INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Unidad Zacatenco
Reporte de:
“
Fuente de Poder variable
”
Alumnos:
Reséndiz Rangel Dulce Ivon
Solís Santiago Gabriela
Yerena Damián José Pablo
Prof.
Suarez Pedraza Teresita
4AM4
Ing. Control y Automatización.
Electrónica I
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Marco Teórico
Etapas de la fuente de poder
La función de la fuente de alimentación es convertir la tensión alterna a tensión continua, para ello pasa por varias etapas, posteriormente se describirá su función de cada una.
1. Transformador de entrada.
2. Rectificador de diodos.
3. Filtro.
4. Regulador lineal.
Transformador de entrada
Un transformador es un dispositivo que trabaja con corrientes alterna, en este caso la función del transformador de entrada disminuye la tensión de red, que en este caso es de 127 V a otra tensión más pequeña para ser tratada.
Está conformado por dos arroyamientos sobre un mismo núcleo de hierro, a los cuales se les denomina primario y secundario son independientes entre sí, la energía eléctrica se transmite de primario a secundario en forma de energía magnética a través del núcleo.
La corriente que se hace circular por el arroyamiento primario es la de la red eléctrica (127 V), lo que provoca que se genere una circulación de corriente magnética por el núcleo del transformador. Esta corriente magnética será más fuerte cuantas más espiras tenga el arrollamiento primario. En el arroyamiento secundario ocurre lo opuesto, la corriente magnética que circula por el núcleo crea una tensión que puede ser mayor o menor a la original, esto dependerá del número de espiras del arrollamiento secundario y cuanto mayor sea la corriente magnética que circula por el núcleo.
Por lo tanto tenemos la siguiente ecuación:
Donde:
y son el número de espiras del primario y del secundario respectivamente. y son las tensiones del primario y del secundario respectivamente.
Puente Rectificador de diodos
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La tensión máxima (Vmax) a la que llega el voltaje a rectificar se le llama tensión pico (Vi),
esta dada por:
Caída de tensión en los diodos
Cuando un diodo está conduciendo tiene una caída de tensión de entre 0.7 V a 1V dependiendo de la corriente que este conduciendo esta caída puede ser mayor. Esto quiere decir que por cada diodo que este conduciendo en un momento determinado se pierde 1 V aproximadamente.
En el rectificador de puente de diodos conducen siempre 2 diodos a la vez, se dice que conducen dos a dos, por lo tanto la tensión pico de la salida Vmax será dos voltios inferior a
la Vmax de entrada.
En el caso de nuestra fuente la tensión pico de salida que queda después de poner el rectificar será:
Filtrado
La tensión en la carga que se obtiene del rectificador es en forma de pulsos. En un ciclo de salida completo, la tensión de carga aumenta de o a un valor pico, para caer después de nuevo a cero. Pero lo que se necesita es una tensión constante, para obtener este tipo de tensión es necesario emplear un filtro. En este caso se ocupa un capacitor a la entrada.
Cuando el diodo empieza a conducir el capacitor se carga a la tensión de pico Vmax. Una vez rebasado el pico positivo el capacitor se abre debido a que el capacitor tiene una tensión Vmax entre sus extremos. Cuando el diodo está abierto el capacitor se descarga a través de la carga, durante el tiempo que el diodo no conduce el capacitor debe de mantener y hacer que la tensión de la carga no baje de Vmax. Para calcular el valor del capacitor tenemos la
siguiente fórmula:
Dónde:
C: capacidad del capacitor en faradios
I: corriente que suministra la fuente
f: frecuencia de la red
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Regulador ajustable LM317
Un regulador es un circuito que se encarga de reducir el rizado y de proporcionar una tensión de salida de la tensión exacta que queremos Para el caso de nuestra fuente se decidió ocupar este regulador de tensión, y que proporciona una salida de tensión variable sin más que añadir una resistencia y un potenciómetro.
Teniendo la ecuación del voltaje de salida de la siguiente forma:
( )
Siendo:
Vout= tensión de salida
R2= resistencia del potenciómetro
R1= resistencia entre la terminal de salida y la terminal de ajuste del regulador.
Materiales
Cantidad Descripción
1 Transformados 127 : 36 a 1 A 5 Diodos 1N4001
1 Capacitor electrolítico 2200 µF 1 LM317T
1 Resistor Variable 5KΩ 1 Resistor 220Ω
1 Capacitor 10µF 1 Gabinete 1 Foco Piloto 1 Clavija 1 Placa fenólica
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Desarrollo
A continuación se presenta el diagrama correspondiente.
Figura 1.Diagrama de la fuente Variable
Para montar en el gabinete es necesario soldar la placa, se anexa el diagrama en PCB para grabar en una placa fenólica, es importante mencionar que esta contiene también una fuente fija de 5volts, el motivo de esto es por si se desea anexar un ventilador a la fuente, se conecte directamente a esta salida de 5 volts.
Figura 2.Diagrama de la placa fenólica (vista superior)
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Resultados
Nuestro transformador nos entrega 36v por lo que Vi = 36v.
( )( )
Fue diseñada hasta para 1 A:
Para saber los valores entre los cuales estará oscilando la salida de nuestra fuente, hacemos que R2 = 0 y R2 = 5,000Ω y como R1= 220
( )
( )
(
)
Es importante mencionar que a la salida de nuestra fuente se colocó un capacitor pequeño para obtener una mejor tensión y tratado de evitar ruidos, además se protegió el regulador de voltaje con un diodo para impedir que se le regrese corriente. A continuación se anexa imágenes de la fuente terminada:
