rectificador1

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS – ESPE
EL RECTIFICADOR
NRC: 2295
Arias, Jefferson. Wilchez, Allen
Resumen
En este laboratorio se realizó el diseño y la verificación física de un rectificador tipo puente de onda completa con componentes electrónicos comerciales para una carga de 1.57 W a partir de un transformador 110/12 V con una corriente de 0.5 A; se midió los valores medios y eficaces tanto para voltaje como para corriente; también se comparó la gráfica de entrada y de salida del voltaje con el osciloscopio. Se realizaron dos rectificadores: el primero sin filtro y el segundo con filtro capacitivo para valores de rizado de 10, 15 y 20 %. Se analizaron los datos tomados con los datos teóricos y se encontró como los valores más altos errores de 92%, 89% debido a que en su mayor parte se consideraron a los componentes ideales, es decir no se tomó en cuenta sus resistencias.
Abstract
At this laboratory we designed and made the physical verification of a rectifier type diode bridge full-wave with commercial electronic components for a load of 1.57 W starting of a transformer 110/12 V with a current of 0.5 A; we measured the effective and average values for both voltage and current; the graphics of input and output voltage were also compared with the help of the oscilloscope. We built up two rectifiers: the first unfiltered and the second with capacitive filter for a ripple factor of 10, 15 and 20%. Data taken with the theoretical data were analyzed and found higher values as errors of 92%, 89% because for the most part were considered the ideal components, which is not taken into account their strengths.


Introducción
En la actualidad, vivimos en un mundo en el que la mayoría de aparatos electrónicos que utilizamos diariamente poseen rectificadores que convierten el voltaje entregado AC en voltaje DC y de esta manera funcionan, he ahí la importancia del rectificador ya que con esta base podremos utilizar el voltaje DC para varios fines de aquí en adelante.
Marco Teórico
Diodo
Se forma juntando materiales tipo P y tipo N (usándose principalmente el Germanio y Silicio) Ilustración 1. En el momento en que son unidos los dos materiales, los electrones y los huecos en la región de la unión se combinan, dando por resultado una falta de portadores en la región cercana a la unión (Ramírez, 2005).
Diodo de Ge = 0.7 V.
Diodo de Si = 0.3 V.

Ilustración 1: Símbolo del diodo (Muñoz, 2002)
Rectificador en puente
El circuito conocido como rectificador en puente por la similitud de su configuración con la del puente de Wheatstone Ilustración 2, no requiere de transformador con derivación central, ventajoso sobre el circuito rectificador de onda completa (Nuñez, 2004).

Ilustración 2: Rectificador tipo Puente (Bosch, 2006)
Rectificador de onda completa
Un rectificador de onda completa es un circuito empleado para convertir una señal de corriente alterna de entrada (Vi) en corriente continua de salida (Vo) pulsante. (Callejon, 2006)
Rectificador de onda completa en puente con filtro por condensador
La salida tiene la forma de una onda rectificada completa. Esta salida es pulsante y para "aplanarla" se pone un condensador (capacitor) en paralelo con la carga. (Nuñez, 2004)
Este capacitor se carga a la tensión máxima y se descargará por RL mientras que la tensión de salida del secundario del transformador disminuye a cero ("0") voltios, y el ciclo se repite Ilustración 3.

Ilustración 3: Onda de Salida Rectificada (Nuñez, 2004)
Materiales y Equipos:
Transformador 110/12 V
Fusible 1 A
1 Switch
1 Puente de diodos 110V/1A
Carga 1.57 W
3 Capacitores: 150 uF, 220 uF y 330 uF.
Cables de conexión
Protoboard
Multímetro Proskit MT-1232
Osciloscopio y Puntas de Osciloscopio
Metodología
1.- Se armó en el protoboard el circuito del rectificador sin filtro mostrado en la Ilustración 4, una vez que se verificó su funcionamiento se procedió a tomar y anotar los valores medios y eficaces de voltaje y corriente.

Ilustración 4: Circuito Rectificador Sin Filtro
2.- A continuación se armó el circuito del rectificador con filtro capacitivo Ilustración 5, en el que para cada rizado especificado se armó con un capacitor diferente de acuerdo a los cálculos, así mismo se midió los voltajes y corrientes tanto medios como eficaces.

