Capitulo III Circuitos Con Diodos y Circuitos Rectificadores

FACULTAD DE INGENIERAESCUELA DE: INGENIERA ELECTRNICA Y TELECOMUNICACIONES

ELECTRNICA DE POTENCIA SEPTIEMBRE 2011 FEBRERO 2012

Ing. Santiago Gonzlez Martnez.

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CONTENIDO

CAPTULO III: CIRCUITOS CON DIODOS Y CIRCUITOS RECTIFICADORES

CAPTULO III: CIRCUITOS CON DIODOS Y CIRCUITOS RECTIFICADORESCONTENIDO:Recuperacin de la Energa Atrapada en un Diodo Rectificadores de Potencia de Media Onda Parmetros de Rendimiento Rectificadores Monofsicos de Onda Completa Rectificadores Monofsicos de Onda Completa con Carga RL Rectificadores Multifase en Estrella Rectificadores Trifsicos en Puente Rectificadores Trifsicos en Puente con Carga RL Diseo de Circuitos Rectificadores Efectos de la Inductancia de la Fuente y de la CargaMdulos de Electrnica de Potencia

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CONTENIDO


RECUPERACIN DE LA ENERGIA ATRAPADA EN UN DIODO

Para el circuito de la figura analizado anteriormente, la energa almacenada en el inductor, queda aprisionada, debido a que no existe una resistencia. En consecuencia en un circuito prctico con la finalidad de mejorar la eficiencia, se regresa la energa acumulada a la fuente.

Esto se puede lograr conectando al inductor unFigura. Circuito Diodo de Marcha Libre

segundo devanado y conectando un diodo adicional.

El inductor y el devanado adicional (devanado de retroalimentacin), transformador. 3 se comportan como un

CONTENIDO



Considerando

un

modelo

para

el

transformador que incluye una inductancia magnetizante, el diagrama y el esquemaFigura. Diagrama del Circuito

equivalente del circuito se muestran en la figura.

Figura. Circuito Equivalente: Modelo del Transformador con Inductancia Magnetizante

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CONTENIDO



Empleando transformacin, analizar la

la

relacin referir del

de el

podemos

circuito al primario. Finalmente es posible operacin circuito considerando dos modos:Figura. Circuito Equivalente: Referido al Primario

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CONTENIDO



Modo 1: Durante este modo, el interruptor S1, se cierra cuando t=0. El diodo D1, se polariza en sentido inverso y la corriente que pasa por el, es aI2=0, es decir que I2=0. Aplicando Kirchhoff, con VS=(VD-VS)/a, se obtiene el voltaje en el diodo en sentido inverso.

Figura. Circuito Equivalente: Modo 1, inicia cuando el interruptor S1 se cierra en t=0

VD = VS (1 + a )Suponiendo que no hay corriente inicial en el circuito, la corriente en ele primario es la misma que la corriente en el interruptor IS y se expresa:

VS = Lm

dI1 dt6

CONTENIDO



Modo 1: Dando como resultado

I1 (t ) = I S (t ) =

VS t Lm

para : 0 t t1Figura. Circuito Equivalente: Modo 1, inicia cuando el interruptor S1, se cierra en t=0

Al final de ste modo la corriente en el primario es:

I0 =

VS t1 Lm7

CONTENIDO



Modo 2: Durante este modo, el interruptor S1, se abre, se invierte el voltaje a travs del inductor y el diodo D1, se polariza en sentido directo. Por el secundario del transformador pasa una corriente y la energa almacenada en el inductor se regresa al suministro.

Aplicando Kirchhoff y redefiniendo el origen de ste modo la principio, la corriente delFigura. Circuito Equivalente: Modo 2, Durante ste modo se abre el interruptor

primario se expresa como:

dI1 VS 0 = Lm + dt a8

CONTENIDO



Modo 2: Con la condicin inicial I1(t=0)=I0, se puede despejar la intensidad como sigue:

I1 (t ) =

VS t + I0 aLm

para : 0 t t 2El tiempo de conduccin del diodo se calcula a partirFigura. Circuito Equivalente: Modo 2, Durante ste modo se abre el interruptor

de la condicin I1(t=t2)=0 y es:

t2 =

aLm I 0 = at1 VS9

CONTENIDO


RECTIFICADORES DE POTENCIA DE MEDIA ONDAUn rectificador monofsico de media onda, es el tipo ms simple, sin embargo normalmente no se emplea en aplicaciones industriales, por otra parte es til para comprender el principio de operacin de un rectificador.

