Rectificador Trifasico en Puente y Estrella

Preparacin de Informes en formato IEE

RECTIFICADORES TRIFASICOS EN PUENTE Y ESTRELLA

Rafael Antonio Ramrez [email protected]

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA.

14RESUMEN: En este laboratorio se analizaran los Rectificadores trifsicos y las respectivas diferencias entre Rectificadores trifsicos tipo puente y tipo estrella y con diferentes tipos de carga ya sea netamente Resistiva o Resistiva e inductiva. Todo esto por medio del anlisis prctico y matemtico de las seales medidas por el osciloscopio y respectivos voltmetro y ampermetro, en el Laboratorio.

PALABRAS CLAVE: Rectificador, Trifsico, Puente, Estrella.

INTRODUCCIN

Los Rectificadores son dispositivos electrnicos capaces de convertir la corriente alterna en corriente continua, de ellos se derivan los Rectificadores monofsicos que solo rectifican una seal alterna monofsica en media u onda completa, y los Rectificadores Trifsicos que son ms eficientes que los monofsicos solo que estos ltimos son ms eficientes y pueden manejar grandes potencias.La eficiencia de los rectificadores trifsicos esta aproximadamente entre 97% y 99%, cuyos valores se determinaran mediante la prctica y la teora en el desarrollo de este laboratorio.

EQUIPOS Y MATERIALES

1 Variac 1 Puente Rectificador de potencia SK 82/16. 1 Pinza para medicin de seales de corriente. 1 Osciloscopio. 2 Multimetros. 1 Resistencia de potencia. 1 Banco de Bobinas. Cables para conexionado. 1 acople 3 a 2.

RECTIFICADOR TRIFASICO TIPO PUENTE

1.1 MONTAJE DEL CIRCUITO

Primero que todo se debe obtener de las tres fases (a,b,c) de salida del secundario del transformador trifsico Variac mostrado en la Figura 1, un voltaje de 15Vrms por fase. En nuestro caso, debido a que el variac esta averiado hay un pequeo desfase entre las fases. Por ello ajustamos que la menor de las fases tuviera como mnimo los 15Vrms.

Figura 1. Transformador Trifsico Variac.

Luego configuramos la Resistencia variable de la Figura 2. Hasta obtener en sus terminales aproximadamente 100.

Figura 2. Resistencia Variable en (100).

Despus de ajustar el variac y la resistencia variable en sus valores iniciales para el laboratorio, procedemos a montar el circuito de la Figura 3. Cuyo montaje no es necesario hacer con diferentes diodos, pues existe el puente rectificador de potencia SK 82/16 [1] de la Figura 4.

Figura 3. Montaje tipo puente del rectificador trifsico.

Figura 4. Montaje del Rectificador trifsico de potencia SK 82/16.

Luego de identificados los terminales del Rectificador, se miden los valores de voltaje umbral de cada diodo los cuales corresponden a Vd= 0,443V. Luego se conecta el circuito completo con el voltmetro y ampermetro en la carga, como se muestra en la Figura 5.

Figura 5. Montaje del Rectificador tipo puente.

Despus de realizado el montaje se enciendo el variac y se tomaron los correspondientes datos mostrados en la Tabla 1.

Tabla 1. Valores significativos del Rectificador tipo Puente.Tipo de cargaR=100R=103,8 L=0,354

Vrms de fase (V)15V15V

MultimetroVorms (V)37,237,9

Iorms (A)0,3680,364

OsciloscopioVorms (V)38,338,4

Vodc (V)38,238,3

Iorms (A)0,370,347

Iodc (A)0,3710,346

Frecuencia de Vo (Hz)120120

VD1rms (V)25,325,3

VD1dc (V)-18,6-18,6

Los valores de la Tabla 1, tomados en el laboratorio corresponden a las siguientes seales medidas por el osciloscopio, las cuales se muestran en las Figuras 6, 7, 8 y 9.

En la Figura 6, se observa que en el voltaje rectificado en cada uno de sus ciclos, hay una parte con menor valor que las otras, esto es debido a que el Variac usado en esta prueba de laboratorio esta averiado, y tiene una de sus fases cada con respecto a las otras.

