Rnc

Lección 3. Rectificadores no controlados 3.1 Introducción. 3.2 Rectificadores monofásicos de media onda. 3.3 Rectificadores monofásicos de doble onda. 3.4 Rectificadores trifásicos de media onda. 3.5 Rectificadores trifásicos de doble onda.

1

1

3.1 Introducción ¾ La energía se distribuye en forma de tensión alterna. ¾ Sin embargo, los equipos electrónicos generalmente funcionan con una tensión continua.

Red eléctrica

Red eléctrica

Convertidor CA/CC (Rectificador)

Convertidor CA/CC (Rectificador)

Equipo electrónico

Convertidor CC/CC

Equipo electrónico

2

2

Clasificación de los convertidores CA/CC • Monofásicos No Controlados

• Trifásicos • Monofásicos

Controlados

• Trifásicos

¾ No controlados: la tensión de salida depende de la carga. ¾ Controlados: es posible regular la tensión de salida. 3

3

3.2 Rectificadores monofásicos de media onda vS +

vd

Vm

i

+

R

vS

vo

ωt

π

2π

π

2π

ωt

π

2π

ωt

π

2π

vo

i vS = Vmsen(ωt) vd

ωt

-Vm 4

4

Parámetros característicos ƒ Valores medios:

ƒ Valores eficaces:

π

Vmed = Vo =

1 V Vmsen (ωt) dt = m 2π ∫0 π

Imed =

Vo Vm = R πR

PCC =

2 Vmed V2 = 2m R πR

π

Vef = Vrms =

Ief = Irms =

P=

1 V [ Vmsen (ωt)] 2dt = 2m 2π ∫0

Vrms Vm = R 2R

Vef2 Vm2 = R 4R 5

5

Parámetros característicos Vrms = 1,57 Vmed

ƒ Factor de forma:

FF =

ƒ Factor de rizado:

RF = FF2 - 1 = 1,21

ƒ Eficiencia:

η=

Pcc = 40,5% Pca

6

6

Filtro por condensador Vm id vS

C

iR R

∆Vo (Rizado)

vS iC

vo

ωt

+

vo id

0,5-1 ms 7

7

Carga R-L Vm +

vd

i

+

R vS

vo

L

-

vS i

π +

+

-

vR vL

β

2π

vo

ωt

vL

ωt

vS = Ri(t) + L(di/dt)

vd

ωt -Vm

D conduce D no conduce

i(ωt) =

ωt

8

Vm [sen(ωt - θ ) + sen(θ )e-t τ ] Z

8

Diodo de libre circulación D1 vS

iD1

vo

io

iD2

+

D2

vo

vR +

vL -

-

vS > 0 vS

io

io

+

iD1

π

2π

ωt

vS < 0 +

io

+

vo

vo=0

-

-

D1 conduce

iD2

D2 conduce 9

9

Carga R - generador vS

D

R

Vm

i + E -

vS

E α = sen Vm

ωt

vS - E α

D conduce cuando vs > E: -1

2π

π

i

β

ωt Vm-E

Vm-E/R

α

βπ

2π

ωt

10

10

3.3 Rectificador monofásico de doble onda vS Vm

i

π D1 vS

D3 R

D4

D2

+ vo -

2π

ωt

vo Vm

ωt

vD

ωt -Vm

vD3,vD4

vD1,vD2

11

11

Parámetros característicos ƒ Valor medio:

π

Vmed = Vo = Io =

Vo 2Vm = R πR

ƒ Valor eficaz:

Vrms =

ƒ Factor de forma y de rizado:

FF =

ƒ Eficiencia:

η=

1 2Vm Vmsen (ωt) dt = ∫ π0 π

Vm 2

Vrms = 1,11 Vmed

RF = FF2 - 1 = 0,48

Pcc = 81% Pca 12

12

Rectificador en puente con carga R-L vo, io

io iS

+ D1

D3

vS

R vo L

D4

D2

vo io

iD1, iD2 iD3, iD4

-

vS iS

13

13

Rectificador en puente con carga R-L io

vo

iS

+

D1

D3

R

vS

vo L

D4

D2

iD1,iD2 vo

iD3,iD4

Para ωL >> R:

vS iS

V 2Vm i(t)  Io = o = R πR Irms ≈ Io 14

14

Carga RL - generador vo io

io iS D1

D3

vS

R L

D4

D2

+

(a) Conducción continua

vo

vo

E -

io

(b) Conducción discontinua 15

2Vm -E V0 - E π = I0 = R R

15

Filtro de salida por condensador

D1

D3

vS(t)= Vmsen(ωt)

+

C D4

D2

R

vo -

vo ¾ Menor rizado

Vm

∆Vo

¾ Menor tensión de pico de salida

ωt 16

16

Doblador de tensión

vS(t)= Vmsen(ωt)

D1

D3

C1

+ R

D4

D2

C2

vo -

¾ Interruptor abierto: vo ≈ Vm ¾ Interruptor cerrado: vS > 0, C1 se carga hasta Vm a través de D1 vS < 0, C2 se carga hasta Vm a través de D4

vo ≈ 2Vm 17

17

3.4 Rectificadores trifásicos de media onda VR

vD1

VS

D1

VT

D2

+

vo D3

vR

Vm

vS

vT

v R (t) = Vm sen ωt Vm 2

π 6

5π 6

-

3π 2

13π 6

ωt

vS (t) = Vmsen (ωt -120o )

v T (t) = Vm sen (ωt +120o )

¿Qué diodo conduce en cada instante? 18

18

Formas de onda características ¾ Conduce el diodo que tenga una tensión de ánodo mayor T T/3

vo

π

5π 6

6

vRS D1

3π 6

3π 2

D2

vRT D3

t

Tensión inversa de pico vD1 = vR - vo

19

19

Parámetros característicos ¾ Valor medio: Vmed

1 = 2π / 3

5π 6

∫ V sen (ωt) dωt = p

π 6

3 3 Vp = 0,827Vp 2π

5π

¾ Valor eficaz:

Vrms

6 ⎛ 3 ⎛π 1 2 3 2π ⎞⎞ = (Vpsen(ωt)) d(ωt) = ⎜⎜⎜ 2π ⎜⎜⎝⎜ 3 + 2 sen 3 ⎟⎠⎟⎟⎟⎟⎟ = 0,84Vp ∫ 2π π ⎝ ⎠ 6

¾ Factor de forma: FF =

¾ Factor de rizado:

Vrms = 1,0165 Vmed

RF = FF2 - 1 = 0,18

20

20

3.5 Rectificadores trifásicos de doble onda ¾ Seis diodos ¾ Mayor tensión de salida ¾ Menor rizado de la tensión de salida v D1

Transformador

D1

D2

D3

+

R

+

N

v RS v RT

vo

S

-

v ST T

D4

D5

D6

¿Qué diodos conducen en cada instante? 21

21

Corrientes y tensiones en los diodos Diodos activados

v

v

T

S

D1 D6

v RS

v RT v ST

D2 D6

D2 D4

D3 D4

D3 D5

v RS

TR v

D1 D5

v

R ωt

v ST

v RS (t) = 3Vm sen (ωt + 30)

v D1

vo

3V⋅

P

vST (t) = 3Vmsen (ωt -90o )

ωt

iD1

vRT (t) = 3Vm sen (ωt - 30o ) π 6

π 2

5π 6

7π 6

3π 2

11π 6

13π 6

ωt

22

22