UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

ELECTRÓNICA DE POTENCIA

ACTIVIDAD 5: SIMULACIÓN DE RECTIFICADORES DE ONDA MONOFÁSICO Y

TRIFÁSICO

CATEDRÁTICO : MC. MARIO ALBERTO GONZÁLEZ V.

ALUMNO: ABRAHAM CACOULIDES ESPARZA

RAÚL SANCHEZ HERNANDEZ

LUIS GERARDO ZAMUDIO SÁNCHEZ
EDUARDO PÉREZ CAVAZOS
MATRICULA: 1646686 JUEVES, N2-N6
CIUDAD UNIVERSITARIA , SAN NICOLÁS DE LOS GARZA NUEVO LEÓN 25/03/2019

SIMULACIÓN

En clase se realizó la simulación de rectificadores de ½ onda y onda completa a través de los

componentes de lab-volt, en donde se realizaron 8 escenarios, 4 con carga resistiva y 4
agregando elementos capacitivos, se elaborará un informe en donde se piden poner los
siguientes valores:

 𝐼𝑐𝑑
 𝐼𝑅𝑚𝑠
 𝑇𝐻𝐷
 𝑖(𝑡)
En donde 𝑖(𝑡) es el desarrollo de Fourier para ambos casos, puramente resistivos, como
capacitivos, además se deberá tomar el espectro de frecuencias para reconstruir la serie de
Fourier y graficarla en el software Matlab.
Caso 1 Rectificador monofásico de media onda con carga resistiva.

Un rectificador monofásico de media es el tipo más simple, pero en el caso normal no se usa en
aplicaciones industriales. Sin embargo, es útil para comprender el principio de funcionamiento
del rectificador.
Durante el medio ciclo positivo del voltaje de entrada, el diodo D1 conduce y el voltaje de entrada
aparece a través de la carga. Durante el medio ciclo negativo del voltaje de entrada, el diodo está
en condición de bloqueo y el voltaje de salida es cero.
Diagrama del circuito simulado.
Datos de entrada:

 𝑉 𝑚𝑎𝑥 = 100𝑣
 𝑅 = 175Ω
Forma de onda arrojada por el osciloscopio.

Valores arrojador por simulación

En donde
Irms=0.28
Icd=0.18
F=60 Hz
THD= 44.7%
Espectro de frecuencia:

Serie de Fourier para un rectificador de media onda monofasico.

𝑉𝑚 𝑉𝑚 2𝑉𝑚 2𝑣𝑚
𝑉0(𝑡) = + 𝑠𝑒𝑛𝑤𝑡 − 𝑐𝑜𝑠2𝑤𝑡 − 𝑐𝑜𝑠6𝑤𝑡 …
𝜋 2 3𝜋 35𝜋
Programación en Matlab de acuerdo a los valores arrojados por el espectro de armónicos

clear all

clc

w=2*pi*60;

t= [0:.000168:0.032222];

it= 0.18 + ((0.28)*sin(w*t)-((0.1)*cos(2*w*t))-((0)*cos(4*w*t))-((0)*cos(6*w*t))-((0)*cos(8*w*t)));

Plot(t,it);
 Caso 2 Rectificador monofásico de media onda con carga resistiva y capacitiva.
En este tipo de circuito se puede observar que al haber un condensador este tiende a elevar la
tensión de salida, disminuyendo el rizado o sea la brecha entre tensión máxima y mínima de la
forma de onda de voltaje en la carga, también se puede ver que la corriente circulante en el diodo
aparece con pulsos más angostos debido a que el voltaje mantenido por el condensador polariza
inversamente al diodo antes de que la fuente de alimentación cambie de polaridad.
Diagrama del circuito simulado.
Datos de entrada:

 𝑉 𝑚𝑎𝑥 = 100𝑣
 𝑅 = 175Ω
 𝐶 = 15.4 𝜇𝑓

Forma de onda por el osciloscopio en valores de corriente.

Valores arrojados por la simulación

En donde
Irms=0.38
Icd=0.22
F=60 Hz
THD=68.5

Espectro de frecuencias armónicas de corrientes

Serie de Fourier para un rectificador de media onda monofasico.