Cabe aclarar que la frecuencia que aparece en la Tabla 1 correspondiente a 120 Hz es debido a que como hay una fase cada, el periodo de la onda se triplica pues en cada ciclo se aplicaran los tres ciclos normales si las fases estuvieran en perfecto funcionamiento, esto se puede evidenciar en la Figura 6. Pues se ve como la frecuencia es la tercera parte de lo que sera si el variac funcionara correctamente.

Figura 6. Seal de voltaje de salida Vo para el rectificador tipo puente con carga R.

Figura 7. Seal de corriente de salida Io para el rectificador tipo puente con carga R.

En la Figura 7 se observa que la seal de corriente Io tiene la misma forma que el voltaje de salida Vo, solo que dividida en el valor de R=100, por ello se ve un poco distorsionada, adems esta seal fue medida con la pinza amperimtrica acoplada al osciloscopio que aparece en la Figura 8.

Figura 8. Pinza amperimtrica de seales acoplada al osciloscopio.

Esta pinza utiliza dos escalas 10mv/A y 100mV/A dependiendo de la escala que tenga obtendremos las medidas en el osciloscopio en mV, debido a que es un transductor, entonces para obtener el valor verdadero en Amperios hay que multiplicar por la escala correspondiente.

A continuacin se conecto el osciloscopio entre una de las fases y la salida (+) a DC, para saber la forma de la seal ya sea en el Diodo 1, 3 o 5 como se muestra en la Figura 9; que en si deben tener exactamente la misma seal solo que desfasadas 120 grados elctricos as como se muestra en la Figura 10.

En la Figura 9 se puede observar la seal de voltaje de nodo a ctodo, el anlisis de esta grafica se realizara en la parte terica de este laboratorio.

En la Figura 10 se puede observar las seales de voltaje de nodo a ctodo de los Diodos 1,3 y 5 tambin se puede observar que se encuentran desfasados 120 grados elctricos el uno del otro.

Figura 9. Seal de voltaje de nodo a Ctodo en el Diodo 1 3 5 en el rectificador tipo puente con carga R.

Figura 10. Seales de voltajes de los Diodos 1, 3 y 5 del rectificador tipo puente con carga R.

Figura 11. Banco de bobinas.

Ahora cuando le ponemos la carga inductiva del banco de bobinas mostrado en la Figura 11. Correspondiente a un L=0,35H y una resistencia propia de la bobina de RL=3,8. Obtenemos las seales de Vo y de Io de la Figura 12.Lo que se puede observar en la Figura 12, es que al conectarle una carga inductiva la seal de corriente sufre un fenmeno de filtrado, y cuyos valores significativos se encuentran en la Tabla 1.

Figura 12. Seales de Vo en amarillo y Io en Azul del rectificador tipo puente con carga RL.

1.2 SIMULACION EN PROTEUS

El mismo circuito de la Figura 3. Que corresponde al rectificador trifsico tipo puente solo con carga Resistiva, Ahora se simulo en Proteus como se muestra en la Figura 13.

Figura 13. Simulacin del rectificador trifsico tipo puente con carga R.

En el circuito en Proteus de la Figura 13, se tuvo que simular tres fuentes alternas desfasadas 120 grados elctricos entre cada una como se muestra en la Figura 14, y como el Puente rectificador SK 82/16 [1] no se encuentra en este programa se simulo cada Diodo independiente genrico.

Las Fases mostradas en la Figura 14. Tienen como amplitud o voltaje mximo a Vmfase=*15V.

Ahora se la seal de voltaje de salida Vo, y la seal en el cualquiera de los Diodos est dada por el voltaje de lnea que sea ms grande en cada uno de los ciclos como lo muestra la Figura 15. En donde se puede ver de color Azul, Amarillo y Rosado Los voltajes de lnea de valor mximo Vmlinea=*Vmfase. Si se observa en cada ciclo de la seal de salida Vo en verde, su valor mximo es el de Vmlinea 2Vd, en donde El voltaje Vd es el voltaje umbral de los diodos. Este anlisis matemtico se realizara en la siguiente seccin de este laboratorio.

Figura 14. Fases A,B y C R,S y T de entrada.

Figura 15. Voltajes de lnea, Voltaje de salida Vo y Voltaje de diodo Vd en el rectificador tipo puente con carga R.

