Lab01 - Rectificador De Media Onda.docx 655s4q

Electrónica de potencia CÓDIGO AE5010

LABORATORIO N° 01 “Rectificador De Media Onda Con Carga Resistiva e Inductiva”

Alumno (os): Grupo Semestre Fecha de entrega

: : :

1.QUISPE MAMANI, ROYER WIDMAR 2.INOFUENTE CANAZA, LENIN 3. HERRERA GIL, CHRISTIAN “A” Profesor: 5 Ing. Jorge HUARCA 22 08 17 Hora:

Nota:

ELABORACION DE ATS :

RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA

TAREA:

ALUMNOS

Quispe Mamani, Royer Inofuente Canaza, Lenin

X

TALLER

AMBIENTE

G5

18

08

17

DIA

MES

AÑO

EQUIPO DE TRABAJO

SESION Nº FIRMA FIRMA FIRMA

Herrera Gil, Christian (Apellidos y Nombres)

X

LABORATORIO

FIRMA

Ing. Jorge HUARCA

FIRMA FIRMA FIRMA

DOCENTE:

FECHA

ANALISIS DE TRABAJO SEGURO (ATS)

CARACTERISTICAS DE EQUIPOS Y HERRAMIENTAS ………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….…………. ………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….…………. ………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….…………. ………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….…………. ………….………….………….………….………….………….………….…………..………….………….………….…………. ………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….………….…………. ………….………….………….………….………….…………………………………………………………..……………….…… …….………….………….………….………….………………………………………………………………………………...

X

OTROS RIESGOS

PASOS DE LA TAREA

MEDIDAS DE CONTROL

(ESPECIFICAR PARA CADA CASO)

1 Indicaciones del docente 2 Recepción de la llave del modulo 3 Armado del circuito rectificador de media 4 5 6 7 8 9 10 11 12

onda Revisión del circuito montado Toma de datos del circuito montado Desmontaje del circuito de rectificador Montaje del circuito resistivo y diodo volante. Revisión del circuito Toma de datos del circuito montado Desmontaje dl circuito de TRIAC Devolución de la llave del modulo Orden y limpieza.

Distracciones X X X X X X

X X X X X X X X X

Prestar atención al docente encargado. Caminar por lugares seguras Armar ordenadamente sin saltarse los pasos

X

Pedir la revisión del docente antes de energizar el circuito. Tomar los datos adecuadas del circuito montado. Apagar primero para quitar las conexiones del circuito armado. Armar el circuito de forma ordenada. Pedir la revisión del docente antes de energizar el circuito. Registrar os datos comprendidos y adecuados. Apagar el circuito comunicando para desmontar Caminar por lugares seguras Dejar el área de trabajo limpio y ordenado.

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema: I.

Rectificador De Media Onda no Controlado

5

Entender el funcionamiento del rectificador de media onda con carga resistiva e inductiva Entender el funcionamiento del diodo volante Medir y calcular los valores medio, rms y los parámetros de calidad de un rectificador controlado.

EQUIPOS MATERIALES A UTILIZAR:    

Módulo de Electrónica de Potencia. Un multímetro digital. Un osciloscopio digital. Conectores. Cajón ... A 16 puentes U negras 2 puentes U azules 4 puentes U rojos 9 puentes H negras 4 bananas rojos 4 bananas azules 16 bananas negras Circuitos de conexión.

III.

Semestre: Grupo:

OBJETIVOS:   

II.

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Cajón ...B 4 bananas color café 0 bananas color negro 4 bananas color verde 4 bananas color plomo 4 bananas color verde – amarillo 0 bananas color negro

FUNDAMENTOS TEÓRICOS: Los rectificadores de media onda se utilizan principalmente en aquellas aplicaciones que requieren poca potencia. Los usos más comunes son en electrodomésticos, así como los aparatos de carga o de suministro de corriente. El funcionamiento del circuito rectificador puede realizarse en modo no controlado (M1). Por lo general este tipo de convertidor se alimenta de la red.