2𝑉𝑚 4𝑉𝑚
𝑉0(𝑡) = − ∗ 𝑐𝑜𝑠2𝑤𝑡
𝜋 3𝜋
2
componente cd
𝜋

4𝑉𝑚
∗ 𝑐𝑜𝑠2𝑤𝑡= armonicos
3𝜋

Obteniendo el desfase:
𝑋𝐿 − 𝑋𝐶
tan(𝜑) =
𝑅
𝑋𝐿 − 𝑋𝐶
tan(𝜑) =
𝑅
Donde:
1 1
𝑋𝑐 = = = 1722.45
2𝜋 ∗ 𝑓 ∗ 𝐶 2𝜋 ∗ 60 ∗ 0.00000154

Por lo tanto:
0 − 1722.45
tan(𝜑) =
175
tan(𝜑) = 9.8426

φ = −84.1987°
clear all
clc

w=2*pi*60;

t= [0:.000168:0.024];

phi=deg2rad (-84.1987);

it= 0.24 - (((0.28)*sin(w*t)) -((0.15)*cos(2*w*t)-phi)-((0.05)*cos(3*w*t)-phi)-((0.04)*cos(4*w*t)-

phi)-((0.04)*cos(5*w*t)-phi));

Plot(t,it);
 Caso 3 Rectificador monofásico de onda completa con carga resistiva.
Los rectificadores de onda completa sirven para rectificar una seña de CA y convertirla en una
señal de CC con un valor medio mayor al obtenido en los rectificadores de media onda.
También tienen la ventaja en cuanto a corriente suministrada por alguna fuente de alimentación,
para los rectificadores de onda completa la corriente entregada por el generador es una señal
alterna sin valor medio, esto es una ventaja si la fuente entrega la energía a través de un
transformador, ya que la componente de CC es indeseable ya que causa aumento en cuanto a
pérdidas y calentamiento en el transformador.
Datos de entrada:

 𝑉 𝑚𝑎𝑥 = 100𝑣
 𝑅 = 175Ω

Forma de onda por el osciloscopio en valores de corriente.

Valores arrojados por la simulación

En donde
Irms=0.40
Icd=0.36
F=60 Hz
THD=36780,2%

Espectro de frecuencias
Serie de Fourier para un rectificador de media onda monofasico. *

2𝑉𝑚 4𝑉𝑚 4𝑉𝑚 4𝑣𝑚

𝑉0(𝑡) = − 𝑐𝑜𝑠2𝑤𝑡 − 𝑐𝑜𝑠2𝑤𝑡 − 𝑐𝑜𝑠6𝑤𝑡 …
𝜋 3𝜋 15𝜋 35𝜋

Programación en Matlab de acuerdo a los valores arrojados por el espectro de armónicos

clear all
clc
w=2*pi*60;
t=[0:.000168:0.03222];
it= 0.36 - ((0.2)*cos(2*w*t))-((0.04)*cos(4*w*t))-((0)*cos(6*w*t))-((0)*cos(8*w*t))-
((0)*cos(10*w*t));
plot(t,it);
 caso 4 Rectificador monofásico de onda completa con carga resistiva y
capacitiva.
La utilización de un filtro capacitivo, nos permite modificar la señal de salida incrementando el
valor medio entregado a la carga y reduciendo drásticamente el rizado que presenta la señal del
rectificador de onda completa. El condensador es un elemento que almacena carga y mantiene
en sus terminales una tensión relativamente constante.
Obteniendo el desfase:
𝑋𝐿 − 𝑋𝐶
tan(𝜑) =
𝑅
𝑋𝐿 − 𝑋𝐶
tan(𝜑) =
𝑅
Donde:
1 1
𝑋𝑐 = = = 1722.45
2𝜋 ∗ 𝑓 ∗ 𝐶 2𝜋 ∗ 60 ∗ 0.00000154

Por lo tanto:
0 − 1722.45
tan(𝜑) =
175
tan(𝜑) = 9.8426

φ = −84.1987°

Programación en Matlab de acuerdo a los valores arrojados por el espectro de armónicos

clear all
clc
w=2*pi*60;
t=[0:.000168:0.03222];
phi=deg2rad (-84.1987);
it= 0.38 - ((0.30)*cos(2*w*t)-phi)-((0.1)*cos(4*w*t)-phi)-((0.08)*cos(6*w*t)-phi)-
((0.05)*cos(8*w*t)-phi)-((0.05)*cos(10*w*t)-phi);
plot(t,it);
 Caso 5: Rectificador trifásico media onda completa con carga puramente
resistiva
El circuito que se muestra en la figura 1 fue implementado en el laboratorio y se obtuvieron la señal de la
corriente de entrada (Figura 2) sus valores promedio y eficaz (Tabla 1) y sus armónicos (Figura 3 y Tabla
2)
Se procede a reconstruir la señal en Matlab haciendo uso de la ecuación obtenida:

clear all
clc
w=2*pi*60;
t=[0:.000168:0.03222];
it= 0.16 - ((0.18)*sin(w*t))-((0.12)*cos(2*w*t))-((0.022)*cos(3*w*t))-((0.02)*cos(4*w*t))-
((0.025)*cos(5*w*t));
plot(t,it);
Caso 6: Rectificador trifásico media onda resistiva capacitiva
Obteniendo el desfase:
𝑋𝐿 − 𝑋𝐶
tan(𝜑) =
𝑅
𝑋𝐿 − 𝑋𝐶
tan(𝜑) =
𝑅
Donde:
 1 1
𝑋𝑐 = = = 1722.45
2𝜋 ∗ 𝑓 ∗ 𝐶 2𝜋 ∗ 60 ∗ 0.00000154

