Universidad Autnoma del Estado de HidalgoEscuela Superior de Tizayuca

Programa Educativo de Ingeniera enTecnologas de Automatizacin

Practica sobre anlisis de circuitos rectificadores de media y onda completa con filtro

Asignatura: Sistemas de Potencia

Prof.: ing. Hugo Ruz Gonzlez

4 Semestre

Integrantes del equipo:

Juan tapia SuarezOsvaldo Galia PrezOmar Yair Montes Garca1.

Marco Terico

Electrnica de potenciaParte de laElectrnicaque estudia los dispositivos ycircuitoselectrnicos usados para modificar caractersticas de laenerga elctrica(tensin, frecuencia, forma de onda. Es ladisciplinaentre electrotecnia y electrnica. Tiene comoobjetivoelcontrolde transferencia de energa elctrica con mximo rendimiento posible.La electrnica de potencia es la rama de la electrnica que estudia los dispositivos, circuitos ysistemasdedicados al control y la conversin de la energa elctrica. Antiguamente la conversin de la energa se realizaba conmtodoselectromecnicos. La ventaja de la electrnica de potencia respecto a otros mtodos de conversin es menosvolumen, ms baratos.

Dispositivos Semiconductores de PotenciaPara estas aplicaciones se han desarrollado una serie de dispositivos semiconductores de potencia, los cuales derivan deldiodoo eltransistor. Entre estos se encuentran los siguientes: Rectificador controlado de silicio(SCR en ingls) Triac Transistor IGBT, sigla para Insulated Gate Bipolar Transistor, Transistor Bipolar con compuerta aislada Tiristor GTO, sigla para Gated Turnoff Thyristor, Tiristor apagado por compuerta Tiristor IGCT, sigla para Insulated Gate Controlled Thyristor, Tiristor controlado por compuerta Tiristor MCT, sigla para MOS Controlled Thyristor

Convertidores de energa elctricaConversin de potencia es el proceso de convertir una forma de energa en otra, esto puede incluir procesos electromecnicos o electroqumicos.Dichos dispositivos son empleados en equipos que se denominanconvertidores estticos de potencia, clasificados en: Rectificadores: conviertencorriente alternaencorriente continua Inversores: convierten corriente continua en corriente alterna Ciclo conversores: convierten corriente alterna en corriente alterna de otra frecuencia menor Choppers: convierten corriente continua en corriente continua de menor o mayor tensinEn la actualidad esta disciplina est cobrando cada vez ms importancia debido principalmente a la elevada eficiencia de los convertidores electrnicos en comparacin a los mtodos tradicionales, y su mayor versatilidad. Un paso imprescindible para que se produjera esta revolucin fue el desarrollo de dispositivos capaces de manejar las elevadas potencias necesarias en tareas de distribucin elctrica o manejo de potentes motores.AplicacionesLas principales aplicaciones de losconvertidores electrnicos de potenciason las siguientes: Fuentes de alimentacin:En la actualidad han cobrado gran importancia un subtipo de fuentes de alimentacin electrnicas, denominadasfuentes de alimentacin conmutadas. Estas fuentes se caracterizan por su elevado rendimiento y reduccin de volumen necesario. El ejemplo ms claro de aplicacin se encuentra en la fuente de alimentacin de losordenadores. Control demotores elctricos:La utilizacin de convertidores electrnicos permite controlar parmetros tales como la posicin, velocidad o par suministrado por un motor. Este tipo de control se utiliza en la actualidad en los sistemas de aire acondicionado. Esta tcnica, denominada comercialmente como "inverter" sustituye el antiguo control encendido/apagado por una regulacin de velocidad que permite ahorrar energa. Asimismo, se ha utilizado ampliamente en traccin ferroviaria, principalmente en vehculos aptos para corriente continua (C.C.)durante las dcadas de los aos 70 y 80, ya que permite ajustar el consumo de energa a las necesidades reales del motor de traccin, en contraposicin con el consumo que tenan los vehculos controlados por resistencias de arranque y frenado. Actualmente el sistema chopper sigue siendo vlido, pero ya no se emplea en la fabricacin de nuevos vehculos, puesto que actualmente se utilizan equipos basados en el motor trifsico, mucho ms potente y fiable que el motor de colector. Calentamiento porinduccin:Consiste en el calentamiento de un material conductor a travs del campo generado por un inductor. La alimentacin del inductor se realiza a alta frecuencia, generalmente en el rango de los kHz, de manera que se hacen necesarios convertidores electrnicos de frecuencia. La aplicacin ms vistosa se encuentra en las cocinas de induccin actuales. Otras: Como se ha comentado anteriormente son innumerables las aplicaciones de la electrnica de potencia. Adems de las ya comentadas destacan: sistemas de alimentacin ininterrumpida, sistemas de control del factor de potencia, balastos electrnicos para iluminacin a alta frecuencia, interface entre fuentes de energa renovables y la red elctrica, etc.