Ilustración 5: Circuito Rectificador con Filtro
Resultados y Justificación
En las siguientes tablas se observan todos los datos obtenidos en la práctica para el rectificador sin filtro Tabla 1 y el rectificador con filtro; después se presenta los errores cometidos y finalmente se discutirá el valor obtenido.
Tabla 1: Datos Obtenidos Rectificador Sin Filtro

VALOR CALCULADO
VALOR MEDIDO
ERROR %
Vdc [V]
12
11,2
6,67
Idc [mA]
130
200,8
-54,46
Vrms [V]
13,32
5,84
56,16
Irms [mA]
144
106,5
26,04
Rizado
0,482
0,854
43,56
f.p
0,633
0,964
52,29

Justificación
Como se observa en los datos existen errores que alcanzan el 56,16% debido a que en los cálculos no se tomaron en cuenta las resistencias internas de los componentes electrónicos utilizados; así también las resistencias de los materiales de medición.
Tabla 2: Datos Rectificador con Filtro C=150 uF Rizado 20%

VALOR CALCULADO
VALOR MEDIDO
ERROR %
Vdc [V]
12
14,19
-18,25
Idc [mA]
130
245
-88,46
Vrms [V]
2,4
2,21
7,92
Irms [mA]
20
36,8
-84,00
Rizado
0,979
0,987
-0,8
f.p
0,9996
0,9997
-0,01

Tabla 3: Datos Rizado 15% C=220 uF

VALOR CALCULADO
VALOR MEDIDO
ERROR %
Vdc [V]
12
14,42
-20,17
Idc [mA]
130
245,4
-88,77
Vrms [V]
1,81
1,695
6,35
Irms [mA]
19
27,8
-46,32
Rizado
0,988
0,993
-0,51
f.p
0,9997
0,9999
-0,02

Tabla 4: Datos Rizado 10% C=330 uF

VALOR CALCULADO
VALOR MEDIDO
ERROR %
Vdc [V]
12
14,7
-22,50
Idc [mA]
130
250
-92,31
Vrms [V]
1,2
1,08
10,00
Irms [mA]
13
18
-38,46
Rizado
0,994
0,997
-0,30
f.p
0,99995
0,99998
-0,003

Justificación
Los circuitos con filtro capacitivos poseen un porcentaje de error aún más alto debido a las resistencias de los componentes expuestos anteriormente pero además hay q considerar que los datos calculados no se asemejan a los valores comerciales.

Ilustración 6: Señal de Entrada

Ilustración 7: Señal de Salida (Rectificada)
Conclusiones
Los datos calculados difieren de los reales debido a que no se consideraron las resistencias propias de cada componente electrónico; así mismo los elementos de medición aportan cargas no consideradas.
El efecto de la carga de los aparatos de medición se observó cuando nuestra carga (foco incandescente) bajó su luminosidad al conectar el aparato de medición.
Para realizar el diseño se debe tomar en cuenta tanto la parte teórica, así como los valores comerciales de los componentes que se desea, ya que pueden existir dificultades para encontrar dichos valores.
Bibliografía

Bosch. (2006). Circuitos Electrónicos. Obtenido de http://www.solostocks.com/venta-productos/electróncios20-40-kw-7402237
Callejon, Á. (2006). Máquinas Térmicas y Motores. Ciudad de México: Alfa Omega.
Muñoz, J. (2002). Electrónica para todos http://oa.upm.es/1654/1/JAVIER_MUNOZ_ANTON.pdf
Nuñez, J. C. (21 de Octubre de 2004). Obtenido de http://www.uv.es/~navasqui/OtrosMáquinas de Electricidad.pdf
Ramírez, J. (2005). Máquinas motrices y generadores eléctricos. Barcelona: CEAC S.A.















































Anexos
Nota: Todos estos ejemplos se hicieron con los datos de la Tabla 1.
Ejemplo de Cálculo de Errores

Error=Valor calculado-Valor MedidoValor Calculado*100%
Error=12-11,212*100%
Error=6,67%

Ejemplo de Cálculo del Factor de Potencia

f.p=PdcP2dc+S2
f.p=12*0,130(12*0,130)2+(13,32*0,144)2
f.p=0,633

Ejemplo de Cálculo del Rizado

FF=VrmsVdc
r=FF2-1
FF=13,3212=1,11
r=1,112-1=0,48

Errores de los Capacitores

CALCULO ERROR
CARGA CON FILTRO 20% RIZADO
 
VALOR CALCULADO
VALOR MEDIDO
ERROR %
C [uF]
130
150
-15,3846154

CALCULO ERROR
CARGA CON FILTRO 20% RIZADO
 
VALOR CALCULADO
VALOR MEDIDO
ERROR %
C [uF]
173
220
-27,1676301

CALCULO ERROR
CARGA CON FILTRO 20% RIZADO
 
VALOR CALCULADO
VALOR MEDIDO
ERROR %
C [uF]
260
330
-26,9230769


Imágenes
Circuito Armado

Ilustración 8: Circuito Armado en el Laboratorio
Imágenes del Osciloscopio

Ilustración 9: Señal de Entrada para todos los rectificadores
Circuito Rectificador Sin filtro

Ilustración 10: Señal de Salida
Circuito Rectificador con filtro

Ilustración 11: Señal de Salida Rizado 20%

Ilustración 12: Señal de Salida Rizado 15%

Ilustración 13: Señal de Salida Rizado 10%