Universidad Técnica Nacional Sede Central Alajuela – Campus CUNA Carrera de Electrónica Reporte de Laboratorio 2 del curso Laboratorio de Electrónica I “ Rectificación de la Corriente Alterna por medio del Diodo Semiconductor de Silicio” Integrantes del grupo de trabajo: Paul Lawrence Valverde González 1-0838-0591 Profesor: Ingeniero José Miguel Barrantes Müring
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Universidad Técnica Nacional
Sede Central Alajuela – Campus CUNA
Carrera de Electrónica
Reporte de Laboratorio 2 del curso Laboratorio de Electrónica I
“ Rectificación de la Corriente Alterna por medio del Diodo
Semiconductor de Silicio”
Integrantes del grupo de trabajo:
Paul Lawrence Valverde González 1-0838-0591
Profesor:
Ingeniero José Miguel Barrantes Müring
12/10/2012
III cuatrimestre de 2012
LABORATORIO No. 2: RECTIFICACIÓN DE LA CA
1. OBJETIVO GENERAL:
Comprobar el funcionamiento del diodo semiconductor de Sílice
y Germanio como rectificador de media y onda completa
2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Comprobar el comportamiento de un circuito de rectificación de
media onda utilizando un diodo de Silicio
Comprobar el comportamiento de un circuito de rectificación de
onda completa usando un diodo de Silicio.
3. 1 APLICACIONES DE LOS DIODOS: RECTIFICADOR DE MEDIA
ONDA
3.1.1 Mida la tensión AC del secundario del transformador según el
circuito No. 1. Si utiliza un transformador con derivación central,
use el terminal central con cualquiera de los extremos:
V= 6.6 VAC
¿Cuál es la tensión directa (CD) máxima que se puede obtener con
un rectificador de media onda, utilizando el transformador dado?
9.33Vp – 0.7/π = 2.74 VDC
FIGURA 1. SENAL DE CA SIN RECTIFICAR
3.1.2. Implemente el circuito No.1:
CIRCUITO No. 1
3.1.3 Mida con el voltímetro la tensión CD de la carga del circuito No.
1. (El cable negativo del voltímetro conéctelo en el punto B):
V= 2.15 VDC
3.1.4 Observe con el osciloscopio la señal en la carga del circuito No. 1.
Seleccione en su osciloscopio la escala apropiada para medir tanto
niveles en AC como en DC con respecto a la tierra y dibuje la forma de
onda tanto de AC como DC, tomar como punto de referencia el punto B.
FIGURA 2 SENAL DE CA RECTIFICADA
3.1.5. Explique por qué sale la señal con esa forma de onda?
3.1.6. Mida la tensión pico, Vp= 9.33 y obtenga la VDC=
0.318*Vp= 2.96
3.1.7. ¿Coincide aproximadamente este resultado con el obtenido en el
punto 4.1?
Si coinciden.
3.1.8. Mida el período de la señal: T= 16.70ms , obtenga la
Frecuencia de la señal= 60Hz .
3.1.9. Invierta la posición del diodo y mida la tensión en la carga
(mantenga el cable negativo del voltímetro en el punto B):
V= -2.15 VDC
3.1.10 Observe con el osciloscopio la señal en la carga (no olvide tener
el selector en DC) y dibuje la forma de onda:
FIGURA N. 3 SENAL DE CA RECTIFICADA Y FILTRADA
3.1.11. Con base al circuito No.1, coloque entre los puntos A y B un
capacitor, con los valores indicados en la siguiente tabla. ¡Tenga
cuidado con la polaridad de los capacitores, en A se coloca el +!
3.1.12 Observe con el osciloscopio (selector en DC) las señales que se
obtienen en cada caso en la carga (Lámpara) y dibuje las formas de
onda.
3.1.13 Mida la tensión de rizo para cada caso (puede utilizar el selector
en AC y disminuir los Volt/Div para hacer esta medición). El rizo se mide
en voltios pico-pico (Vpp).
3.1.14 Mida la tensión CD en la carga con el voltímetro digital y observe
el comportamiento de la luminosidad de la lámpara en cada caso:
TABLA No. 1
CAPACITOR
(F)
FORMA DE ONDA TENSIÓN DE
RIZO (Vpp)
TENSIÓN EN
LA CARGA
(CD)
100
470
1 000
3 300
3.2 APLICACIONES DE LOS DIODOS: RECTIFICADOR DE ONDA
COMPLETA CON TRANSFORMADOR CON DERIVACIÓN CENTRAL
3.2.1 Mida la tensión CA entre la terminal central del transformador y
cualquiera de los extremos del circuito No. 2.
VCA=12 voltios .
3.2.2 Implemente el circuito No. 2
3.2.3 ¿Cuál es el valor teórico de la tensión DC en la carga del circuito
No. 2?
2(16.97 Vp – 0.7)/π = 10.35 VCD.
CIRCUITO No. 2
VRL= 10.6 VCD .
3.2.4 Mida con el voltímetro la tensión CD en la carga:
VRL= 10.6 VDC . ¿Coincide con el valor teórico?
Justifique.
(VRL voltaje en la resistencia de carga)
3.2.5 El rectificador de onda completa logra convertir el fluido eléctrico
de CA a DC sin tener muchas pérdidas de tensión. La pérdida es la que
opone la resistencia dinámica de los diodos que en este caso es 1.4
voltios. Ejemplo 12vrms- 1.4 =10.6 VDC.
3.2.6 Observe en el circuito No. 2 con el osciloscopio, la señal en la
carga y dibuje la forma de onda con respecto a los valores mostrados en
la tabla No.2. Mida los siguientes valores:
Tensión pico, Vp= 16.4
Obtenga la VDC: 0.636*Vp= 10.4
Frecuencia de la señal= 120Hz
3.2.7 Explique por qué sale la señal con esa forma de onda?
La corriente pasa por la parte superior del secundario del transformador,
por el diodo superior por RL y termina en el centro del devanado del
transformador. El diodo inferior no conduce pues está polarizado en
inversa
Durante el semisiclo negativo el diodo inferior conduce. La corriente
pasa por la parte inferior del secundario del transformador, por el diodo
inferior por RL y termina en el centro del devanado del transformador.
El diodo superior no conduce pues está polarizador en inversa.
De esta manera fluido eléctrico atraviesa la carga en el mismo sentido
durante los dos siclos produciendo una corriente continua pulsante.
Coloque entre los puntos A y B del circuito No 2, un capacitor (¡Tenga
cuidado con la polaridad!), con los valores indicados en la tabla No.2,
dibuje la forma de onda de la señal en la carga y mida la tensión CD
Observe el comportamiento de la luminosidad de la lámpara:
3.3.1 Busque en el Manual de Semiconductores los datos técnicos del
puente rectificador NTE5304 ó equivalente, anótelos en el informe y
explique cada uno de ellos.
3.3.2 Implemente el circuito No. 3 utilizando el NTE5304 ó equivalente:
CIRCUITO No 3
3.3.3 ¿Cuál es el valor teórico de la tensión en la carga?
VRL= 10.35 VDC
3.3.4 Mida con el voltímetro la tensión CD en la carga:
V= 9.85 VDC ¿Son aproximados ambos valores?
Si son aproximados.
3.3.5 Observe con el osciloscopio la señal en la carga y dibuje la forma
de onda con los datos registrados en la tabla No. 3, anote los siguientes
valores:
Tensión pico, Vp= 15.8
3.3.6 Obtenga la VDC: 0.636*Vp= 10.04 ¿Coincide este valor con
el obtenido en el punto 3.2.? si coincide.
Frecuencia de la señal= 120 Hz
3.3.7 Coloque entre los puntos A y B un capacitor (¡recuerde el
cuidado que hay que tener con la polaridad!), con los valores
indicados en la tabla, dibuje la forma de onda de la señal en la carga
correspondiente, mida la tensión en la carga y observe el
comportamiento de la luminosidad de la lámpara:
FIGURA N. 4 SENAL DE CA RECTIFICADA Y FILTRADA
TABLA No.3
CAPACITOR FORMA DE ONDA
TENSIÓN DE
RIZO (Vpp)
TENSIÓN EN
LA CARGA
(CD)
Sin
Capacitor15.8 9.96
100 F7 13.25
470 F2.2 15.2
1 000 F1.2 15.30
3 300 F1 15.26
3.3.8 Mantenga implementado el circuito No.3, con el capacitor de 3
300 F y agregue otra lámpara como carga (2 lámparas). Mida la tensión
en la carga y anótela en la tabla No. 4.
3.3.9 Agregue otra lámpara (3 lámparas como carga) y repita el
procedimiento anterior.
TABLA No. 4
No. de Cargas Tensión en RL
1 Lámpara15.92
2 Lámparas15.67
3 Lámparas15.50
4. DISCUSION DE RESULTADOS
Según las formas de onda vistas en al osciloscopio del circuito
No1, el diodo elimina un semiciclo de la onda original y queda una
diferencia de potencial que recorre la carga en una sola dirección.