Objetivo General

Comprender y analizar los diferentes componentes que contiene rectificador de media onda y onda completa a travs de pruebas de funcionamiento y mediciones de algunas variables tales como voltaje pico, Voltaje CD, la frecuencia de salida as como poder observar la forma de onda de salida para observar por partes como estos elementos activos y pasivos van rectificando el voltaje CA de entrada.

Materiales y equipos

a) Materiales

CantidadDescripcinEspecificacionesObs.

2Resistencia elctrica100000 , 1/2 W, 5%Alumno

2Diodos estado solido1N5625Alumno

1Resistencia elctrica820 , 1/2 W, 5%Alumno

1Resistencia elctrica250 , 1/2 W, 5%Alumno

1Resistencia elctrica100 , 1/2 W, 5%Alumno

1InterruptorDe un polo un tiroAlumno

1Capacitor100uf a 50V

1Capacitor25uf a 25V

b) Equipos/instrumentos.

CantidadDescripcinEspecificacionesObs.

1Multmetro digital porttilMultmetro marca Trupper Genrico

1OsciloscopioAgilent Technologies, Modelo DSO3152A de 150MHz, 2 Canales

1 OsciloscopioTektronix, Modelo TDS2022B de 200MHz, 2 Canales

1Fuente de alimentacin reguladaFuente variable de C.A y C.D.

Anexin de las especificaciones tcnicas de los osciloscopios ocupados durante la actividad prctica.

1- Agilent Technologies, Modelo DSO3152A de 150MHz

Caractersticas principales y especificaciones 150-MHz de ancho de banda 2 canales 4 MPTS profundidad de memoria 1 GSa / s frecuencia de muestreo Host USB estndar y la conectividad del dispositivo; y GPIB opcional y conectividad RS232.Caractersticas Pantalla a color VGA con resolucin 320 x 240 Disparador avanzado incluyendo borde, ancho de pulso y video en lnea seleccionable Alcance GRATIS Conectar Software

Anlisis 20 mediciones automticas 4 funciones matemticas incluyendo FFT Mscara de pruebas, el modo de secuencia y retardada barrido

DescripcinLas nuevas 3000 Series osciloscopios de 2 canales redefinen mbitos de la economa, ofreciendo grandes pantallas de color para una fcil visualizacin y medicin avanzada y desencadenar capacidad de anlisis - todo a precios que cuidan su presupuesto.

2.- Osciloscopio digital Tektronix, TDS2022B, Serie TDS2000, Almacenamiento Digital, 2 canales, 200MHz.Cdigo RS625-4764

Fabricante Tektronix N ref. fabric.TDS2022B Cambio de Diseo: Este producto est sujeto a un posible cambio de diseo Garanta LIFETIME

Principio del formularioFinal del formulario

La imagen representada puede no ser la del productoDatos del ProductoTDS2000B colorSerie TDS2000B con puertos USB y display en colorSeries TDS1000B, TDS2000B y TDS2000COsciloscopios digitales de uso general para diseo y depuracin digital, educacin y formacin, prueba de fabricacin y control de calidad, servicio y reparacin. Velocidad de muestreo y longitud de registro completas en todos canales para la adquisicin exacta, todo el tiempo. El factor porttil, ligero y compacto libera espacio en el escritorio. Almacenamiento de datos extrable apropiado mediante el puerto flash USB del panel frontal. Conectividad Plug and Play con el PC mediante el puerto USB del panel trasero. Se suministra el software de PC OpenChoiceTM y NI SignalExpress para una documentacin sencilla y el anlisis de los resultados. Interfaz de usuario sencilla con controles familiares y de tipo analgico, botn multifuncin, ayuda contextual y funcin AUTORANGE. Botn AUTOSET para detectar y mostrar la forma de onda, proporcionar vistas diferentes y mostrar hasta cuatro mediciones automticas. Disparador de ancho de pulso que acelera la solucin de problemas digitales. Entrada externa de disparador. Asistente para comprobacin de sondas que permite verificar rpidamente que las sondas estn calibradas y que funcionan correctamente. El disparador de vdeo de lnea seleccionable permite la activacin en una lnea de vdeo especfica para mejorar la productividad de medicin. Lectura de frecuencia de seal de disparador que permite medir una frecuencia de seal sin necesidad de utilizar un canal de salida. 11 mediciones automticas para realizar mediciones rpidas y sin errores, ideal para pruebas repetitivas. Display Fast Fourier Transform (FFT) (espectro) para analizar, caracterizar y solucionar problemas de circuitos mediante la visualizacin de la frecuencia y la intensidad de seal. Permite imprimir imgenes de pantalla en cualquier impresora compatible con PictBridge. Bucle de seguridad integrado para proteccin contra robos.Capacidad de registro2,5 K puntos

Tipo de disparadorBorde (subida, cada), vdeo, ancho de pulso, fallo tcnico

Modos de disparoAutomtico, normal, nico

Captura de perturbaciones de baja frecuencia12 ns

Sensibilidad vertical2 mv a 5v/div. con ajuste preciso calibrado

Resolucin/precisin vertical8 bits/ 3%

Gama de base temporal5 ns a 50 s/div.

