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RectificadoresMonofásicos y Polifásicos
Marco A Vázquez Olvera
Rectificadores
Los diodos semiconductores tienen muchas aplicaciones en laelectrónica y en los circuitos de ingeniería eléctrica. Los diodostambién son ampliamente utilizados en los circuitos en los circuitos deelectrónica de potencia para la conversión de energía eléctrica.
ITC Marco A Vázquez Olvera
Rectificadores Monofásicos de Media Onda
Un rectificador es un circuito queconvierte una señal de corrientealterna en una señalunidireccional.Los diodos se usan extensamente
en los rectificadores.Un rectificador Monofásico demedia onda es el tipo más sencillo,pero no se utiliza normalmente enaplicaciones industriales.
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Parámetros de Rendimiento
Aunque el voltaje de salida, tal como aparece en la figura, es de cd, es discontinuo y contiene armónicas.
Un rectificador de potencia es unprocesador de potencia que debeproporcionar una salida de cd con unacantidad mínima de contenidoarmónico. Al mismo tiempo, deberámantener la corriente de entrada tansinusoidal como sea posible y en fasecon el voltaje de entrada, de tal formaque el factor de potencia esté cercanoa la unidad.
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Parámetros de RendimientoLa caída del procesamiento de energía de un rectificador requiere de la determinación
del contenido armónico de la corriente de entrada, del voltaje de salida. Utilizaremos
las expansiones de la serie de Fourier para encontrar el contenido armónico de
voltajes y corrientes.
Hay distintos tipos de circuitos rectificadores y los rendimientos de un rectificador seevalúan normalmente en función de los parámetros siguientes:
-El valor promedio del voltaje de salida
(o de carga), 𝑉𝑐𝑑
-El valor promedio de la corriente de
salida (de carga), 𝐼𝑐𝑑
-La potencia en cd 𝑃𝑐𝑑 = 𝑉𝑐𝑑 𝐼𝑐𝑑
-El valor medio cuadrático (rms) del
voltaje de salida, 𝑉𝑟𝑚𝑠
-El valor medio cuadrático (rms) de la
corriente de salida, 𝐼𝑟𝑚𝑠
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Parámetros de Rendimiento
Los cálculos para determinar el valor promedio del voltaje de salida 𝑉𝑐𝑑 y el valormedio cuadrático (rms) de la corriente de salida, 𝐼𝑟𝑚𝑠 se realiza de la siguientemanera:
El voltaje de salida promedio 𝑉𝑐𝑑 se define como:
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Parámetros de Rendimiento
ITC Marco A Vázquez OlveraActividad extraclase: Llevar a cabo la integral anterior y encontrar el valor de Vcd y Vrms en hoja blanca bien presentada y calculos claros (no se reciben hojas de libreta)
Parámetros de Rendimiento
La potencia de salida de ca 𝑃𝑐𝑎 = 𝑉𝑟𝑚𝑠 𝐼𝑟𝑚𝑠
La eficiencia (o relación de rectificación) de un rectificador, que es una cifra de mérito
y nos permite comparar la efectividad, se define como
𝜂 =𝑃𝑐𝑑𝑃𝑐𝑎
El voltaje de salida se puede determinar cómo formato de dos componentes: (1) el
valor de cd y (2) la componente de ca u ondulatoria.
El valor efectivo (rms) de la componente de ca del voltaje de salida es:
𝑉𝑐𝑎 = 𝑉𝑟𝑚𝑠2 − 𝑉𝑐𝑑
2
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Parámetros de Rendimiento
El factor de forma, que es una medida de la forma del voltaje de salida, es
𝐹𝐹 =𝑉𝑟𝑚𝑠
𝑉𝑐𝑑
El factor de componente ondulatorio, que es una medida del contenido de la componente
ondulatoria, se define como
𝑅𝐹 =𝑉𝑐𝑎𝑉𝑐𝑑
Sustituyendo la ecuación de 𝑉𝑐𝑎 y RF, el factor de la componente ondulatoria se puede
expresar como
𝑅𝐹 =𝑉𝑟𝑚𝑠
𝑉𝑐𝑑
2
− 1 = 𝐹𝐹2 − 1
El factor de utilización del transformador se define como
𝑇𝑈𝐹 =𝑃𝑐𝑑𝑉𝑠𝐼𝑠
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Parámetros de Rendimiento
Donde 𝑉𝑠 e 𝐼𝑠 son el voltaje y la corriente media cuadrática (rms) delsecundario del transformador, respectivamente. Veamos las formas de ondaque se muestran en la siguiente figura
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Parámetros de Rendimiento
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Ejemplo
• El rectificador de la figura tiene una carga resistiva pura igual a R. Determine
• (a) la eficiencia
• (b) el factor de forma
• (c) el factor de componente ondulatoria.
• (d) el factor de utilización de transformación.
• (e) el voltaje inverso pico (PIV) del diodo D1.
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Parámetros rectificador de media onda
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Señal de rectificador en series de Fourier
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Rectificadores Monofásicos de onda completa
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Rectificador Monofásico
En la figura se aprecia un circuito rectificador deonda completa con un transformador conderivación central y dos diodos.
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Rectificador Monofásico
En la figura se aprecia un circuito rectificador deonda completa con un transformador conderivación central y dos diodos.
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Rectificador Monofásico
Partiendo de estos dos voltajes es posible calcular todos losparámetros de rendimiento del rectificador
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Contenido Armónico
La siguiente ecuación indica el contenidoarmónico de un rectificador monofásico enpuente
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Rectificador trifásico tipo puente
Este tipo de rectificador se utiliza en aplicaciones
de alta potencia ya que tienen el más alto factor
de utilización del transformador para un sistema
tifásico. Su diagrama es el siguiente:
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Rectificador trifásico tipo puente
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Formas de onda y secuencias de activación
Partiendo de estos dos voltajes es posible calcular todos los
parámetros de rendimiento del rectificador
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Contenido Armónico
La siguiente ecuación indica el contenidoarmónico de un rectificador trifásico en puente
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Ventajas
• Eficiente en aplicaciones en las cuales tanto los requerimientos de voltaje y corriente de CD son altos.
• En muchas aplicaciones, no se requiere filtro ya que el voltaje de rizo de salida en solamente de 4.2
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