Por lo tanto:
0 − 1722.45
tan(𝜑) =
175
tan(𝜑) = 9.8426

φ = −84.1987°

Se procede a reconstruir la señal en Matlab haciendo uso de la ecuación obtenida:

clear all
clc
w=2*pi*60;
t=[0:.000168:0.03222];
phi=deg2rad (-84.1987);
it= 0.16 +((0.19)*sin(w*t)-phi)-((0.15)*cos(2*w*t)-phi)-((0.08)*sin(3*w*t) -phi)-
((0.039)*cos(4*w*t)-phi)-((0.041)*sin(5*w*t)-phi);
plot(t,it);
 Caso 7: Rectificador trifásico onda completa con carga puramente resistiva

El circuito que se muestra en la figura 1 fue implementado en el laboratorio y se obtuvieron la señal de la

corriente de entrada (Figura 2) sus valores promedio y eficaz (Tabla 1) y sus armónicos (Figura 3 y Tabla
2).

Figura 1

Figura 2

Tabla 1
Figura 3

Tabla 2
Haciendo uso de los valores obtenidos se procederá a reconstruir la señal de corriente de entrada 𝐼𝑎
haciendo uso de la serie de Fourier (Ecuación 1) para este rectificador
∞
2√3 1
𝑖𝑎 = 𝑖𝑑 ∑ sin(𝜔𝑡 − 𝜑)
𝜋 ℎ
ℎ=1

Donde 𝜑 es el desfase entre 𝑉𝑎 y 𝐼𝑎1 , al ser una carga puramente resistiva no hay desfase entre estos.

1 1 1 1
𝑖𝑎 = 0.7𝑖𝑑 sin(𝜔𝑡) − 0.17𝑖𝑑 sin(5𝜔𝑡) − 0.07𝑖𝑑 sin(7𝜔𝑡) + 0.061𝑖𝑑 sin(11𝜔𝑡) + 0.039𝑖𝑑 sin(13𝜔𝑡)
5 7 11 13
Se procede a reconstruir la señal en Matlab haciendo uso de la ecuación obtenida:
Caso 8: Rectificador trifásico onda completa con altamente capacitiva

El circuito que se muestra en la figura 4 fue implementado en el laboratorio y se obtuvieron la señal de la

corriente de entrada (Figura 5) sus valores promedio y eficaz (Tabla 3) y sus armónicos (Figura 6 y Tabla
4).

Figura 4

Figura 5

Tabla 3
Figura 6

Tabla 4
Haciendo uso de los valores obtenidos se procederá a reconstruir la señal de corriente de entrada 𝐼𝑎
haciendo uso de la serie de Fourier (Ecuación 1) para este rectificador
∞
2√3 1
𝑖𝑎 = 𝑖𝑑 ∑ sin(𝜔𝑡 − 𝜑)
𝜋 ℎ
ℎ=1

Obteniendo el desfase:
𝑋𝐿 − 𝑋𝐶
tan(𝜑) =
𝑅
𝑋𝐿 − 𝑋𝐶
tan(𝜑) =
𝑅
Donde:
1 1
𝑋𝑐 = = = 1722.45
2𝜋 ∗ 𝑓 ∗ 𝐶 2𝜋 ∗ 60 ∗ 0.00000154

Por lo tanto:
0 − 1722.45
tan(𝜑) =
175
tan(𝜑) = 9.8426

φ = −84.1987°

Entonces:
1 1 1
𝑖𝑎 = 0.7𝑖𝑑 sin(𝜔𝑡 − 𝜑) − 0.31𝑖𝑑 sin(5𝜔𝑡 − 𝜑) − 0.2𝑖𝑑 sin(7𝜔𝑡 − 𝜑) + 0.181𝑖𝑑 sin(11𝜔𝑡 − 𝜑)
5 7 11
1
+ 0.1𝑖𝑑 sin(13𝜔𝑡 − 𝜑)
13
Se procede a reconstruir la señal en Matlab haciendo uso de la ecuación obtenida: