Rectificador Monofásico de Onda Completa Carga R: En puente completo y con transformador.

Introducción a la Clase de Electrónica de Potencia 1

Resumen de la sección: En esta introducción, se presenta el tema de estudio: el rectificador de onda completa con carga resistiva. Se explica que esta configuración es utilizada para convertir señales de corriente alterna en señales de corriente directa.

Configuración del Rectificador de Onda Completa

• El rectificador está compuesto por un puente rectificador formado por cuatro diodos.

• La carga conectada al puente es una carga resistiva.

• La fuente de voltaje suministra una señal de corriente alterna con valor pico y frecuencia angular.

Conversión de Corriente Alterna a Corriente Directa

• Los diodos permiten la conducción cuando están polarizados en directa (voltaje cátodo mayor que 0).

• Se consideran dispositivos ideales sin caída de tensión ni pérdida energética.

• Durante el lóbulo positivo de la fuente, los diodos 1 y 2 conducen, mientras que los diodos 3 y 4 están en inversa.

• Durante el lóbulo negativo, los diodos 3 y 4 conducen, mientras que los diodos 1 y 2 están en inversa.

Voltaje en la Carga Resistiva

• Durante el lóbulo positivo, el voltaje en la resistencia es igual al voltaje de la fuente.

• Durante el lóbulo negativo, también se obtiene un voltaje constante en la resistencia.

Voltaje en las terminales de la carga durante el intervalo de p2p

Resumen de la sección: Durante el intervalo de p2p, el voltaje en las terminales de la carga es igual al voltaje en el lóbulo al voltaje de la.

Voltaje y corriente en una carga puramente resistiva

• En una carga puramente resistiva, no hay desplazamientos entre corriente y voltaje.

• La corriente está en fase con el voltaje.

• La forma de onda de la corriente sigue la misma forma que la señal de voltaje en la carga.

Caídas de tensión en los diodos

Resumen de la sección: Es importante conocer las caídas de tensión en los diodos cuando están y no están conduciendo.

Características del voltaje inverso en los diodos

• Cuando un diodo está conduciendo, su caída de tensión es cero.

• Cuando un diodo no está conduciendo, debe soportar un cierto voltaje inverso.

Gráficas del voltaje y corriente en los diodos

Resumen de la sección: Las gráficas muestran el comportamiento del voltaje y corriente en los diodos cuando están y no están conduciendo.

Corrientes a través de los diodos y resistencia

Resumen de la sección: La suma de las corrientes a través de los dos diodos debe ser igual a la corriente a través de la resistencia.

Corriente a través de la fuente de alimentación

Resumen de la sección: La corriente a través de la fuente de alimentación sigue siendo una corriente alterna.

Expresiones para el voltaje y corriente en el circuito

Resumen de la sección: Las expresiones para el voltaje y corriente en el circuito son sencillas.

Valor medio del voltaje en las terminales de la carga

Resumen de la sección: El valor medio del voltaje en las terminales de la carga se puede calcular aplicando la definición del valor medio.

Valor eficaz de la corriente en la carga

Resumen de la sección: El valor eficaz de la corriente en la carga se puede obtener aplicando la definición del valor eficaz.

Valor eficaz de la corriente en la fuente

Resumen de la sección: El valor eficaz de la corriente en la fuente se puede calcular dividiendo el valor pico entre raíz cuadrada de 2.

Rectificador de onda completa con carga resistiva

Resumen de la sección: En esta sección se presenta un rectificador de onda completa con carga resistiva utilizando un transformador de voltaje y dos diodos. Se discuten las ventajas y desventajas de esta configuración en comparación con la configuración anterior.

Ventajas y desventajas del rectificador de onda completa con carga resistiva

• Ventajas:

• Permite cambiar la relación de voltaje desde la entrada hasta la carga.

• Utiliza menos diodos, lo cual reduce costos.

• Desventajas:

• Más costoso en términos de fabricación debido al costo del transformador.

• El transformador tiene una corriente nominal limitada, lo que puede causar calentamiento excesivo si se excede esa corriente.

