Práctica 1 rectificador de media onda

PRÁCTICA 1 RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA

Rectificador de Media Onda

LABORATORIO DE ELECTRÓNICA

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PRACTICA 1

PRÁCTICA 1 RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA

INTRODUCCIÓN La función básica del circuito rectificador en una fuente alimentación es convertir el voltaje de CA obtenido a la salida del transformador en un voltaje de CD, el cual tiene una polaridad única. Este proceso, denominado rectificación, es posible gracias a la utilización de unos componentes electrónicos llamados diodos.

1. Aspecto físico y simbología de un diodo rectificador

Diseñados específicamente para permitir la circulación de la corriente en un solo sentido y bloquearla en el sentido opuesto. Esta característica los hace adecuados para convertir corriente alterna bidireccional en corriente directa o continua unidireccional.

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2. Comportamiento de la polarización de un diodo de manera física y eléctrica.

Un diodo permite el paso de corriente cuando el ánodo (A) es positivo con respecto al cátodo (K), y lo bloquea en el caso contrario.

En la figura 2 En el primer caso se dice que esta polarizado directamente y en el segundo que lo esta inversamente. Un diodo polarizado directamente se comporta como un interruptor cerrado y no polarizado inversamente como un interruptor abierto.

Los diodos rectificadores se especifican por su máxima capacidad de corriente en condiciones de polarización directa y de voltaje en condiciones de polarización inversa. El diodo 1N4001, por ejemplo, es de 50V/1A. Esto significa que puede soportar hasta 50V con polarización inversa o hasta 1 A con polarización directa.

Cuando el voltaje o la corriente, bajo estas condiciones, exceden los valores especificados, el diodo se destruye.

Como regla, practica, estos valores pueden escogerse de modo que sean, por lo menos, el doble de los valores máximos utilizados en el circuito.

Proceso de rectificación La corriente y el voltaje que las compañías distribuyen a nuestras casas, comercios u otros es corriente alterna.

Para que los artefactos electrónicos que allí tenemos puedan funcionar adecuadamente, la corriente alterna debe de convertirse en corriente directa o corriente continua.

Para realizar esta operación se utilizan diodos semiconductores que conforman circuitos rectificadores. Inicialmente se reduce el voltaje de la red (110/220 Voltios AC u otro) a uno mas bajo como 12 o 15 voltios AC con ayuda de un transformador.

A la salida del transformador se pone el circuito rectificador.

La tensión en el secundario del transformador es alterna, y tendrá un semiciclo positivo y uno negativo.

Rectificador de Media Onda La forma más sencilla de convertir corriente alterna en corriente continua es utilizando un rectificador de media onda, como el mostrado en la figura 3 y figura 4.

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3. Polarización del diodo en sentido directo, durante el semiciclo positivo el diodo queda polarizado en directo, permitiendo el paso de la corriente a través de él.

4. Polarización del diodo en sentido inverso. Durante el semiciclo negativo, la corriente entregada por el transformador querrá circular en sentido opuesto a la flecha del diodo. Si el diodo es considerado ideal entonces este actúa como un circuito abierto y no habrá flujo de corriente.

El voltaje de CD obtenido a la salida de un rectificador de media onda tiene una frecuencia (f) igual a la de la tensión de la red, es decir 50 o 60 Hz, y una amplitud igual al valor pico V p de la tensión en el secundario. Si se conecta un voltímetro

 

de CD entre los extremos de la carga, el mismo proporcionará una lectura VCD  igual al valor medio de la tensión de salida. Para una señal de media onda, este valor esta dado por:

Vdc 

Vp



 0.318V p

(0.1)

V p  2Vrms Siendo V p el valor pico. En la práctica, el voltaje real obtenido sobre la carga es ligeramente inferior a este valor, debido a que sobre el diodo se presenta una pequeña caída de voltaje, del orden de 0.7V, en condiciones de polarización directa.

En la práctica, a este valor debemos restarle la caída de voltaje sobre el diodo (0.7V) para obtener el voltaje de salida real.

Este último sería el valor finalmente leído en el voltímetro.

Nota. La corriente alterna y los voltajes (cuando son alternos) se expresan de forma común por su valor efectivo o RMS (Root Mean Square – Raíz Media Cuadrática).

Cuando se dice que en nuestras casas tenemos 120 o 220 voltios, éstos son valores RMS o eficaces. ¿Qué es RMS y porqué se usa?

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Un valor en RMS de una corriente es el valor, que produce la misma disipación de calor que una corriente continua de la misma magnitud.

En otras palabras: El valor RMS es el valor del voltaje o corriente en C.A. que produce el mismo efecto de disipación de calor que su equivalente de voltaje o corriente directa.

Objetivos de aprendizaje.      

Aprender a identificar los devanados de un transformador Medir los voltajes de entrada y salida de un transformador.

Aprender a identificar las terminales de un diodo rectificador Aprender a probar diodos rectificadores con el multímetro Medir el voltaje y la corriente de salida de un rectificador de media onda Observar en un osciloscopio las formas de onda de un rectificador de media onda.

