Análisis de Circuitos con Diodos Rectificadores: Ejercicios y Simulaciones, Ejercicios de Electrónica de Potencia

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Benito Carrizo

Jael Gallardo

Sergio Pavez

Tarea N°1 EIE

Ejercicios Diodos

Escuela de Ingeniería Eléctrica

Facultad de Ingeniería

Valparaíso, 09 de junio de 20 20

Benito Carrizo

Jael Gallardo

Sergio Pavez

Escuela de Ingeniería Eléctrica de la

Facultad de Ingeniería de la

Pontificia Universidad Católica de Valparaíso

Sr. Domingo Ruiz

Profesor Guía

Srta. Carolina Barria

Ayudante

Valparaíso, 09 de junio de 20 20

Tarea N° 1 EIE430- 1

Índice general

• Introducción
  • Objetivos generales
• 1 Datos para los ejercicios
• 2 Ejercicio
  • 2.1 Caso D5 Y D2 abierto, L=∞
    • 2.1.1 Gráfica de tensión y corriente........................................................................................................................
    • 2.1.2 Valor medio de tensión y corriente de carga
    • 2.1.3 Gráfica corriente en los diodos
    • 2.1.4 Valor medio corriente en los diodos
    • 2.1.5 Gráfica tensión en los diodos
    • 2.1.6 Determinar fuente entrega o absorbe energía.
  • 2.2 Caso D2, D4 Y D6 abierto.
    • 2.2.1 Gráfica tensión corriente
    • 2.2.2 Valor medio de tensión y corriente de carga
    • 2.2.3 Gráfica corriente en los diodos
    • 2.2.4 Valor medio corriente en los diodos
    • 2.2.5 Gráfica tensión en los diodos
    • 2.2.6 Determinar fuente entrega o absorbe energía.
    • 2.2.7 Cambiando la inductancia por una fuente de corriente
  • 2.3 Sistema con L=0
    • 2.3.1 Gráfica tensión corriente
    • 2.3.2 Valor medio de tensión y corriente de carga
    • 2.3.3 Gráfica de corriente y calculo de valor medio corriente
    • 2.3.4 Fuente DC entrega o absorbe energía
    • 2.3.5 Factor de potencia
• 3 Ejercicio
  • 3.1 Considerando L=∞
    • 3.1.1 Gráfico de tensión y corriente en la carga
    • 3.1.2 Valor medio y eficaz de tensión y corriente en la carga
    • 3.1.3 Gráfica de corriente en el primario del transformado
    • 3.1.4 Gráfica tensión en diodos...................................................................................................................................
    • 3.1.5 Maximisar tensión media de carga agregando un diodo Índice general
  • 3.2 Considerando L=0
    • 3.2.1 Gráfica de tensión y corriente
    • 3.2.2 Valor medio y eficaz de tensión y corriente en la carga
    • 3.2.3 Gráfica de corriente en el primario
    • 3.2.4 Valor medio de corriente en diodos
    • 3.2.5 Gráfica de corriente en diodos
    • 3.2.6 Determinar si fuente AC entrega o absorve energía
• 4 Ejercicio
  • 4.1 Con L=∞ y E 3 =50[V]
    • 4.1.1 Gráfica de tensión y corriente en la carga
    • 4.1.2 Valor medio y eficaz de tensión y corriente en carga
    • 4.1.3 Valor medio corriente en diodos
    • 4.1.4 Gráfica de tensión en los diodos
    • 4.1.5 Determinar si fuente AC entrega o absorve energía
    • 4.1.6 Resistensia termica disipador - ambiente Rthda para diodo D1
• Discusión y conclusiones
• Bibliografía

1 Datos para los ejercicios

En el presente apartado se mencionarán los Rut de los integrantes que serán utilizados en la realización del trabajo. En el primer ejercicio se utilizará el Rut menor que sería el de Jael Gallardo: 18509828-1. En el segundo ejercicio se utilizara el Rut de Sergio Pavez, que es el de mayor denominación: 19282990 - 9. Y por ultimo se ocupara el Rut de Benito Carrizo: 18748759-5. Los datos obtenidos se Utilizaran de la siguiente forma : 1 8 5 0 9 8 2 8 - 1 a b c d e f g h Siendo cada letra un valor reemplazable en los ejercicios

2 Ejercicio 1 Datos a usar 1 8 5 0 9 8 2 8 - 1 a b c d e f g h Tabla de datos Constante unidad 𝑉 1 ( 100 ∗ 𝑎 + 8 ∗ 𝑏 + 3 ∗ 𝑐 + 𝑑 ) 𝑠𝑒𝑛(𝑤𝑡) 179 sen(wt) [V] 𝑉 2 ( 100 ∗ 𝑎 + 8 ∗ 𝑏 + 3 ∗ 𝑐 + 𝑑 ) 𝑠𝑒𝑛(𝑤𝑡 + 2 𝜋/ 3 ) 179 𝑠𝑒𝑛(𝑤𝑡 + 2 𝜋/ 3 ) [V] 𝑉 3 ( 100 ∗ 𝑎 + 8 ∗ 𝑏 + 3 ∗ 𝑐 + 𝑑 ) 𝑠𝑒𝑛(𝑤𝑡 − 2 𝜋/ 3 ) 179 𝑠𝑒𝑛(𝑤𝑡 − 2 𝜋/ 3 ) [V] 𝑅 10 ∗ 𝑒 + 𝑔 92 [𝜴] 𝐸 100 ∗ 𝑎 + 9 ∗ 𝑏 + 3 ∗ 𝑐 + 𝑑 187 [V] C 30 + b + d * 10 −^1 + f * 10 −^2 38.08 [μF] Figura 2- 1 Circuito a utilizar

Ejercicio 1

2.1.2 Valor medio de tensión y corriente de carga

. En la figura 2-3, se aprecia que un ciclo va 0° grados hasta 180° , es por esto que este será nuestro rango de integración. 𝑉𝐿𝑚𝑒𝑑 =

𝜋 0

√^3 ∗^179 ∗^ (^2 )

= 197. 3757 [𝑉]

= 1. 12908 [𝐴]

2.1.3 Gráfica corriente en los diodos

a b c d Figura 2- 5 grafica corriente en diodos en a:D1 y D6, b:zoom cuando establece I en D1 y D6, c: D3 y D4 ,D: zoom para cuando se establece I en D3 y D

Ejercicio 1 Figura 2- 6 comparación de corrientes en diodos Como se puede apreciar en las imágenes, los diodos tienen una corriente con forma de onda ondulada cuando conducen, sin embargo, esta ondulación varía entre 0.03 amperes al conducir lo cual es mínimo tomando en cuenta que el valor de corriente es un poco más de 1 Amper, por esto se podría considerar una corriente continua debido al inductor.

2.1.4 Valor medio corriente en los diodos

= 0. 56454 [𝐴]

𝐼𝐷 1 𝑚𝑒𝑑 = 0. 56454 [𝐴]

𝐼𝐷 2 𝑚𝑒𝑑 = 0. 56454 [𝐴]

𝐼𝐷 3 𝑚𝑒𝑑 = 0. 56454 [𝐴]

𝐼𝐷 4 𝑚𝑒𝑑 = 0. 56454 [𝐴]

2.1.5 Gráfica tensión en los diodos

Figura 2- 7 Corriente diodo 1 y 6 Donde O1 =0°; O2= 90°; O3=180°

Ejercicio 1

2.2 Caso D2, D4 Y D6 abierto.

Figura 2- 10 Circuito a utilizar

2.2.1 Gráfica tensión corriente

Figura 2- 11 Gráfico de voltaje en la carga con O1= 30° y O2=150° Figura 2- 12 Corriente en la carga

Ejercicio 1

2.2.2 Valor medio de tensión y corriente de carga

Según los apuntes, al tener puntos de corte en 𝜋 6 y^ 5 𝜋 6 ,^ se concluye^ que: 𝑉𝐿𝑚𝑒𝑑 = 1. 17 𝑉𝑒𝑓 = 1. 17 ∗ 126. 5721 = 148. 0893 [𝑉] 𝐼𝐿𝑚𝑒𝑑 =

= 0. 5927 [𝐴]

2.2.3 Gráfica corriente en los diodos

Figura 2- 13 Corriente en D1 con O1 =30 ° ; O2=150° Figura 2- 14 Corriene en D3 con O3= 270°; O4=390°

Ejercicio 1

2.2.5 Gráfica tensión en los diodos

El voltaje en los diodos es el mismo que el de la carga, pero con signo contrario cuando no conducen corriente, por esto, los diodos tienen voltaje inverso. Figura 2- 17 Corriente en D Figura 2- 18 Corriente en D Figura 2- 19 Corriente en D

Ejercicio 1 Figura 2- 20 Corriente en diodos con O1 = 0° ; O2=120°; O3= 240° ;O4= 360°; O5 = 480°

2.2.6 Determinar fuente entrega o absorbe energía.

= − 148. 0893 [𝑉]

Se sabe que el voltaje aportado por la fuente es de 𝑉𝐿𝑚𝑒𝑑 = 148. 0893 [𝑉] , y que la corriente es 𝐼𝐿𝑚𝑒𝑑 =

1. 5934 [𝐴] , se comprobara de forma matemática que la fuente DC consume: Primero obtenemos 𝑉𝑅 𝑉𝑅 = 𝑅 ∗ 𝐼𝐿𝑚𝑒𝑑 = 92 ∗ 0. 5927 = 54. 5284 [𝑉] Al sumarlo con la fuente, para que absorba, la suma debe dar menor o igual a lo aportado por las fuentes, de lo contrario la fuente estaría entregando. 𝑉𝑅 +

= 54. 5284 + 93. 5 = 148. 0284 [𝑉]

La posición de la Fuente DC no ha cambiado su polaridad, y la corriente sigue entrando por arriba, al igual que en la parte 1 F, por eso las flechas tanto roja como negras siguen teniendo direcciones contrarias una de la otra y la fuente consume casi justo lo que entrega la fuente, motivo por el que la fuente DC siguen consumiendo energía

Ejercicio 1 a b a b a b Como se observa en las imágenes, no hubo cambio de los gráficos a los que se le reemplazo la fuente de corriente. Figura 2- 23 Voltaje y corriente para L= 10 H, E =1870 V Figura 2- 25 Voltaje y corriente para Con 𝐼𝐿𝑚𝑒𝑑 ==0.59336 A y E = 1870 V Figura 2- 24 Voltaje y Corriente Con 𝐼𝐿𝑚𝑒𝑑 =0.5934 [A] y E = 935 [V]

Ejercicio 1 2.3 Sistema con L= Figura 2- 26 Circuito a utilizar

2.3.1 Gráfica tensión corriente

Figura 2- 27 Tensión de fase