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1
Lección 3.Rectificadores no controlados
3.1 Introducción.
3.2 Rectificadores monofásicos de media onda.
3.3 Rectificadores monofásicos de doble onda.
3.4 Rectificadores trifásicos de media onda.
3.5 Rectificadores trifásicos de doble onda.
2
2
La energía se distribuye en forma de tensión alterna.
Sin embargo, los equipos electrónicos generalmente funcionan con una tensión continua.
Red eléctrica
Equipoelectrónico
ConvertidorCC/CC
3.1 Introducción
Red eléctrica
Equipoelectrónico
ConvertidorCA/CC
(Rectificador)
ConvertidorCA/CC
(Rectificador)
3
3
Clasificación de los convertidores CA/CC
No Controlados
Controlados
• Monofásicos
• Trifásicos
• Monofásicos
• Trifásicos
No controlados: la tensión de salida depende de la carga.
Controlados: es posible regular la tensión de salida.
4
4
ωt
Vm
π 2πvo
i
vd
π
-Vm
2π
π 2π
π 2π
vS
ωt
ωt
ωt
i
vd
R
+ -
+
-vovS
3.2 Rectificadores monofásicos de media onda
vS = Vmsen(ωt)
5
5
Valores medios:
Valores eficaces:
= =π
o mmed
V VI
R R
= = =rms mef rms
V VI I
R 2R
= =2 2ef mV V
PR 4R
mmed o m
0
1 VV V V sen ( t) dt2
π
= = ω =π π∫
[ ] 2 mef rms m
0
1 VV V V sen ( t) dt2 2
π
= = ω =π ∫
Parámetros característicos
= =π
2 2med m
2CC
V VP
R R
6
6
Factor de forma: = =rms
med
VFF 1,57
V
Eficiencia:
= - =2RF FF 1 1,21
η = =cc
ca
P40,5%
P
Parámetros característicos
Factor de rizado:
7
7
∆Vo
ωt
Vm vo
id
vSid
R
+
-
vovS C
iRiC
Filtro por condensador
(Rizado)
0,5-1 ms
8
8
Vm
2π
vS
vL
vd
i
D conduce-Vm
β
D no conduce
ωt
ωt
ωt
vo
ωt
i
R
+ -+
-vR
vd
vL+
-
+
-
voL
vS
Carga R-L
π
vS = Ri(t) + L(di/dt)
- τω = ω - θ + θm tVi( t) [sen( t ) sen( )e ]
Z
9
9
2πiD1
vo
πωt
io
iD2
iD1
+
-vL
vR
+-
D1
D2
io
vS
+
-vo
iD2
iovS
+
-vo
io+
-vo=0
vS > 0 vS < 0
Diodo de libre circulación
D1 conduce D2 conduce
10
10
D conduce cuando vs > E:
-1
m
Eα = sen
V
iR
E
D
ωt
ωt
ωt
Vm
π 2π
vS
vS - E
i
α βπ 2π
α β
Vm-E/R
vS
+
-
Carga R - generador
Vm-E
11
11
Vm
π 2π
vS
vo
vD
-Vm
Vm
vD3,vD4 vD1,vD2
ωt
ωt
ωt
3.3 Rectificador monofásico de doble onda
i
R
+
-
vo
D1 D3
D4 D2
vS
i
R
+
-
vo
D1 D3
D4 D2
vS
12
12
Valor medio:
Valor eficaz:
Factor de forma y de rizado:
= =π
o mo
V 2VI
R R
= mrms
VV
2
= =rms
med
VFF 1,11
V
Eficiencia:
= - =2RF FF 1 0,48
η = =cc
ca
P81%
P
mmed o m
0
1 2VV V V sen ( t) dtπ
= = ω =π π∫
Parámetros característicos
13
13
R+
-
D1 D3
D4 D2
vovS
io
L
iS
vo, iovo
io
iD1, iD2
iD3, iD4
vS
iS
Rectificador en puente con carga R-L
14
14
R+
-
D1 D3
D4 D2
vovS
io
L
iS
= =π
o mo
V 2Vi(t) I
R R
Irms ≈ Io
Para ωL >> R:
vo
vo
vS
iS
iD3,iD4
iD1,iD2
Rectificador en puente con carga R-L
15
15
vo
io
vo
io
(a) Conducción continua
(b) Conducción discontinua
Carga RL - generador
R+
-
D1 D3
D4 D2
vovS
io
L
iS
E
R+
-
D1 D3
D4 D2
vovS
io
L
iS
E
-- π= =m
00
2VEV E
IR R
16
16
R+
-
D1 D3
D4 D2
vovS(t)=Vmsen(ωt)
C
∆Vo
ωt
vo
VmMenor rizado
Menor tensión de pico de salida
Filtro de salida por condensador
17
17
R+
-
D1 D3
D4 D2
vo
C1
C2
Interruptor abierto:
Interruptor cerrado:
vo ≈ Vm
vo ≈ 2Vm
vS > 0, C1 se carga hasta Vm a través de D1
vS < 0, C2 se carga hasta Vm a través de D4
Doblador de tensión
vS(t)=Vmsen(ωt)
18
18
ωt
vR vS vT
mV2
mVR mv (t) = V senωt
oT mv (t) = V sen(ωt +120 )
oS mv (t) = V sen(ωt -120 )
π6
5π6
3π2
13π6
¿Qué diodo conduce en cada instante?
3.4 Rectificadores trifásicos de media onda
D1
D2
D3
vo
vD1
+
-
VR
VS
VT
19
19
Conduce el diodo que tenga una tensión de ánodo mayor
Tensión inversa de picovD1 = vR - vo
t
D1 D2 D3
T/3
T
6π
65π
23π
63π
vRT
vo
vRS
Formas de onda características
20
20
( )( ) ( )π
π
π πω ωπ π
56
2
rms p p
6
3 3 1 2V V sen t d t sen 0,84V2 2 3 2 3
⎛ ⎞⎛ ⎞⎟⎜ ⎟⎜= = + =⎟⎟⎜ ⎜ ⎟⎟⎜ ⎟⎜ ⎝ ⎠⎝ ⎠∫
Valor medio:
= =rms
med
VFF 1,0165
V
= - =2RF FF 1 0,18
Factor de forma:
Factor de rizado:
Valor eficaz:
56
med p p p
6
1 3 3V V sen ( t) d t V 0,827V2 / 3 2
π
π
= ω ω = =π π∫
Parámetros característicos
21
21
Seis diodos
Mayor tensión de salida
Menor rizado de la tensión de salida
¿Qué diodos conducen en cada instante?
3.5 Rectificadores trifásicos de doble onda
D1 D2 D3
vo
R
D4 D5 D6
N
+
-
vD1+
-Transformador
vRS
vSTS
T
vRT
22
22
( )RS mv (t) = 3V sen ωt +30
oRT mv (t) = 3V sen (ωt -30 )
oST mv (t) = 3V sen (ωt -90 )
vRS
vST
vTR
P3V⋅
vD1
Corrientes y tensiones en los diodosD1D5
D1D6
D2D6
D2D4
D3D4
D3D5
ω t
vRS vRT vST
Diodosactivados
vo
iD1
6π
2π
65π
67π 11π
63π2
13π6
ω t
ω t
D1D5
D1D6
D2D6
D2D4
D3D4
D3D5
ω t
vRS vRT vST
Diodosactivados
vo
iD1
6π
2π
65π
67π 11π
63π2
13π6
ω t
ω t
vR
vS
vT
vRvR
vSvS
vTvT