Instituto Politécnico Nacional.
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Unidad Profesional Interdisciplinaria en
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Ingeniería y Tecnologías Avanzadas.
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Práctica Rectificador de media onda y onda
Práctica Rectificador de media onda y onda
completa.
Índice. Resumen……… 3 Introducción……….………. 4 Justificación……… 6 Antecedentes……… 7 Desarrollo……….. 10 Resultados………...……… 13 Conclusiones……….……… 15 Bibliografía y cibergrafía………..… 17
Resumen.
En la práctica tuvimos que construir 2 circuitos. El primero fue un rectificador de media onda, el circuito consta básicamente de un transformador que nos dará la señal a rectificar, un diodo y una resistencia. Se conectaron los canales 1 y 2 de manera que en el 1 se viera la señal sin rectificar y en el 2 la señal rectificada. Se anotaron los datos que salieron en el osciloscopio y las que arrojo el multímetro en una tabla.
El segundo circuito fue un rectificador de onda completa y se usó la derivación central del transformador y se conectaron ahora 2 diodos y una resistencia. En cada uno de los circuitos se usaron 3 diferentes resistencias y se anotaron los resultados.
Introducción.
Para esta práctica se realizaron dos circuitos: un circuito rectificador de media onda (RMO) y un circuito rectificador de onda completa (ROC). En ambos circuitos, toda vez que se armaron, con un osciloscopio se midió el voltaje pico. Un circuito rectificador de media onda es un circuito empleado para eliminar uno de los dos semiperiodos de una señal sinusoidal de corriente alterna. Cuando el diodo del circuito se polariza directamente, éste sólo dejará pasar la parte positiva de la seña y por tanto es la que se deberá visualizar en el osciloscopio; por otra parte, si el diodo del circuito se polariza inversamente, éste sólo dejará pasar la parte negativa de la señal y por lo tanto es la que se deberá visualizar en el osciloscopio. Ahora, un circuito rectificador de onda completa es un circuito empleado para convertir una señal de corriente alterna de entrada a una corriente continua de salida, es decir ambos semiperiodos, el positivo y el negativo, se convierten en sólo positivo o sólo negativo; a diferencia del circuito rectificador de media onda, como su nombre lo dice, éste rectifica la onda completa, convirtiéndola en positiva o en negativa. Si le diodo del circuito rectificador de onda completa se polariza en corriente directa, la señal de salida será completamente positiva; pero si el diodo del circuito rectificador de onda completa se polariza inversamente, la señal de salida será completamente negativa.
En la electrónica, en corriente alterna, al valor cuadrático medio (root mean square) por sus siglas en inglés y abreviado RMS, de una corriente variable se denomina valor eficaz y se define como el valor de una corriente continua que al circular por una denominada resistencia produce los mismos efectos caloríficos (igual potencia disipada) que dicha corriente alterna. De esa forma una corriente eficaz es capaz de producir el mismo trabajo que su valor en corriente directa.
Ahora bien, un transformador es un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal
(esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño y tamaño, entre otros factores.
El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético.
En la práctica, aunque el voltaje rms se podía obtener directamente del osciloscopio, parte de la práctica consistía en saber medirlo directamente del circuito, con un multímetro y finalmente, ya obtenido el voltaje rms, calcular la corriente con la fórmula para corriente de la ley de Ohm.
Justificación.
Un circuito rectificador es aquel que convierte potencia de corriente alterna en potencia de CC.
Los rectificadores de media onda (RMO) eliminan la parte negativa o positiva de la señal. Dependiendo del circuito que utilicemos podemos obtener rectificación de media onda o de onda completa. En los RMO sólo la mitad de la señal de entrada llega a la salida.
Los rectificadores de onda completa también eliminan la parte positiva o negativa de la señal pero en la salida se recupera la onda completa. Por esta razón estos rectificadores son mucho más eficientes que los RMO.
Antecedentes.
Rectificadores de ondas.
En electrónica, un rectificador es el elemento o circuito que permite convertir la corriente alterna en corriente continua. Esto se realiza utilizando diodos rectificadores, ya sean semiconductores de estado sólido, válvulas al vacío o válvulas gaseosas como las de vapor de mercurio. Dependiendo de las características de la alimentación en corriente alterna que emplean, se les clasifica en monofásicos, cuando están alimentados por una fase de la red eléctrica, o trifásicos cuando se alimentan por tres fases. Atendiendo al tipo de rectificación, pueden ser de media onda, cuando sólo se utiliza uno de los semiciclos de la corriente, o de onda completa, donde ambos semiciclos son aprovechados. El tipo más básico de rectificador es el rectificador monofásico de media onda, constituido por un único diodo entre la fuente de alimentación alterna y la carga.