Figura. Rectificador Monofsico de Media Onda

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RECTIFICADORES DE POTENCIA DE MEDIA ONDA

Durante el medio ciclo positivo del voltaje de entrada, el Diodo D1 conduce y el voltaje de entrada, aparece a travs de la carga. Durante el medio ciclo negativo del voltaje de entrada, el diodo est en condicin de bloqueo y el voltaje de salida es cero.

Figura. Formas de Onda: Rectificador Monofsico de Media Onda

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PARMETROS DE RENDIMIENTO

Las graficas del rectificador de media onda, muestran que el voltaje de salida es discontinuo y contiene armnicas. Un rectificador de potencia debera: Producir un voltaje de salida de CD, con un contenido mnimo de armnicas. Mantener la corriente de entrada tan sinusoidal como sea posible y en fase con el voltaje de ingreso (generando un factor de potencia cercano a la unidad). Mediante el anlisis de Fourier se puede determinar el contenido de armnicas de un rectificador.

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PARMETROS DE RENDIMIENTOLa operacin de un rectificador se puede evaluar en funcin de los siguiente parmetros:

El valor promedio de voltaje de salida, Vcd. El valor promedio de la corriente de salida, Icd. La potencia de salida en CD, (Pcd=Vcd * Icd) El valor de raz cuadrada media (rms), del voltaje de salida, Vrms. El valor rms de la corriente de salida, Irms. La potencia de salida en CA, (Pca= Vrms * Irms).

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CONTENIDO


PARMETROS DE RENDIMIENTOLa operacin de un rectificador se puede evaluar en funcin de los siguiente parmetros: La eficiencia ( o razn de rectificacin), de un rectificador, definida como:

=

Pcd Pca

Considerando que el voltaje de salida tiene una componente CD y una AC El valor efectivo (rms), de componente de salida es:

Vca = V 2 rms V 2 cd14

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PARMETROS DE RENDIMIENTOLa operacin de un rectificador se puede evaluar en funcin de los siguiente parmetros: El factor de forma, como una medida de la forma del voltaje de salida:

Vrms FF = VcdEl factor de rizo, que es un medida del contenido alterno residual:

Vca RF = Vcd

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CONTENIDO


PARMETROS DE RENDIMIENTOLa operacin de un rectificador se puede evaluar en funcin de los siguiente parmetros: Empleando las expresiones anteriores, el factor de rizo, alternativamente se puede definir por:

Vrms 1 = FF 2 1 RF = V cd El factor de utilizacin del Transformador (TUF, Transformer Utilization Factor):

2

Pcd TUF = Vs I s16

CONTENIDO


PARMETROS DE RENDIMIENTOLa operacin de un rectificador se puede evaluar en funcin de los siguiente parmetros: El factor de utilizacin del Transformador (TUF, Transformer Utilization Factor):

TUF =

Pcd Vs I s

Donde Vs e Is, son el voltaje rms y la corriente rms del secundario del transformador.

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CONTENIDO


PARMETROS DE RENDIMIENTOLa operacin de un rectificador se puede evaluar en funcin de los siguiente parmetros: El factor de desplazamiento DF, definido como el coseno del ngulo entre las componentes fundamentales de corriente y voltaje de entrada:

DF = CosEl factor armnico, de la corriente de entrada, (Is1= componente fundamental de la corriente de entrada, las intensidades se expresan en valores rms):1 2

I I s 2 I s1 s = 1 HF = I I s1 s1 2

1 2

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PARMETROS DE RENDIMIENTOLa operacin de un rectificador se puede evaluar en funcin de los siguiente parmetros: El factor de potencia, definido por:

PF =

Vs I s1 I Cos = s1 Cos Vs I s Is

El factor de cresta, que es una medida de la corriente pico de entrada, en comparacin con su valor rms:

CF =

I s ( pico ) Is19

CONTENIDO


RECTIFICADORES MONOFSICOS DE ONDA COMPLETA

El esquema de rectificador

la figura, corresponde a un de onda completa,

monofsico

empleando un transformador a toma central. Cada mitad del transformador, con su diodo correspondiente acta como un rectificador de media onda y la salida total, es la de un circuito de onda completa.

