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Capítulo 13 Circuito de Potencia
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Capítulo 13
Circuito de Potencia
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Capítulo 13 Circuito de Potencia
13.1 Introducción
En la Fig. 13.1 se muestra el sistema de diagrama de bloques de un circuito de
potencia (circuito fuente). Generalmente un circuito alimentador se compone de
un transformador fuente, un circuito rectificador y un circuito filtro. El
transformador convierte la tensión alta AC en corriente más baja AC. El circuito
rectificador convierte esta baja corriente AC en corriente pulsante DC. Por lo
general el rectificador se puede dividir en rectificador de media onda, de onda
completa y rectificador de puente. Estas tensiones pulsantes DC se pueden
convertir como tensión DC mediante el circuito filtro.
Transformador de
tensión
Circuito
rectificador
Circuito
filtro
Fig. 13.1 Sistema de diagrama de bloques de un circuito de potencia
13.2.1
Transformador de Potencia
Para la mayoría de los instrumentos electrónicos, la tensión de la red es
demasiado alta. Esta es la razón por la cual los instrumentos electrónicos
tienen incorporado un transformador, que reducen de manera adecuada la
tensión AC a tensiones más bajas para que funcionen los diodos y transistores.
La Fig. 13.2 muestra un ejemplo de un transformador. El arrollado o bobina de
la derecha se le llama arrollado primario, y al de la izquierda se le llama
arrollado secundario. La cantidad de vueltas del arrollado primario se le
denomina como N1, y al del secundario como N2. Las líneas verticales entre
las dos bobinas indican que éstas están arrolladas alrededor de un núcleo.
Para este tipo de transformador, el coeficiente de acoplamiento es cercano a 1,
lo que significa que es un acoplamiento muy ajustado; en otras palabras, el
flujo inducido por la bobina primaria cruza totalmente a la bobina secundaria.
La tensión inducida en la bobina secundaria es:
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Fig. 13.2 – Transformador sin carga
En la Fig. 13.3 se aprecia una resistencia de carga conectada en el
secundario. Como hay tensión inducida en la bobina secundaria, existe
también una carga de corriente. Si fuese un transformador ideal (K = 1), y si
no hubiera pérdida de potencia en las bobinas y el núcleo, entonces la
potencia de salida sería igual a la potencia de entrada:
La ecuación anterior se puede cambiar como:
que lo sabemos de la Ecuación (13.1).
Otra expresión sería:
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Fig. 13.3 – Transformador con carga
Ejemplo 13.1. Se tiene un transformador para reducir tensión cuya relación
de vueltas es de 4:1. Si la tensión en la bobina primaria es de 120 V rms,
¿Cuál es la tensión en la bobina secundaria?
Respuesta: Dividiendo la tensión en la bobina primaria entre 4 se obtiene la
tensión en la bobina secundaria:
Ejemplo 13.2. Se tiene un transformador para reducir tensión cuya relación
de vueltas es de 4:1. Si la tensión en la bobina secundaria es 1 A raíz
mínima cuadrática, ¿cuál es la corriente en el primario?
Respuesta: De la Ecuación (13.3):
13.2.2
Circuito Rectificador de Media Onda
Sabemos que un diodo es conductor solamente en una dirección. Utilizando
esta característica podemos diseñar un circuito rectificador, que lo llamamos
circuito rectificador de media onda.
Con la Fig. 13.4 se describe el principio de operación de uno de estos circuitos.
La Fig. 13.4(a) muestra que una fuente de CA pasa por el diodo y luego se
conecta a la resistencia de carga. Analicemos la forma en que la tensión
cambia durante un ciclo.
Cuando la onda senoidal es la media señal positiva, el diodo se encuentra bajo
polarización directa. Generará la corriente para cargar la resistencia, como se
aprecia en la Fig. 13.4(b). La corriente inducirá la caída de tensión en la
resistencia de carga, y esta caída será la misma que la mitad positiva de la
señal de entrada.
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(a) Circuito rectificador de media onda
(b) Medio ciclo positivo
( c ) Medio ciclo negativo
(d) Ondas de salida del circuito rectificador de media onda
Fig. 13.4 – Operación del circuito rectificador de media onda, donde el diodo se
considera como un diodo ideal.
Cuando la señal de entrada se encuentra en el medio ciclo negativo, no hay
corriente circulando a través del diodo por que está bajo polarización negativa.