Los datos medidos en el punto AB del circuito No1 son 2,15 VDC y
es aproximado a un 30 por ciento del valor RMS de la fuente de
corriente alterna generada por el transformador que es de 6.6
voltios de corriente alterna.
Cuando se tomaron los datos con el multímetro para tensión en el
transformador se definió que el dispositivo da a la salida entre la
derivación central y un extremo 6.6VAC y con el rectificador se
degrada la señal a 2.74VDC, esto lo comprueba la medición con el
osciloscopio que en RMS da el resultado de 5.4V aproximadamente
según la Figura N. 2.
Con la medición de los capacitores se pudo demostrar que a
mayor capacitancia, la forma de onda se atenuaba en función de
su amplitud, esto hace que los valores de tensión según la tabla
N.3 denotaran una forma de onda cada vez con menos amplitud.
Se determino que la forma de onda senoidal se determina por la
polaridad directa del diodo ya que con base en las mediciones del
osciloscopio según la figura N2 y las formas de ondas
determinadas a partir de la tabla N.3, el diodo no conduce según
su polaridad inversa, de esta forma solo se muestran semiciclos
positivos.
Las lámparas siempre tuvieron un nivel de luminosidad parecido y
esto se comprueba con base en la medición de tensión que se
muestra en la tabla N.4 donde se puede observar que los datos
varían en el orden de centésimas de Volt.
Según la Fig. N4 se puede analizar que el circuito mas efectivo para rectificar la corriente alterna es el N.3 ya que es un puente de diodos en donde existen dos diodos que rectifican los pulsos
positivos y cuando la corriente es negativa se tienen otros dos que manipulan el pulso negativo.
5. CONCLUSIONES
Podemos transformar corriente alterna en corriente directa de una
calidad regular a partir del uso de un solo diodo sea este de silicio
o germanio.
Si rectificamos una señal alterna con un diodo el resultado será
cerca de una tercera parte de su valor en corriente directa.
Determinamos que basados en la forma de onda del osciloscopio
N2, si se conecta a un transformador un solo diodo, este rectificara
medio ciclo de la onda senoidal. A esto se le conoce como
rectificador de media onda.
Comprobamos que con un puente de diodos se rectifican los
pulsos tanto negativos como positivos de la onda de corriente
alterna, sin embargo se necesitan capacitores que filtren el rizo y
determinen una forma de onda mas plana o Directa.
Con el aumento de capacitancia de los elementos capacitivos, se
pudo observar en el osciloscopio que la forma de onda va
atenuándose en forma proporcional a la magnitud en
microfaradios de los mismos.
Los diodos de silicio son efectivos para rectificar la corriente
alterna y utilizarlos en dispositivos electrónicos que alimenten los
circuitos internos de dichos elementos electrónicos
El cuadro de diodos o puente de diodos son 4 diodos dispuestos en
parejas a la salida de un dispositivo que generalmente es un
transformador y que rectifican la corriente alterna tanto en los
pulsos positivos y negativos, sin embargo necesitan de otros
dispositivos que filtren de manera efectiva los risos o pulsos
resultantes de ese proceso de rectificación como los capacitores
para poder generar una señal totalmente constante en el tiempo.
6. BIBLIOGRAFIA
1. García Álvarez, J.A. E. (2004-2012), “Así funcionan los diodos. Rectificación de la Corriente alterna (C.A.), empleando semiconductores” [en línea] disponible en: http//: www.asifunciona.com/fisica/af_diodos/af_diodos_8.html, última actualización abril de 2012.
2. Boylestad, R. (2009), “Electrónica: Teoría de circuitos y Dispositivos electrónicos 10° Edición”. México, Prentice Hall. El Diodo rectificador.
3. Wikilibros (2012), “Funcionamiento del diodo rectificador de Corriente Alterna”, [en línea], disponible en: http://es.wikibooks.org/wiki/Funcionamiento_del_diodo_rectificador.
3.1
4. ANEXOS
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
La rectificación es un proceso mediante el cual pasamos de C.A. a C.C.
mediante la utilización de diodos. El tipo más básico de rectificador es el
rectificador de ½ onda que veremos a continuación
En la figura se muestra el circuito para realizar el circuito rectificador
de ½ onda.
Circuito rectificador de ½ onda.
Onda de entrada al circuito
certificador
Onda de salida del circuito
rectificador
Durante el primer semiciclo la polaridad de la entrada es
negativa y el diodo se comporta como un circuito abierto
(polarización inversa) la corriente entonces es cero y no