Preinform4_Eq1_Grup3

Vista previa del material en texto

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA. 1
Práctica 4. Rectificadores no controlados:
Trifásicos
Juan Esteban Ramı́rez González, Nicolás Manosalva Navarrera, Santiago Hernandez Garcia
{jueramirezgo, nmanosalvan, sahernandezg}@unal.edu.co
Resumen—On this document are shown the results
obtained by a full and half wave 3-phase rectifiers
circuits. It is also included the calculus, simulation
and analysis of the results.
Resumen—En este documento se muestran los re-
sultados obtenidos por un circuito rectificador trifási-
co de media y onda completa. También se muestran
los cálculos, simulaciones y análisis de los resultados.
Index Terms—Rectificador trifásico, fase, transfor-
mador, diodo, rizado, valor DC, valor RMS.
I. INTRODUCCIÓN
Los rectificadores trifásicos son circuitos uti-
lizados principalmente en la industria ya que a
diferencia de los rectificadores monofásicos estos
pueden manejar mayores voltajes, son mas eficaces
y presentan un menor rizado. En este documento
se presentaran dos configuraciones de rectificador
trifásico con sus respectivos cálculos, simulaciones
y análisis.
II. MARCO TEÓRICO
II-A. Rectificador trifásico de media onda
El rectificador trifásico de media onda es un
circuito en donde se toma la señal AC de un
transformador trifásico y se coloca un diodo a la
salida de cada fase del secundario como se muestra
en la figura 1. Este circuito se puede ver como un la
combinación de tres rectificadores de media onda
de una fase. En este circuito los diodos eliminan
la parte negativa de la onda y cada fase alimenta
la carga durante un tercio del periodo hasta que el
voltaje de la siguiente fase es mayor al de las otras
dos obteniendo la forma de onda que se observa en
la segunda imagen de la figura 2. [3]
Figura 1. Rectificador trifásico de media onda.[3]
Figura 2. Forma de onda rectificador trifásico de media onda.[3]
II-B. Rectificador trifásico de tipo puente
Un rectificador trifásico de tipo puente consta de
un par de diodos a la salida de cada como se ve
en la figura 6 fase aprovechando de esta manera
ambos ciclos del voltaje. En esta configuración los
diodos conducen en el orden de la figura del 1
hasta el 6 donde cada fase varia 120 grados, de
esta manera la forma de onda sobre la carga queda
como se observa en la segunda imagen de la figura
4.[1][2][3]
Figura 3. Rectificador trifásico tipo puente.[1]
2 UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA.
Figura 4. Forma de onda rectificador trifásico tipo puente.[1]
II-C. Métodos para la variación de frecuencia de
señales sinusoidales.
III. DISEÑO DE CIRCUITOS
En ambos casos, la carga es meramente resistiva
y tiene un valor R = 720Ω.
III-A. Parte A: Rectificador trifásico de media
onda
Figura 5. Rectificador trifásico de media onda
Para este circuito se acudió al libro Power Elec-
tronics Handbook de Muhammad H. Rashid para
obtener el comportamiento de esta configuración.
Cada diodo está en conducción cuando la tensión
en su fase es mayor a la tensión en alguna de las
otras dos, lo que ocurre en 2π3 del periodo. De esta
manera los valores DC a la salida se pueden hallar
de la siguiente manera:
Vdc =
3
2π
∫ 5π
6
π
6
Vm sin θdθ
Vdc = 0,827 ∗ Vm = 140,34V
Idc =
140,34V
720
= 194,9mA
De igual manera, los valores AC se hallan de la
siguiente manera:
Vac =
√√√√ 3
2π
∫ 5π
6
π
6
(Vm sin θ)2dθ
Vac = 0,84 ∗ Vm = 142,55V
Iac =
142,55V
720
= 197,98mA
Adicionalmente se tiene que la corriente RMS de
cada diodo es:
IfRMS =
√√√√ 1
2π
∫ 5π
6
π
6
(
Vm sin θ
R
)2dθ7 = 114,4mA
Y la potencia aparente de las 3 fases es:
Sent = 3(120 ∗ IfRMS) = 3(13,68W ) = 41,04W
Los Resultados se encuentran en la tabla siguien-
te:
Vodc 140.34V
Iodc 194.9mA
Podc 27.35W
Voac 142.55V
Ioac 197.98mA
Poac 28.22W
Ifrms 114.4mA
Sent 41.04W
ηcarga 68.76 %
ηe/s 68.76 %
Cuadro I
VALORES CALCULADOS RECTIFICADOR TRIFÁSICO DE
MEDIA ONDA
ELECTRÓNICA DE POTENCIA 3
III-B. Parte B: Rectificador trifásico en puente
Figura 6. Rectificador trifásico en puente.
Al igual que el circuito anterior, los cálculos se
basaron en la información otorgada por el mismo
libro.
Para los valores DC tenemos:
Vdc =
6
2π
∫ 2π
3
π
3
√
3Vm sin θdθ
Vdc = 1,654 ∗ Vm = 280,69V
Idc =
280,69V
720
= 389,85mA
De igual manera, los valores AC se hallan de la
siguiente manera:
Vac =
√√√√ 9
π
∫ 2π
3
π
3
(Vm sin θ)2dθ
Vac = 1,655 ∗ Vm = 280,86V
Iac =
280,86V
720
= 390,08mA
La corriente RMS de cada diodo es:
IfRMS = 0,579 ∗ Idc = 225,72mA
Y para la potencia aparente de las 3 fases tene-
mos que Is es la corriente RMS en cada fase:
Im = 1,73 ∗
169,7V
720Ω
= 407,75mA
Is = Im
√
2
π
(
π
6
+
√
3
4
) = 318,2mA
Sent = 3(120 ∗ Is) = 3(38,18W ) = 114,55W
Los Resultados se encuentran en la tabla siguien-
te:
Vodc 280.69V
Iodc 389.85mA
Podc 109.42W
Voac 280.86V
Ioac 390.08mA
Poac 109.57W
Ifrms 225.72mA
Sent 114.55W
ηcarga 95.65 %
ηe/s 95.65 %
Cuadro II
VALORES CALCULADOS RECTIFICADOR TRIFÁSICO CON
PUENTE RECTIFICADOR
IV. SIMULACIONES
IV-A. Parte A
Durante la parte de simulaciones se encontraron
las siguientes señales de salida para el rectificador
de media onda:
Figura 7. Rectificador trifásico de media onda con fuentes.
En la figura 7 podemos observar cuatro señales,
tres de las fuentes desfazadas 120 grados cada
una de la otra y la señal de salida que podremos
observar más detalladamente en la siguiente gráfica.
Figura 8. Rectificador trifásico de media onda
Gracias a la figura 8 que representa la señal del
rectificador de media onda entregado a la carga
de 720Ω es posible calcular diferentes magnitudes
importantes para comparar y crear una expectativa
para la práctica.
4 UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA.
Vp−max 168.410V
Vodc 126,270V
Iodc 175mA
Podc 22.145W
Voac 161.514V
Ioac 224mA
Poac 36.231W
Vorms 100.710V
Iorms 140mA
S 14.087W
Cuadro III
VALORES SIMULACIÓN RECTIFICADOR TRIFÁSICO DE MEDIA
ONDA.
IV-B. Parte B
Figura 9. Rectificador trifásico con puente rectificador.
Durante las simulaciones de la parte B se obtuvo
la gráfica de la tensión en la carga pero no es
posible compararla con las entradas de la fuente
debido a que el simulador tomarı́a como referencia
el mismo punto y al hacerlo, se pierde el efecto
del puente rectificador de diodos. Por lo tanto, se
muestra únicamente la tensión en la carga en la
figura 9. Hay que tener en cuenta que la señal de
entrada puede verse en la figura 7.
Los valores obtenidos gracias a las simulaciones
pueden observarse en la siguiente tabla, que serán
una base para hacer una comparación con los
valores obtenidos en el laboratorio.
Vp−max 291.21V
Vodc 272.055V
Iodc 378mA
Podc 102.797W
Voac 338.816V
Ioac 471mA
Poac 159.439W
Vorms 201.947V
Iorms 280mA
S 56.642W
Cuadro IV
VALORES SIMULACIÓN RECTIFICADOR TRIFÁSICO DE MEDIA
ONDA.
V. RESULTADOS
VI. ANÁLISIS DE RESULTADOS
VII. CONCLUSIONES
1.
2.
3.
REFERENCIAS
[1] Muhammad H.Rashid, Electrónica de potencia circuito,
dispositivos y aplicaciones segunda edición, Prentice Hall
hispanoamerica, S.A.
[2] Daniel W. Hart, Electronica de potencia, Prentice Hall.
[3] Muhammad H.Rashid, Power electronics handbook, aca-
demic press.
[4] Variable frequency drive, carrier corporation syracuse, new
york, october 2005.
[5]
[6]
	Introducción
	Marco Teórico
	Rectificador trifásico de media onda
	Rectificador trifásico de tipo puente
	Métodos para la variación de frecuencia de señales sinusoidales.
	Diseño de Circuitos
	Parte A: Rectificador trifásico de media onda
	Parte B: Rectificador trifásico en puente
	Simulaciones
	Parte A
	Parte B
	Resultados
	Análisis de Resultados
	Conclusiones
	Referencias