INFORME N o 4

I. TEMA:

RECTIFICADORES Y FILTROS

II. OBJETIVOS: Estudiar experimentalmente los diferentes modelos de circuitos rectificadores y

sus tipos de filtros Indicar las características de los circuitos a estudiar. Realizar el análisis teórico de los circuitos mostrados, dibujando las señales de

salida respectivas.

III. INTRODUCCION TEORICA

CIRCUITOS RECTIFICADORES

Los rectificadores son circuitos realizados con diodos, capaces de cambiarla forma de onda de la señal que reciben en su entrada.

Podemos establecer una clasificación de los rectificadores en función de los números de diodos que utilizan. Así tendremos:

Rectificador de media onda, formado por un único diodo. Rectificador de onda completa, dentro de este tipo podemos distinguir:

Rectificador con un transformador con derivador central (2 diodos) Rectificador tipo puente (4 diodos)

RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA

Es un circuito que elimina la mitad de la señal que recibe en la entrada, en función de como este polarizado el diodo, si la polarización es directa eliminara la parte positiva de la señal, y si es polarizado inversamente eliminara la parte negativa de la señal

RECTICADOR DE ONDA COMPLETA

Es el tipo de rectificar mas empleado en las fuentes de alimentación de los equipos, debido a que con él se obtiene una corriente continua muy parecida a la que proporcionan las pilas o baterías.

RECTIFICADOR CON UN TRANSFORMADOR CON DERIVADOR CENTRAL (2 DIODOS)

RECTIFICADOR TIPO PUENTE (4 DIODOS)

CIRCUITO RECTIFICADOR CON FILTRO

Los filtros son circuitos realizados con componentes pasivos para trabajar con la frecuencia de la señal.Y que esta relacionado directamente con el condensador que estemos dispuestos a colocar en el momento del diseño del circuito correcto.RECTIFICADOR CON FILTRO DE MEDIA ONDA

AHORA VEAMOS AL AUMENTAR NUESTRO VALOR DEL CAPACITOR

RECTIFICADOR CON FILTRO DE ONDA COMPLETA (TIPO PUENTE)

IV. MATERIAL Y EQUIPO UTILIZADO

-Osciloscopio

-Multímetro (Digital)

-Transformador

- Bobina de choque

-Miliamperímetro CC.

-Resistencias (100Ω, 1kΩ, 10kΩ)

-Capacitor (100, 470, 1000 , 220 μF)

-Diodos (4 x 1N4004)

-Cables conectores (12 cocodrilos, 3 coaxiales, 2 cordones AC).

V. PROCEDIMIENTO

1.- verificar componentes con el multímetro digital 1.a y 1.b.

2.- Armar el circuito de la figura 1 y medir lo indicado.

Tabla 2

RL 1KΩ 10KΩC sin C 100uF 2200uF sin C 100uF 2200uF

Vop-p 16.8 V 1.38 V 186 m V 16.6 V 255 m V 68.4 m VVoRMS 6.7 V 0.38 V 34.4 m V 6.77 V 58.5 m V 9.8 m VVo DC 5.38 V 16 V 16.2 V 5.45 V 16.6 V 16.6 VVs RMS 12.7 V 12.7 V 12.72 V 12.7 V 12.7 V 12.7 VIo DC 3.8 m A 12.5 m A 11.5 m A 0,6 m A 1.7 m A 2 m A

T (s) 17ms 16.5ms 18ms 16.5ms 17ms 16.5ms

Gráfica con RL= 1kΩ Sin C.

Gráfica con RL= 1kΩ Con C = 100uF

Gráfica con RL= 1kΩ Con C = 2200uF

Gráfica con RL= 10kΩ Sin C.

Gráfica con RL= 10kΩ Con C = 100uF

Gráfica con RL= 10kΩ Con C = 2200uF

Tabla 1.a

resistores R1 R2 R3 capacitores C1 C2 C3 C4teórico 100Ω 1kΩ 10kΩ teórico 100uF 470uF 1000uF 2200uFmedido 102.3Ω 1.52KΩ 11.39KΩ medido 128uF 480uF 1310uF 2660uF

Tabla 1.b

Diodos D1 D2 D3Directa 938Ω 718Ω 73.7ΩInversa ≫40MΩ ≫40MΩ ≫40MΩ

b) colocar el condensador de 100 y 2200 uF en paralelo a RL y llenar el cuadro anterior.

-Usar la fila de Vorms como Vop-p, cuando se usen condensadores. (Y con voltimetro CA)

Vrp-p(para Vop-p con el osciloscopio).

-Utilizar el ORC en DC para medir con las componente continua y sobre el eje de 0 voltios y en AC para las componentes alternas de la salida Vo. Dibujar los formas de onda obtenidas.(Medir también VoDC con voltímetro DC)

c) Para el rectificador de onda completa de la figura 2, medir:

Tabla 3

RL 1KΩ 10KΩC sin C 100uF 2200uF sin C 100uF 2200uFVop-p 7.76V 376mV 58mV 8.4mV 290mV 180.8mVVoRMS 2.6V 83mV 7.5mV 2.68V 19.02mV 15.mVVo DC 5.03V 7.7V 7.79V 5.20V 8V 8VVs RMS 12.56V 12.5V 12.5V 12.6V 12.64V 12.6V

Io DC 3.7mA 5.6mA 5.61mA 0.6mA 0.9mA 0.9mAT(s) 8.24ms 8.25ms 8.25ms 8.25ms 7.5ms 8.75ms

Gráfica con RL= 1kΩ Sin C.

Gráfica con RL= 1kΩ Con C = 100uF

Gráfica con RL= 1kΩ Con C = 2200uF

Gráfica con RL= 10kΩ Sin C.

Gráfica con RL= 10kΩ Con C = 100uF

Gráfica con RL= 10kΩ Con C = 2200uF

d) colocar el condensador de 100 y 2200 uF en paralelo a RL y llenar el cuadro anterior. Anotar las observaciones. Dibujar las formas de onda obtenidas.

e) armar el circuito de la figura 3 procediendo como en los casos anteriores.

Tabla 4

RL 1KΩ 10KΩC sin C 100uF 1000uF sin C 100uF 2200uFVop-p 15.6V 368mV 91.2V 15.8V 156mV 58.4mVVoRMS 5.3V 92mV 39.5mV 5.38V 36.2mV 22.2mVVo DC 10.2V 15.68V 15.6V 10.3V 16.4V 16.06VVs RMS 12.6V 12.6V 12.6V 12.5V 12.6V 12.6VIo DC 4mA 6.25mA 6.2mA 1.2mA 1.8mA 1.8mAT(s) 8ms 8.25ms 8.25ms 8ms 8ms 8ms

Gráfica con RL= 1kΩ Sin C.

Gráfica con RL= 1kΩ Con C = 100uF

Gráfica con RL= 1kΩ Con C = 1000uF

Gráfica con RL= 10kΩ Sin C.

Gráfica con RL= 10kΩ Con C = 100uF

Gráfica con RL= 10kΩ Con C = 1000uF

f) Variar la resistencia de carga RL a 100, 1K y 10K ohm, confeccionando cuadros de mediciones similares a las anteriores. Dibujar las formas de onda obtenidas.

g) Armar el circuito de la Fig. 4. Notar que es el mismo de la Fig. 3 en la que entre el rectificador y la carga se ha colocado un filtro L.

h) Llenar la tabla con los cambios indicados (Tabla 5).

- Variar RL de 100 a 1K ohm (sin C).

- Colocar C2 de 100uF (filtro L-C).

- Colocar C2 de 100uF y C1 de 470uF (Filtro C-L-C).

- Colocar C1 de 1000uF y C2 de 2200uF.

- Variando RL en los casos que considere convenientes en los pasos anteriores.

