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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica ESIME Zacatenco Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica Integrantes: *Solis Castilllo Gerardo Samuel Noriega Ramirez Fernando Boleta: 2021301308 2021301140 Dispositivos Profesor: Arevalo Gonzalez Elizabeth Práctica de laboratorio #3 Grupo: 5CV10 PRACTICA 3. CIRCUITOS RECTIFICADORES CON DIODOS SIN FILTRO Y CON FILTRO CAPACITIVO OBJETIVO: El alumno armará los circuitos que le permitan obtener las características eléctricas de los circuitos rectificadores con y sin filtro capacitivo, como voltajes, corrientes, y potencia de consumo; e interpretará las mediciones realizadas con el osciloscopio. También reportará los resultados medidos en tablas y/o gráficas según lo indique el desarrollo. TAREA PREVIA PARA TENER DERECHO A REALIZAR LA PRÁCTICA: Investigar las características de funcionamiento y limitaciones de los circuitos rectificadores de ½ onda y de onda completa, sin filtro capacitivo. Investigar las características de funcionamiento y limitaciones de los circuitos rectificadores de ½ onda y de onda completa, con filtro capacitivo. El rectificador es un dispositivo electrónico que convierte la corriente alterna en corriente unidireccional, es decir, el rectificador convierte la tensión de CA en tensión de CC. Usamos rectificador en casi todos los dispositivos electrónicos principalmente en la sección de la fuente de alimentación para convertir la tensión principal en tensión continua. Todos los dispositivos electrónicos funcionarán únicamente con la fuente de alimentación de CC. El rectificador de media onda es un tipo de rectificador que rectifica solo medio ciclo de la forma de onda. Este artículo describe el funcionamiento del circuito rectificador de media onda. El medio rectificador consiste en un transformador reductor, un diodo conectado al transformador y una resistencia de carga conectada al extremo del cátodo del diodo. El diagrama del circuito del transformador de media onda se muestra a continuación: La tensión de alimentación principal se aplica al transformador, que aumentará o disminuirá la tensión y se aplicará al diodo. En la mayoría de los casos disminuiremos el voltaje de suministro utilizando el transformador reductor aquí también la salida del transformador reductor estará en CA. Esta disminución de la tensión de CA se da al diodo que está conectado en serie al devanado secundario del transformador, el diodo es un componente electrónico que permitirá solo la corriente de polarización directa y no permitirá la corriente de polarización inversa. A partir del diodo obtendremos la corriente continua pulsante y daremos la resistencia de carga RL. Trabajo del rectificador de media onda: La entrada del rectificador tendrá ciclos positivos y negativos. El medio rectificador permitirá solo los medios ciclos positivos y omitirá los semiciclos negativos. Entonces, primero veremos cómo funciona el rectificador de media onda en los medios ciclos positivos. Ciclo medio positivo: En el positivo medio ciclo cuando la potencia de CA de entrada se aplica al bobinado primario del transformador reductor, obtendremos la menor tensión en el bobinado secundario que se le da al diodo. El diodo permitirá que la corriente fluya en sentido del reloj desde el ánodo al cátodo en la polarización directa (la conducción del diodo tendrá lugar en polarización directa) lo que generará solo el semiciclo positivo de la corriente alterna. El diodo eliminará las variaciones en el suministro y dar la tensión de CC pulsante a la resistencia de carga RL. Podemos obtener la corriente continua pulsante en la resistencia de carga. Mitad medio negativo: En la mitad negativa ciclo la corriente fluirá en el sentido antihorario y el diodo entrará en polarización inversa. En la polarización inversa, el diodo no lo conducirá, no se pasará corriente de ánodo a cátodo, y no podremos obtener potencia a la resistencia de carga. Solo una pequeña cantidad de corriente inversa se envía desde el diodo, pero esta corriente es casi insignificante. Y el voltaje a través de la resistencia de carga también es cero Características del Rectificador de media onda: Eficiencia: la eficiencia se define como la relación entre la entrada de CA y la salida de CC. Factor de ondulación: se define como la cantidad de contenido de CA en la salida DC. No es más que la cantidad de ruido de CA en la salida de CC. Menos el factor de ondulación, el rendimiento del rectificador, es más. El factor de ondulación del rectificador de media onda es de aproximadamente 1.21 (el rectificador de onda completa tiene aproximadamente 0.48). Se puede calcular de la siguiente manera: Voltaje máximo de inversión: se define como la tensión máxima que un diodo puede soportar en polarización inversa. Durante la polarización inversa como el diodo no conducen caídas de voltaje total a través del diodo. Por lo tanto, el voltaje inverso máximo es igual al voltaje de entrada Vs. Factor de utilización del transformador (TUF): El TUF se define como la relación entre la potencia de CC suministrada a la carga y la clasificación de CA del secundario del transformador. El rectificador de media onda tiene alrededor de 0.287 y el rectificador de onda completa tiene alrededor de 0.693. El rectificador de media onda se usa principalmente en los circuitos de baja potencia. Tiene un rendimiento muy bajo cuando se lo compara con los otros rectificadores Rectificador de onda completa: El puente rectificador de onda completa es un circuito electrónico utilizado en la conversión de una corriente alterna en continua. Este puente rectificador está formado por 4 diodos https://hetpro-store.com/TUTORIALES/corriente-electrica-o-flujo-electrico/ https://hetpro-store.com/diodo-1n4007/ Existe una configuración en donde se tiene un diodo, esta se le conoce de media. El rectificador de onda completa, tiene 4. Recordemos, antes que nada, que el diodo, se puede idealizar como un interruptor. Si el voltaje es positivo y mayor que el voltaje en directa, el diodo conduce. Recordemos que el voltaje en directa de un diodo de silicio esta sobre los 0.7V. Si el diodo esta polarizado en inversa no conduce. Gracias a esto podemos generar dos caminos de nuestro puente rectificador de onda completa. Uno para la primera mitad del periodo, que es positiva y otro para la segunda, que es negativa. Filtrado y regulación de un Puente Rectificador de onda completa: El puente rectificador de onda completa es un dispositivo formado por cuatro diodos, como se vio con anterioridad. Además de la etapa de rectificación, es importante mencionar que es necesario eliminar la componente de AC. En este caso un capacitor con capacitancia, relativamente alta, puede mantener el voltaje del sistema. Debido a cuestiones de que la impedancia de la carga modifica el comportamiento del capacitor, tenemos que buscar los valores del capacitor ideales. A medida que incrementa la corriente, el factor de riso incrementa, y el voltaje RMS decrementa. A continuación se presenta el rectificador de onda completa, considerando una carga y con un capacitor. https://hetpro-store.com/TUTORIALES/diodo/ https://hetpro-store.com/TUTORIALES/voltaje/ interruptor abierto, esto es el voltaje de salida sin carga. interruptor cerrado, esto es, con el voltaje de salida, considerando la carga. MATERIAL: o 1 transformador reductor de 14 VoltsRMS o 1 resistor de 1K o 4 diodos 1N4001 o 1 capacitor de 2200 uf a 50 volts DESARROLLO: Circuitos rectificadores sin filtro. Proponer el dispositivo (diodo rectificador) que se desee emplear en la práctica. Consultar las hojas de especificaciones del diodo que se utilizará para el desarrollo de la práctica. Realizar una tabla que contenga los datos que el fabricante proporciona, que sean importantes, para el buen funcionamiento del dispositivo. 1.Armar los siguientes circuitos, reportar las gráficas y mediciones de VO y Vi, con respecto al tiempo y la función de transferencia en modo graficador XY. Las mediciones realizadas con el osciloscopio serán en acoplo de CD para ambos canales. Circuito rectificador de media onda Valores Teóricos Valores prácticos VIpico 19.798 V 19.508 V Ti 16.66 ms 16.66 ms fi 60 Hz 60 Hz Vopico 19.098 V 18.809 V VoCD 6.079 V 5.979 V VoCA 19.098 V 18.894 V PoCD 36.954 mW 35.748 mW POca 364.73 mW 356.63 mW To 16.66 ms 16.66 ms fo 60 HZ 60 HZ Circuito rectificador de onda completa Valores Teóricos Valores prácticos vIpico 19.798 V 19.508 V Ti 16.66 ms 16.66 ms fi 60 Hz 60 Hz Vopico 9.899 V 9.5 V VoCD 3.1509 V 3 V VoCA 9.899 V 8.9 V PoCD 9.928 mW 9.72 mW POca 97.99 mW 89.89 mW To 8.33 ms 8.33 ms fo 120 HZ 120 HZ Circuito rectificador de onda completa Valores Teóricos Valores prácticos vIpico 19.798 V 19.508 V Ti 16.66 ms 16.66 ms fi 60 Hz 60 Hz Vopico 19.798 V 18.98 V VoCD 9.899 V 9.6 V VoCA 19.798 V 19.508 V PoCD 97.990 mW 97.990 mW POca 391.96 mW 391.96 mW To 8.33 ms 8.33 ms fo 120 HZ 120 HZ Circuitos rectificadores con filtro Capacitivo Armar los siguientes circuitos, reportar las mediciones y las gráficas del voltaje rizo pico a pico (con el osciloscopio, con acoplo CA), y el voltaje de salida VO con acoplo en CD en el osciloscopio, ambas mediciones se realizarán con respecto al tiempo. Empleando las mismas características eléctricas de los circuitos rectificadores sin capacitor; pero ahora conectando el capacitor en paralelo con la carga (RL). Para observar el voltaje rizo pico a pico, ir variando la escala del canal del osciloscopio (a una escala del orden de mV). Circuito rectificador de media onda Valores Teóricos Valores prácticos Vrizopp 1.24 V 1.24 V Vo 19.798 V 19 V To 16.6 ms 16.6 ms fo 60 HZ 60 HZ Circuito rectificador de onda completa Valores Teóricos Valores prácticos Vrizopp 0 V 0 V Vo 9.49 V 9.09 V To 0 s 0 s fo 0 HZ 0 HZ Circuito rectificador de onda completa Valores Teóricos Valores prácticos Vrizopp 0 V 0 V Vo 19.798 V 18.68 V To 0 s 0 s fo 0 HZ 0 HZ Otras formas de implementar el circuito rectificador con puente de diodo. 1.Armar los circuitos como se muestra en las figuras de abajo. Conectando la terminal negativa del osciloscopio en la terminal de la derivación del transformador, y la terminal positiva del osciloscopio entre los cátodos de los diodos 1 y 3. Posteriormente, conectar la terminal negativa del osciloscopio entre la derivación del transformador y la terminal positiva del osciloscopio entre los ánodos de los diodos 2 y 4. Circuito 1 Circuito 2 CONCLUSIONES. El diodo rectificador tiene varias cualidades y ventajas las cuales destaca sencillamente, su característica principal es que puede convertir la señal de CA a CC, así, como a su vez, puede limitar la señal DC. Realizando un circuito rectificador se puede tener un control del comportamiento de la onda de la señal, una principal característica que se puede realizar es que se puede ajustar la tensión de salida del circuito, es utilizado mucho en la fuente de alimentación ya que este puede transformar la señales CA a CC, esto es conveniente en algunos dispositivos. Para el caso de rectificadores de media onda, son mas sencillos ya que un diodo es mas que suficiente para poder realizar la transformación, lo ineficiente es que solo convierte la mitad de la onda CA a CC. PRACTICA 3. CIRCUITOS RECTIFICADORES CON DIODOS SIN FILTRO Y CON FILTRO CAPACITIVO
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