Rectificador trifasico media onda PDF

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PARÁMETROS DE RENDIMIENTO DE UN
RECTIFICADOR TRIFÁSICO DE MEDIA ONDA....

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1 1 Jairo Andrés Rodríguez Sánchez, Jhoiner Smith Rojas González, Carlos Salazar Villarreal, Álvaro Callejas López, PARÁMETROS DE RENDIMIENTO DE UN RECTIFICADOR TRIFÁSICO DE MEDIA ONDA. Universidad Santo Tomas.

PARÁMETROS DE RENDIMIENTO DE UN RECTIFICADOR TRIFÁSICO DE MEDIA ONDA. Jairo Andrés Rodríguez Sánchez (2182690)Jhoiner Smith Rojas González (2181204) Carlos Enrique Salazar Villarreal.(2174277),Álvaro David Callejas López. (2174253) DIVISIÓN DE INGENIERÍAS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA ELECTRÓNICA DE POTENCIA

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nombre de armónicos. Dando así una reconstrucción con ondas sinusoidales de la señal entregada por el rectificador II. ● ● ●

COMPETENCIAS

Encontrar los parámetros de rendimiento de cualquier rectificador Hallar las series de Fourier de un rectificador Decidir cuál rectificador puede tener un rendimiento mejor dependiendo de los parámetros hallados III.

MARCO TEORICO

El rectificador trifásico o convertidor trifásico es un dispositivo electrónico capaz de convertir la corriente de entrada en salida de corriente continua, utilizando un dispositivo semiconductor capaz de manejar una gran potencia como diodos, tiristores, válvulas de mercurio (utilizadas hace más de 100 años), entre otros . La corrección trifásica cumple la misma función que un rectificador monofásico, con la diferencia de que el rectificador es alimentado por una fuente trifásica, por lo que son más eficientes y pueden manejar grandes potencias, ya que en su salida son menos rizadas.

Universidad santo Tomás de Aquino 1

Resumen — En el siguiente laboratorio simulara un sistema de rectificación trifásica de media onda con el fin de entender sus implicaciones, necesidades y ventajas a primera vista del uso Abstract— In the next laboratory, the non-destructive method will show the characteristic of reverse recovery time in a power diode, this property is found in any power diode today given its tendency to organize charges in a polarization. Palabras De Referencia: Rectificador: Aparato que convierte una corriente eléctrica alterna en corriente continua. Trifásico: Que tiene tres corrientes eléctricas alternas iguales, procedentes del mismo generador, cuyas fases respectivas se producen a la distancia de un tercio de período.

 I.

INTRODUCCIÓN

Se presenta un informe con los cálculos de rendimiento para un rectificador trifásico de media onda, con el cual se busca tener una visión más amplia de su uso y las ventajas que podría tener frente los demás rectificadores. Además las ondas periódicas no sinusoidales se pueden descomponer en suma de una serie de ondas sinusoidales de diferentes frecuencias que reciben el 1

Figura 1. Salida rectificador trifásico medio puente estudiado. Fuente: Autor IV.

PROCEDIMIENTO

Como primer procedimiento se halla los parámetros de rendimiento de los rectificadores, con esto encontramos aspectos como: el factor de rizo, factor de cresta, Voltaje de pico inverso, factor de forma, factor de utilización de transformación y su eficiencia. Tomando en cuenta que las señales trifásicas de entrada son: V 1 = V p sin sin (wt)

V 2 = V p sin sin (wt − 120°) V 3 = V p sin sin (wt − 240°) Estas señales estan simuladas en la Figura 1 donde la señal de salida es la señal de color negro que es el voltaje que ve la carga. Con esta señal empezamos a hallar los parámetros de rendimiento Donde el factor de rizo es:

2 1 Jairo Andrés Rodríguez Sánchez, Jhoiner Smith Rojas González, Carlos Salazar Villarreal, Álvaro Callejas López, PARÁMETROS DE RENDIMIENTO DE UN RECTIFICADOR TRIFÁSICO DE MEDIA ONDA. Universidad Santo Tomas. 2 2 −V dc = √V rms V dc

V ac V dc

FR =

Ecuacion del factor de rizo [1] Aunque una opcion que facilita mas los calculos de factor de rizo es:

V rms =

F R = √F F − 1 2

Segunda ecuacion del factor de rizo [2] Dada la ecuacion anterior se haya el factor de forma, que biene dado por la siguiente ecuacion. FF =

V rms V dc

Se sabe que el el Vdc se encuentra hallando el promedio de la señal con la siguiente ecuacion. V dc =

1 T

3 T

5T /12

∫

V p 2Sen2 (ωt) dt

T /12 5T /12

3V p2 2T

∫

(1 − Cos (2ωt))dt

T /12

Resolviendo esta ecuación: V rms =

√

V rms =

Ecuacion de factor de forma [3]