• Limitaciones del transformador:

• Difícil encontrar transformadores por encima de 2 amperios para fuentes pequeñas.

• La carga no puede consumir más corriente que el valor nominal del transformador sin sobrecalentarlo.

Relación de transformación y división del voltaje

• La relación n1:n2 indica que no habrá desfase entre el voltaje alimentado y el obtenido en los terminales.

• Con una derivación central en el devanado secundario, es posible dividir el voltaje en dos terminales.

• En este caso, se utiliza una relación de transformación de 1:2 para que los voltajes coincidan en magnitud con el voltaje de la fuente de alimentación.

Operación del circuito

• El circuito muestra gráficas similares a la configuración anterior.

• Durante el lóbulo positivo de la fuente de alimentación, el diodo se polariza en directa.

Conclusiones

En esta sección se presentó un rectificador de onda completa con carga resistiva utilizando un transformador y dos diodos. Se discutieron las ventajas y desventajas de esta configuración, así como la relación de transformación y división del voltaje. La operación del circuito fue explicada en detalle.

Polarización de los diodos en un rectificador monofásico

Resumen de la sección: En esta sección se explica cómo ocurre la polarización de los diodos en un rectificador monofásico y cómo esto afecta el flujo de corriente a través de la carga.

Polarización inversa y directa de los diodos

• Cuando estamos en el hemiciclo negativo de la fuente de voltaje, el diodo 1 se polariza en inversa y el diodo 2 se polariza en directa.

• El flujo de corriente toma sentido a través del terminal negativo, entra por el ánodo del diodo 2 y sale por el cátodo.

• Nuevamente entra por la terminal marcada como positiva, pasando a través de la carga resistiva.

Cálculo de corriente a través de la resistencia

• La corriente a través de la resistencia puede calcularse utilizando la ley de Ohm si conocemos el voltaje en las terminales de la carga.

• Las expresiones para calcular estas magnitudes dependen de la relación de transformación elegida.

Importancia del voltaje inverso soportado por los diodos

• Los diodos deben soportar un voltaje inverso del doble del valor pico que tendrá el dispositivo conectado a la carga (en este caso, una resistencia).

• Es importante tener esto en cuenta al construir este tipo de dispositivos.

Ejemplo práctico: Rectificador monofásico con carga resistiva

Resumen de la sección: Se presenta un ejemplo práctico de un rectificador monofásico de onda completa en puente con una carga resistiva y se calculan diferentes magnitudes eléctricas.

Datos del ejemplo

• Rectificador monofásico de onda completa en puente.

• Carga resistiva de 22 ohmios.

• Fuente de corriente alterna con voltaje eficaz de 127 voltios.

Cálculo de magnitudes eléctricas

• Valor pico de la fuente de voltaje: se obtiene multiplicando el valor eficaz por el factor raíz de 2.

• Corriente media en la carga: se calcula aplicando la expresión vista anteriormente.

• Corriente pico en la carga: se obtiene directamente aplicando la expresión correspondiente.

• Corriente eficaz en la carga: se calcula utilizando la expresión mencionada previamente.

• Potencia consumida por la carga: puede calcularse como el cuadrado del valor eficaz o rms de la corriente a través de la resistencia multiplicado por su valor.

Simulación del rectificador monofásico

Resumen de la sección: Se muestra cómo realizar una simulación del rectificador monofásico utilizando Simulink en MATLAB.

Uso de Simulink para simular sistemas electrónicos

• En Simulink, hay herramientas disponibles para simular sistemas electrónicos, hidráulicos y mecánicos.

• La herramienta "Sim Power Systems" es útil para simular sistemas electrónicos.

Creación del modelo y selección de bloques

• Se crea un nuevo modelo en Simulink para comenzar a simular el rectificador monofásico.

• Se seleccionan los bloques necesarios de la librería "Power Electronics" para construir el modelo.

Simulación en MATLAB

• Se realiza una simulación del rectificador monofásico utilizando Simulink en MATLAB.

• Esta simulación permite analizar el comportamiento del sistema y obtener resultados prácticos.

