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Como hacer una fuente Analógica para un motor de 24 V a 2 A
nota:4.2 ...

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Diseño fuente de alimentación

Felipe Leon, Iris Barrera, Luis Duarte Febrero 2019. Universidad de la Salle. Ingeniería eléctrica. Electrónica análoga.

Abstract en esta práctica se pretende mostrar el funcionamiento de una fuente de alimentación regulada para el control de un motor de 24 a 2 A, para así comprobar el rendimiento de un rectificador, así mismo su potencia aparente entre otras.

This practice is intended to show the operation of a regulated power supply for the control of a 24 to 2 A motor, in order to see the performance of a rectifier, as well as its apparent power among others.

Tabla de Contenidos Capítulo 1 Introducción. 4 Título 2…………………………... 1 Título 2…………………………... 1 Título 3…………………………... 1 Título 3…………………………... 1 Capítulo 2 Figuras y tablas. 2 Título 2………………………….... 2 Título 3.…………………………... 2 Título 3.…………………………... 2 Capítulo 4 Resultados y discussion. 5 List of References. 6 Apéndice. ………………………….7 Vita.……………………………….. 8

Introducción: Una fuente regulada es aquella que permite mantener el voltaje DC constante, ante las variaciones de carga conectada a ella, E una medidade la capacidad de lla Fuente de VoltajeDC de mantener constante su voltaje de salida cuando varía el valor del voltaje AC aplicadoa la entrada del rectificador. En esta práctica se pretende mostrar el funcionamiento de una fuente de alimentación regulada para el control de un motor de 24 a 2 A, para así comprobar el rendimiento de un rectificador, así mismo su potencia aparente entre otras. Objetivo General a. Diseñar una fuente de alimentacion regulada variable para controlar un motor DC de 24V /2Amp. Objetivos Específicos Comprobar las características de FF, FR, TUF y rendimiento de un rectificador. Determinar la potencia aparente del transformador a utilizar Comprobar el valor del rizado colocando un filtro a la salida del rectificador. Seleccionar los diodos consultando la ficha técnica de datos del fabricante. Seleccione el regulador adecuado para que cumpla con características del problema planteado Marco teórico a. b. c. d. e.

Figura 1. Partes de una fuente regulada. Transformador:

Se denomina transformador a un dispositivo electromagnético (eléctrico y magnético) que permite aumentar o disminuir el voltaje y la intensidad de una corriente alterna manteniendo constante la potencia (ya que la potencia que se entrega a la entrada de un transformador ideal, esto es, sin pérdidas, tiene que ser igual a la potencia que se obtiene a la salida). Aunque el transformador aumente la tensión de un lado a otro (del primario al secundario) el producto de la V x I, que es la potencia, permanece constante. Recuerda: Potencia = Tensión x Intensidad

Figura 2. Esquemático del transformador. Un regulador de tensión (a veces traducido del inglés como regulador de voltaje) es un dispositivo electrónico diseñado con el objetivo de proteger aparatos eléctricos y electrónicos sensibles a variaciones de diferencia de potencial o voltaje y ruido existente en la corriente alterna de la distribución eléctrica.

Figura 3. Regulador LM317 Los reguladores de tensión están presentes en las fuentes de alimentación de corriente continua reguladas, cuya misión es la de proporcionar una tensión constante a su salida. Un regulador de tensión eleva o disminuye la corriente para que el voltaje sea estable, es decir, para que el flujo de voltaje llegue a un aparato sin irregularidades. Esto, a diferencia de un "supresor de picos" el cual únicamente evita los sobre voltajes repentinos (picos). En esta práctica se observará el comportamiento de los reguladores de tensión LM317 y el LM337.