Materiales provistos por el laboratorio

INVESTIGACIÓN PREVIA 

Que es un transformador y como funciona



Que es un diodo, tipos de diodo y como funcionan



La función básica de un circuito rectificador



Que es un rectificador de media onda



Como funciona un rectificador de media onda

EQUIPO: ALU MNO :

UNIVERSIDAD: 1 Multímetro 1 Osciloscopio de dos canales Juego de Puntas Necesarias a criterio del alumno (Caimán - Caimán, BNC-BNC,BNC –Caimán, Caimán – Banana, Banana - Banana) 1 Computadora con Multisim

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MATERIALES: UNIVERSIDAD:

ALUMNO: 1 Cable de potencia trifásico o monofásico 1 Transformador de Potencia (M501 o similar) Primario: 115V ó 220V Secundario: 9V -0V -9V Corriente: 200mA 1 Diodo rectificador 1N4004 1 Resistencia de 1kohm, ½ Watt 1 Protoboard Pinzas de Corte, Pinzas de Punta Cable UTP para redes para hacer conexiones 5m

PROCEDIMIENTO 1. Identifique las terminales de los devanados primario y secundario. En nuestro caso, el primario tiene dos terminales, identificados con los rótulos 0V y 115V (ó 0V y 220V). El secundario, por su parte, tiene tres terminales, identificados con los rótulos 9V, 0V y 9V. Se trata, por tanto, de un transformador, reductor.

En este experimento no utilizaremos la derivación central (0V).

2. Los devanados del transformador pueden ser también probados e identificados midiendo su resistencia interna. Para ello, configure su multímetro como óhmetro y mida, en su orden, las resistencias del primario (RI) y dl secundario (R2), como se indica en la siguiente figura 5. Notará que la resistencia del primario es mayor que la del secundario, ¿por qué?

5. Midiendo la resistencia de los devanados

3. Una vez identificado el primario, soldé entre sus terminales los extremos del cable de potencia, Figura 6. Soldé también tres alambres telefónicos de 15cm, u otra longitud adecuada, a las 6

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terminales del secundario. Estos últimos permitirán conectar el transformador al Protoboard.

6. Conectando el cable de potencia 4. Conecte el cable de potencia a un tomacorriente monofásico o trifásico según sea el caso de 120V/60Hz ó 220V/50Hz. Con su multímetro configurando como voltímetro de CA mida, en su orden, el valor real de los voltajes del primario (VI) y del secundario (V2) en circuito abierto, figura 7.

7. Midiendo voltajes primario y secundario en circuito abierto 5. Tome ahora el diodo rectificador e identifique sus terminales, figura 8. En nuestro caso, el cátodo (K) o negativo es la terminal marcado con la banda. Por tanto la terminal no marcada corresponde al ánodo o positivo.

8. Identificando las terminales 6. Las terminales de un diodo pueden ser también identificados mediante pruebas de resistencia. Para ello, configure su multímetro como óhmetro y mida, en su orden, a la resistencia entre ánodo y cátodo en polarización directa (RF) e inversa (RR), figura 9. Esta última debe ser prácticamente infinita. En general, la resistencia de un diodo en polarización directa es siempre inferior a su resistencia en polarización inversa, ¿por qué?

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9. Probando el diodo rectificador 7. Arme sobre el Protoboard el rectificador de media onda mostrado en la figura 10. Antes de instalar la resistencia de carga, mida su valor real (RL) con el multímetro configurado como óhmetro.

10.

Montaje del rectificador de media onda en el Protoboard

8. Configure su multímetro como voltímetro de CA. Mida entonces el valor rms del voltaje de salida del secundario (V2) con carga, figura 11.

11.

Medición del voltaje CA del secundario con carga

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9. Configure su multímetro como voltímetro de CD. Mida entonces el valor medio del voltaje sobre la resistencia de carga (VL), figura 12. Este valor concuerda razonablemente con el esperado teóricamente, ¿por qué?

12.

Midiendo el voltaje de salida

10.

Configure su multímetro como amperímetro de CD. Mida entonces el valor medio de la corriente de salida (IL), figura 13.

Este valor concuerda razonablemente con el esperado teóricamente, ¿por qué?

13.

Midiendo la corriente de salida

11.

Las formas de onda reales de voltaje de salida del secundario (V2) y del voltaje sobre la carga (VL) pueden ser también observadas y comparadas en un osciloscopio.

Represente estas señales mediante el osciloscopio. Observe que únicamente se rectifican los semiciclos positivos, ¿por qué?

12.

Arme el circuito en multisim y compruebe los resultados anteriormente mediante esta herramienta.

NOTAS PARA LOS ALUMNOS: (OPTATIVO)  El reporte final de la práctica deberá ser entregado a máquina o en procesador de textos (PC) sin excepción.

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  

Las prácticas impresas solo sirven de guía y referencia.

No se aceptan copias fotostáticas del reporte final.

La entrega del reporte final de la práctica es por alumno.

CONCLUSIONES DE APRENDIZAJE:

RECURSOS BIBLIOGRAFICOS:     

Fascinating I.C Projects, P.K. Aggarwal,Editorial BPB, 1990.

Power Supplies for All Occasions, M.C. Sharma, Editorial BPB, 1990.

Fundamentos de microelectrónica, nanoelectrónica y fotónica Albella Martín, José María Pearson 2005 Electrónica: teoría de circuitos Boylestad, Robert L. Pearson 1997 Fundamentals of semiconductor devices Anderson, Betty Lise McGraw Hill 2005

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