Figura 16. Voltaje de salida Vo y Voltaje de Diodo Vd1 en el rectificador tipo puente con carga R.

Ahora si retiramos las seales de onda de los voltajes de lnea tendremos el Voltaje de salida y el de uno de los diodos ms claros, como se muestra en la Figura 16.Tambin se simulo la corriente de salida Io, por la carga, y su seal resultante fue la de la Figura 17. Esta seal tiene exactamente la misma forma de onda que el voltaje solo que sus valores estn dividos por el valor de la Resistencia que es de 100; es por ello que la escala de esta grafica es mucho ms pequea que la de su voltaje.

Figura 17. Seal de corriente Io en el rectificador tipo puente con carga R.

Como se puede observar en las seales medidas por el osciloscopio de las Figuras 6,7 y 8 y las seales simuladas en Proteus de las Figuras 16 y 17; Las seales de voltaje y corrientes son muy similares. Al igual que sus valores significativos los cuales se encuentran en la Tabla 2.

Ahora si conectamos una Inductancia en serie con la resistencia, y le sumamos a esta ultima lo correspondiente a la resistencia interna RL=3,8 de la Inductancia de L= 0,354H entonces tendremos el circuito simulado mostrado en la Figura 18.

En el cual tenemos las mismas seales voltaje de fase que se muestran en la Figura 14. Pues la inductancia en este caso solo tiene incidencia sobre la seal de corriente. Por ello se comparo la seal de corriente del Rectificador tipo puente con carga R con la seal de corriente del Rectificador tipo puente con carga RL, como se muestra en la Figura 19.

Llamaremos a la seal de corriente y de voltaje del puente con una carga R (Io1) y (Vo1) y a la seal de corriente y de voltaje del puente con una carga RL (Io2) y (Vo2). En la Figura 19 se puede observar que la seal Io1 tiene la misma forma rectificada que el Vo1 pero en el caso de Io2 esta reduce notablemente su amplitud en comparacin con Io1.

Figura 18. Simulacin del rectificador trifsico tipo puente con carga RL.

Figura 19.Seal de corriente Io1 (con carga R) e Io2 (con carga RL) en el puente rectificador tipo puente.

Se podra concluir que al conectar la carga RL, la seal de corriente sufre un proceso de filtrado de la corriente como tambin se puede observar en las seales medidas por el osciloscopio de las Figuras 7 y 12.

De los circuitos del rectificador trifsico tipo puente con carga R y carga RL se obtuvieron los valores significativos mostrados en la Tabla 2.

Tabla 2. Valores significativos de la simulacin del Rectificador tipo Puente.Tipo de cargaR=100R=103,8 L=0,354


Vorms (V)33,433,4

Vodc (V)35,135,1

Iorms (A)0,3340,321

Iodc (A)0,3510,323


VD1rms (V)23,123,1

VD1dc (V)-17,6-17,6

En la Tabla 2 se puede observar que los valores son muy aproximados a los de la Tabla 1, a excepcin de la frecuencia pues como en la simulacin las fases si estn bien balanceadas el ciclo es un tercio del ciclo con las fases desbalanceadas. En la Figura 20 se puede observar un ciclo de la seal del voltaje Vo, en el cual se tomaron tiempos, para hallar la frecuencia f as:

As comprobamos que la frecuencia es

Figura 20. Simulacin para el clculo de la frecuencia.

1. ANALISIS MATEMATICO

ANALISIS MATEMATICO CON CARGA R

Para corroborar los datos obtenidos del laboratorio se realizo el anlisis matemtico para el rectificador trifsico tipo puente, Lo primero que debemos saber es el valor de cada uno de los voltajes de fase:

Con

Tambin debemos saber que los voltajes de lnea son iguales a:

Lo primero que debemos analizar es que en el circuito de la Figura 13. Solo va a conducir dos Diodos a la vez y estos corresponden a la malla en la que esta la fase de mayor valor para ese intervalo de tiempo. Es decir hacemos sumatoria de voltajes en una de las mallas como se muestra en la Figura 21. De lo cual obtenemos:

Como los voltajes de barrera de potencial de los diodos son iguales y son , entonces:

En donde

Figura 21. Sumatoria de voltajes en la malla del Van en el puente rectificador tipo puente con carga R.

