frecuencia de 60Hz, sino que aparece a 120Hz y 240Hz

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b) Corriente en la carga y su distorsión armónica.

Como se dijo para el caso de Media Onda, la corriente sigue al voltaje, presentan el mismo comportamiento armónico.

c) Corriente en la entrada y su distorsión armónica.

En el caso de Media Onda, la corriente era en serie con el generador, teniendo una señal recortada en un ciclo, para el caso de onda completa la señal de corriente presenta una distorsión cercana al cruce por cero, dado como resultado otro tipo de señal armónica.

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3. Rectificador de Onda Completa con 4 Diodos.

Al igual que el anterior, por motivos de referencia en el simulador se optó por 2 fuentes con referencia común.

Dónde: Voltaje de entrada = Va – Vb (Similar a colocar puntas de medidor de voltaje) Corriente de entrada = Ia + Ib (Sumando las 2 magnitudes de corriente, respetar el sentido

de la corriente) Load(A): Corriente en la carga. Load(V): Voltaje en la carga.

a) Voltaje en la carga y distorsión armónica.

Su resultado es muy similar al de Onda completa con 2 Diodos.

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b) Corriente en la carga y distorsión armónica.

c) Corriente de entrada y distorsión armónica.

La distorsión armónica en este rectificador de Onda completa con 2 y con 4 Diodos son muy similares.

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4. Rectificador de Media Onda trifásico.

Dónde:

Vin(A), Vin(B) y Vin(C) son los medidores de voltaje de cada fase A, B, y C. Iin(A), Iin(B) y Iin(C) son los medidores de corriente de cada fase A, B y C. Vload e Iload son los medidores de voltaje y corriente en la carga.

a) Voltaje de entrada.

Este voltaje será similar para el de Media Onda y Onda Completa.

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b) Voltaje en la carga y su distorsión armónica.

La distorsión armónica presenta más componente de DC, con armónico 0, ya que solamente podemos ver el rizado de la señal.

c) Corriente en la carga y su distorsión armónica.

d) Corriente de entrada y su distorsión armónica por fase.

Por fase, este rectificador es más generador de armónicos que los otros.

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5. Rectificador de Onda Completa trifásico.

Dónde:

Vin(A), Vin(B) y Vin(C) son los medidores de voltaje de cada fase A, B, y C. Iin(A), Iin(B) y Iin(C) son los medidores de corriente de cada fase A, B y C. Vload e Iload son los medidores de voltaje y corriente en la carga.

a) Voltaje en la carga y su distribución armónica.

Podemos observar que la distorsión es muy similar al anterior, solamente el valor de DC es mayor para este caso.

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b) Corriente en la carga y su distorsión armónica.

Prácticamente es una corriente DC con ruido.

c) Corriente de entrada de una fase y su distorsión armónica.

Como se puede observar la deformidad en la onda de corriente es grande, esto hace la presencia de armónicos aumente.

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Conclusiones.

Todos los dispositivos electrónicos son fuentes generadoras de armónicos, ya que deforman la onda en forma senoidal del voltaje.

Entre mejor sea el rectificado de la onda, mas armónicos aparecerán, debido al desfase que se genera entre la corriente y el voltaje.

Los armónicos de orden 3 solo circulan por el conductor neutro, además se suman lo que puede suponer importantes sobrecargas en dicho conductor.

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