Transformador.
El fenómeno de inducción electromagnética en el que se basa el funcionamiento del transformador fue descubierto por Michael Faraday en 1831, se basa fundamentalmente en que cualquier variación de flujo magnético que atraviesa un circuito cerrado genera una corriente inducida, y en que la corriente inducida sólo permanece mientras se produce el cambio de flujo magnético.
La primera "bobina de inducción" fue inventada por el sacerdote Nicholas Joseph Callan en la Universidad de Maynooth en Irlanda en 1836. Callan fue uno de los primeros investigadores en darse cuenta de que cuantas más espiras hay en el
secundario, en relación con el bobinado primario, más grande es el aumento de la tensión eléctrica.
Los científicos e investigadores basaron sus esfuerzos en evolucionar las bobinas de inducción para obtener mayores tensiones en las baterías. En lugar de corriente alterna (CA), su acción se basó en un "do&break" mecanismo vibrador que regularmente interrumpía el flujo de la corriente directa (DC) de las baterías.
Entre la década de 1830 y la década de 1870, los esfuerzos para construir mejores bobinas de inducción, en su mayoría por ensayo y error, reveló lentamente los principios básicos de los transformadores. Un diseño práctico y eficaz no apareció hasta la década de 1880, pero dentro de un decenio, el transformador sería un papel
decisivo en la “Guerra de las Corrientes”, y en que los sistemas de distribución de
corriente alterna triunfaron sobre sus homólogos de corriente continua, una posición dominante que mantienen desde entonces.
En 1876, el ingeniero ruso Pavel Yablochkov inventó un sistema de iluminación basado en un conjunto de bobinas de inducción en el cual el bobinado primario se conectaba a una fuente de corriente alterna y los devanados secundarios podían conectarse a varias lámparas de arco, de su propio diseño. Las bobinas utilizadas en el sistema se comportaban como transformadores primitivos. La patente alegó que el sistema podría,
“proporcionar suministro por separado a varios puntos de iluminación con diferentes intensidades luminosas procedentes de una sola fuente de energía eléctrica”.
En 1878, los ingenieros de la empresa Ganz en Hungría asignaron parte de sus recursos de ingeniería para la fabricación de aparatos de iluminación eléctrica para Austria y Hungría. En 1883, realizaron más de cincuenta instalaciones para dicho fin. Ofrecía un sistema que constaba de dos lámparas incandescentes y de arco, generadores y otros accesorios.
En 1882, Lucien Gaulard y John Dixon Gibbs expusieron por primera vez un dispositivo con un núcleo de hierro llamado "generador secundario" en Londres, luego vendieron la idea a la compañía estadounidense Westinghouse Electric. También este sistema fue expuesto en Turín, Italia en 1884, donde fue adoptado para el sistema de alumbrado eléctrico.
Entre 1884 y 1885, los ingenieros húngaros Zipernowsky, Bláthy y Deri de la compañía
Ganz crearon en Budapest el modelo “ZBD” de transformador de corriente alterna,
basado en un diseño de Gaulard y Gibbs (Gaulard y Gibbs sólo diseñaron un modelo de núcleo abierto). Descubrieron la fórmula matemática de los transformadores:
Donde: (Vs) es la tensión en el secundario y (Ns) es el número de espiras en el secundario, (Vp) y (Np) se corresponden al primario.
Su solicitud de patente hizo el primer uso de la palabra "transformador", una palabra que había sido acuñada por Bláthy Ottó.
En 1885, George Westinghouse compro las patentes del ZBD y las de Gaulard y Gibbs. Él le encomendó a William Stanley la construcción de un transformador de tipo ZBD para uso comercial.
Desarrollo.
Materiales y equipo a utilizar:
Osciloscopio Multimetro
Transformador 120 Vca-12Vca con derivación central cables de osciloscopio con conector BNC
Cables calibre 20 caimán-caimán Protoboard
2 Diodos 1N4004,
Resistencias: 1kΩ, 2.2kΩ y 4.7kΩ
RMO
1.- Armamos el siguiente circuito en la Protoboard
2.- Conectamos los canales del osciloscopio y el multímetro como se ve en la figura siguiente.