𝑈𝑠 = 𝑈𝑚 ∗ 𝑠𝑒𝑛 𝜔𝑡

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Rectificador De Media Onda no Controlado

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5

Parámetros del circuito rectificador de media onda:        

Valor medio 𝑈𝑑𝑐 = 0.318 ∗ 𝑈𝑚 Valor rms 𝑈𝑚𝑖𝑥𝑡𝑎 = 0.5 ∗ 𝑈𝑚 Eficiencia 𝜂 = 𝑃𝑑𝑐 /𝑃𝑚𝑖𝑥𝑡𝑎 Factor de forma 𝐹𝐹 = 𝑈𝑚𝑖𝑥𝑡𝑎 /𝑈𝑑𝑐 1 Factor de componente ondulatoria 𝑅𝐹 = (𝐹𝐹 2 − 1) ⁄2 = 𝑈𝑎𝑐 /𝑈𝑑𝑐 Factor de utilización del transformador 𝑇𝑈𝐹 = 𝑃𝑑𝑐 /𝑈𝑠 𝐼𝑠 𝑈𝑠 = 0.707 ∗ 𝑈𝑚 𝐼𝑠 = 0.5 ∗ 𝑈𝑚 /𝑅 2 Salida de potencia DC 𝑃𝑑𝑐 = 𝑉𝑑𝑐 /𝑅 2 Salida de potencia AC 𝑃𝑎𝑐 = 𝑉𝑎𝑐 /𝑅

Para rectificación de media onda debe cumplirse: 𝜂 = 40.5 % , 𝐹𝐹 = 157% , 𝑅𝐹 = 121 %,

𝑇𝑈𝐹 = 0.286

Tarea 01 Identificar el módulo de trabajo, adjuntar imagen del módulo e identificar las etapas añadiendo una breve descripción de la función que cumplen. El modulo consta de 5 partes

 Osciloscopio, sirve para medir señales y consta de 4 canales a b c y d, conectado con un software llamado PHACON, el a y b es para medir voltaje y el c yd mara medir corriente.  Fuentes de alimentación.  Es un conversor de corriente de AC a DC, a través de este módulo se conecta a la computadora, estos dos módulos deben de alimentarse con DC.  Diodo, SCR la diferencia con el diodo es que tiene una patita extra. y triak,  El cuarto modulo nos da tensión trifásica reduce de 400v a 94 v  La quinta parte es la carga, inductiva y capacitiva

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Rectificador De Media Onda no Controlado

Módulo de trabajo

En esta parte del circuito encontramos las cargas resistivas capacitivas e inductivas

En esta parte del módulo las borneras Ay B nos permite medir el voltaje y en la borneras C y D Podemos medir la intensidad.

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5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Rectificador De Media Onda no Controlado

Medición de las cargas resistivas y verificación de los fusibles si está en buen estado.

Estos son los puentes para hacer las conexiones tenemos en forma U y en forma de H esto nos facilita realizar las conexiones

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ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema: IV.

Rectificador De Media Onda no Controlado PROCEDIMIENTOS:

RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA CON CARGA RESISTIVA 1. Armar el circuito mostrado en la figura:

Figura N° 01. Esquema del circuito con carga resistiva.

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5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Rectificador De Media Onda no Controlado

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5

Tarea 02 Identificar los dispositivos eléctricos-electrónicos (considerar todos los componentes encontrados) que comprenden el circuito de potencia, Graficar y adjuntar imagen.

 las entradas a y b son para medir voltaje.  y la c y d son para medir corriente.

Tarea 03 Proponer un circuito equivalente (simplificación del circuito), graficar y adjuntar imagen 2. Conecte el osciloscopio para realizar las mediciones del voltaje de entrada como el voltaje en la carga.

Tarea 04 - Tensión de entrada y tensión de salida Realizar la respectiva conexión y graficar la imagen con ayuda de la aplicación PHACON, luego añadir etiquetas, cambiar color y espesor de las curvas. Adjuntar imagen de tensión de entrada y tensión de salida.

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Rectificador De Media Onda no Controlado

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Tarea 05 - Tensión del diodo y tensión en la carga Conectar el osciloscopio para obtener el voltaje en las terminales del diodo, graficar la imagen con ayuda de la aplicación PHACON, luego añadir etiquetas, cambiar color y espesor de las curvas. Adjuntar imagen de tensión del diodo y la carga.

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Rectificador De Media Onda no Controlado

¿Qué relación tiene la forma de onda de voltaje en el diodo y la carga?

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ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Rectificador De Media Onda no Controlado

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3. Conecte el osciloscopio para realizar las mediciones de corriente en el circuito

Tarea 06 Realizar la respectiva conexión y graficar la imagen con ayuda de la aplicación PHACON, luego añadir etiquetas, cambiar color y espesor de las curvas. Adjuntar la imagen de corriente de entrada y corriente de salida.

