Rectificador De Media Onda Y Onda Completa Con Condensador Wense 6v1z1g

RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA CON CONDENSADOR Y PUNTE RECTIFICADOER CON CONDENSADOR Half-wave rectifier with capacitor and full-wave bridge with capacitor Andrés Fernández1, Miled Pallares2, Osvaldo Romero3, Sergio León4 1, 2, 3, 4

Estudiantes Pregrado Ing Mecánica, Universidad del Atlántico, Barranquilla.

Resumen Con el objetivo de estudiar una de las aplicaciones de diodos y condensadores en un circuito eléctrico, se realizó el análisis de dos circuitos para rectificar una corriente alterna proveniente de un transformador. Primero se realizó el montaje para un rectificador de media onda con un condensador y posteriormente para un puente de diodos con condensador. Se utilizaron condensadores con diferentes capacitancias para analizar el efecto en la rectificación de la corriente. Palabras Claves: Condensador, puente de diodos, rectificador de corriente. Abstract In order to study applications of diodes and capacitors in an electrical circuit, the two circuit’s analysis was performed to rectify an alternating current from a transformer. First mounting for a half-wave rectifier with a capacitor and then to a diode bridge with a capacitor was conducted. Capacitors with different capacitances were used to analyze the effect on the rectification of the current. Keywords: Capacitor, diode bridge, rectifier

Introducción La mayoría de los circuitos electrónicos de dispositivos como computadores o televisores funcionan con corriente directa, pero la corriente que estos toman de la red es corriente alterna. Para lograr suministrar corriente directa a los circuitos de estos dispositivos, estos cuentan con una fuente de alimentación, la cual es un circuito que consta básicamente de un transformador, un arreglo de diodos y un capacitos para transformar la corriente alterna en directa. Los circuitos que aquí se analizan sirven para comprender el principio de funcionamiento de una fuente de alimentación y están conformados por un transformador, arreglos de diodos, un condensador y resistencia. Estos circuitos se presentan en las figuras (1) y (3).

El propósito de estos circuitos es proporcionar una corriente constante y que además esta oscile entre un intervalo de tensión lo más pequeño posible. Para analizar cómo esto es afectado se realizó el montaje de los circuitos para condensadores con diferentes capacitancias. A demás se presenta la simulación por computadora de los circuitos analizados con el software LiveWire. Nomenclatura: Voltaje pic, Vp

[V]

Voltaje pico-pico, Vpp

[mV]

Vrms

[V]

Periodo, T

[ms]

Capacitancia, C

[μF]

Resistencia, R

[kΩ]

Fundamentos Teóricos Rectificador de media onda con capacitor: En circuito mostrado en la figura (1) se conoce como rectificador de media onda con capacitor en la salida. Una vez se aplica una diferencia de potencial a la entrada, en el semiciclo positivo el diodo deja pasar corriente y el condensador comienza a cargarse a la misma tensión de entrada (tensión del secundario), cuando esta tensión alcanza el valor pico el condensador está totalmente cargado. Es sucede en el primer cuarto de ciclo. Luego de la tensión pico el condensador comienza a descargarse a través de la resistencia y antes de descargarse se encuentra con el valor accedente de la tensión cuando vuelve a comenzar el semiciclo positivo y el diodo conduce. [1]

Figura (3). Puente rectificador con condensador en la entrada. [2]

El arreglo está diseñado de tal manera que los diodos D1 y D3 conducen durante el semiciclo positivo y los diodos D2 y D4 durante el semiciclo negativo. De esta manera el condensador se encuentra en descarga la mitad del tiempo que el rectificador de media onda con condensador.[1] En la figura (4) se muestra un esquema de la variación de la tensión en el tiempo para un puente rectificador con condensador en la entrada.

Figura (1). Rectificador de media onda con condensador en la entrada. [2]

En la figura (2) se muestra un esquema de como varia la tensión en el tiempo para un rectificador de media onda con condensador en la entrada.

Figura (4). Tensión vs tiempo para un puente rectificador con condensador en la entrada. [2]

Desarrollo Experimental Rectificador de media onda con condensador:

Figura (2). Tensión vs tiempo para un rectificador de media onda con condensador en la entrada. [2]

Se realizó el montaje del circuito mostrado en la figura (1) en una protoboard, un trasformador de 6.7 volteos se utilizó como fuente de corriente alterna, dos diodos de referencia XXX, una resistencia de 1kΩ, y un condensador de 100μF y luego uno de 2200μF.

Puente rectificador con condensador: El circuito mostrado en la figura (2) es un puente rectificador con condensador en la salida. Este es un rectificador de onda completa con la ventaja de aprovechar toda la tensión del secundario del transformador.[1]

Figua (5). Osciloscopio digital.

Los parámetros de interés se midieron por medio de un osciloscopio digital (figura (5)), Vpp (voltaje pico-pico) Vrms y el periodo (T).

En la figura (6) se presenta el rizado obtenido para el rectificador de media onda con capacitor de 100 μF.

Puente rectificador con condensador: Se utilizó un transformador de 6.7 voltios (valor promedio ya que esta es corriente alterna), en el secundario, una resistencia de carga de 1kΩ, diodos de referencia XXXX, y un condensador de 100μF y luego uno de 2200μF. Cálculos y análisis de resultados Los valores obtenidos por el osciloscopio digital de Vpp, Vrms y periodo para el rectificador de media onda están tabulados en la tabla 1 y para el rectificador de onda completa (puente rectificado), están tabulados en la tabla 2.

a)

Tabla 1. Rectificador de media onda.

Capacitancia[μF] 100 2200

Vrm[V] 8.377 8.790

Vpp [mV] 1440 160

T[ms] 16.67 ?

De la tabla 1 es evidente que para un valor mayor de capacitancia el Vpp es menor y por ende el rizado será menor, lo cual corrobora lo planteado en el fundamento teorico. El periodo para el condensador de 1 μF fue de 16.67ms, miestras que para el condensador de 2200 μF no se pudo medir debido a que el rizado de esta onda es muy pequeño y tiende a convertirse en una recta. Tabla 2. Puente rectificador.

Capacitancia[μF] 100 2200

Vrm[V] 8.056 8.072

Vpp [mV] 720.0 160.0

b) Figura (6). a) Rizado obtenido para el rectificador de media onda con capacitor de 100 μF. b) Rizado obtenido para el rectificador de media onda con capacitor de 2200 μF.

La simulación para el circuito rectificador de media onda con condensador en la salida y puente rectificador con condensador en la salida se presenta a continuación. Los resultados se presentan en forma de gráficos.

T[ms] ? ?

Se puede deducir de la tabla 2, que para un valor mayor de capacitancia el Vpp se hace más pequeño. Los valores del Vpp en este caso son tan pequeños que en el osciloscopio se presentó una casi una recta y el valor del periodo quedo indeterminado.

Figura (7). Simulación en LiveWire de rectificador de media onda con condensador en la salida.

Figura (8) Grafica tensión en el tiempo para rectificador de media onda con condensador en la salida de 100μF.

Figura (12) Grafica tensión en el tiempo para puente rectificador con condensador en la salida de 2200μF.

Conclusiones De los resultados obtenidos en el análisis del circuito rectificador de media onda con condensador en la entrada y circuito rectificador de onda completa con condensador en la entrada (para este caso puente rectificador) se concluye o corrobora: Figura (9) Grafica tensión en el tiempo para rectificador de media onda con condensador en la salida de 2200μF.

Figura (7). Simulación en LiveWire de puente rectificador con condensador en la salida.

Figura (11) Grafica tensión en el tiempo para puente rectificador con condensador en la salida de 100μF.

El uso de un condensador de mayor capacitancia disminuye el rizado de la onda de salida tanto en el rectificador de media onda como en el puente rectificador, de esta forma la señal de salida tiende a un valor constante a medida que aumenta la capacitancia. Al comprar los datos reales con los de la simulación se observa que estos últimos son un poco mayor que los reales. Esto se debe a que en la simulación se consideró que al transformador y el diodo como elementos ideales, es decir, que no existe caída de tensión a través de estos elementos. En la realidad si existe una caída de tensión a través del transformador y los diodos debido a resistencias internas. A demás al comparar las tablas 1 y 2 se observa que los valores del Vrms son ligeramente mayores en el rectificador de media onda que el puente rectificador , esto se debe a que en el puente rectificador hay un diodo extra cuando conduce en cada semiciclo y por ende habrá una caída de tensión adicional. En general el puente rectificador con condensador en la entrada ofrece un Vpp menor que el

rectificador de media onda con condensador en la entrada. Referencias [1] Albert Paul Malvino en PTINCIOS DE ELECTRÓNICA, SEXTA EDICION. EDITORIAL McGRAW-HILL/INTERAMERICANA DE ESPAÑA, S. A. U.1999. [2] ELECTRONICA UNICROM – Rectificador onda completa con puente de diodos – [http://bit.ly/1vnvSOc] [Visto 22/09/2014] [3] Live Wire, software de simulación de circuitos.