Figura. Rectificador Monofsico de Onda Completa con Transformador a Toma Central

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El voltaje promedio de salida es:

Vcd =

2V 2 Vmax Sen(wt )dt = max 0.636Vmax T 0

T 2

Figura. Formas de Onda: Rectificador Monofsico de Onda Completa con Transformador a Toma Central

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En lugar de emplear un transformador con derivacin central, se puede usar cuatro diodos en la conexin denominada puente que se presenta en el esquema. Durante el semiciclo positivo del voltaje de entrada, se suministra corriente a la carga a travs de los diodos D1 y D2. Durante conducen.Figura. Rectificador Monofsico de Onda Completa con Puente Rectificador

el semiciclo

negativo, los diodos D3 y D4, son los que

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En la figura se presenta la forma de onda para el voltaje de salida. Como se puede apreciar es similar al voltaje obtenido con el rectificador a toma central.

Sin embargo el voltaje pico inverso de un diodo slo es Vmax .

El

rectificador

con

puente,

se

emplea

frecuentemente en aplicaciones industriales.

Figura. Formas de Onda: Rectificador Monofsico de Onda Completa con Puente Rectificador

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CONTENIDO


RECTIFICADORES MONOFSICOS DE ONDA COMPLETA CON CARGA RL

Para una carga resistiva la corriente tendr la misma forma del voltaje de salida. En la prctica es comn que la carga tenga una componente inductiva.

En la figura se ha planteado un esquema que incluye una carga conformada por un resistor, inductancia y una fuente de CD, con el objetivo de establecer una ecuacin general.

Figura. Rectificador Monofsico de Onda Completa Con Carga RL

El voltaje de entrada se puede definir en funcin del valor mximo (Vmax) del valor eficaz (Vs)

Vmax Sen(wt ) = 2Vs Sen(wt )24

CONTENIDO



La corriente en la carga se puede calcular a partir de:

L

di0 + Ri0 + E = 2Vs Sen(wt ) dt

La solucin es de la forma:R

Figura. Rectificador Monofsico de Onda Completa Con Carga RL

t 2Vs E i0 = Sen(wt ) + A1e L Z R

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CONTENIDO



La impedancia de carga es:

Z = R 2 + (wL )

[

1 2 2

]

El ngulo de la impedancia de carga es:

= tan 1 Figura. Rectificador Monofsico de Onda Completa Con Carga RL

wL R

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CONTENIDO



Caso 1: Corriente de Carga Continua La forma de onda correspondiente se ve en la figura. La constante A1, se puede determinar de la condicin wt=, i0=I0 R 2Vs E A1 = I 0 + Sen e L w R Z

Sustituyendo A1, en la ecuacin de la Intensidad:Figura. Formas de Onda: Rectificador Monofsico de Onda Completa, Corriente de Carga Continua

R t E 2Vs 2Vs E i0 = Sen(wt ) + I 0 + Sen e L w Z R Z R

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Caso 1: Corriente de Carga Continua Bajo una condicin de estado permanente i0(wt=). Esto es i0(wt=0)=I0. Aplicando condicin, se obtiene el valor de I0 como: sta

I0 =Figura. Formas de Onda: Rectificador Monofsico de Onda Completa, Corriente de Carga Continua

2Vs 1+ e E Sen R Z R L w 1 e

R L w

Para I0 0

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CONTENIDO



Caso 1: Corriente de Carga Continua Finalmente sustituyendo I0, en la ecuacin de la intensidad se tiene:

R t 2Vs 2 E i0 = Sen(wt ) + Sen( )e L R R Z L w 1 e Para : 0 (wt ) i0 0Figura. Formas de Onda: Rectificador Monofsico de Onda Completa, Corriente de Carga Continua

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CONTENIDO



Caso 1: Corriente de Carga Continua La corriente rms de cada diodo se puede determinar:1 2

1 2 I r = i0 d ( wt ) 2 0 Y la corriente rms de salida,

se

obtiene

combinando la corriente rms de cada diodo:

Figura. Formas de Onda: Rectificador Monofsico de Onda Completa, Corriente de Carga Continua