Por lo tanto, la caída de tensión en la resistencia de carga es de 0V, como se
muestra en la Fig. 13.4(c). Finalmente, la tensión en la resistencia de carga RL
será únicamente la mitad positiva del ciclo de entrada de la tensión AC. El
resultado será la tensión pulsante de CD como se ve en la Fig. 13.4(d), que es
el resultado del rectificador de media onda.
Periodo
La frecuencia de la señal de media onda es igual a la frecuencia AC de 60 Hz.
El Periodo es el recíproco de la frecuencia; y por lo tanto el periodo de la señal
de media onda es:
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Este es el tiempo que transcurre desde el inicio del medio ciclo positivo hasta el
inicio del siguiente medio ciclo positivo. Cuando se usa el osciloscopio para ver
la señal de media onda, se sabe cómo medir el periodo T .
Valor DC o valor promedio
Si se conecta un voltímetro de DC en la resistencia de carga, como en la Fig.
13.4, indicará la tensión de Vm / DC, que se puede escribir como:
Vdc = 0.318 Vm
(13.4)
Donde Vm es la tensión pico de la señal de media onda en la resistencia de
carga RL. Por ejemplo, si la tensión de pico es de 34 V, entonces el voltímetro
DC dará una lectura de:
Vdc = 0.318 (34V) = 10.8 V
Esta tensión DC a veces se le llama valor promedio de la señal de media onda,
debido a que el valor leído en el voltímetro es el valor promediado de todo el
ciclo.
Fig. 13.5 – Valor promedio de la salida del rectificador de media onda
Ejemplo 13.3. ¿Cuál es el valor DC promedio de la onda de tensión en la Fig.
13.6 de un rectificador de media onda?
Respuesta: Vdc = 0.318 Vm = 0.318 x 100V = 31.8 V.
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Fig. 13.6
13.2.3
Circuito Rectificador de Onda Completa
La salida central del transformador que se muestra en la Fig. 13.7 sirve para
conectar dos diodos con el arrollado secundario del transformador. Las señales
de salida provienen del acoplamiento del transformador al arrollado secundario
de la salida central del transformador.
Salida central
Fig. 13.7 – Rectificador de onda completa en la salida (tap) central
En la Fig. 13.8(a) se muestra la polaridad de la bobina secundaria cuando la
tensión de entrada se encuentra en la mitad positiva del ciclo. En esta
condición, el diodo superior D1 está con polaridad directa, y el de abajo, D2,
con polaridad inversa. La corriente fluye a través de D1 y de la resistencia de
carga RL según la dirección de la flecha.
En la Fig. 13.8(b) se muestra la polaridad de la bobina secundaria cuando la
tensión de entrada se encuentra en la mitad negativa del ciclo. En esta
condición, el diodo superior D1 está con polaridad inversa, y el de abajo, D2,
con polaridad directa. La corriente fluye a través de D2 y de la resistencia de
carga RL según la dirección de la flecha.
Para los medios ciclos positivo y negativo de un ciclo completo de entrada, la
corriente de salida fluye a través de la resistencia de carga RL siempre en la
misma dirección. Por lo tanto, la tensión en la resistencia de carga RL es la
tensión DC del rectificador de onda completa.
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(a) En el medio ciclo positivo, D1 tiene polarización directa y D2 inversa
(a) En el medio ciclo negativo, D1 tiene polarización inversa y D2 directa
Fig. 13.8 – Operación básica de un circuito rectificador de onda completa en
derivación central del transformador. Nota: La corriente que fluye por la
resistencia de carga va siempre en la misma dirección durante todo el ciclo de
entrada.
Periodo
La frecuencia del rectificador de onda completa es dos veces la frecuencia de
la tensión de entrada AC. En la Fig. 13.9, las ondas del rectificador se repiten
después de la mitad de la tensión primaria.
Aquí, el periodo de la tensión AC es:
Por lo tanto, el periodo de la tensión en la resistencia de carga RL es:
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La frecuencia de la tensión en la resistencia de carga RL es:
Esto significa que la frecuencia de salida (out) es dos veces la frecuencia de
entrada (in). En forma simbólica, se expresa:
fout = 2 fin
Valor DC o valor promedio
Si se conecta un voltímetro de DC en la resistencia de carga, como en la Fig.