Regulador de voltaje LM317 El regulador de voltaje LM317 es un dispositivo de tres pines muy fácil de utilizar. En su configuración más reducida basta con un par de resistencias para obtener el voltaje que deseas (aunque, como verás, es conveniente añadir unos cuantos componentes extra con el fin de mejorar la salida que te proporciona el regulador de voltaje LM317). Las virtudes del LM317 no acaban ahí. Además de lo sencillo que resulta utilizarlo, tiene su propio sistema de protección en caso de que se supere la corriente máxima de salida de este componente (1.5A) o se exceda su temperatura de trabajo (recuerda que en los dispositivos de este tipo suele ser útil utilizar disipadores). Como te puedes imaginar, se trata de uno de los componentes más habituales en cualquier laboratorio de electrónica. Esto no se debe simplemente a su uso como regulador de voltaje. Con el LM317 puedes construir: reguladores de voltaje variables, reguladores de niveles lógicos, reguladores de corriente, seguidores de potencia, etc. Como se trata del primer post dedicado a este dispositivo, antes de empezar con el montaje te voy a mostrar las características básicas del LM317, para que te hagas una idea de los circuitos en los que puedes utilizar este elemento: • Tensión de salida desde 1.2V hasta 37V. • Tolerancia del voltaje de salida del 1%. • Corriente de salida de hasta 1.5A. • La limitación de corriente no depende de la temperatura. • Protección contra el ruido a la entrada (RR= 80dB). Una fuente de voltaje es un circuito como él esté que puede proporcionar un voltaje y corriente constantes. Para este propósito el circuito LM317 requiere de una fuente de voltaje de ingreso. Por ejemplo, la diferencia entre la entrada y la salida del regulador LM317 debería ser mínimo de 3V y máximo de 40V. El regulador de voltaje LM317 tiene la característica de tener una configuración variable. Esta fuente regulable es controlada vía una resistencia variable. Rectificador de onda completa La principal función de una fuente de voltaje es la de suministrar la potencia que la carga necesita. Por ejemplo, un motor de corriente directa de 4.5V a 1A, requerirá al menos una fuente que pueda suministrar 4.5W de forma continua. Recordemos que la P = VI. En la siguiente imagen se muestra un ejemplo de una fuente de alimentación regulable Tensión nominal (Vref) de 1.25V. l puente rectificador de onda completa es un circuito electrónico utilizado en la conversión de una corriente alterna en continua. Este puente rectificador está formado por 4 diodos. Existe una configuración en donde se tiene se le conoce de media. El rectificador de onda completa,

tiene 4. Recordemos antes que nada, que el diodo, se puede idealizar como un interruptor. Si el voltaje es positivo y mayor que el voltaje en directa, el diodo conduce. Recordemos que el voltaje en directa de un diodo de silicio está sobre los 0.7V. Si el diodo está polarizado en inversa no conduce. Gracias a esto podemos generar dos caminos de nuestro puente rectificador de onda completa. Uno para la primera mitad del periodo, que es positiva y otro para la segunda, que es negativa. Para la siguiente figura, podemos observar que para la primera mitad del periodo, el diodo D1 denaria pasar el voltaje, mientras que el diodo D2 no. El voltaje que pasa a través de la carga, regresa a través de la net 0 (GND), en donde pasará por D3 debido a que D2 tiene un voltaje en el cátodo por lo que no se polariza. Para la segunda mitad del periodo, D2 y D4 son los que conducen para la parte negativa.

Figura 4. forma de onda del rectificador. Filtro: Las interferencias electromagnéticas (EMI) siempre han sido un problema para los periféricos de los ordenadores personales. Por ello, la mayoría de ellos suelen llevar algún tipo de filtro EMI para contrarrestarlas. Sin embargo, son los auriculares los que más pueden sufrir de sus efectos. En este tutorial vamos a hablar de este tipo de interferencias y su efecto en auriculares. Las interferencias electromagnéticas se generan siempre que una carga eléctrica atraviesa un campo magnético. Y, dado que todo componente eléctrico o electrónico es capaz de generar un campo magnético, es importante que se disponga de algún tipo de medio para proteger la salud de las señales electrónicas que viajan por los conductores. Esto es debido a que este tipo de interferencias, recibidas de manera continua, pueden ser capaces de degradar un circuito impreso o, incluso, interrumpir la corriente de datos dentro de un ordenador, es fundamental que los fabricantes tomen medidas para evitarlas en lo posible. Hay que también tener en cuenta que, en un ordenador personal, el componente que puede ser más propenso a generar este tipo de interferencias es la fuente de alimentación. Es por eso que, en su interior ya ser suele venir instalado un filtro EMI que evita que éstas viajen al exterior de la fuente. Pero, por otro lado, no son solo los componentes internos de un ordenador los que pueden generar estas interferencias electromagnéticas, porque otros aparatos electrónicos, como los teléfonos móviles, también suelen ser fuente de problemas. Esto último es algo que podéis comprobar, acercando un teléfono móvil a un cable de sonido que no esté correctamente aislado.

