Download - Leccion03 convertidores ac_dc
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1
Lección 3.Rectificadores no controlados
3.1 Introducción.
3.2 Rectificadores monofásicos de media onda.
3.3 Rectificadores monofásicos de doble onda.
3.4 Rectificadores trifásicos de media onda.
3.5 Rectificadores trifásicos de doble onda.
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2
La energía se distribuye en forma de tensión alterna.
Sin embargo, los equipos electrónicos generalmente funcionan con una tensión continua.
Red eléctrica
Equipoelectrónico
ConvertidorCC/CC
3.1 Introducción
Red eléctrica
Equipoelectrónico
ConvertidorCA/CC
(Rectificador)
ConvertidorCA/CC
(Rectificador)
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Clasificación de los convertidores CA/CC
No Controlados
Controlados
• Monofásicos
• Trifásicos
• Monofásicos
• Trifásicos
No controlados: la tensión de salida depende de la carga.
Controlados: es posible regular la tensión de salida.
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4
4
ωt
Vm
π 2πvo
i
vd
π
-Vm
2π
π 2π
π 2π
vS
ωt
ωt
ωt
i
vd
R
+ -
+
-vovS
3.2 Rectificadores monofásicos de media onda
vS = Vmsen(ωt)
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5
Valores medios:
Valores eficaces:
= =π
o mmed
V VI
R R
= = =rms mef rms
V VI I
R 2R
= =2 2ef mV V
PR 4R
mmed o m
0
1 VV V V sen ( t) dt2
π
= = ω =π π∫
[ ] 2 mef rms m
0
1 VV V V sen ( t) dt2 2
π
= = ω =π ∫
Parámetros característicos
= =π
2 2med m
2CC
V VP
R R
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6
Factor de forma: = =rms
med
VFF 1,57
V
Eficiencia:
= - =2RF FF 1 1,21
η = =cc
ca
P40,5%
P
Parámetros característicos
Factor de rizado:
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7
7
∆Vo
ωt
Vm vo
id
vSid
R
+
-
vovS C
iRiC
Filtro por condensador
(Rizado)
0,5-1 ms
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8
8
Vm
2π
vS
vL
vd
i
D conduce-Vm
β
D no conduce
ωt
ωt
ωt
vo
ωt
i
R
+ -+
-vR
vd
vL+
-
+
-
voL
vS
Carga R-L
π
vS = Ri(t) + L(di/dt)
- τω = ω - θ + θm tVi( t) [sen( t ) sen( )e ]
Z
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9
2πiD1
vo
πωt
io
iD2
iD1
+
-vL
vR
+-
D1
D2
io
vS
+
-vo
iD2
iovS
+
-vo
io+
-vo=0
vS > 0 vS < 0
Diodo de libre circulación
D1 conduce D2 conduce
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10
D conduce cuando vs > E:
-1
m
Eα = sen
V
iR
E
D
ωt
ωt
ωt
Vm
π 2π
vS
vS - E
i
α βπ 2π
α β
Vm-E/R
vS
+
-
Carga R - generador
Vm-E
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11
Vm
π 2π
vS
vo
vD
-Vm
Vm
vD3,vD4 vD1,vD2
ωt
ωt
ωt
3.3 Rectificador monofásico de doble onda
i
R
+
-
vo
D1 D3
D4 D2
vS
i
R
+
-
vo
D1 D3
D4 D2
vS
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Valor medio:
Valor eficaz:
Factor de forma y de rizado:
= =π
o mo
V 2VI
R R
= mrms
VV
2
= =rms
med
VFF 1,11
V
Eficiencia:
= - =2RF FF 1 0,48
η = =cc
ca
P81%
P
mmed o m
0
1 2VV V V sen ( t) dtπ
= = ω =π π∫
Parámetros característicos
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13
13
R+
-
D1 D3
D4 D2
vovS
io
L
iS
vo, iovo
io
iD1, iD2
iD3, iD4
vS
iS
Rectificador en puente con carga R-L
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14
R+
-
D1 D3
D4 D2
vovS
io
L
iS
= =π
o mo
V 2Vi(t) I
R R
Irms ≈ Io
Para ωL >> R:
vo
vo
vS
iS
iD3,iD4
iD1,iD2
Rectificador en puente con carga R-L
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vo
io
vo
io
(a) Conducción continua
(b) Conducción discontinua
Carga RL - generador
R+
-
D1 D3
D4 D2
vovS
io
L
iS
E
R+
-
D1 D3
D4 D2
vovS
io
L
iS
E
-- π= =m
00
2VEV E
IR R
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16
R+
-
D1 D3
D4 D2
vovS(t)=Vmsen(ωt)
C
∆Vo
ωt
vo
VmMenor rizado
Menor tensión de pico de salida
Filtro de salida por condensador
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R+
-
D1 D3
D4 D2
vo
C1
C2
Interruptor abierto:
Interruptor cerrado:
vo ≈ Vm
vo ≈ 2Vm
vS > 0, C1 se carga hasta Vm a través de D1
vS < 0, C2 se carga hasta Vm a través de D4
Doblador de tensión
vS(t)=Vmsen(ωt)
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18
ωt
vR vS vT
mV2
mVR mv (t) = V senωt
oT mv (t) = V sen(ωt +120 )
oS mv (t) = V sen(ωt -120 )
π6
5π6
3π2
13π6
¿Qué diodo conduce en cada instante?
3.4 Rectificadores trifásicos de media onda
D1
D2
D3
vo
vD1
+
-
VR
VS
VT
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19
Conduce el diodo que tenga una tensión de ánodo mayor
Tensión inversa de picovD1 = vR - vo
t
D1 D2 D3
T/3
T
6π
65π
23π
63π
vRT
vo
vRS
Formas de onda características
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20
20
( )( ) ( )π
π
π πω ωπ π
56
2
rms p p
6
3 3 1 2V V sen t d t sen 0,84V2 2 3 2 3
⎛ ⎞⎛ ⎞⎟⎜ ⎟⎜= = + =⎟⎟⎜ ⎜ ⎟⎟⎜ ⎟⎜ ⎝ ⎠⎝ ⎠∫
Valor medio:
= =rms
med
VFF 1,0165
V
= - =2RF FF 1 0,18
Factor de forma:
Factor de rizado:
Valor eficaz:
56
med p p p
6
1 3 3V V sen ( t) d t V 0,827V2 / 3 2
π
π
= ω ω = =π π∫
Parámetros característicos
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21
Seis diodos
Mayor tensión de salida
Menor rizado de la tensión de salida
¿Qué diodos conducen en cada instante?
3.5 Rectificadores trifásicos de doble onda
D1 D2 D3
vo
R
D4 D5 D6
N
+
-
vD1+
-Transformador
vRS
vSTS
T
vRT
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22
( )RS mv (t) = 3V sen ωt +30
oRT mv (t) = 3V sen (ωt -30 )
oST mv (t) = 3V sen (ωt -90 )
vRS
vST
vTR
P3V⋅
vD1
Corrientes y tensiones en los diodosD1D5
D1D6
D2D6
D2D4
D3D4
D3D5
ω t
vRS vRT vST
Diodosactivados
vo
iD1
6π
2π
65π
67π 11π
63π2
13π6
ω t
ω t
D1D5
D1D6
D2D6
D2D4
D3D4
D3D5
ω t
vRS vRT vST
Diodosactivados
vo
iD1
6π
2π
65π
67π 11π
63π2
13π6
ω t
ω t
vR
vS
vT
vRvR
vSvS
vTvT