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Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica. Fernandez Jessica, Loayza Jean Paul, Ipushima Jarlin Yarasca Cristian. Dispositivos Semiconductores de potencia.

Diodos Rectificadores Fernandez, Jessica; Loayza, Jean Paul; Ipushima, Jarlin y Yarasca, Cristian., [email protected], [email protected], [email protected], [email protected] Universidad Nacional del Callao Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Escuela Profesional de Ingeniería Electrónica

Resumen. El rectificador presenta un amplio campo de pruebas. En esta parte se describirá los rectificadores de Onda Media y de Onda Completa. Los transformadores monofásicos de media onda presentas 2 tipos de diodos rectificadores: Un transformador con derivación central y Puente de Diodos. Un rectificador monofásico de Onda Completa con carga RL tiene una salida de corriente en forma idéntica a la del voltaje de salida. Un rectificador monofásico de Onda Completa con carga RL de alta inductancia tiene una forma de salida de corriente en forma cuadrada. Palabras Clave: Rectificador, Onda Completa, Media Onda, Carga RL, Monofásico.

aplicaciones de menos de 100 W, en cambio el de puente de diodos se utilizan para aplicaciones de 100 W a 100 kW. El voltaje de salida de los rectificadores contiene armónicos cuyas frecuencias son múltiplos de 2f (dos veces la frecuencia del suministro).

I. INTRODUCCIÓN Los diodos tienen un amplio uso en rectificadores. Un rectificador es un circuito que convierte una señal en ca en una señal unidireccional. Un rectificador es un tipo de convertidor de ca a cd. Un rectificador también puede considerarse como un convertidor de valor absoluto, por ejemplo, si vs es un voltaje de entrada de ca, la forma de onda del voltaje de salida de vo tendría la misma forma, pero la parte negativa aparecerá como un valor positivo, es decir, vo = |vs|. Dependiendo del tipo de alimentación de entrada, los rectificadores se clasifican en dos tipos: monofásicos y trifásicos. Un rectificador monofásico puede ser de media onda o de onda completa. Un rectificador monofásico de media onda es el tipo más sencillo, pero no se utiliza para aplicaciones industriales. Se consideran a los diodos ideales en función de su sencillez. Por “ideal” queremos decir que el tiempo de recuperación inversa trr y la caída de voltaje en sentido directo VD son insignificantes o iguales a cero.

2. Rectificador monofásico de onda completa con carga RL Con una carga resistiva, la corriente a través de esta es idéntica en su forma al voltaje de salida. En la práctica, la mayoría de las cargas son inductivas hasta cierto grado y la corriente a través de la carga depende de su resistencia R e inductancia L.

1. Transformadores Monofásicos de media onda Hay dos tipos de rectificadores monofásicos: transformador con derivación central y de puente de diodos. Su desempeño es muy parecido, a excepción que la corriente del secundario a través del transformador con derivación central es unidireccional (cd) y requiere una mayor capacidad de VA (volts – ampere). El tipo de rectificación central se utiliza en

Fig. 2. Rectificador de onda completa

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Fig. 1. Rectificador de media onda

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3. Rectificador monofásico de onda completa altamente inductivo Con una carga resistiva la corriente de entrada del rectificador monofásico será una onda seno; con una carga de inductor, la corriente de entrada se distorsionará. Si la carga es altamente inductiva, su corriente se mantendrá casi constante con una magnitud de rizo pequeña y la corriente de entrada será cuadrada.

B. Esquemas A continuación, se mostrará los diferentes diagramas de bloques con sus respectivas gráficas:

Fig. 4. Diagrama de bloque de puente rectificador con carga resistiva.

Fig. 3 Rectificador de onda completa altamente inductiva

II. MATERIALES Y MÉTODOS A. Equipos, materiales y herramientas utilizados En el presente laboratorio se hizo el requerimiento del software MATLAB bajo la herramienta SIMULINK. Se utilizaron los siguientes elementos: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Powergui Ground AC Voltage Source RMS (Root mean Square) Mean Current Measurement Voltage Measurement Universal Bridge (Diode) Power Resistor Capacitor Scope Use-defined functions (Fcn) Display Multiplexer Demulxtiplexer

Fig. 5. Señales del diagrama Fig. 4

▪ ▪ ▪ ▪

Corriente de la fuente: Color Azul Voltaje de la fuente: Color Verde Corriente en la Resistencia: Color Amarillo Voltaje en la Resistencia: Color Rojo

Fig. 6. Diagrama de bloque de puente rectificador RL

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Fig. 7. Diagrama de bloque de puente rectificador R-C. Fig. 7. Señales del diagrama Fig.6

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Corriente de la fuente: Color Azul Voltaje de la fuente: Color Verde Corriente en la R-L: Color Amarillo Voltaje en la R-L: Color Rojo

Fig. 10. Señales del diagrama fig.9

Fig. 8. Diagrama de bloque de puente rectificador paralelo R y C.

▪ ▪ ▪ ▪

Corriente de la fuente: Color Azul Voltaje de la fuente: Color Verde Corriente en la R-C: Color Amarillo Voltaje en la R-C: Color Rojo

C. Procedimiento Con el software MATLAB se procedió a desplegar y formar el circuito de forma que las conexiones con cada bloque modelo de instrumentación. Luego, al conectar todos bloques como corresponde se procede a verificar los datos de eficiencia y factor de potencia en los displays. Teniendo en cuenta los valores visualizados en la simulación se establece una referencia.

Fig. 9. Señales del diagrama Fig.8

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Corriente de la fuente: Color Azul Voltaje de la fuente: Color Verde Corriente en la R-C: Color Amarillo Voltaje en la R-C: Color Rojo

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III. RESULTADOS

¿Existe algún cambio en el voltaje y corriente de salida? Voltaje RMS de entrada=120 Voltaje CD de salida=108 Corriente RMS de entrada=2.018 Corriente CD de salida=2.0013

¿Cómo es ahora la forma de onda de la corriente de alimentación? Fig 11. Se mostrará los datos de factor de potencia (FP) y la eficiencia (n) del rectificador de cada simulación:

Datos FP η

TABLA 1. RESULTADOS Circuito Circuito Circuito 1 2 3 1 0.9926 0.7313 0.8088 0.8016 0.911

Circuito 4 0.952 0.9989

Valores de las funciones del factor de potencia (FP) y la eficiencia (η)

▪

La ecuación (1) es: 𝐹𝑃 =

▪

𝑃 √𝑃2 +𝑄2

Fig 13. Onda de corriente de alimentación

▪ Circuito 3 ¿Existe desfasamiento entre voltaje y corriente en la fuente?

… (1)

La ecuación (2) es: 𝜂=

𝑃𝑐𝑑 𝑃𝑐𝑎

=

𝑉𝑐𝑑 𝐼𝑐𝑑 … (2) 𝑉𝑟𝑚𝑠 𝐼𝑟𝑚𝑠

Siendo: P: Potencia reactiva Q: Potencia entregada IV. ANÁLISIS Y RESULTADOS A. Cuestionario ¿Existe desfasamiento entre voltaje y corriente en la fuente? No hay desfasamiento entre voltaje y corriente de la fuente.

Fig 14. Gráficas de las salidas y entradas de los voltajes de salida y entrada respectivamente.

Si existe desfasamiento entre el voltaje y corriente de la fuente.

¿Cómo es la forma de onda de la corriente de alimentación? La forma de onda es senoidal con picos altos.

¿Existe rizo en el voltaje de salida?

Fig 12. Desfase entre voltaje y corriente Fig 15. Voltaje de salida

No existe rizo en el voltaje de salida

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▪ Circuito 4 ¿Existe desfasamiento entre voltaje y corriente en la fuente? •

Fig 16. Phase Corriente.

resistencia de control que por divisor de tensión activa el SCR con carga estabilizada mediante el capacitor e inmune a las cargas negativas del diodo. Del circuito rectificador se nota que es de onda completa es decir se utilizan 4 diodos para su representación o también un diodo puente, notando que, si es resistiva, con inductor o capacitor va a existir desfasamiento o rizado. REFERENCIAS

[1] Muhammad Rashid; Electrónica de Potencia; Pretince Hall EE.UU 2015 [2] Enrique Maset; Introducción a la Electrónica de Potencia, Universidad de Valencia 2006

FIg 17. Phase Voltaje. No existe desfasamiento entre el voltaje y corriente de la fuente.

¿Cómo es la forma de onda de la corriente de alimentación y el tamaño del rizo de la salida?

Fig 18. La onda es senoidal y el tamaño de rizo de salida es 120 de amplitud

V. CONCLUSIONES ▪

▪

Del oscilador de relajación podemos decir que

el periodo es dependiente de la ecuación de carga del capacitor y del disparo de la compuerta del SCR mediante el divisor de tensión. Del oscilador de relajación la potencia se incrementa si una de las fases, sea positiva o negativa, es atenuada, esto se obtiene mediante el SCR mediante un circuito donde la magnitud de esta atenuación es proporcional a la carga en inversamente proporcional al valor del potenciómetro o

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