practica 4 rectificadores no controlados, trifasicos

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, FACULTAD DE INGENIERÍA ELCTRÓNICA DE POTENCIA 1
Práctica 4: rectificadores no controlados, trifasicos
Juan Steven Montenegro Penagos1, Santiago Jose Munoz Burbano2 Diego Alejandro Cortes Cordoba3.
Abstract—abstract
Resumen—resumen
Palabras claves—cosas
I. INTRODUCCIÓN
este informe dice cosas
II. MARCO TEÓRICO
A. Rectificador trifásico de media onda
Radica en conectar un diodo a la salida de cada bobina,
que se unirán en un nodo común que después suministrara
a la carga del circuito. El regreso de la corriente se realiza
mediante la línea de neutro. La figura 1 aclara esta explicación
[3]
Figura 1. Rectificador trifásico de media onda[3]
Es evidente que las bobinas del secundario están dispuestas
en estrella y que de la unión habitual de las tres bobinas se
retira la línea de neutro. Además, tal y como indica la figura
2, cada bobina tendrá, a razón del neutro, las diferencias de
potencial V1, V2 y V3 respectivamente, tienen un desfase de
120o.[3]
Figura 2. Onda trifásica de un transformador sin rectificar.[3]
1jusmontenegrope@unal.edu.co
2sjmunozb@unal.edu.co
3diacortesco@unal.edu.co
Las tensiones V1, V2 y V3 se desfasan en la figura 2, por las
señales verde, roja y azul. Sin embargo, al colocar un diodo
a cada salida, el semi ciclo negativo de cada onda quedará
eliminado, por lo tanto, la tensión que llega a la carga es la
línea ondulada de color gris. Examinando la figura 3 podemos
observar que cada enrollamiento alimentará la carga durante
un tercio del periodo y cada diodo estará conduciendo durante
un tiempo como la corriente de su enrollamiento sea superior
que la del resto. La línea de trazos de la figura 3 muestra
la duración de un periodo, tal y como se observa. Como la
corriente de suministración de la carga la dan las tres bobinas
en cada periodo, esta será más continua.[3]
Figura 3. Onda trifásica de un transformador rectificada[3]
B. Rectificador trifásico en puente
Si ponemos un puente de seis diodos, de manera que
podamos rectificar el semiperiodo negativo, que antes estaba
anulado, la tensión producida será más continua que en los
anteriores.
Figura 4. Rectificador trifásico de onda completa.[3]
ia = iD1 − iD4
ib = iD3 − iD6
ic = iD5 − iD5
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Cada diodo conduce una tercera parte del tiempo, por lo
que
iDavg =
1
3
Io,avg
iDrms =
1√
3
Io,rms
isrms =
√
2
3
Io,rms
La potencia aparente del generador trifásico es:
S =
√
3VL−L,rmsIS,rms
La tensión de la salida es:
vo(t) = Vo +
∞∑
n=6,12,18,...
Vn cos(nωot+ π)
El valor medio de la salida es:
Vo =
1
π
3
∫ 2π
3
π
3
Vm,L−L sin(ωt)d(ωt) =
3Vm,L−L
π
= 0,955Vm,L−L
Las amplitudes de los terminos de tensión alterna son:
Vn =
6Vm,L−L
π(n2 − 1)
n = 6, 12, 18...
Podemos observar, el transformador, tiene en la salida de
cada enrollamiento dos diodos, de manera que se rectifica la
onda completa. Para aclarar el funcionamiento, se representa
los enrollamiento R, S y T desfasados 120, debido que fabri-
cadamente es como se encuentran. La generación de corriente
comienza en la bobina R-S (señal roja), siendo la mitad del
periodo positivo el que se produce a la salida de R. La corriente
circulará hasta D1 que, por ser positiva, lo atravesará hasta la
carga R y regresará por D5 hasta la bobina S. 180 después,
se generará la mitad del periodo negativo, por lo que cambiar
el sentido de la corriente, el positivo estará a la salida del
enrollamiento S, atravesará el diodo D2 en dirección a la carga,
regresando por D4 hasta el enrollamiento R.[3]
Figura 5. conexiones trifásica en estrella.[3]
Esta secuencia se repite para los enrollamiento S-T (señal
verde), actuando D2 y D6 para la mitad del periodo positivo
y D3 y D5 para la mitad del periodo negativo; y para las
bobinas T-R (señal azul), en cuyo caso la secuencia será D3 y
D4 para la mitad del periodo positiva y D1 y D6 para la mitad
del periodo negativa. También, el desfase entre el semiperiodo
positivo y negativo es de 180, mientras que el desfase entre
las bobinas es de 120, por lo que antes de que la mitad del
periodo de una de las bobinas haya finalizado, se producirá
la siguiente señal en otra bobina. Esto queda manifiesto si en
la representación sinusoidal de un transformador trifásico, se
solapan los semi ciclos positivos y negativos.[3]
Figura 6. Rectificador trifásico de onda completa.[3]
Puede distinguirse como el aporte de tensión es cada sexto
del periodo, resultando una tensión casi continua que en los
casos anteriores. Si consideramos las partes de la señal que
no afectan a la alimentación de la carga, resultará una onda
como la que muestra la figura 7.