Figura 22. Anlisis de seales para determinar Vo

Por lo tanto el Vo en el intervalo de sera:

De

Como se observa en la Figura 22, en ese intervalo el valor de Vo es el correspondiente a ese voltaje de lnea Vab menos unos pequeos voltajes de barrera de potencial de los diodos. Y de manera similar ser para los siguientes intervalos.

Ahora el Voltaje promedio Vodc ser:

Despues de reemplazar los valores:

Con barrera de potencial

Si miramos los diodos idealmente VD=0 y por lo tanto.

Con modelo ideal

Ahora el Voltaje eficaz Vorms ser:

Al resolver esta operacin en la calculadora obtenemos lo siguiente:

Con barrera de potencial

Con modelo ideal

Ahora como la carga es puramente resistiva entonces la Corriente promedio Iodc Ser:

Y la Corriente eficaz Iorms Ser:

Ahora el voltaje presente en cualquiera de los Diodos sera VD, Solo que estaran desfasados entre ellos. Y lo hallaremos, Sabiendo que esta seal de voltaje en el diodo tiene 3 intervalos de tiempo diferentes.

El primer intervalo es cuando conduce el Didodo 1, y esto ocurre en el periodo de tiempo en el que por lo tanto el voltaje sera

de

Pero para simplificar el calculo supondremos los modelos de los Diodos Ideales.

El segundo Intervalo es cuando conduce el Diodo 3 y esto ocurre en el perido de tiempo en el que , por lo tanto hacemos sumatoria de voltajes en la malla de color verde de la Figura 23, asi

Figura 23. Sumatoria de voltajes para hallar el voltaje en los diodos VD.

Suponiendo VD3 =0 por que conduce, tenemos:

de

El tercer Intervalo es cuando conduce el Diodo 5 y esto ocurre en el perido de tiempo en el que , por lo tanto hacemos sumatoria de voltajes en la malla de color Rojo de la Figura 23, asi

Suponiendo VD5 =0 por que conduce, tenemos:

=de

Por lo tanto la onda va desde hasta por lo que su periodo es . Como se puede observar en la Figura 24.

Figura 24. Analisis de la seal de voltaje en el Diodo 1.Ahora el Voltaje promedio VD1 sera,

Y como la seal desde es simetrica, se puede tomar solo una de las dos seales a integrar y multiplicarla por 2, asi:

Resolviendo la integral con la calculadora obtenemos:

-17,54V

Ahora el Voltaje eficaz VD1rms sera,

Resolviendo con la calculadora obtenemos:

Ahora la Eficiencia ser,

Ahora el Factor de Potencia F.P Sera,

0,956

ANALISIS MATEMATICO CON CARGA RL

Como ahora el circuito tiene una inductancia en serie con la Resistencia en la carga, como se muestra en la Figura 18. Se debe realizar un procedimiento por series de Fourier, que despues de varios desarrollos se puede encontrar la siguiente ecuacion obtenida de [2].

En donde el Voltaje promedio Vodc sera,

Y por lo tanto la Corriente promedio Iodc sera,

Para el analisis de la Corriente eficas Iorms se usara:

Para este analisis tomaremos a n=6 y hasta n=12:

Entonces para n=6 tenemos:


Finalmente la Corriente eficas Iorms para el circuito con carga RL sera,

Ahora el Voltaje eficas Vorms sera,



0,955

Como ya se hallaron todos los valores significativos los podemos ordenar en una tabla como se muestra en la Tabla 3.

Tabla 3. Valores significativos calculados del Rectificador tipo Puente.Tipo de cargaR=100R=103,8 L=0,354


Vorms (V)35,1235,08

Vodc (V)35,0835,08

Iorms (A)0,35120,338

Iodc (A)0,35080,33796


VD1rms (V)23,325,3

VD1dc (V)-17,54-17,54

Eficiencia 99,77%99,99%

F.P0,9560,955

En la Tabla 3 se pueden observar los valores hallados teoricamente, y comparandolos con las Tablas 1 y 2 podemos ver que no estan muy alejados en los tres casos Despues de conectar la inductancia la corriente se filtra debido a los armonicos que esta implica en la seal de corrriente y el voltaje mas o menos se mantiene igual, haciendo que el rectificador trifasico tipo puente se vuelva mas eficiente.