√ √

V rms =

3V p2 2

√

[ 31 − 4π1 (Sen(300°) * S en(60°)]

3V p2 2

[

1 3

+

√3 4π

]

= 142.6686 [V]

Resultado del voltaje Vrms, Ecuacion [7] Con estos valor se puede hallar el factor de forma, para hallar el factor de rizo:

∫ f(t)dt

FF =

T

V rms V dc

= 1.0165

Ecuacion de Valor promedio en D.C [4]

Resultado del Factor de forma, Ecuacion [8]

Pero al ser una señal periodica que por cada periodo se repite 3 vecez se divide el periodo en tres y no queda de la siguiente manera(tomando en cuenta que los limites de la integral tomasdos son de 30° y 150°, convertidos en rad/s)

F R = √F F 2 − 1 = 0.1824

V dc =

3V p T

5T /12

∫ Sen (wt) dt

T /12

Resolviendo la integral quedo de la siguiente manera V dc =

−3V p 2π

Si tomamos este factor de rizo como un porcentaje, tenemos un 18.24% de rizado del la señal de alterna Con estos valores podemos hallar el rendimiento la eficiencia de el rectificador.Hallando la potencia en DC que es lo que se rectifico(Salida) y el valor de la potencia Rms.

[Cos (150°) − C os(30°)]

2

P DC =

V dc = Donde

Resultado del Factor de rizo, Ecuacion [9]

3√3V p 2π

V dc =

= 140.34[V ]

Resultado del Vdc, Ecuacion [5] Ahora se busca el valor Vrms de la señal que se halla con la siguiente ecuacion: V rms =

√

1 T

∫ f (t)

Rc

Ecuacion de la potencia DC [10]

Vp = 120 √2 = 169.7[V ] 3√3V p 2π

( 2π3√3 ) *V p 2

2

P Rms =

3√3 8π

2

Rc

Con estos dos valores podemos hallar la eficiencia ɳ=

P DC P rms

* 1 00

Ecuacion de la Eficiencia [12]

Ecuacion del valor Vrms [6] Al igual que con el voltaje Vdc se toman los mismos parámetros para describir la señal

1 2

Ecuacion de la potencia Rms [11]

dt

T

[ + ]*V p

2

ɳ=

(32π√3) 100 = 96.77% [ 12 +38π√ 3] *

3 1 Jairo Andrés Rodríguez Sánchez, Jhoiner Smith Rojas González, Carlos Salazar Villarreal, Álvaro Callejas López, PARÁMETROS DE RENDIMIENTO DE UN RECTIFICADOR TRIFÁSICO DE MEDIA ONDA. Universidad Santo Tomas.

Resultado de la eficiencia, Ecuacion [13] Luego de esto se halla el factor de uso del trasformador V*A

Con el voltaje y la corriete Rms, esta ultima se halla de la misma forma que el VRms.Queda de la siguiente manera(aclarando que se toma solo una linea por eso el periodo no se divide en 3, dado a que el la corriente del trasformador)

√

FC =

Vp R

Vp R

0.8406

= 1 .1896

P DC

TUF =

I rmsT =

Ecuacion del Factor de cresta [19]

1 T

∫ f (t)

2

Por ultimo el voltaje de pico inverso que cae en los diodos, el ual nos indica el voltaje que puede llegar a tener el diodo cuando esta en inverso.

dt

T

Ecuacion del valor IrmsT [14] De esta manera I rmsT =

√

1 T

5T /12

∫

Ip 2Sen 2 (ωt) dt

T /12

Se llega a este resultado I rmsT =

√

[

Ip2 2

1 3

+

√3 4π

]

Figura 2.Esquema de diodo 1 conduciendo y los diodos 2 y 3 están en inverso. Fuente: Autor

I rmsT = 0.48536 Ip = 0.48536

Vp R

Resultado de la corriente en el transformador, Ecuacion [15] El voltaje del transformador toma las tres lineas y se halla 3V p

VT = √ 2 Ecuacion del voltaje del transformador [16] Con estos resultdos se obtiene el V*A VA=

3V p √2

* 0.48536 TUF =

TUF =

Vp R

(3√3 2π )

= 1.029

V p2 R

2 V p2

V AB = V p(Cos (0°) − j Sen(0°)) − V p(Cos (120°) − j Sen(120°)) V AB = V p

[

]

3 √3 2, 2 j

V AB = √3V p < 30°

2

1.029

= 0 .6743

Ecuacion del Factor de utilizacion del transformador [17] Si obtenemos la inverza de este valor, nos indica el tamaño de l tranformador: T U F −1 = 1.483 Tamaño del transformador [18] Para escoger los diodos a usar se halla el factor de cresta FC =

V 1 = V p < 0° V 2 = V p...