Determina el Vcd de un rectificador de onda completa en el cuál utilizamos un transformador con un valor de 24 Vca de salida. ¿Cuál sería el voltaje de pico de la señal de 24 V y el voltaje de pico del Vcd?
Respuestas
1. Rectificación de Media Onda Medición e Instrumentación
2. El 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 1.
3. • En este caso, durante los semiciclos positivos de la tensión de entrada aplicada al primario del transformador, el secundario tiene una tensión positiva entre sus extremos. Por tanto el diodo queda polarizado directamente permitiendo la circulación de la corriente hacia la carga. Figura 2
4. • Durante los semiciclos negativos de la tensión de entrada, el secundario entrega una tensión negativa entre sus extremos. Por tanto, el diodo queda polarizado inversamente, impidiendo el paso de la corriente. En otras palabras, el diodo se comporta como un interruptor cerrado durante los semiciclos positivos y como un interruptor abierto durante los semiciclos negativos, Figura 3.
5. • Como resultado, sobre la carga (RL) se produce un voltaje formado por pulsos sinusoidales positivos. Debido a que los semiciclos negativos han sido cortados o eliminados, esta forma de señal se denomina una media onda.
6. • El voltaje 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 (Vp) de la tensión del secundario.• Si se conecta un multímetro en opción de voltímetro entre los extremos de la carga, el mismo proporcionara una lectura igual al valor medio de la tensión de salida.
7. • Para una señal de media onda, este valor esta dado por:Vdc 0.318Vm ó 0.318V p media onda
8. • 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 sobra el diodo se presenta una pequeña caída de voltaje, del orden de 0.7V, en condiciones de polarización directa.
9. • El siguiente ejemplo aclarará estos conceptos. La Práctica 3 Rectificador de Media Onda los fijo de manera práctica.
10. Problema 1• Un rectificador de media onda como el de la figura 1, tiene aplicada una tensión de entrada de CA de 120/60 Hz. Si el secundario entrega una tensión de salida de 15V a una carga de 100 ohm. ¿cuál será el valor medio de la tensión de CD medida en el voltímetro?. Asuma que la caída de tensión en el diodo (VD) es de 0.7V.
11. Rectificador de Media Onda
12. Solución• Inicialmente debemos calcular el valor pico de la tensión de CA del secundario (Vp2). Este último puede calcularse a partir del valor rms dado (15V) así: Vp 2Vrms 1.4142 15V 21.21V
13. • Por lo tanto idealmente el valor medio de voltaje de salida medido por el voltímetro es: Vp Vdc 0.138 21.21V 6.75V
14. • En la práctica, a este valor debemos restarle la caída de voltaje sobre el diodo (0.7V) para obtener el voltaje de salida real. Por tanto:Vdc real Vcc (ideal ) Vd 0.675V 0.7V 6.05V• Este último sería el valor finalmente leído en el voltímetro.
15. Problema 2• Se desea diseñar un transformador para un rectificador de media onda que suministre 1A de CD de salida a una carga de 10 ohm a partir de una tensión de red de 127V, 60Hz. Para ello se selecciona el diodo rectificador que tiene una caída de voltaje de 0.45V. ¿Cuál debe ser el valor nominal de la tensión en el secundario?
16. Solución• El valor medio del voltaje de CD sobre la carga (VL) es simplemente: VL I L RL 1A 10 10V
17. Solución• Este valor debe ser igual al valor medio ideal de la tensión secundaria rectificada (0.318Vp) menos la caída de voltaje en el diodo (Vd=0.45V). Por tanto: Vdc 0.318V p VL Vd 10V 0.45V 10.45V0.318V p 10.45V
18. Solución• Siendo Vp el valor pico de la tensión de salida del secundario. Por tanto: 10.45V Vp 32.86V y 0.318 Vp Vrms 23.3V 2
19. • Lo anterior implica que debe utilizarse un transformador reductor de 127 V a 23.3V con una capacidad de corriente superior a 1 A.
20. Problema 3• Suponiendo un diodo ideal, dibuje vi , vd e i d• Para el rectificador de media onda de la figura 3. La entrada tiene una forma de onda senoidal con una frecuencia de 60 Hz.•
21. Problema 3
22. Problema 3
23. Problema 3
24. Problema 4• Repita el problema anterior con un diodo de silicio VT 0.7V• Solución Calculando Vp ó Vm y el VL• Usamos: Vdc 0.318 V p VD 2V 0.318 V p 0.7V Vp 6.98V
25. Problema 4
26. Problema 5• Repita el problema 3 con una carga aplicada de 6.8 Kohm como lo indica la figura
27. Problema 5
28. Solución
29. Problema 5
30. Problema 5
31. Problema 6• Para la siguiente red dibuje Vo y determine Vdc.
32. Problema 6