I rms = I r + I r2

(

1 2 2

)

= 2I r30

CONTENIDO



Caso 1: Corriente de Carga Continua La corriente promedio de cada diodo se puede calcular:

1 Id = i0 d (wt ) 2 0Figura. Formas de Onda: Rectificador Monofsico de Onda Completa, Corriente de Carga Continua

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CONTENIDO



Caso 2: Corriente de Carga Discontinua Para una condicin de corriente de carga discontinua la forma de onda se visualiza en la figura. En ste caso la corriente de carga fluye durante un intervalo:

wt Figura. Formas de Onda: Rectificador Monofsico de Onda Completa, Corriente de Carga Discontinua

Los diodos empiezan a conducir en:

E = Sen 1 ( x ) = Sen V max 1

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Caso 2: Corriente de Carga Discontinua Para wt = , i0(wt)=0, la constante A1, es igual a: E R 2Vs Sen( ) e L w A1 = Z R

Reemplazando el valor de A1, en la ecuacin deFigura. Formas de Onda: Rectificador Monofsico de Onda Completa, Corriente de Carga Discontinua

i0, se tiene:

E R w E 2Vs 2Vs L =0 i0 = Sen( ) + Sen( ) e Z Z R R

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CONTENIDO


RECTIFICADORES MONOFSICOS DE ONDA COMPLETA CON CARGA RLCaso 2: Corriente de Carga Discontinua Dividiendo la expresin anterior entre:

2Vs Z

Y sustituyendo:

R = Cos Z, se obtiene:

Y:

wL = tan R

Figura. Formas de Onda: Rectificador Monofsico de Onda Completa, Corriente de Carga Discontinua

x x Sen( )e tan =0 Sen( ) + Cos Cos El valor de , se puede determinar mediante un mtodo iterativo. 34

( )

CONTENIDO



Caso 2: Corriente de Carga Discontinua La corriente rms de cada diodo se puede determinar:

1 2 I r = i0 d ( wt ) 2 0 determina por:Figura. Formas de Onda: Rectificador Monofsico de Onda Completa, Corriente de Carga Discontinua

1 2

Y la corriente promedio de cada diodo se

1 Id = i0 d (wt ) 2

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CONTENIDO


RECTIFICADORES MULTIFASE EN ESTRELLAEn secciones previas se determin que el voltaje promedio de salida que se puede obtener con rectificadores monofsicos de onda completa es 0.636Vmax. Estos rectificadores se suelen emplear en aplicaciones con requerimientos de potencia de hasta alrededor de 15KW. Para potencias mayores se emplean rectificadores trifsicos y polifsicos o multifsicos. Como consecuencia de una mayor potencia de salida, tambin se incrementa la frecuencia fundamental de las armnicas y es q veces la frecuencia de la fuente. A este rectificador tambin se le conoce como rectificador en estrella.

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RECTIFICADORES MULTIFASE EN ESTRELLAUn anlisis sencillo del esquema de un rectificador en estrella, indica que tiene la misma configuracin empleada en un rectificador a toma central, sin embargo se puede extender a mltiples fases en funcin del nmero de devanados polifsicos en el secundario del transformador.

Figura. Rectificador Multifsico o en Estrella

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CONTENIDO


RECTIFICADORES MULTIFASE EN ESTRELLA

Se

puede

considerar

que

ste

circuito

equivale a q, rectificadores monofsicos de media onda. En consecuencia el k-simo, diodo conduce durante el lapso en que el voltaje de la k-sima fase, es mayor que el de las otras fases. El ngulo de conduccin de cada diodo es:

AnguloConduccin =Figura. Rectificador Multifsico o en Estrella

2 q

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CONTENIDO


RECTIFICADORES MULTIFASE EN ESTRELLALas formas de onda de voltajes y corriente para el rectificador en estrella se presentan en la figura:

Figura.Formas de Onda Voltaje y Corriente: Rectificador Multifsico o en Estrella

La forma de onda de la Intensidad, indica que tiene una componente dc. Con el objetivo de disminuir el contenido de armnicas en el primario del transformador ste se conecta en tringulo o delta.39

CONTENIDO


RECTIFICADORES MULTIFASE EN ESTRELLAConsiderando una forma de onda coseno desde /q a 2/q, los voltajes caractersticos de salida para un rectificador de q fases es:

Vdc =

2 2 / q

VmaxCos(wt )d (wt ) = Vmax0

q

q

Sen

q 1 2 + Sen q q 2 1 2

Vrms

q 2 2 2 (wt )d (wt ) = Vmax q = 2 / q V max Cos 2 0

1 2

Si la carga es puramente resistiva, dividiendo la ltima expresin por R, obtenemos el valor de la corriente rms en un diodo o en cada devanado secundario:

1 I s = I max 2

1 2 + Sen q q 2

V = rms R

1 2

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CONTENIDO


RECTIFICADORES TRIFSICOS EN PUENTEUn rectificador trifsico en puente se utiliza frecuentemente en aplicaciones de alta potencia. Constituye un rectificador de onda completa y puede operar con o sin transformador y produce rizos de seis pulsos en el voltaje de salida. Los diodos se numeran por el orden de conduccin y cada uno conduce 120. La secuencia de conduccin es D1-D2, D3-D2, D3-D4, D5-D6 y D1-D6.

Figura. Rectificador Trifsico en Puente

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CONTENIDO


RECTIFICADORES TRIFSICOS EN PUENTEEl par de diodos conectados entre el par de lneas de alimentacin que tiene mayor voltaje instantneo de lnea a lnea es el que conduce. El voltaje de lnea es estrella.Los voltajes instantneos de fase se definen: Los voltajes instantneos de lnea se definen:

3 veces el voltaje de fase, para un sistema trifsico conectado en

Van = Vmax Sen(wt ) Vbn = Vmax Sen(wt 120) Vcn = Vmax Sen(wt 240)

Vab = 3Vmax Sen(wt + 30) Vbc = 3Vmax Sen(wt 90) Vca = 3Vmax Sen(wt 210)

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CONTENIDO


RECTIFICADORES TRIFSICOS EN PUENTEPara el rectificador trifsico en puente, las forma de onda correspondientes se muestran a continuacin:

Figura. Formas de Onda: Rectificador Trifsico en Puente

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CONTENIDO


RECTIFICADORES TRIFSICOS EN PUENTEEl voltaje promedio de salida est dado por:

2 6 3 3 Vcd = 3Vmax Cos (wt )d (wt ) = Vmax = 1.654Vmax 2 / 6 0El voltaje rms de salida es:

Vrms

1 6 3 9 3 2 2 2 2 = 3V maxCos (wt )d (wt ) = 2 + 4 Vmax = 1.6554Vmax 2 / 6 0

1 2

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CONTENIDO


RECTIFICADORES TRIFSICOS EN PUENTESi la carga es puramente resistiva, la corriente pico y rms a travs de un diodo es:

I max =

3Vmax R1 2

6 1 1 2 4 Ir = I 2 max Cos 2 (wt )d (wt ) = I max + Sen 2 6 6 2 0 La corriente rms en el secundario del transformador es:1 2

= 0.5518 I max

1 2

8 Is = 2

2 1 2 I 2 max Cos 2 (wt )d (wt ) = I max + Sen 6 6 2 0 6

= 0.7804 I max 45

1 2

CONTENIDO


RECTIFICADORES TRIFSICOS EN PUENTE CON CARGA RLLas ecuaciones obtenidas para el rectificador trifsico con puente se pueden emplear para determinar la corriente para una carga RL. A partir de las formas de onda presentadas, se puede establecer que el voltaje de salida es:

Vab = 2Vab Sen(wt ) para :

3

wt

2 3

Figura. Rectificador Trifsico en Puente con Carga RL

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CONTENIDO


RECTIFICADORES TRIFSICOS EN PUENTE CON CARGA RLLa corriente de carga i0, se puede determinar partiendo de que:

L

di0 + Ri0 + E = 2Vab Sen(wt ) dt

La solucin de la ecuacin diferencial es de la forma: t 2Vab E i0 = Sen(wt ) + A1e L Z R R

Donde:

Z = R + (wL )2

[

1 2 2

]

= tan 1

wL R

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CONTENIDO


RECTIFICADORES TRIFSICOS EN PUENTE CON CARGA RLLa constante A1, se puede obtener a partir de la condicin wt=/3, i0=I0. R 2Vab E L 3 w A1 = I 0 + Sen e R Z 3