Tabla 5

C1, C2 Sin C1, C2 Sin C1, C2 = 100uFRL 100Ω 1KΩ 100Ω 1KΩVop-p 864mV 872mV 150mV 108mVVoRMS 232mV 250mV 57.2mV 43.6mVVo DC 2.6V 2.6V 2.6V 5.07VVs RMS 12.8 12.8 12.6 12.6Io DC 22mA 22mA 22mA 22mAT(s) 16.5ms 16.5ms 16.5ms 16.5ms

Gráfica con RL= 100Ω Sin C1, C2.

C1, C2 C1=470uF, C2=1000uF C1=1000uF, C2 = 2200uFRL

Vop-pVoRMSVo DCVs RMSIo DCT(s)

VI. CUESTIONARIO FINAL

1. Presentar los resultados obtenidos en forma ordenada indicando el tipo de circuito y las observaciones correspondientes.

En las tablas páginas más arriba presentamos en forma ordenada nuestros resultados obtenidos.

2. Explicar las diferencias y/o coincidencias obtenidas entre los rectificadores de las figuras 2 y 3.

El circuito de la figura 2, es un rectificador de onda completa con derivación central.

Los rectificadores de onda completa permiten convertir la totalidad de la forma de onda de entrada en una polaridad constante (positiva o negativa) en la salida, mediante la inversión de las porciones (semiciclo) 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).

Este tipo de circuito a diferencia del anterior permite aprovechar la energía de los semiciclo negativo, al igual que el rectificador de onda completa tipo puente.

Este tipo de circuito permitió superar el inconveniente de los rectificadores tipo puente de que no existe una referencia común de tensión (masa circuital) entre la fuente y la carga, resultando ambas flotantes.

Circuito rectificador de Onda Completa Tipo Puente.

En el circuito de la figura 3, al igual que el anterior es un rectificador de onda completa, ambos permiten el aprovechamiento total de la señal de entrada. Este rectificador puente tiene una desventaja ya que no tiene una salida común entre la fuente y la carga.

Las diferencias se dan debido a la cantidad de diodos usadosEn el segundo caso se usan dos diodos pero para hacer una rectificación se requiere de un divisor de tensión que también reduce el valor del voltaje de salida el cual no es muy alto pero mayor al anterior.Para el tercer caso se usan 4 diodos lo cual implica mayor costo pero la eficacia del voltaje de salida es mayor ya que casi se mantiene el mismo voltaje de entrada en la rectificación lo cual hace que sea más usado.

3. Explicar el efecto en la curva de regulación (VoDC vs IoDC) cuando se varió R en la experiencia.

4. Presentar algunos otros tipos de filtros, indicando las ventajas y desventajas.

Atendiendo a la ganancia, podemos encontrar dos tipos de filtro:

Filtros pasivos. Los que atenuarán la señal en mayor o menor grado. Se implementan con componentes pasivos como condensadores, bobinas y resistencias.

Filtros activos. Son los que pueden presentar ganancia en toda o parte de la señal de salida respecto a la de entrada. En su implementación suelen aparecer amplificadores operacionales. No suelen contener bobinas, salvo en el caso de frecuencias muy altas.

Los inductores no se utilizan a menudo en los filtros activos de vida, porque son voluminosos y costosos.

Atendiendo a su respuesta en frecuencia, encontramos los siguientes filtros:

Filtro paso bajo. Es aquel que permite el paso de frecuencias bajas, desde frecuencia 0 ó continua, hasta una determinada. Presentan ceros a alta frecuencia y polos a baja frecuencia.

Filtro paso alto. Es el que permite el paso de frecuencias desde una frecuencia de corte determinada hacia arriba, sin que exista un límite superior especificado. Presentan ceros a bajas frecuencias y polos a altas frecuencias.

Filtro paso banda. Son aquellos que permiten el paso de componentes frecuenciales contenidos en un determinado rango de frecuencias, comprendido entre una frecuencia de corte superior y otra inferior.

Filtro elimina banda. Es el que dificulta el paso de componentes frecuenciales contenidos en un determinado rango de frecuencias, comprendido entre una frecuencia de corte superior y otra inferior.

5. Explicar y verificar las fórmulas de rizado para los filtros usados en la práctica relacionándolos con las ventajas y desventajas entre ellos.