13.7, indicará la tensión de 2Vm / DC, que se puede escribir como:
Vdc = 0.636 Vm
(13.6)
donde Vm es la tensión pico de la señal de onda completa en la resistencia de
carga RL. Por ejemplo, si la tensión de pico es de 17 V, entonces el voltímetro
DC dará una lectura de:
Vdc = (0.636) (17V) = 10.8 V
Esta tensión DC a veces se le llama valor promedio de la señal de onda
completa, debido a que el valor leído en el voltímetro es el valor promediado de
todo el ciclo.
Fig. 13.9 – Valor promedio de señal de salida de rectificador de onda completa
Ejemplo 13.4. Si el rectificador de onda completa de la Fig. 13.7 tiene una
tensión de entrada de 240Vrms y una frecuencia de 50 Hz, y la relación de
vueltas para la reducción de tensión es de 8:1, ¿cuál es la carga de la tensión?
¿Cuál es la frecuencia de salida?
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Respuesta: La tensión pico primaria es:
La tensión pico secundaria es:
La tensión de carga es:
La frecuencia de salida es:
13.2.4
Circuito Puente Rectificador
En el circuito puente rectificador de onda completa hay cuatro diodos, como se
muestra en la Fig. 13.10(a). Cuando la entrada está en el medio ciclo positivo
(Fig. 13.10(a)), D1 y D2 están bajo polarización directa, y las direcciones que
llevan las corrientes son como se muestra en la figura. La tensión en la
resistencia de carga RL es la misma que la tensión en la mitad positiva del
ciclo. Los dos diodos D3 y D4 están bajo polarización inversa.
Cuando la entrada se encuentra en la mitad negativa del ciclo (Fig. 13.10(b)),
D3 y D4 están bajo polarización directa. El flujo de corriente a través de la
resistencia de carga RL tiene la misma dirección que en la mitad positiva del
ciclo. En el ciclo negativo, los dos diodos D1 y D2 están bajo polarización
inversa. Por lo tanto, existe tensión de salida del rectificador de onda completa
en los dos terminales de carga de la resistencia RL.
(a) en el medio ciclo positivo, D1 y D2
están bajo polarización directa y
conducen corriente. D3 y D4 están
bajo polarización inversa.
(b) en el medio ciclo negativo, D3 y
D4 están bajo polarización directa y
conducen corriente. D1 y D2 están
bajo polarización inversa.
Fig. 13.10 – Operación de circuito rectificador puente de onda completa
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Capítulo 13 Circuito de Potencia
Periodo
El periodo del circuito rectificador puente es igual al del circuito rectificador de
media onda. La frecuencia de salida es dos veces la frecuencia de entrada. En
forma simbólica, se expresa:
fout = 2 fin
(13.7)
Valor DC o valor promedio
De igual manera, la tensión del puente rectificador es:
Vdc = 0.636 Vm
13.2.5
(13.8)
Circuito Filtro
En aplicaciones de suministro de tensión, generalmente se convierten los 60
Hz de AC (el generador AC tiene tensión de tres fases y tres conductores) en
tensión DC. La salida de pulso DC de media onda y la salida de onda completa
de 120 Hz necesitan ser “filtrados” para eliminar los grandes cambios de
amplitud de la tensión. En la Fig. 13.11 se explica este concepto y se muestra
la suavidad de la tensión de salida. Primero, la salida del rectificador de onda
completa se conecta al terminal de salida del filtro, y se obtiene una salida casi
constante de DC.
Rectific.
Filtro
Fig. 13.11 – Circuito filtro para suministro de tensión
13.2.5.1 Filtro Con Entrada Capacitiva
En la Fig. 13.12 se muestra un circuito rectificador de media onda con filtro de
entrada capacitiva, donde RL es la carga de la resistencia. Emplearemos el
rectificador de media onda para explicar el principio de funcionamiento del filtro
y ampliar el concepto al rectificador de onda completa.
En el primer cuarto del ciclo de entrada, el diodo está bajo polarización directa.
El capacitor se carga hasta que caiga la tensión de entrada menos la tensión
del diodo, como se muestra en la Fig. 13.12(a). Cuando la tensión de entrada
es menos que la tensión pico, como se muestra en la Fig. 13.12(b), el capacitor
mantiene la tensión de carga y pone al diodo bajo polarización inversa. Más
tarde, el capacitor comienza a descargara a través de la resistencia R 1 y bajo la
constante de tiempo RLC. Entre mayor sea esta constante, la descarga será
menor.
Capítulo 13 Circuito de Potencia
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En el cuarto de ciclo positivo al inicio del siguiente ciclo, si la tensión de entrada
excede la tensión del capacitor más la caída de tensión del diodo, entonces el
diodo estará bajo polarización directa, como se muestra en la Fig. 13.12(c).
(a) Se inicia la descarga (diodo bajo polarización directa)
(b) La descarga se inicia después del pico del medio ciclo (diodo bajo
polarización inversa). La descarga se realiza por RL.
( c) Se carga de nuevo hasta la tensión pico (diodo bajo polarización directa)
Fig. 13.12 – Circuito de media onda con filtro de entrada capacitiva
13.2.5.2 Tensión de Rizo
Como se muestra en la Fig. 13.12, el capacitor se carga de inmediato, desde
valor 0 hasta el valor pico. Después de alcanzar el pico, se descarga
lentamente (diodo bajo polarización inversa). Estos cambios en la tensión de
salida inducidos por el capacitor cuando carga y descarga, se llama “rizo”.
Como se muestra en la Fig. 13.13, entre menor sea el efecto de rizo, el efecto
del filtro será mejor.
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Capítulo 13 Circuito de Potencia
(a) Rizo alto
(b) Rizo bajo
Fig. 13.13 – Tensión de rizo de media onda (la onda es la línea llena)
En ciertas señales de frecuencia de entrada, la frecuencia se salida del circuito
rectificador de onda completa es el doble de la del circuito rectificado de media
onda; ver Fig. 13.14. Esto hará que el circuito rectificado de onda completa sea
más fácil de filtrar.
Al filtrar, con la misma resistencia de carga y la misma capacitancia, el rizo de
la tensión rectificada de onda completa será menor que el rizo de la tensión
rectificada de media onda. La razón es el tiempo entre los dos pulsos, que es
más corto en el circuito rectificador de onda completa. Por lo tanto, el capacitor
se descarga ligeramente, y la forma de la onda es como se muestra en la Fig.
13.15.
(a) Media onda
(b) Onda completa
Fig. 13.14 – Frecuencias de las tensiones rectificadas de media onda y de onda
completa. La entrada son ondas senoidales de 60 Hz.
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Capítulo 13 Circuito de Potencia
Rizo de media onda
Rizo de onda completa
Fig. 13.15 – Rizos de salida de media onda y onda completa con el mismo
filtro y la misma frecuencia de entrada
13.2.5.3 Factor de Rizo
El factor de rizo es el índice de eficiencia de un filtro, y se define como:
donde Vr es el valor efectivo de la tensión de rizo, Vdc es el valor medio DC de
la tensión de salida del filtro, como se muestra en la Fig. 13.16. El filtro será
mejor cuanto menor sea el factor de rizo. El factor de rizo se puede disminuir
aumentando el capacitor en el filtro.
(pico a pico)
Fig. 13.16 – Los valores de Vr y de Vdc determinan el factor de rizo
Si un circuito rectificado de onda completa tiene suficiente capacitancia de
entrada en el filtro, entonces la salida DC Vdc estará cercana al valor de
pico. Vr y Vdc se pueden expresar como:
Capítulo 13 Circuito de Potencia
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Vm(min) es la tensión rectificada de pico aplicada el filtro.
Ejemplo 13.5. Determine el factor de rizo en el filtro puente rectificador de la
Fig. 13.17
Fig. 13.17
Respuesta: La tensión pico del arrollado primario es:
La tensión pico del arrollado secundario es:
La tensión pico de onda completa rectificada en la salida del filtro es:
La salida DC del filtro es:
El valor efectivo (rms) del rizo es:
Capítulo 13 Circuito de Potencia
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El factor de rizo es:
El porcentaje de rizo es de 2.27%
13.2.5.4 Filtro LC
Si en el terminal de entrada de un filtro se le agrega una bobina, como se
muestra en la Fig. 13.18, se reducirá la tensión de rizo. Esta bobina tiene una
alta reactancia bajo la frecuencia de rizo. Su reactancia capacitiva X c es menor
que XL y que RL, donde estas dos reactancias están conectadas en forma de
divisor de tensión AC. Tiene la propiedad de reducir en forma más efectiva la
tensión de rizo que el filtro de capacitor único. El circuito se muestra en la Fig.
13.29.
La magnitud de la tensión de rizo a la salida del filtro depende del divisor de
tensión:
En la entrada de tensión DC media rectificada, la bobina producirá una
resistencia RW la cual se conecta en serie con la resistencia de carga, ver la
Fig. 13.20. Esta resistencia tiene la propiedad de reducir la tensión DC, y
por lo tanto, RW deberá ser menor que RL. La tensión DC de salida se puede
determinar mediante la siguiente ecuación:
(filtro)
Rectificador
de onda
completa
Fig. 13.18 – Efecto AC en filtro con LC
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Capítulo 13 Circuito de Potencia
Rectificador
Fig. 13.19 – Efecto AC para filtro con LC
Rectificador
Fig. 13.20 - Efecto DC para filtro con LC
Ejemplo 13.6. Con una tensión rectificada de onda completa de 120 Hz, la
tensión pico es de 162.6V. La tensión se aplica al filtro LC de la Fig. 13.21.
Determine la tensión de salida DC y la tensión rms de rizo en el filtro, y
compare el factor de rizo con el Ejemplo 13.5.
Fig. 13.21
Respuesta: Primero debemos usar la Ecuación (13.6) para determinar la
tensión de entrada del rectificador de onda completa:
Antes de filtrar el valor rms de rizo del rectificador de onda competa es:
Capítulo 13 Circuito de Potencia
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El valor de la tensión de entrada se conoce, y el de la salida es el siguiente:
Para calcular el rizo, es necesario conocer XL y XC.
El factor de rizo es:
El porcentaje de rizo es de 1.93%, y es menor que el porcentaje encontrado en
el Ejemplo 13.5 con un filtro con alimentación por capacitor.
13.2.5.5 Filtros Tipo  y Tipo T
La Fig. 13.22(a) muestra una sección de un filtro tipo . Se le puede considerar
como un filtro capacitivo conectado a otro de tipo LC. También se le puede
considerar como un filtro con entrada a través de un capacitor. La Fig. 13.22(b)
es un filtro de tipo T, y básicamente se le puede considerar como un filtro LC
con un inductor. También se le llama filtro con alimentación por inductor.
(a) Filtro tipo 
(b) Filtro tipo T
Fig. 13.22 – Filtros tipo  y tipo T
En el filtro capacitivo tipo , C1 se carga al valor pico con la tensión de entrada.
Luego, se descarga lentamente durante el resto del tiempo del ciclo de entrada.
El inductor tratará de mantener al mínimo el cambio en la corriente de
descarga, y el rizo en los terminales de salida se disminuye ligeramente. La
tensión en los dos terminales de C2 mantienen casi el mismo valor constante.
Capítulo 13 Circuito de Potencia
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En el filtro inductivo de tipo T, la tensión en el inductor disminuye el rizo de la
tensión de salida. Debido al efecto de atenuación de L 1 y L2, la salida tiene un
rizo más bajo que el filtro de tipo . En general, para una misma tensión de
entrada, el filtro tipo T tiene una salida más baja que el tipo , pero su tensión
de rizo es menor.
13.2.6
Multiplicador de Tensión
El multiplicador de tensión se compone de dos o más rectificadores. Puede
generar tensión DC, y el pico se multiplica por el valor (2V p, 3Vp, 4Vp, etcétera)
de la tensión de entrada. Estos tipos de rectificadores se pueden usar en tubos
de rayos catódicos (televisores, osciloscopios, pantallas de calculadoras), que
tienen baja corriente y alta tensión.
13.2.6.1 Duplicador de Tensión de Media Onda.
La Fig. 13.23 muestra un duplicador de tensión. En el ciclo del pico negativo de
la tensión de media onda, D1 está bajo polarización directa, y D2 se encuentra
con polarización inversa. En la condición ideal, C1 se puede cargar hasta la
tensión de pico Vp, y la polaridad es tal como se muestra en la Fig. 12.23(b). En
el ciclo del pico positivo de la tensión de media onda, D1 está bajo polarización
inversa, y D2 se encuentra con polarización directa. Como la fuente de tensión
y C1 están conectados en serie, C2 se cargará hasta un valor de 2Vp. Después
de muchos ciclos, la tensión en C2 llega a ser 2Vp, como lo demuestra la Fig.
13.23(c).
Fig. 13.23 – Duplicador de tensión de media onda
Dibujando de nuevo el circuito y conectando la resistencia de carga, obtenemos
la Fig. 13.23(d). Ahora se observa claramente que el último capacitor se
descargará a través de la resistencia de carga. Si RL es suficientemente
grande, la tensión de salida es igual a 2Vp (valor ideal). Si la carga es baja
(resistencia alta), la tensión de salida es dos veces el pico de la tensión de
entrada. La tensión de entrada está determinada por el bobinado secundario
del transformador.
Capítulo 13 Circuito de Potencia
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En un transformador conocido, la tensión de salida es dos veces la salida de la
tensión de pico filtrada estándar. Cuando se desea producir una tensión muy
alta (cientos de veces más alta), esta cualidad es muy útil. ¿Por qué? Para
generar alta tensión, el tamaño del transformador sería muy grande, y bajo
ciertas situaciones, los diseñadores prefieren usar el duplicador de tensión en
lugar de un transformador de mucho volumen.
Este circuito se llama duplicador de tensión de media onda debido a que el
capacitor de salida C2 se carga una vez por ciclo, y como resultado, la
frecuencia de rizo es de 60 Hz. A veces puede verse a C 1 conectado en serie
con una resistencia.
13.2.6.2 Duplicador de Tensión de Onda Completa
La Fig. 13.24 muestra un duplicador de tensión de onda completa. En el ciclo
positivo de la tensión, el capacitor superior se puede cargar hasta la tensión de
pico y su polaridad es como se muestra en la figura. En el siguiente medio
ciclo, el capacitor de abajo se cargará hasta la tensión pico y su polaridad es
como se muestra en la figura. Para una carga más baja, la tensión final de
salida es cercana a 2Vm.
A este circuito se le llama duplicador de tensión de onda completa por que los
capacitores de salida se cargan cada medio ciclo, es decir, el rizo de salida es
de 120 Hz. La frecuencia de rizo es una ventaja, pues es más fácil de filtrar.
Otra ventaja es que la tensión inversa del diodo tiene sólo tiene que ser mayor
que Vm.
La desventaja del duplicador de tensión de onda completa es que no hay una
tierra común entre la entrada y la salida. Si se conecta a tierra el diodo inferior
de la resistencia de carga en la Fig. 13.24, entonces la fuente de tensión queda
flotando. En la Fig. 13.23(d), la resistencia de carga del duplicador de tensión
de media onda está conectada a tierra, al igual que la fuente de tensión. Esto
constituye una ventaja en ciertas aplicaciones.
Fig. 13.24 – Duplicador de tensión de onda completa
Capítulo 13 Circuito de Potencia
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13.2.6.3 Triplicador de Tensión
Al conectar otro circuito similar se obtiene un triplicador de tensión como se
muestra en la Fig. 13.25(a). Los dos primeros filtros funcionan como
duplicadores de tensión. En el pico negativo, D3 se encuentra bajo polarización
directa, y permitirá que C3 cambie a 2Vm, siendo su polaridad la que se indica
en la Fig. 13.25(a). La tensión en C1 y C3 es tres veces la salida.
La resistencia de carga está a la salida del triplicador de tensión. Si la
constante de tiempo es suficientemente grande, la salida es de
aproximadamente 3Vm.
13.2.6.4 Cuadruplicador de Tensión
La Fig. 13.25(b) muestra un cuadruplicador de tensión, donde hay cuatro filtros
de pico en serie (uno detrás de otro). Los primeros tres forman un triplicador de
tensión y el cuarto es el que hace que todo el circuito funcione como un
cuadruplicador de tensión. El primer capacitor se carga hasta Vm, lo mismo que
todos los demás. La salida del cuadruplicador es a través de los capacitores en
serie C2 y C4.
Teóricamente se puede seguir aumentando la cantidad de circuitos, sin
embargo esto hará que se empeore el efecto de rizo. Esta es la razón por la
cual el duplicador de tensión no se usa frecuentemente en fuentes de baja
tensión. Como se dijo anteriormente, el multiplicador de tensión generalmente
se usa para aumentar cientos o miles de veces la tensión.
Salida triple
Salida cuádruple
Fig. 13.25 – (a) Triplicador de tensión; (b) cuadruplicador de tensión
13.3
Resumen
1. Un circuito fuente se compone de un transformador, un circuito
rectificador y un circuito filtro. El principal propósito es convertir tensión
AC en la tensión DC adecuada para el circuito.
