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Rectificadores monofasicos, presentación
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RECTIFICADOR MONOFASICO TIPO PUENTEUNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA
ELECTRONICA DE POTENCIA
Msc. Ing. Camilo Sanabria
RECTIFICADOR MONOFASICO TIPO PUENTE
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
2
RECTIFICADOR MONOFASICO TIPO PUENTE - Conmutacin
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
3
RECTIFICADOR MONOFASICO TIPO PUENTE - Conmutacin
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
4
SALIDA DEL RECTIFICADOR
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
50 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
Time
PARAMETROS DEL RECTIFICADOR CARGA R
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
6
0
1cd picoV V sen t d t
20.637 0.9
pico
cd pico s
VV V V
Voltaje DC en la carga
Corriente DC en la carga
2 0.9picocd rmscd
VV VI
R R R
PARAMETROS DEL RECTIFICADOR CARGA R
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
7
2
0
1rms picoV V sen t d t
2
pico
rms s
VV V
Voltaje rms en la carga
Corriente rms en la carga
2
picorms srms
VV VI
R RR
PARAMETROS DEL RECTIFICADOR CARGA R
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
8
20.9 0.810.9s scd cd cd s
V VP I V V
R R
Potencia DC en la carga
2
s sca rms rms s
V VP I V V
R R
Potencia AC en la carga
2
2
0.81
0.81 81%
s
cd
sca
VP R
VP
R
Eficiencia en la carga
PARAMETROS DEL RECTIFICADOR CARGA R
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
9
22 2 2 0.9 0.436ca rms cd s s sV V V V V V
El valor efectivo de la componente de ca del voltaje de salida
1.111 111.1%0.9
rms s
cd s
V VFF
V V
Factor de forma
Factor de rizo
0.4360.484 48.4%
0.9
ca s
cd s
V VRF
V V
PARAMETROS DEL RECTIFICADOR CARGA R
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
10
Corrientes en el rectificador
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
Time
Corriente de entrada
Corriente de salida
PARAMETROS DEL RECTIFICADOR CARGA R
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
11
Primer armnico de la seal de entrada
0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04
Tiempo
Volltaje In
Corriente In
1 Armonico
PARAMETROS DEL RECTIFICADOR CARGA R
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
12
2
2
0.81
0.81
s
cd
ss s
VP RTUF
VV I
R
Factor de utilizacin del transistor
1cos 1v iDF
Factor de desplazamiento DF
PARAMETROS DEL RECTIFICADOR CARGA R
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
13
1 1s
s
IPF DF
I
Factor de potencia
2spico
s
ICF
I
Factor de cresta
2
1
1 1 1 0s
s
ITHD
I
Factor de distorsin armonica
RECTIFICADOR CON CARGA DE UN MOTOR DE 3HP (Altamente inductivo)
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
14
Voltajes de entrada y salida del rectificador
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
Tiempo (s)
Voltaje in
Voltaje out
RECTIFICADOR CON CARGA DE UN MOTOR DE 3HP (Altamente inductivo)
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
15
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
Tiempo (s)
IaCorrientes de entrada y salida del rectificador
PARAMETROS DEL RECTIFICADOR CARGA ALTAMENTE INDUCTIVA
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
16
20.9
pico
cd s
VV V
Voltaje DC en la carga
Corriente DC en la carga
cd aI I
2
pico
rms s
VV V
Voltaje rms en la carga
Corriente rms en la carga
rms aI I
PARAMETROS DEL RECTIFICADOR CARGA ALTAMENTE INDUCTIVA
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
17
0.9cd cd cd a sP I V I V
Potencia DC en la carga
ca rms rms a sP I V I V
Potencia AC en la carga
0.90.9 90%cd a s
ca a s
P I V
P I V
Eficiencia en la carga
2 2 0.436ca rms cd sV V V V
El valor efectivo de la componente de ca del voltaje de salida
PARAMETROS DEL RECTIFICADOR CARGA ALTAMENTE INDUCTIVA
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
18
1.111 111.1%0.9
rms s
cd s
V VFF
V V
Factor de forma
Factor de rizo
0.4360.484 48.4%
0.9
ca s
cd s
V VRF
V V
0.90.9cd a s
s s a s
P I VTUF
V I I V
Factor de utilizacin del transistor
PARAMETROS DEL RECTIFICADOR CARGA ALTAMENTE INDUCTIVA
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
19
0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.05
0
Tiempo (s)
Voltaje In
Corriente In
1 Armonico
Anlisis de Fourier de la corriente de entrada
PARAMETROS DEL RECTIFICADOR CARGA ALTAMENTE INDUCTIVA
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
20
Anlisis de Fourier de la corriente de entrada
0 ( )
2
a
s
a
I ti t
I t
En trminos de la serie Fourier
0s n nn=1
ai (t)= + a cos n t +b sen n t
2
Donde:
2
0
10
2
0s
ai d t
2
PARAMETROS DEL RECTIFICADOR CARGA ALTAMENTE INDUCTIVA
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
21
Anlisis de Fourier de la corriente de entrada
2
0
2
2n sa i cos n t d t
2
0
1n a aa I cos n t d t I cos n t d t
0
2n aa I cos n t d t
0
20an
Ia sen n t
n
PARAMETROS DEL RECTIFICADOR CARGA ALTAMENTE INDUCTIVA