Precisin de base de tiempo50 ppm

Impedancia de entrada1 M en paralelo con 20 pF

Modos de adquisicinDeteccin de pico, muestra, promedio, nico

Dimensiones/peso(Anch.) 323,8, (Alt.)151,4, (Prof.) 124,5, Peso 2 kg

EspecificacionesAltura151.4mm

Ancho de Banda200MHZ

Anchura124.5mm

Base de Tiempo Mxima50s/div

Base de Tiempo Mnima2.5ns/div

CalibradoRSCAL

Categora de SeguridadCAT II 300 V

Dimensiones323.8 x 124.5 x 151.4mm

Interfaz RS232S

Longitud323.8mm

Longitud del Registro2.5k points/ch

Muestreo Aleatorio2 Gsps

Nivel de Categora de SeguridadCAT II

Nmero de Canales2

Nmero de Modelo pTDS2022B

Peso2kg

Potencia de la FuenteAlimentacin

Resolucin Vertical8 bit

Sensibilidad Vertical Mxima5V/div

Sensibilidad Vertical Mnima2mV/div

SerieTDS2000

Temperatura Mxima de Funcionamiento+50C

Temperatura Mnima de Funcionamiento0C

Tensin de Categora de Seguridad300V

Tiempo de Ascenso2.1ns

Tipo de DisplayColor

Tipo de OsciloscopioAlmacenamiento Digital

Desarrollo de la Actividad Prctica.

1 Circuito: Se realiz fsicamente el siguiente circuito correspondiente a un Rectificador de voltaje experimental de onda completa, con alimentacin de un transformador.Posteriormente se llen esta tabla intercambiando el contacto de los interruptores para poder ver la media onda generada en cada etapa del puente rectificador.

Aqu se puede apreciar fsicamente en el osciloscopio una de las formas de onda (la de la salida de onda completa).En este se muestra la seal por medio del osciloscopio Tektronix, Modelo TDS2022B de 200MHz, 2 Canales.

De igual forma podemos apreciar la misma forma de onda pero ahora por medio del simulador de circuitos Proteus 8.

2 Circuito: Se realiz fsicamente el siguiente circuito correspondiente a una Fuente de alimentacin con resistor de drenaje o descarga, RB.

Posteriormente se llen esta tabla intercambiando la conexin del osciloscopio en diferentes puntos del circuito tambin agregando otra tabla donde esto mismo se realiz sin la carga correspondiente a la resistencia de 250. Por medio de este medio podemos ver los diferentes tipos de onda generados por este filtro que no tienen una forma precisamente senoidal.Aqu se puede apreciar fsicamente en el osciloscopio una de las formas de onda (la del punto P-G sin carga).

De igual forma podemos apreciar la misma forma de onda pero ahora por medio del simulador de circuitos Proteus 8.

3 Circuito: Se realiz fsicamente el siguiente circuito correspondiente a un Rectificador en puente experimental sin filtro.

Aqu se muestra fsicamente el circuito ya hecho:

Posteriormente se llen esta tabla intercambiando el contacto se los diferentes interruptores colocados en cada diodo conectando el osciloscopio a la salida del circuito en paralelo con la resistencia de carga. Por medio de este medio podemos ver los diferentes tipos de onda generados en cada etapa del puente rectificador.

Aqu se puede apreciar fsicamente en el osciloscopio una de las formas de onda (la de salida con todos los interruptores cerrados).En este se muestra la seal por medio del osciloscopio Agilent Technologies Modelo DSO3152A de 150MHz.

En esta otra imagen se puede apreciar fsicamente en el osciloscopio otra de las formas de onda (la de salida con el interruptor S1 Cerrado y los dems interruptores abiertos).

De igual forma podemos apreciar las mismas formas de onda respectivamente pero ahora por medio del simulador de circuitos Proteus 8.

Conclusiones

Juan Tapia Suarez

Se pudo analizar las distintas formas de onda que nos proporcionan las diferentes etapas de los circuitos rectificadores de media y onda completa as como su voltaje pico y su voltaje a la salida CD para poder determinar el voltaje de rizo.

Osvaldo Galia Prez

En esta prctica se observaron las diferentes salidas de voltaje cuando se cambiaba la posicin de las puntas de osciloscopio, y tambin cuando se quitaba uno de los diodos que son los que regulaban un poco el voltaje ya que an continuaban con ligeras variaciones, esto es lo que se le conoce como voltaje de riso.

Omar Yair Montes Garca

En esta prctica pudimos observar los procesos de rectificado el cmo se modifica la onda el como el voltaje igual cambia respecto a los diodos y capacitadores y tambin pudimos probar todos los tipos de Osciloscopios que hay en el laboratorio de electrnica.