Conclusiones

En este resumen, se explicó cómo ocurre la polarización de los diodos en un rectificador monofásico y cómo esto afecta el flujo de corriente a través de la carga. También se presentó un ejemplo práctico de un rectificador monofásico con carga resistiva y se calcularon diferentes magnitudes eléctricas. Además, se mostró cómo realizar una simulación del rectificador monofásico utilizando Simulink en MATLAB. Estos conceptos son fundamentales para comprender el funcionamiento y diseño de sistemas electrónicos basados en rectificadores monofásicos.

Power Electronics Mediciones y Simulaciones

Resumen de la sección: En esta sección, se introducen las mediciones y simulaciones en el campo de la electrónica de potencia. Se exploran diferentes elementos como fuentes eléctricas, diodos y resistencias, así como su configuración y parámetros.

Fuentes Eléctricas y Configuración del Circuito

• Se utilizan fuentes eléctricas para simular circuitos en la librería de control informant.

• Se introduce una fuente de voltaje de corriente alterna en el circuito.

• Se configura un puente de diodos utilizando bloques específicos en lugar de diodos individuales.

• Los parámetros del puente de diodos se ajustan según las necesidades del circuito.

Configuración de Resistencias y Simulación

• Se agrega una resistencia en serie al circuito utilizando un bloque específico.

• La resistencia se configura con un valor de 22 ohmios.

• Se realiza la simulación del circuito con una fuente de voltaje especificada.

Visualización de las Señales

• Se utiliza un medidor de voltaje para visualizar el voltaje en las terminales de la resistencia.

• Para conectar correctamente los bloques, se utilizan bloques especiales que combinan terminales cuadradas y triangulares.

• Un osciloscopio es utilizado para visualizar la señal resultante.

• La simulación puede ser ajustada para obtener una señal más suave mediante cambios en los parámetros.

Análisis Adicional

• Existen herramientas adicionales disponibles para medir valores eficaces y medios en las señales.

• Estas herramientas se encuentran en la pestaña de mediciones y permiten un análisis más detallado de las señales simuladas.

Ajustes y Mejoras en la Simulación

Resumen de la sección: En esta sección, se exploran ajustes y mejoras adicionales para obtener una simulación más precisa y suave.

Mejora de la Señal

• Se realizan ajustes en los parámetros de simulación para obtener una señal más suave.

• Se utiliza un tiempo de muestreo fijo y un periodo de muestreo más pequeño para lograr este objetivo.

Herramientas Adicionales

• Se mencionan herramientas adicionales disponibles para medir valores eficaces y medios en las señales simuladas.

• Estas herramientas pueden ser útiles para un análisis más detallado del comportamiento del circuito.

Conclusiones Finales

Resumen de la sección: En esta sección final, se concluye el video destacando algunas herramientas adicionales disponibles para el análisis y medición en circuitos eléctricos.

Herramientas Adicionales

• Se mencionan nuevamente las herramientas disponibles para medir valores eficaces y medios en las señales simuladas.

• Estas herramientas son útiles para obtener información adicional sobre el comportamiento del circuito eléctrico.

Medición de corriente en un circuito

Resumen de la sección: En esta sección, se explica cómo medir la corriente que fluye a través de una carga en un circuito. Se muestra cómo abrir el circuito y conectar un amperímetro para medir la corriente.

Medición de corriente en un circuito

• Para medir la corriente que alimenta a una carga, es necesario abrir el circuito y conectar un amperímetro.

• Se puede obtener la terminal para medir la corriente y también se puede visualizar utilizando dispositivos como un display conectado a Simulink.

• Al simular el circuito, se obtiene el valor medio de la corriente y el valor RMS de la corriente.

Conclusiones finales

Resumen de la sección: En esta última parte del video, se resumen las herramientas utilizadas para simular el circuito y se invita a explorar más opciones disponibles en MATLAB y Simulink.

Conclusiones finales

• Se presentaron las herramientas utilizadas para simular el circuito.

• Se anima a los espectadores a explorar más opciones disponibles en MATLAB y Simulink.