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CIRCUITOS RECTIFICADORES CON FILTRO CAPACITIVO

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Remigio Vásconez

on 26 May 2013

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Transcript of CIRCUITOS RECTIFICADORES CON FILTRO CAPACITIVO

CIRCUITOS RECTIFICADORES CON FILTROS CAPACITIVOS Filtro por Condensador La misión de los rectificadores es conseguir transformar la tensión alterna en tensión continua, pero solamente con los rectificadores no obtenemos la tensión continua deseada. Entonces aplicamos el filtro por condensador.
Conociendo las características de un Condensador, y viendo su capacidad de almacenamiento de energía, lo podemos utilizar como filtro para alisar la señal que obtenemos en la salida Carga de un condensador a través de una resistencia El circuito y las ecuaciones resultantes son : Rectificador de media onda con filtro por condensador Primeramente analicemos este circuito sin considerar C. En este caso la forma de onda de la intensidad es igual a la tensión en la resistencia. El Condensador se va descargando hasta igualarse al valor de VL, entonces el Diodo pasa a conducor con lo que se vuelve a cargar hasta VP2 y se repite el proceso. Rectificador de onda completa con 2 diodos con filtro por condensador Como se ha dicho el condensador es un elemento que almacena energía. Este elemento se opone a las variaciones bruscas de la tensión que se le aplica. Se representa con la letra C y su unidad es el Faradio (F). Un capacitor (o condensador) puro, adelanta la intensidad 90º con respecto a la tensión aplicada entre sus bornes.
Cuando la tensión aplicada entre los bornes del condensador aumenta en el condensador se crea una diferencia de potencial de signo contrario a la aplicada entre los bornes oponiéndose así a la variación brusca de la tensión. La constante de tiempo t es el tiempo necesario para que el condensador se cargue aproximadamente al 63 % de la tensión de la fuente. A efectos prácticos, el condensador se supone cargado al cabo de 5t. Las gráficas son las siguientes: Descarga de un condensador a través de una resistencia Nuestro objetivo es convertir la onda que tenemos ahora en una onda continua. Para esa conversión pondremos un condensador en los rectificadores analizados anteriormente A continuación el circuito resultante : El objetivo del C es desviar parte de la corriente por él, para que sólo vaya por la RL la componente continua de Fourier y el resto se cortocircuite a tierra a través del condensador.

Para que esto ocurra tenemos que ver la impedancia equivalente del condensador, y ver así como afectan los diferentes valores de la frecuencia a esta impedancia. Circuito abierto en contínua, todo va a la carga Depende de la capacidad Depende de la capacidad, mayor utilidad que el de 50 Hz. Va aumentando Las ondas que tendríamos con y sin C serán estas, comparadas con la onda del secundario: Al añadir el C hay modificaciones en el comportamiento del circuito. Veamos los pasos que se dan:
Inicialmente el Condensador es un cortocircuito, y al enchufar el circuito a la red, C se carga de 0 a VP2. Se cargará la ritmo del transformador porque el diodo es ideal, con lo que es un cortocircuito.
Cuando el C se ha cargado del todo a VP2, a partir del valor máximo, el D entra en inversa y deja de conducir (D conduce hasta VP2), con lo que empieza a disminuir el valor de la tensión de salida. El condensador se descarga a través de RL
T= RL.C es la constante de tiempo,
suponemos que se descarga completamente en 5T. Mientras el C se carga D conduce (D ON) y mientras C se descarga D no conduce (D OFF).
Ahora el D está en ON en menos tiempo que antes y las corrientes son muy grandes porque el C se carga en poco tiempo.
En poco tiempo necesita mucha energía, por lo tanto la intensidad es sumamente grande, y el resto del tiempo el D no conduce. La tensión en el D se da cuando está en OFF. El valor máximo de esa tensión es: A ese valor máximo de tensión en inversa se le llama "Tensión Inversa de Pico del Diodo".
El cálculo de IPD ("Intensidad de Pico del Diodo") es muy difícil de calcular, hay que resolverlo por iteraciones y esto es muy largo por ello usaremos las aproximaciones. En la 1era. aproximación consideramos un diodo ideal, convertimos a lineal el gráfico Para calcular el valor del rizado, vemos la descarga del condensador que es una exponencial hasta t1 (ese valor de t1 lo hemos calculado anteriormente por iteraciones), y al final después de hacer integrales tomando la intensidad constante se llega a una valor del rizado de: Sin condensador Con condensador Segunda aproximación Tercera aproximación Se puede despreciar Si la C (capacidad) es grande el condensador se descarga más lentamente y tenemos menos tiempo para cargar el condensador, por lo tanto la intensidad de pico del condensador es muy grande. Lo mejor es un C grande pero hay que tener cuidado con el D porque tiene que sufrir valores de pico mayores. Las corrientes son : En la gráfica del diodo se ve que el área de arriba y el de abajo son iguales, por lo tanto. el valor medio de la intensidad es cero, entonces: ICCD = ICCL El D1 conduce en el semiciclo positivo y sólo cuando se carga el C. El D2 conduce en el semiciclo negativo y sólo cuando se carga el C. La deducción de esa formula (VCCL) es como antes, aproximar a una triangular, y sale la misma fórmula. Corrientes: Como en el caso anterior la intensidad media por el condensador es cero: ICCA = ICCL En este caso la intensidad que tienen que aguantar los diodos es la mitad que en el caso anterior. Rectificador de onda completa en puente con filtro por condensador Es parecido al anterior, cambia el valor de iT. Conducen D1 y D3 en positivo y conducen D2 y D4 en el semiciclo negativo. En el transformador el mismo bobinado sufre la intensidad, entonces tiene que soportar toda la intensidad, pero a veces hacia arriba y otras hacia abajo. Hay que diseñar el arrollamiento del hilo del secundario para que aguanten esos picos positivos y negativos. Para el condensador usamos la misma aproximación, la diferencia esta en la tensión inversa de pico (VIP) solo tiene que aguantar VP2 y no el doble de este valor como en el caso anterior. Ejercicio: En este caso la corriente de red es 220 Volts Valor medio de la corriente en la carga: El factor del rizado es: El condensador se descarga hasta este valor mínimo: El valor medio del Diodo es :
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