1. RECTIFICADOR TRIFASICO TIPO ESTRELLA

Utilizando la misma configuracin de las fases de entradas proporcionadas por el Variac, procedemos ahora a conectar el circuito de la Figura 25.

Realizando exactamente los procedimientos de la seccin 3 del rectificador tipo puente, solo que ahora si

Figura 23. Montaje tipo Estrella del rectificador trifsico.

usamos el neutro proporcionado por el variac y lo conectamos al negativo de la carga.

Despus de realizado el montaje se enciendo el variac y se tomaron los correspondientes datos mostrados en la Tabla 4.

Tabla 4. Valores significativos del Rectificador tipo Estrella.Tipo de cargaR=100R=103,8 L=0,354


MultimetroVorms (V)18,919,1

Iorms (A)0,1920,188

OsciloscopioVorms (V)21,421,8

Vodc (V)20,320,2

Iorms (A)0,1930,188

Iodc (A)0,1750,164


VD1rms (V)2626

VD1dc (V)-19,3-19,3

Los valores de la Tabla 1, tomados en el laboratorio corresponden a las siguientes seales medidas por el osciloscopio, las cuales se muestran en las Figuras 24, 25, 26.

En la Figura 24 se pueden observar la seal de voltaje de salida que como en el caso del rectificador tipo puente, tambin tiene sus fases un poco desfasadas entre s debido a que el variac esta averiado, es por eso que en la Tabla 4 aparece una frecuencia de 60Hz, pues los tramos de onda rectificados no son uniformes como deberan para que tengan la frecuencia correcta que es de 3 veces la de entrada, es decir de 180Hz.

En la Figura 24 tambien se observa que la seal de corriente Io tiene la misma forma que el voltaje de salida Vo, solo que dividida en el valor de R=100, por ello se ve un poco distorsionada, adems esta seal fue medida con la pinza amperimtrica acoplada al osciloscopio que aparece en la Figura 8.

Figura 24. Seal de voltaje Vo y de corriente Io de salida para el rectificador tipo Estrella con carga R.

Figura 25. Seal de voltaje de nodo a Ctodo en el Diodo 1 3 5 en el rectificador tipo Estrella con carga R.

En el Rectificador Trifsico tipo Estrella tambin se midi El voltaje de nodo a ctodo de uno de los Diodos, dando como resultado la seal de la Figura 25.

Ahora cuando le ponemos la carga inductiva del banco de bobinas mostrado en la Figura 11. Correspondiente a un L=0,35H y una resistencia propia de la bobina de RL=3,8. Obtenemos las seales de Vo y de Io de la Figura 26.

Lo que se puede observar en la Figura 26, es que al conectarle una carga inductiva la seal de corriente sufre un fenmeno de filtrado, y cuyos valores significativos se encuentran en la Tabla 4.

Figura 26. Seales de Vo en amarillo y Io en Azul del rectificador tipo Estrella con carga RL.

2.1 SIMULACION EN PROTEUS

El mismo circuito de la Figura 23. Que corresponde al rectificador trifsico tipo puente solo con carga Resistiva, Ahora se simulo en Proteus como se muestra en la Figura 27.

Figura 27. Simulacin del rectificador trifsico tipo Estrella con carga R.

Como se puede observar en la Figura 27 los Diodos 2, 4 y 6 ya no tienen ningn efecto sobre el circuito por lo tanto desaparecen del mismo.

Las Fases que alimentan a este circuito son las mismas mostradas en la Figura 14. Y Tienen como amplitud o voltaje mximo a Vmfase=*15V.

Ahora se la seal de voltaje de salida Vo, est dada directamente por la fase ms alta en cada ciclo, pues a diferencia del Rectificador trifsico tipo puente, en el Estrella no actan dos fases sobre la carga al mismo tiempo por lo tanto no hay presente un voltaje de Lnea; como si lo est en el Diodo pues como se observa en la Figura 28, la seal de voltaje en el Diodo es casi la misma que el de la Figura 15, del tipo puente.