Figura 5. Forma de onda del filtro.

Filtro 6. Esquema del filtro EMI. Procedimiento

Y =

P DC P RM S

FF =

V RM S V DC

√

FF2 − 1

FR =

T UF = V

V

NB

=

V2 DC RL V M AX 2 RM S * RL

I CC FC

C=

V CC = V P ICO −

I CC F V NB V BN 2

Resistencia de carga. V Pico inverso= 41.76 V V RM S = 29.52 V F .F = 1.57

F R = 1.21

I= 2,04 A

V

DC

P DC = 18.40 W P RMS = 40.47 W T U F = 0.66

η = 0.47 Capacitor T = 16.66ms C =

16.66 13

= 26.33 V

= 1281 uf V CC = 39.67 V

V RL = 24.66 V

V DC = 23.49

F .F = 1.43

F R = 1.02

T UF = 0.29

Cálculos del disipador V

DC

= 26.33 V

I = 2.04 A

P = 41.22 W

T MAX = 125° C ≫ 100° C

T ambiente = 14° C T M AX = 100° C − 14° C = 86°C T M AX / P =

86° C 41.22 W

°

= 2 .08 WC

η = 0.47

Simulación con RL

Simulación con C

Simulación con el regulador

Tabla 1. Valores obtenidos. Con carga Resistiva

Valores calculados

Valores tomados en el simulador

Voltaje Vs - eficaz

60.05 V

63.14 V

Voltaje - pico

41.76 V

44.65 V

Voltaje - medio

20.88 V

22.32 V

Voltaje - eficaz

29.52 V

31.57 V

Voltaje - ac

20.86 V

19.67 V

Voltaje pico Inverso en el diodo

-41.76 V

- 44.65 V

Corriente - pico

2.88 A

2.90 A

Corriente - media

1.44 A

1.45 A

Valores medidos

Corriente - eficaz

2.04 A

2.05 A

Tabla 2. Datos simulación y cálculos Con carga Resistiva

Valores calculados

Valores tomados en el simulador

Factor de forma

1.43

1.46

Factor de rizado

1.02

1.06

Potencia DC en la carga

34.03 W

40.51 W

Potencia RMS en la

72.61 W

83.05 W

0.47

0.49

0.66

0.69

carga

Rendimiento del rectificador

Factor de utilización del transformador

Tabla 3. valores del condensador. Con C1

Valores calculados

Valores tomados en el

Valores medidos

simulador

Vcc

39.67 V

42.42 V

Vrizado-pp

4.17 V

4.46 V

Valores calculados

Valores tomados en el

Tabla 4. datos para filtró Con C1/2

simulador

Vcc

40.72 V

43.53 V

Valores medidos

Rizado-pp

2.08 V

2.23 V

Conclusiones: ● La corriente eficaz por el diodo es mayor que la corriente eficaz por la carga (que para un rectificador con bajo rizado esa aproximadamente igual a la corriente media). Esto se debe a que la fuente no está cargada siempre con la misma resistencia ● Si el capacitor es grande significa menos rizado, pero aúncumpliéndose esta condición, el rizado podría ser grande si la resistencia de carga es muy pequeña (corriente en la carga es grande). ● El capacitor ayuda a disminuir el factor de rizado. ● y para un rectificador tipo puente y de tap central(onda completa) la frecuencia es 2 veces la de entrada f=2f ● La corriente eficaz por el diodo es mayor que la corriente eficaz por la carga (que para un rectificador con bajo rizado esa aproximadamente igual a la corriente media). Esto se debe a que la fuente no está cargada siempre con la misma resistencia...