Entrada del transformador
Salida del transformador 120
Vca
C1 C2
3.- En el canal 1 del osciloscopio observaremos la señal rectificada de media onda y calcularemos Vp. Con el multímetro medimos Vo y utilizando la ley de Ohm calculamos Io.
4.- Con el mismo circuito, conectamos las resistencias de 2.2kΩ y 4.7kΩ y volvemos a
calcular Vp, Vo e Io.
ROC
5.- utilizando la derivación central y los dos extremos del transformador, armamos el siguiente circuito.
6.- Conectamos el osciloscopio para visualizar la señal rectificada y el multímetro para calcular Vo.
C2
7.- Cambiamos las resistencias a 2.2kΩ y 4.7kΩ y calculamos Vp, Vo e I0 para cada
circuito.
Resultados
Tabla de resultados Rectificador de media Onda
RL Vp Vo Io
1kΩ 8.8 V 2.69 V 2.25mA 2.2 kΩ 9 V 2.7V 1.2 mA 4.7 kΩ 9 V 2.73 V 0.6 mA
Tabla de resultados Rectificador de Onda completa RL Vp Vo Io 1 kΩ 18.8 V 5.46 V 4.55 mA 2.2 kΩ 18.6 V 5.47 V 2.49 mA 4.7 kΩ 18.8 V 5.5 V 1.17 mA Grafica observada:
Conclusiones.
Mario García Juárez.
Los diodos semiconductores pueden utilizarse junto con un transformador para convertir señales de CA en señales de CC. Aprendí a medir el voltaje pico en las señales rectificadas, también medimos el voltaje de cd en cada una de las señales y comparando los valores medidos con los calculados nos da un valor similar.
Medina Gutiérrez Jesús Noé.
Una vez realizada la práctica, ahora sé que un circuito rectificador de onda tiene la capacidad de convertir una señal de corriente alterna, en una señal corriente directa pulsante, en otras palabras, transforma una señal bipolar en una señal monopolar, pudiendo ser ésta positiva o negativa, dependiendo de la polarización que se le dé al diodo. Si un diodo se polariza directamente, el circuito arrojará una señal de corriente directa positiva y por el contrario, si el diodo se polariza inversamente, el circuito arrojará una señal de corriente directa negativa.
Ahora bien, existen dos tipos de circuitos rectificadores: el circuito rectificador de onda completa (ROC) y el circuito rectificador de media onda (RMO). El primero genera una señal de corriente directa a partir de una señal de corriente alterna con todos los semiciclos de la segunda señal e invirtiéndolos a una sola polaridad, pudiendo ser positiva o negativa. El segundo circuito, al igual que el primero, genera una señal de corriente directa a partir de una señal de corriente alterna, pero a diferencia del primero, éste elimina los semiciclos que son de una sola polaridad, y deja pasar únicamente los semiciclos que son de polaridad contraria de los que elimina.
Aunque no tenga bien claro para qué se podrían aplicar estos circuitos en el área de la biónica, me parece que es muy importante saber el funcionamiento de estos circuitos, además de saber cómo hacerlos.
Israel Muñoz García
En esta práctica aprendí que con los diodos semiconductores se pueden tener circuitos rectificadores de media onda y de onda completa y que su función básica es la de convertir una señal de corriente alterna en una señal de corriente directa. Además de saber medir sus características de estas señales como el voltaje pico, el voltaje cd y la corriente. Estos circuitos nos servirán en un futuro para poder diseñar una fuente de CD y pienso que en nuestra carrera podríamos diseñar por ejemplo una fuente para un Electrocardiograma o dispositivos que requieran una salida en corriente directa.
Bibliografía y cibergrafía.
“Dispositivos electrónicos” Thomas L. Floyd, Octava edición, editorial Pearson.
http://mate.uprh.edu/~iramos/old/pdfs/lab4.pdf http://www.etitudela.com/Electrotecnia/electronica/01d56994c00dc4601/01d56994c00df600b.html http://es.wikipedia.org/wiki/Rectificador_de_media_onda http://www.slideshare.net/OthonielHernandezOvando/26-rectificador-de-onda-completa http://es.wikipedia.org/wiki/Transformador http://www.scribd.com/doc/4013491/40056Rectificador-de-ondas