El factor de rizo de un voltaje se define como:

El cual se puede expresar como

Como la componente de voltaje de CA de una señal que contiene un nivel de CD es:

El valor rms del componente de CA es:

Donde V(rms) es el valor rms del voltaje total. Para la señal rectificada de media onda.

Para la señal rectificada de onda completa

VOLTAJE DE RIZO DE FILTRO DE CAPACITOR

Suponiendo una aproximación de la forma de onda del rizo triangular como se muestra el la FIG., podemos escribir:

Durante la descarga del capacitor , el cambio de voltaje a través de C es:

Basados en la forma de onda triangular que aparece en la FIG.

Utilizando los detalles de la forma de onda de la FIG: B1, se obtiene

Se puede escribir como:

Podemos combinar las ecuaciones, para obtener

Luego resolvemos que para Vr(rms):

6. Explicar las características de los transformadores usados en la experiencia, formulando a su vez algunas apreciaciones y recomendaciones de uso.

Características generales de los transformadores.

Por lo general, todos los transformadores trifásicos utilizados en los CT reúnen una serie de características comunes independientemente del tipo de transformador que sea. Las características más importantes en este aspecto son:

- Tensión primaria: es la tensión a la cual se debe alimentar el transformador, dicho en otras palabras, la tensión nominal de su bobinado primario. En algunos transformadores hay más de un bobinado primario, existiendo en consecuencia, más de una tensión primaria.

- Tensión máxima de servicio: es la máxima tensión a la que puede funcionar el transformador de manera permanente.

- Tensión secundaria: si la tensión primaria es la tensión nominal del bobinado primario del transformador, la tensión secundaria es la tensión nominal del bobinado secundario. Este parámetro debe ser un valor da baja tensión, normalmente 400 V entre fases.

- Potencia nominal: es la potencia aparente máxima que puede suministrar el bobinado secundario del transformador. Este valor se mide en kilovoltioamperios (KVA), siendo las más usuales de 63, 100, 200, 400 y 630 KVA.

- Relación de transformación: es el resultado de dividir la tensión nominal primaria entre la secundaria.

- Intensidad nominal primaria: es la intensidad que circula por el bobinado primario, cuando se está suministrando la potencia nominal del transformador. Dicho en otras palabras, es la intensidad máxima a la que puede trabajar el bobinado primario del transformador.

- Intensidad nominal secundaria: al igual que ocurría con la intensidad primaria, este parámetro hace referencia a la intensidad que circula por el bobinado secundario cuando el transformador está suministrando la potencia nominal.

- Tensión de cortocircuito: hace referencia a la tensión que habría que aplicar en el bobinado primario para que, estando el bobinado secundario cortocircuitado, circule por éste la intensidad secundaria nominal. Se expresa en porcentaje.

- Grupo de conexión: indica la forma de conexión del bobinado primario y secundario (estrella, triángulo o zig zag). Se indica mediante dos letras, una mayúscula para el bobinado primario y otra minúscula para el bobinado secundario, utilizándose las letras que se indican en la siguiente tabla:

- Índice horario: representa el desfase existente entre la tensión primaria y la secundaria. Se representa mediante un número obtenido de colocar los vectores de tensión como si fueran las agujas de un reloj.

VII. VIII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

-Como nuestro grupo trabajo con un condensador electrolítico debemos de tener mucho cuidado con la polaridad.

-Tener en cuenta las especificaciones de los diodos que estamos utilizando, para un buen desempeño en nuestras experiencias, y además tener en cuenta la correcta polarización.

-Lo primero que debemos de realizar es verificar que todos nuestros conectores estén en un buen estado, además tomar nuestros valores reales de todos nuestros dispositivos o elementos para tener en cuenta las variaciones que se puedan dar por ejemplo mediante una simulación con valores ideales.

IX. BIBLIOGRAFIA

http://www.estudioteca.net/formacion-profesional/electricidad/tipos-filtro/http://www.rfloresz.mex.tl/846384_TABLA-CARACTERISTICAS-DE-TRANSFORMADORES-.html