En donde se puede ver de color verde, Azul y Rojo Los voltajes de fase. Si se observa en cada ciclo de la seal de salida Vo en amarillo, su valor mximo es el de Vm Vd, en donde El voltaje Vd es el voltaje umbral de los diodos. Y el voltaje en el Diodo esta rosado.

Figura 28. Voltaje de salida Vo y Voltaje de diodo Vd en el rectificador tipo Estrella con carga R.

Tambin se simulo la corriente de salida Io, por la carga, y su seal resultante fue la de la Figura 29. Esta seal tiene exactamente la misma forma de onda que el voltaje solo que sus valores estn dividos por el valor de la Resistencia que es de 100; es por ello que la escala de esta grafica es mucho ms pequea que la de su voltaje.

Figura 29. Seal de corriente Io en el rectificador tipo Estrella con carga R.

Como se puede observar en las seales medidas por el osciloscopio de las Figuras 24,25 y 26 y las seales simuladas en Proteus de las Figuras 28 y 29; Las seales de voltaje y corrientes son muy similares. Al igual que sus valores significativos los cuales se encuentran en la Tabla 5.

Ahora si conectamos una Inductancia en serie con la resistencia, y le sumamos a esta ultima lo correspondiente a la resistencia interna RL=3,8 de la Inductancia de L= 0,354H entonces tendremos el circuito simulado mostrado en la Figura 30.

Como la inductancia no tiene mayor efecto sobre la seal de voltaje. Se comparo la seal de corriente del Rectificador tipo Estrella con carga R con la seal de corriente del Rectificador con carga RL, como se muestra en la Figura 31.

Figura 30. Simulacin del rectificador trifsico tipo Estrella con carga RL.

Figura 31.Seal de corriente Io1 (con carga R) e Io2 (con carga RL) en el puente rectificador tipo Estrella.

En la Figura 31 se puede observar el mismo efecto de filtrado sobre la seal de corriente que se tuvo en el Rectificador trifsico tipo Puente, esto es debido a que la Inductancia tiene unos efectos directos sobre los armnicos de la seal haciendo que estos valores sean significativos.

De los circuitos del rectificador trifsico tipo Estrella con carga R y carga RL se obtuvieron los valores significativos mostrados en la Tabla 5.

Tabla 5. Valores significativos de la simulacin del Rectificador tipo Estrella.Tipo de cargaR=100R=103,8 L=0,354


Vorms (V)17,117,1

Vodc (V)17,617,6

Iorms (A)0,1710,161

Iodc (A)0,1760,170


VD1rms (V)23,123,1

VD1dc (V)-17,6-17,6

En la Tabla 5 se puede observar que los valores son muy aproximados a los de la Tabla 1, a excepcin de la frecuencia pues como en la simulacin las fases si estn bien balanceadas el ciclo es un tercio del ciclo con las fases desbalanceadas.

Tambin se puede observar que los valores significativos del voltaje en el diodo son exactamente los mismos que los valores de la Tabla 2 que corresponde a la simulacin del Rectificador trifsico tipo Puente. Esto es debido a que el anlisis que se hace para El voltaje en el Diodo en el tipo puente es exactamente el mismo que se hace para el tipo Estrella, puesto que lo nico que desaparece en el tipo Estrella son los 3 Diodos inferiores los cuales no tienen ninguna incidencia en el voltaje de los otros Diodos.

2. ANALISIS MATEMATICO

ANALISIS MATEMATICO CON CARGA R

Para corroborar los datos obtenidos del laboratorio se realizo el anlisis matemtico para el rectificador trifsico tipo Estrella, Lo primero que debemos saber es el valor de cada uno de los voltajes de fase:

Con

Lo primero que debemos analizar es que en el circuito de la Figura 30. Solo va a conducir un Diodo a la vez y estos corresponden a la malla en la que esta la fase de mayor valor para ese intervalo de tiempo. Es decir hacemos sumatoria de voltajes en una de las mallas como se muestra en la Figura 32. De lo cual obtenemos:

Como los voltajes de barrera de potencial de los diodos son iguales y son , entonces:

Pero como el anlisis del rectificador con carga RL se va a realizar con el modelo ideal para efectos de simplificacin de los clculos entonces suponemos

Por lo tanto el Vo en el intervalo de sera:

De

Como se observa en la Figura 33, en ese intervalo el valor de Vo es el correspondiente a ese voltaje de fase menos un pequeo voltaje de barrera de potencial del diodo. Y de manera similar ser para los siguientes intervalos.