Tarea 07 Visualizar la potencia en la carga, adjuntar imagen

4. Completar la tabla que se muestra a continuación. Emplee el instrumento de medición correspondiente.

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ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Semestre: Grupo:

Rectificador De Media Onda no Controlado Tarea 08

Udc Uac Umixta Idc Iac Imixta

Valor teórico en lado de carga 41.97V 50.93 66V 155.4mA 188mA

Valor medido en el lado de carga 41V 52V 96V 144mA 188mA 239mA

Error relativo (%) 0.97 1.02 1.45 0.92 1

CÁLCULOS REALIZADOS FORMULA 𝑼𝒅𝒄 𝑼𝒅𝒄 = 𝟎. 𝟑𝟏𝟖 ∗ 𝑼𝒎

VALORES = 𝟎. 𝟑𝟏𝟖 ∗ 132V

𝑽 𝒇𝒖𝒆𝒏𝒕𝒆 = 𝟗𝟒 ∗ 𝟐

𝟏⁄ 𝟐

= 132V

RESULTADO 41.97V

𝑼𝒎𝒊𝒙𝒕𝒂 = 𝟎. 𝟓 ∗ 𝑼𝒎

𝑼𝒎𝒊𝒙𝒕𝒂 = 𝟎. 𝟓 ∗ 𝟏𝟑𝟐

66V

𝑼𝒂𝒄 = √𝑼𝟐𝒎𝒊𝒙𝒕𝒂 − 𝑼𝟐𝒅𝒄

𝑼𝒂𝒄 = √𝟒𝟑𝟓𝟔 − 𝟏𝟕𝟔𝟏. 𝟒𝟖

50.93V

𝑰𝒅𝒄 =

𝑼𝒅𝒄 𝑹𝒅𝒄

𝒏% 𝑼𝒅𝒄 𝑻𝒆𝒐𝒓𝒊𝒄𝒐 − 𝑼𝒅𝒄 𝒎𝒆𝒅𝒊𝒅𝒐 = 𝟏𝟎𝟎% 𝑼𝒅𝒄 𝑻𝒆𝒐𝒓𝒊𝒄𝒐

𝑰𝒅𝒄 =

𝒏% =

𝟒𝟏. 𝟗𝟕 𝟐𝟕𝟎Ω

𝟒𝟏. 𝟗𝟕 − 𝟒𝟏 𝟏𝟎𝟎% 𝟒𝟏. 𝟗𝟕

5. Para el circuito de salida 𝑉𝐿 determine los valores mostrados en la tabla:

155.4mA

2.31%

5

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ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Semestre: Grupo:

Rectificador De Media Onda no Controlado Tarea 09 - completar las tablas

Salida de potencia DC Salida de potencia RMS Eficiencia Factor de forma (FF) Factor de componente ondulatoria (RF) Factor de utilización del transformador (TUF) Voltaje PIV

Cálculo con los valores teóricos 6.52

Cálculo con los valores medidos

Error relativo (%)

6.61

1.01

16.13

16.62

1.03

0.4% 1.57

0.4% 1.57

1 1

1.21

1.22

1

0.24

0.28

1.16

132

1.32

1

CÁLCULOS REALIZADOS FORMULA

VALORES

𝑭𝑭 = 𝑼𝒎𝒊𝒙𝒕𝒂 /𝑼𝒅𝒄

RESULTADO

𝐹𝐹 = 𝟔𝟔/𝟒𝟏. 𝟗𝟕

𝟏

𝑭𝑹 = (𝑭𝑭𝟐 − 𝟏) ⁄𝟐 = 𝑼𝒂𝒄 /𝑼𝒅𝒄 𝑷𝒅𝒄 𝑼 𝑼𝒔 𝑰 𝒔 𝒔 = 𝟎. 𝟕𝟎𝟕 ∗ 𝑼𝒎 𝑰𝒔 = 𝟎. 𝟓 ∗ 𝑼𝒎 /𝑹

𝐹𝑅 = (𝟏. 𝟓𝟕2 − 1)

