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PRACTICA # 1 ELECTRONICA DE POTENCIA
Rectificadores Monofásicos en Media Onda En la práctica de laboratorio realizada, llevamos a cabo el circuito rectificador de media onda para analizar la conversión de corriente alterna a corriente continua. El objetivo fue comprender el proceso de rectificación y evidenciar que, en este caso, la señal se recorta a la mitad. Para ello utilizamos materiales electrónicos como: una resistencia de 1 kΩ, un diodo rectificador 1N4007, un transformador monofásico con derivación central en el secundario, una protoboard, un multímetro digital, cables de conexión y un osciloscopio. Comenzamos realizando el montaje en Multisim de un rectificador de media onda para observar el comportamiento del circuito de manera teórica y así evitar errores al implementarlo, como se muestra en la figura 1. Figura 1. Simulación Posteriormente, montamos el circuito en la protoboard con la resistencia y el diodo, como se aprecia en la figura 2.
Figura 2. Montaje Luego conectamos el osciloscopio en los extremos del diodo: el canal 1 muestra la señal de entrada 𝑉𝑠 y el canal 2 la señal de salida. Después ajustamos los ejes con un rango de 10 por señal para analizar los valores RMS de cada uno y corroborarlos con los valores teóricos. Durante el experimento se pudo observar en el canal 2 la onda recortada a la mitad, con un leve titileo. En ese momento preguntamos al profesor y nos recomendó tener en cuenta que siempre se observará la onda en corriente continua (DC), ya que esta debe ser estable. A su vez, con las ecuaciones (1) y (2) corroboramos los resultados, tomando el valor experimental de la entrada (14.1 V). Este lo aplicamos en la ecuación en un rango de: 0 0 a 𝜋 π con un período de 2𝜋 2π, para obtener el resultado teórico y calcular el error respecto al valor experimental observado en el osciloscopio. Esta experiencia nos permitió comprender de manera práctica cómo funciona el rectificador monofásico de media onda, además de identificar los errores que pueden surgir en la práctica debido al estado de las sondas y del osciloscopio. Estos factores introducen pérdidas que no se consideran en el diseño del circuito en Multisim, donde todo parece funcionar a la perfección. ANEXOS:
Figura 5. Resultado final PRACTICA #2 Y # Análisis de Armónicos en el Rectificador Monofásico de Media Onda Como continuación del análisis del circuito rectificador monofásico de media onda, se procedió a realizar un estudio de los armónicos presentes en la señal de salida. Este análisis es fundamental para comprender las desviaciones entre el comportamiento ideal del circuito y los resultados experimentales obtenidos. Para visualizar y analizar la distorsión armónica, se utilizó el osciloscopio para capturar tanto la señal de entrada (Vs) como la señal de salida rectificada, ajustando los ejes para obtener una visión amplia de la forma de onda. En la señal de salida, se observó la presencia de un ruido de baja amplitud superpuesto a la onda de corriente continua (DC). Este ruido corresponde a los armónicos, que son componentes de frecuencia múltiplos de la frecuencia fundamental y que provocan que la señal real difiera de la señal DC pura teórica. Con el fin de cuantificar estas componentes, se empleó la función de Transformada Rápida de Fourier (FFT) disponible en el osciloscopio. La FFT descompone la señal del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia, permitiendo identificar la magnitud de cada armónico. El resultado del análisis FFT se presenta como un espectro de frecuencia, donde se observan picos prominentes. Los picos de mayor amplitud corresponden a la componente fundamental y a los armónicos de orden inferior más significativos. Utilizando el valor promedio real de la señal de salida, medido previamente en la Práctica #1, se realizaron los cálculos correspondientes a los armónicos pares e impares. A partir de estos valores, se determinó la magnitud de cada armónico en decibelios (dB), lo que facilitó la comparación de su contribución relativa a la distorsión total de la señal rectificada. Este procedimiento permitió caracterizar
cuantitativamente la calidad de la señal DC obtenida y el efecto de la rectificación no ideal. Figura 6. Valor real 14.1, se realizó el Vo(wt) Figura 7. Suma de las graficas
Figura 10. Calculo decibeles Figura 11. Valores armónicos simulación
Figura 12. Valores armónicos forma analítica PRACTICA #4. Media onda carga rc Rectificador Monofásico de Media Onda con Carga R-C en Paralelo Este apartado se centra en la simulación con Multisim para observar el efecto de un filtro capacitivo en la señal de salida. El rectificador monofásico de media onda convierte una señal de corriente alterna (CA) en una señal de corriente continua (CC) pulsante, permitiendo el paso de solo la mitad del ciclo de la señal de entrada. En aplicaciones prácticas, la salida pulsante es inadecuada, por lo que se utiliza un filtro capacitivo (C) conectado en paralelo a la carga resistiva (R) para suavizar la tensión de salida. La carga R-C en paralelo introduce un proceso de carga y descarga del capacitor, reduciendo la ondulación (rizo) de la tensión de salida, acercándola a un valor de CC ideal. El objetivo fue simular el circuito en Multisim con diferentes valores de capacitancia para analizar la influencia del filtro en la tensión de salida. Desarrollo Experimental (Simulación en Multisim)
Figura 13. Montaje. 1 pico faradio y 220 ohms Figura 14. Montaje 10 microfaradio y 220 ohms
Figura 15. Montaje 10 mil micro y 220 ohms PRACTICA # Puente Onda completa configuración Figura 16. Esquema
filtrado. El objetivo de esta práctica fue montar y observar el comportamiento de este rectificador con una carga resistiva, utilizando un banco de tres transformadores monofásicos para simular la fuente trifásica. Desarrollo Experimental y Análisis de Falla El circuito se implementó con tres diodos y una carga resistiva (R). La alimentación trifásica se consiguió a través de tres transformadores pequeños conectados a una fuente, como se observa en el montaje. Al energizar el circuito, se presentó una falla crítica: la resistencia de carga se fundió. Este resultado inesperado invalidó la obtención de mediciones precisas de VDC y VRMS y forzó la reorientación del análisis hacia la causa de la sobrecarga. Análisis de las Conclusiones de Falla: La falla se atribuyó a factores relacionados con la calidad de la energía y el montaje no ideal:
- Desbalance de Tensiones: Se concluyó que las tensiones de salida de los tres transformadores estaban desbalanceadas en amplitud, causando picos de corriente excesivos en la resistencia.
- Componente Negativa y Desfase: Las imperfecciones en la fuente o los transformadores introdujeron una componente negativa y errores en el ángulo de desfase de las amplitudes, lo que perturbó la secuencia de conmutación ideal del rectificador.
- Núcleo Saturado: La operación o el diseño de los transformadores condujo a la saturación del núcleo, generando grandes corrientes de magnetización armónicas que sobrecargaron la resistencia. Conclusión La práctica demostró que la implementación de un rectificador trifásico de media onda con transformadores pequeños es extremadamente sensible a los desbalances y a las armónicas de la fuente. La fusión de la resistencia evidenció que la potencia disipada instantáneamente fue mucho mayor a la esperada. Este resultado subraya la importancia de una fuente trifásica perfectamente balanceada para el funcionamiento seguro y eficiente de los convertidores de potencia.
figura 18. Montaje visto desde el osciloscopio Figura 19. Montaje visto desde el osciloscopio 1. PRACTICA #
Figura 20. Montaje
Figura 21. Esquema Figura 22. Puente trifásico obtenido
Figura 25. Osciloscopio virtual
Figura 26. Fourier y armónicos