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Figura 7. Señal rectificada.[3]
III. DISEÑO DE CIRCUITOS
Cálculos Teóricos para las dos topologías de rectificador:
A. Rectificador trifásico de media onda
Vodc =
2
2πq
∫ π/q
0
Vm cos (ωt)d(ωt) = Vm
q
π
sin
(
π
q
)
(1)
donde q es el número de fases, en nuestro caso q = 3
Iodc =
Vodc
R
(2)
Podc = Vodc ∗ Iodc (3)
Voac =
√
2
2π/q
∫ π/q
0
V 2m cos (ωt)
2
d(ωt) (4)
Voac = Vm
√
q
2π
(
π
q
+
1
2
sin
(
2π
q
))
Ioac =
Voac
R
(5)
Poac = Voac ∗ Ioac (6)
Ifrms =
0,4854 ∗ Vm
R
(7)
Sent = Vs ∗ Ifrms ∗ 3 (8)
ηcarga =
Podc
Poac
(9)
ηent−sal = TUF =
Podc
Sent
(10)
fp =
Poac
Sent
(11)
Parámetro Valor
Vodc 140.34V
Iodc 194.92mA
Podc 27.35W
Voac 142.66V
Ioac 198.14mA
Poac 29.06W
Ifrms 114.41mA
Sent 41.186W
ηcarga 94.12%
ηent−sal = TUF 66.41 %
fp 0.71
Cuadro I
CÁLCULOS RECTIFICADOR TRIFÁSICO DE MEDIA ONDA.
B. Rectificador trifásico en puente
Vodc =
2
2π/6
∫ π/6
0
√
3Vm cos (ωt)d(ωt) =
3
√
3
π
Vm (12)
Voac =
√
2
2π/6
∫ π/6
0
3V 2m cos (ωt)
2
d(ωt) (13)
Voac =
√
3
2
+
9
√
3
4π
Vm
Ifrms = 0,7804Im = 0,7804
√
3
Vm
R
(14)
Parámetro Valor
Vodc 280.68V
Iodc 389.84mA
Podc 109.42W
Voac 280.92V
Ioac 390.17mA
Poac 109.61W
Ifrms 318.59mA
Sent 114.69W
ηcarga 99.83%
ηent−sal = TUF 95.41 %
fp 0.96
Cuadro II
CÁLCULOS RECTIFICADOR TRIFÁSICO EN PUENTE.
IV. SIMULACIONES
Para realizar las simulaciones, se utiliza el software QUCS.
A. Rectificador trifásico simple
El montaje del rectificador trifásico simple se muestra en la
figura 8.
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Figura 8. Circuito del rectificador trifásico simple
Las señales de Vo(t) y io(t) se exponen en la figura 9.
Figura 9. Vo(t) y io(t) del circuito de la figura 8
Figura 10. FFT de la señal iinV 2 (t) del circuito de la figura 8.
De las anteriores gráficas, y haciendo uso de las herramien-
tas del simulador, se calculan los siguientes valores.
Parámetro Valor
VoDC 139 V
IoDC 194 mA
PoDC 27 W
VoAC 142 V rms
IoAC 197 mA rms
PoAC 27.9 W
S 27.9 VA
ηent 0.968
ηcarga 0.968
TUF -
fp 1
Cuadro III
DATOS DEL CIRCUITO DE LA FIGURA 8.
B. Rectificador trifásico en puente
El montaje del rectificador trifásico simple se muestra en la
figura 8.
Figura 11. Circuito del rectificador trifásico con puente.
Las señales de Vo(t) y io(t) se exponen en la figura 12.
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Figura 12. Vo(t) y io(t) del circuito de la figura 11.
Figura 13. FFT de la señal iinV 2 (t) del circuito de la figura 11.
De las anteriores gráficas, y haciendo uso de las herramien-
tas del simulador, se calculan los siguientes valores.
Parámetro Valor
VoDC 279 V
IoDC 0.387 mA
PoDC 108 W
VoAC 279Vrms
IoAC 388 mA
PoAC 108 W
S 108 VA
ηent 0.999
ηcarga 0.999
TUF -
fp 1
Cuadro IV
DATOS DEL CIRCUITO DE LA FIGURA 11.
V. ANÁLISIS DE RESULTADOS
VI. CONCLUSIONES
•
REFERENCIAS
[1] Daniel W. Hart, Electrónica de potencia, Madrid, España: Peason, 2001.
[2] Muhammad H. Rashid, Electrónica de potencia, Mexico: Pearson, 2004.
[3] plataforma educativa aragonesa [Online]. Available:http://e-
ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/3000/3079/html/
	Introducción
	Marco Teórico
	Rectificador trifásico de media onda
	Rectificadortrifásico en puente
	Diseño de circuitos
	Rectificador trifásico de media onda
	Rectificador trifásico en puente
	Simulaciones
	Rectificador trifásico simple
	Rectificador trifásico en puente
	Análisis de resultados
	Conclusiones
	Referencias