1⁄ 2

1.57

1.21

𝑻𝑼𝑭 =

0.5 ∗ 𝟏𝟑𝟐/𝟐𝟕𝟎

0.24

𝑷𝒅𝒄 = 𝑽𝟐𝒅𝒄 /𝑹

𝑃𝑑𝑐 = 𝟏𝟕𝟔𝟏. 𝟒𝟖/𝟐𝟕𝟎

6.52

𝑷𝒂𝒄 = 𝑽𝟐𝒂𝒄 /𝑹

𝑃𝑎𝑐 = 𝟐𝟓𝟗𝟑. 𝟖𝟔/𝟐𝟕𝟎

9.60

𝑷𝒎𝒊𝒙𝒕𝒂 = 𝑽𝟐𝒎𝒊𝒙𝒕𝒂 /𝑹

𝑃𝑚𝑖𝑥𝑡𝑎 = 𝟒𝟑𝟓𝟔/𝟐𝟕𝟎

16.13

𝜼 = (𝑷𝒅𝒄 /𝑷𝒎𝒊𝒙𝒕𝒂)∗𝟏𝟎𝟎%

𝜂 = (𝟔. 𝟓𝟐/𝟏𝟔. 𝟏𝟑

)∗100%

40.52

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Rectificador De Media Onda no Controlado

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Tarea 10 - Responda a las siguientes preguntas: a) ¿Qué tipo de instrumento se usó para medir los diferentes valores observados en el laboratorio?  Multímetro Digital, el cual se usó para medir los fusibles y corriente en la resistencia de 1ohm.  Osciloscopio en el software PHACON, para medir los voltajes, corrientes de entrada y salida. b) ¿Existe diferencias entre los valores teóricos y los valores medidos? Explique. Si existe diferencia entre los valores teóricos y los medidos debido al error o mala calibración de los diferentes equipos utilizados para medir. c) Defina los voltajes cd, ca y rms. CD = Tensión continua. CA = Tensión Alterna. RMS = Tensión mixta o eficaz también conocido como el valor de la raíz cuadrada media. d) ¿Cuál es el significado del factor de forma? Indica la relación entre el valor eficaz y el valor medio. Si el factor de forma es grande, indica que la onda tiene poca componente continua y mucha alterna. Es una medida de la forma del voltaje de salida. e) ¿Cuál es el significado del factor de componente ondulatoria? Es el pequeño componente de alterna que queda tras rectificarse una señal a corriente continua.

RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA CON CARGA INDUCTIVA 1. Armar el circuito mostrado en la figura: 𝑅 = 270 Ω 𝐿 = 1.2 𝐻

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Rectificador De Media Onda no Controlado

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Figura N° 02. Esquema del circuito con carga inductiva. 2. Graficar las formas de onda de las siguientes magnitudes, durante dos semiperiodos: Tarea 11 

Tensión en la carga y tensión de entrada del rectificador (como referencia). Adjuntar imagen

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Rectificador De Media Onda no Controlado



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Tensión del diodo y tensión de entrada del rectificador (como referencia). Adjuntar imagen

5

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Rectificador De Media Onda no Controlado



Corriente en la salida del rectificador. Adjuntar imagen

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ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Rectificador De Media Onda no Controlado



Potencia en la carga

Tarea 12 - Responda a las siguientes preguntas: a) ¿Qué ocurre con el voltaje en la carga?

b) ¿Qué sucede con la corriente?

c) ¿Cuál es la importancia del tipo de carga sobre los diodos?

d) ¿Qué forma de onda tiene la corriente?

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ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Rectificador De Media Onda no Controlado

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5

e) ¿Las expresiones para determinar los valores teóricos para carga resistiva son los mismos que para carga inductiva?

RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA CON CARGA INDUCTIVA Y DIODO VOLANTE 1. Armar el circuito mostrado en la figura (considerar un diodo en paralelo a la carga resistiva /inductiva): 𝑅 = 270 Ω 𝐿 = 1.2 𝐻

Figura N° 03. Esquema del circuito con carga resistiva y diodo volante.

Graficarlas formas de onda de las siguientes magnitudes, durante dos semiperiodos: Tarea 13 

Tensión de entrada y tensión de salida del rectificador. (adjuntar imagen)

ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Rectificador De Media Onda no Controlado

Tarea 14 

Corriente de entrada y tensión de salida del rectificador. (adjuntar imagen)

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ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Rectificador De Media Onda no Controlado

Tarea 15 - Responda a las siguientes preguntas:

a) ¿Cuál es el efecto del diodo volante?

b) ¿Qué observa en la forma de onda de corriente?

V.

OBSERVACIONES. (Si las hubiere)

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ELECTRÓNICA DE POTENCIA Tema:

Rectificador De Media Onda no Controlado

VI.

CONCLUSIONES. (Mínimo una conclusión por integrante)

VII.

INVESTIGACIÓN

Tema: Factor de utilización del transformador (TUF)

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