Sustituyendo A1, en la ecuacin de la intensidad i0. R 2Vab 2Vab E L 3 w t E i0 = Sen(wt ) + I 0 + Sen e Z R Z R 3

Bajo condiciones de estado permanente: i0(wt=2/3)=i0(wt=/3). Esto es: i0(wt=2/3)=I0. Aplicando sta condicin se obtiene el valor de I0 como: R L 3w

I0 =

2Vab Sen(2 / 3 ) Sen( / 3 )e R Z 1 e L 3w para : I 0 0

E R48

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RECTIFICADORES TRIFSICOS EN PUENTE CON CARGA RLSustituyendo ste ultimo resultado en la expresin de i0 y simplificando: 2 Sen R t Sen 2Vab e L 3w E 3 3 Sen(wt ) + i0 = R t Z R L 3w 1 e 2 para : wt ; i0 0 3 3

La corriente rms de cada diodo se determina a partir de:

2 Ir = 2

2 3

2 i0 d ( wt ) 3

1 2

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CONTENIDO


RECTIFICADORES TRIFSICOS EN PUENTE CON CARGA RLLa corriente rms de salida, se puede obtener combinando la corriente rms de cada diodo:

I r ms = I + I + I2 r 2 r

(

1 2 2 r

)

= 3I r

La corriente promedio de cada diodo se puede determinar a partir de:

Id =

2 2

2 3

i d (wt ) 0 3

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CONTENIDO


DISEO DE CIRCUITOS RECTIFICADORESEl diseo de un sistema rectificador implica determinar las especificaciones de los diodos semiconductores. Las capacidades de los diodos se suelen especificar en trminos de la corriente promedio, rms, pico y el voltaje inverso mximo. Adems determinar las formas de onda de corrientes y voltajes.

Figura. Filtros de cd, para alisar el voltaje de salida de un circuito rectificador

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CONTENIDO


DISEO DE CIRCUITOS RECTIFICADORES

Debido al contenido de armnicas, se suele incluir filtros de CD, para alisar el voltaje de salida, y filtros de CA, para eliminar las armnicas de la alimentacin.

Figura. Filtros de ac, para eliminar armnicas presentes en la alimentacin

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CONTENIDO


DISEO DE CIRCUITOS RECTIFICADORESParmetros de Rendimiento de Rectificadores con Diodos con Carga Resistiva

Parmetros de Rendimiento Voltaje Pico Inverso Repetitivo VRRM Voltaje rms de entrada por secundario del transformador, VS Corriente Promedio en cada Diodo IF(PROM) Corriente Pico Repetitiva en Sentido Directo, IFRM Corriente rms en cada Diodo IF(RMS) Factor de Forma de la Corriente por el Diodo, IF(RMS)/IF(AV)

R.Monof.Transf.Toma Central 3.14Vcd 1.11Vcd

R.Monof.en Puente 1.57Vcd 1.11Vcd

Rectif.de seis fases en estrella 2.09Vcd 0.74Vcd

Rectif.Trifsico en Puente 1.05Vcd 0.428Vcd

0.50Icd 1.57Icd

0.50Icd 1.57Icd

1.67Icd 6.28Icd

0.333Icd 3.14Icd

0.785Icd 1.57

0.785Icd 1.57

0.409Icd 2.45

0.579Icd 1.74

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CONTENIDO


DISEO DE CIRCUITOS RECTIFICADORESParmetros de Rendimiento de Rectificadores con Diodos con Carga Resistiva

Parmetros de Rendimiento Razn de Rectificacin, Factor de Forma, FF Factor de Rizo, RF Capacidad del Primario del Transformador,VA Capacidad del Secundario del Transformador,VA

R.Monof.Transf.Toma Central 0.81 1.11 0.482 1.23Pcd

R.Monof.en Puente 0.81 1.11 0.482 1.23Pcd

Rectif.de seis fases en estrella 0.998 1.0009 0.042 1.28Pcd

Rectif.Trifsico en Puente 0.998 1.0009 0.042 1.05Pcd

1.75Pcd

1.23Pcd

1.81Pcd

1.05Pcd

Frecuencia de Rizo de Salida, fr

2fs

2fs

6fs

6fs

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CONTENIDO


EFECTO DE LAS INDUCTANCIAS DE LA FUENTE Y DE LA CARGAEn transformadores y fuentes reales un valor de inductancia siempre est presente, modificando ligeramente el rendimiento de un circuito rectificador. El efecto de la inductancia de la fuente, suele ser ms significativo que el de la carga, y se puede explicar mejor teniendo como referencia el siguiente esquema:

Figura. Efecto de la Inductancia de la Fuente

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CONTENIDO


EFECTO DE LAS INDUCTANCIAS DE LA FUENTE Y DE LA CARGA

El diodo que tiene el voltaje ms positivo es el que conduce. Considerando el punto wt=, donde los voltajes Vca, y Vcd, son iguales, como se puede apreciar en las formas de onda.

La corriente Icd, todava fluye por el diodo D1. Debido a la inductancia L1, la corriente no puede caer a cero en forma inmediata y la transferencia de corriente no puede ser instantnea. La corriente id1, disminuye y causa un voltaje inducido +v01, a travs de L1 y el voltaje de salida se vuelveFigura. Efecto de la Inductancia de la Fuente: Formas de Onda

v0=vca+v01.

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CONTENIDO


EFECTO DE LAS INDUCTANCIAS DE LA FUENTE Y DE LA CARGA

Al mismo tiempo, la corriente i3, a travs de D3 aumenta desde cero e induce un voltaje igual, de v02, a travs de L2 y el voltaje de salida ser: v02=vbc-v02.

Como consecuencia el voltaje de nodo en los diodos D1 y D3 son iguales y ambos diodos conducen durante cierto perodo llamado ngulo de conmutacin o traslape. A sta transferencia de corriente de un diodo a otro se llama conmutacin.Figura. Efecto de la Inductancia de la Fuente: Formas de Onda

La

reactancia

correspondiente

a 57

la

inductancia se conoce como reactancia de conmutacin.

CONTENIDO


EFECTO DE LAS INDUCTANCIAS DE LA FUENTE Y DE LA CARGAEl efecto de ste traslape es reducir el voltaje promedio de salida de los rectificadores. El voltaje a travs de L2 es:

vL 2 = L2

di dt

Suponiendo un aumento lineal de la corriente i, desde 0 hasta Icd (di/dt constante), la ecuacin anterior se puede escribir como:

vL 2 t = L2 iLo cual se repite seis veces para un rectificador trifsico en puente. Empleando la ltima expresin, la reduccin del voltaje promedio, debido a las inductancias de conmutacin es:

Vx =

1 2(vL1 + vL 2 + vL 3 )t = 2 f (L1 + L2 + L3 )i T Vx = 2 f (L1 + L2 + L3 )I cd58

CONTENIDO


EFECTO DE LAS INDUCTANCIAS DE LA FUENTE Y DE LA CARGALo cual se repite seis veces para un rectificador trifsico en puente. Empleando la ltima expresin, la reduccin del voltaje promedio, debido a las inductancias de conmutacin es:

Vx =

1 2(vL1 + vL 2 + vL 3 )t = 2 f (L1 + L2 + L3 )i T Vx = 2 f (L1 + L2 + L3 )I cd

Si todas las inductancias son iguales y LC=L1=L2= L3, la ecuacin anterior, se trasforma en:

Vx = 6 fLc I dcDonde f, es la frecuencia de alimentacin, en Hertz.

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CONTENIDO


BIBLIOGRAFARashid. H, Muhammad, Electrnica de Potencia, Captulo III: Rectificadores con Diodos, Pearson Educacin, Tercera Edicin, 2004

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CAPTULO III: CIRCUITOS CON DIODOS Y CIRCUITOS RECTIFICADORESCONTENIDO:Recuperacin de la Energa Atrapada en un Diodo Rectificadores de Potencia de Media Onda Parmetros de Rendimiento Rectificadores Monofsicos de Onda Completa Rectificadores Monofsicos de Onda Completa con Carga RL Rectificadores Multifase en Estrella Rectificadores Trifsicos en Puente Rectificadores Trifsicos en Puente con Carga RL Diseo de Circuitos Rectificadores Efectos de la Inductancia de la Fuente y de la CargaMdulos de Electrnica de Potencia

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Capitulo III Circuitos Con Diodos y Circuitos Rectificadores

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