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
22
Anlisis de Fourier de la corriente de entrada
2
0
2
2n sb i sen n t d t
2
0
1n a ab I sen n t d t I sen n t d t
0
2n ab I sen n t d t
02 2
1 1na a
n
I Ib cos n t
n n
PARAMETROS DEL RECTIFICADOR CARGA ALTAMENTE INDUCTIVA
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
23
Anlisis de Fourier de la corriente de entrada
0 ( )
2
a
s
a
I ti t
I t
En trminos de la serie Fourier
2 1 1 nasn=1
Ii (t)= sen n t
n
4 1 1 1
3 5 7 ...3 5 7
as
Ii (t)= sen t sen t sen t sen t
PARAMETROS DEL RECTIFICADOR CARGA ALTAMENTE INDUCTIVA
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
24
1cos 1v iDF
Factor de desplazamiento DF
2
22
1
1 1 1 0.483 48.3%4 8
2
s a
sa
I ITHD
II
Factor de distorsin armnica
PARAMETROS DEL RECTIFICADOR CARGA ALTAMENTE INDUCTIVA
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
25
1
4
42 0.9003 en atraso2
as
s a
II
PF DFI I
Factor de potencia
1spico
s
ICF
I
Factor de cresta
RECTIFICADOR CON CARGA RLE
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
26
Voltajes de entrada y salida del rectificador
0.16 0.165 0.17 0.175 0.18 0.185 0.19 0.195 0.2-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
Tiempo (s)
Voltaje in
Voltaje out
RECTIFICADOR CON CARGA RLE
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
27
Corrientes de entrada y salida del rectificador, modo continuo
0.16 0.165 0.17 0.175 0.18 0.185 0.19 0.195 0.2-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
Tiempo
Corriente IN
Corriente OUT
RECTIFICADOR CON CARGA RLE
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
28
Corriente de salida en modo continuo
0.165 0.17 0.175 0.18 0.18512
13
14
15
16
17
18
Tiempo
Corriente IN
Corriente OUT
Li
Li
RECTIFICADOR CON CARGA RLE
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
29
Ecuacin diferencial de la corriente de salida en modo continuo
(LL picodi
Ri L E V sen t)dt
Tiene como solucin
1
122
Rtpico L
L
V L Ei sen t tan Ae
R RR L
1Rtpico L
L
V Ei sen t Ae
z R
RECTIFICADOR CON CARGA RLE
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
30
Corriente de salida en modo continuo
0.165 0.17 0.175 0.18 0.18512
13
14
15
16
17
18
Tiempo
Corriente IN
Corriente OUT0
Imax
Imin
I1
Li
Li
RECTIFICADOR CON CARGA RLE
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
31
Evaluando la funcin en
Despejando A1
1 1R
pico LV E
I sen Aez R
1 1R
pico LVE
A I sen eR z
1R
tpico pico L
L
V VE Ei sen t I sen e
z R z R
Corriente en la carga
Li
RECTIFICADOR CON CARGA RLE
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
32
Calculando la corriente para
0.165 0.17 0.175 0.18 0.18512
13
14
15
16
17
18
Tiempo
Corriente IN
Corriente OUT0
Imax
Imin
I1
0t
1 1R
pico pico LV VE E
I sen I sen ez R z R
Li
RECTIFICADOR CON CARGA RLE
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
33
Despejando 1I
1 1 1 1R R R
picoL L LV E
I e sen e ez R
1
1
1
R
L
pico
R
L
eV E
I senz R
e
Li
RECTIFICADOR CON CARGA RLE
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
34
Despejando 1A
1
1
1
R
L
Rpico pico L
R
L
eV VE E
A sen sen ez R R z
e
12
1
pico
R
L
VA sen
ze
Li
RECTIFICADOR CON CARGA RLE
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
35
Expresin final para Li
2
1
Rtpico L
L R
L
V sen Ei sen t e
z Re
RECTIFICADOR CON CARGA RLE
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
36
Corrientes de entrada y salida del rectificador, modo discontinuo
0.16 0.165 0.17 0.175 0.18 0.185 0.19 0.195 0.2
-10
-5
0
5
10
Tiempo (s)
Corriente IN
Corriente OUT
RECTIFICADOR CON CARGA RLE
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
37
Corriente de salida en modo discontinuo
0.165 0.17 0.175 0.18 0.185
0
2
4
6
8
10
12
Tiempo (s)
Corriente IN
Corriente OUT
RECTIFICADOR CON CARGA RLE
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
38
0.165 0.17 0.175 0.18 0.185
0
2
4
6
8
10
12
Tiempo (s)
Corriente IN
Corriente OUT
0
La corriente fluye entre t
Li
RECTIFICADOR CON CARGA RLE
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
39
Condicin para iniciar la conduccin
La solucin de la corriente tiene la siguiente forma
1Rtpico L
L
V Ei sen t Ae
z R
1
pico
Esen
V
RECTIFICADOR CON CARGA RLE
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
40
0.165 0.17 0.175 0.18 0.185
0
2
4
6
8
10
12
Tiempo (s)
Corriente IN
Corriente OUT
0
Igualando la ecuacin a cero en t
Li
10R
pico LV E
sen Aez R
RECTIFICADOR CON CARGA RLE
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
41
0.165 0.17 0.175 0.18 0.185
0
2
4
6
8
10
12
Tiempo (s)
Corriente IN
Corriente OUT
0
Despejando 1A
Li
1R
pico LVE
A sen eR z
RECTIFICADOR CON CARGA RLE
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
42
0.165 0.17 0.175 0.18 0.185
0
2
4
6
8
10
12
Tiempo (s)
Corriente IN
Corriente OUT
0
Igualando la ecuacin a cero en t
Li
0R
pico pico LV VE E
sen sen ez R z R
BIBLIOGRAFIA
Electrnica de potencia- Circuitos, dispositivos y aplicaciones. Muhammad H. Rashid. Segunda Edicin
Ing.
Cam
ilo S
anab
ria
43