Figura 32. Sumatoria de voltajes en la malla del Van en el puente rectificador tipo Estrella con carga R.

Figura 33. Anlisis de seales para determinar Vo

Ahora el Voltaje promedio Vodc ser:

Despues de resolver la integral se obtiene

Con modelo ideal

Ahora el Voltaje eficaz Vorms ser:

Al resolver esta operacin en la calculadora obtenemos lo siguiente:

Con modelo ideal

Ahora como la carga es puramente resistiva entonces la Corriente promedio Iodc Ser:

Y la Corriente eficaz Iorms Ser:

Ahora el voltaje presente en cualquiera de los Diodos sera VD, Este procedimiento es exactamente el mismo que se realizo en la seccion 3 para el Rectificador trifasico tipo puente.

Ahora el Voltaje promedio VD1 sera,

-17,54V

Ahora el Voltaje eficaz VD1rms sera,



0,6863

ANALISIS MATEMATICO CON CARGA RL

Como ahora el circuito tiene una inductancia en serie con la Resistencia en la carga, como se muestra en la Figura 30. Se debe realizar un procedimiento por series de Fourier, que despues de varios desarrollos se puede encontrar la siguiente ecuacion obtenida de [3].

Como son 3 fases entonces q=3.

En donde el Voltaje promedio Vodc sera,

Y por lo tanto la Corriente promedio Iodc sera,

Para el analisis de la Corriente eficas Iorms se usara:

Para este analisis tomaremos a n=q=3 y hasta n=2q=6:



Finalmente la Corriente eficas Iorms para el circuito con carga RL sera,

Ahora el Voltaje eficas Vorms sera,



0,7806

Como ya se hallaron todos los valores significativos los podemos ordenar en una tabla como se muestra en la Tabla 6.

Tabla 6. Valores significativos calculados del Rectificador tipo Estrella.Tipo de cargaR=100R=103,8 L=0,354


Vorms (V)17,8320,28

Vodc (V)17,5420,25

Iorms (A)0,17830,1954

Iodc (A)0,17540,1952


VD1rms (V)23,325,3

VD1dc (V)-17,54-17,54

Eficiencia 96,77%99,75%

F.P0,68630,7806

En la Tabla 6 se pueden observar los valores hallados teoricamente, y comparandolos con las Tablas 4 y 5 podemos ver que no estan muy alejados en los tres casos Despues de conectar la inductancia la corriente se filtra debido a los armonicos que esta implica en la seal de corrriente y el voltaje mas o menos se mantiene igual, haciendo que el rectificador trifasico tipo Estrella se vuelva mas eficiente.

1. CONCLUSIONES

Los valores de frecuencia medidos en el laboratorio tanto en el rectificador trifasico tipo puente como en el tipo estrella, son erroneos pues dan un tercio de lo que deberian dar, debido a que el variac esta averiado; lo cual causa un desbalanceo en las fases haciendo que el ciclo de las seales no sea el correcto.

Al conectar una inductancia en serie con la resistencia en la carga, las seales de voltaje permanecen iguales pero las seales de corriente son filtradas, por lo cual podemos concluir que entre mas grande sea la inductancia en la carga mayor va a ser el filtrado de la corriente hasta que sea completamente continua.

Los valores significativos hallados matematicamente en este laboratorio son una aproximacion de los reales, puesto que no se tuvieron en cuenta voltajes como por ejemplo los de las barreras de potencial en los diodos, lo cual causa pequeas variaciones en los valores hallados. Pero de no muy grande insidencia.

REFERENCIAS

[1] Datasheet Puente rectificador SK- 82/16 (2014, Septiembre 19). [En lnea]. Disponible en: http://www.farnell.com/datasheets/1349831.pdf

[2] DANIEL W. HART. Electrnica de Potencia

[3] MUHAMAD H. RASHID. Electrnica de Potencia.

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Rectificador Trifasico en Puente y Estrella