Capítulo 13 Circuito de Potencia
22
2. La tensión inducida por un transformador de alimentación es
proporcional a la cantidad de vueltas, y la corriente inducida es
inversamente proporcional a la cantidad de vueltas.
N1 / N2 = V1 / V2 = I2 / I1
3. El periodo de salida de un rectificador de media onda es igual al periodo
de la tensión de entrada.
4. El valor promedio de la tensión de salida de un rectificador de media
onda es:
Vdc = 0.318 Vm
5. El periodo de la salida de un rectificador de onda completa es igual al
medio periodo de la tensión de entrada.
6. El valor promedio de la tensión de salida de un rectificador de onda
completa es:
Vdc = 0.636 Vm
7. El periodo de la salida de un rectificador de puente es igual al medio
periodo de la tensión de entrada.
8. El valor promedio de la tensión de salida de un rectificador puente es:
Vdc = 0.636 Vm
9. En un circuito fuente, la tensión de entrada DC generará rizo debido al
circuito filtro. Entre menor sea el rizo, mejor será el efecto.
10. Para reducir el rizo se puede usar un rectificador de onda completa y un
filtro con un capacitor de alta capacitancia.
11. La definición de factor de rizo es r = Vr / Vdc, donde Vr es el valor de la
tensión de rizo, y Vdc es el valor promedio de la tensión de salida.
12. Un circuito filtro LC tiene mejor efecto de filtro que el filtro de entrada
capacitiva, y la tensión de rizo es
---Ver Libro de Texto--13. Un multiplicador de tensión se compone de dos o más rectificadores.
Generalmente se usan en tubos de rayos catódicos, que se aplican en
instrumentos de baja corriente y alta tensión
14. Hay dos tipos de duplicador de tensión, uno es el duplicador de media
onda, y el otro es el de onda completa.
Capítulo 13 Circuito de Potencia
13.4
23
Problemas
1. Dibuje la forma de las ondas de salida del circuito de la Fig. 13.26
Fig. 13.26
2. Responda a las siguientes preguntas basadas en la Fig. 13.27
(1) ¿Qué tipo de circuito es?
(2) ¿Cuál es la tensión pico para la bobina secundaria?
(3) ¿Cuál es la tensión pico en cada lado de las bobinas secundarias?
(4) Dibuje la forma de la onda de la tensión en RL
(5) Dibuje la tensión pico que fluye a través de cada diodo.
Fig. 13.27
3. Dibuje el diagrama de conexiones para el diodo rectificador de la salida
central del transformador. Este circuito puede generar tensión de onda
completa en dirección negativa sobre la resistencia de carga.
4. dibuje la forma de la onda de salida de tensión de la Fig. 13.28
Capítulo 13 Circuito de Potencia
24
Fig. 13.28
5. Un filtro rectificador tiene una salida DC de 75V y una tensión de rizo de 0.5
Vrms. Determine el factor de rizo.
6. Un rectificador de onda completa tiene una tensión de pico en la salida de
30V, y está también conectado a un capacitor filtro de 50 F. Determine la
tensión de rizo rms y la salida de tensión DC en la resistencia de carga de
600.
7. Un rectificador de onda completa con una resistencia de carga de 1.5 k
genera una tensión de rizo de un 1%. ¿cuál es la capacitancia de rizo?
8. Un rectificador de onda completa recibe tensión de una fuente AC de 60 Hz,
con una salida de 80V de tensión pico rectificada. Si se usa un capacitor de
10 F, ¿cuál es el factor de rizo cuando la corriente tiene una carga de 100
mA de valor pico?
9. Determine la tensión de rizo y la salida DC en la Fig. 13.29. la frecuencia de
la red es de 60 Hz, y la resistencia de los arrollados es de 100.
Fig. 13.29
10. En la Fig. 13.30, de acuerdo con las escalas que se muestran en los
instrumentos de medición, determine si el circuito puede o no puede
funcionar. Si hay algo anormal, explique la posible falla.
Capítulo 13 Circuito de Potencia
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Fig. 13.30
10. De los valores de la Fig. 13.31, trate de encontrar dónde está la falla, y
¿por qué?
PIV = 50V
Corriente de pico directa = 100
MA
Fig. 13.31
Capítulo 13 Circuito de Potencia
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