# La capacidad mínima del condensador de filtro que garantice que el valor de la tensión de rizado está por debajo del máximo admisible.

Transcripción

1 Cálculo del condenador de filtro El problema de cálculo del condenador de filtro en cualquiera de lo rectificadore etudiado e, en definitiva, una problema de teoría de circuito cuya reolución emplea cálculo diferencial e integral. Dado que ete cálculo reulta complejo, y no e objeto de ete nivel de etudio e recurre a método empírico aproximado o al método gráfico de Schade. En cualquiera de lo cao e trata de calcular: # a capacidad mínima del condenador de filtro que garantice que el valor de la tenión de rizado etá por debajo del máximo admiible. # Dato neceario para determinar el diodo o diodo rectificadore neceario. # Caracterítica del tranformador reductor. Método gráfico de Schade: amo a analizar ete método con el circuito de la figura, en el que la reitencia tiene como miión limitar la corriente de pico en el diodo en el intante de conexión del circuito a la red de corriente alterna. En la práctica utilizaremo el valor de para lo cálculo y la uprimiremo en el circuito real. Eto e explica en la fundamentación de que una vez efectuado lo cálculo debemo ajutar u valor con la reitencia del devanado del tranformador y la reitencia directa del diodo. T D C Seguidamente vamo a repreentar la familia de curva necearia para la olución gráfica del problema. En la figura e repreentan la curva necearia para el calculo de la regulación, expreada en tanto por ciento en función de la relación C para el circuito monofáico de media onda. 1

2 % / (%) C Obervamo que la regulación depende, ademá de C, de la relación exitente entre la reitencia limitadora,, y la de carga. Para una buena regulación debe elegire un valor de C que produzca un funcionamiento del circuito en la zona horizontal de la curva. a relación de converión e relaciona con la tenión de ecundario del tranformador y la de alida por la ecuación de la regulación. δ o 2 (% regulacion) δ in c arg a con c arg a con c arg a 1 En la figura e repreentan la curva necearia para el calculo de la regulación, expreada en tanto por ciento en función de la relación C para el circuito monofáico de doble onda y bifáico de media onda. 2

3 % / (%) En la figura e repreentan la curva que determinan el porcentaje de rizado en función de la relación C para una relación porcentual de /. F r % C C

4 En la figura e obtiene la relación entre la corriente de pico repetitiva, FM y la corriente media, F, de cada diodo en función de la expreión n C para un valor contante de /n. FM / F /n (%) n C En la figura e obtiene la relación entre la corriente eficaz, MS y la corriente media, F, de cada diodo en función de la expreión n C para un valor contante de /n. MS / F /n (%) n C 4

5 El parámetro n toma el valor uno para el circuito monofáico de media onda, y do para lo circuito monofáico de onda completa y bifáico de media onda. Método analítico: Exiten divero método aproximado de cálculo de la capacidad del condenador de filtro de lo que vamo a indicar do de ello. izado inferior al 2% de la tenión de alida. Conite en calcular el valor de capacidad para un cierto valor de tenión de rizado y de corriente de alida, a partir de la ecuación: C C ( F ) ( µ F ) f Donde r 1 6 r f C capacidad del condenador de filtro corriente de alida ( A) r tenion de rizado 5 Hz para media onda f frecuencia de la eñal pulatoria 1 Hz para onda completa izado inferior al 25% de la tenión de alida. Conitente en calcular el valor de la capacidad del condenador de filtro a partir de la igualdad de J.B. Norton. max max min T C max alor maximo de la tenion pulatoria min alor minimo de la tenion pulatoria T 2 m ( f 5 Hz) para media onda T Periodo de la eñal rectificada T 1 m ( f 1 Hz) para onda completa C Capacidad del condenador de filtro e itencia de carga De la igualdad anterior podemo depejar C y obtenemo: C T max max Procedimiento de calculo El método decrito no permitirá calcular un proyecto de alimentador con rectificador y filtro por condenador, recomendandoe el iguiente proceo:! Partimo de la condicione del circuito: a. Tenión continua de alida,. b. Corriente continua de alida,. c. Máximo rizado permitido. d. Frecuencia de la tenión a rectificar, f, normalmente la tenión de red. min 5

6 ! A partir de lo dato anteriore procedemo a calcular: 1. alor de la reitencia de carga mínima permiible en el circuito. 2. Elección del valor de. Se elige entre el 1 y el 1% de la reitencia de carga. 3. Se calcula la relación porcentual /. 4. Con el reultado del apartado 3 y mediante el gráfico de la figura correpondiente, e obtiene el valor de C para la condición de rizado propueta. El reultado obtenido no permitirá calcular el valor de la capacidad del condenador. 5. Obtención de la regulación mediante la curva que correpondan de la figura y lo valore calculado de C y /. 6. Conocido el valor de, obtener el valor de la tenión alterna de alida del bobinado ecundario del tranformador de entrada, a partir de la ecuación. 7. Calcular el valor de pico de la tenión invera de trabajo de lo diodo rectificadore,. ecordemo que eta tenión debe er, como mínimo, igual a la tenión máxima de alida del tranformador y que viene dada por: ectificador de media onda 2 ectificador de onda completa 2 2 Naturalmente, lo diodo deben elegire con una tenión invera mayor que la calculada. 8. Uando la curva de la figura, determinar el valor de la corriente directa eficaz por el diodo, MS. 9. Mediante la curva de la figura calcular el valor de la corriente de pico repetitiva, FM, que debe oportar cada diodo. 1. Obtener el valor de la corriente directa de pico no repetitiva FSM que deben tener lo diodo, y que e exprea por la ecuación: FSM Elegir un diodo que atifaga la neceidade de, MS e FSM calculada en lo punto anteriore. 12. Dieñar el tranformador, recordando que la reitencia S debe compenare teniendo en cuenta la reitencia del devanado ecundario y la reitencia directa del diodo. Ejemplo Para aclarar todo el proceo decrito vamo a dieñar un rectificador bifáico de media onda como el de la figura que atifaga la iguiente condicione: a. Tenión continua de alida, 48. b. Corriente continua de alida, 1A. c. Máximo rizado permitido 1%. d. Frecuencia de la tenión a rectificar, f 5 Hz. S 6

7 T 1 D1 23 /5 Hz 2 D2 C Procedemo a calcular cada uno de lo apartado eñalado en el proceo de calculo. 1. a reitencia de carga mínima erá: S Ω S 2. Elegiremo un valor de del 5% de la reitencia de carga, luego: 2, % a relación porcentual / erá: , 4 Ω 4. Con ete reultado del 5% y el rizado pedido del 1% podemo trazar la recta de carga correpondiente obre el gráfico de la figura, obteniendo: F r % C 7

8 En el gráfico anterior podemo leer el valor de C 65 con lo que podemo calcular el valor de la capacidad del condenador de filtro: ( ) ω C 65 C µ F ω 2 π 5 48 Podemo normalizar el valor del condenador a 47 F. 431 µ F 5. Mediante el gráfico de la figura y lo valore calculado de C y / obtenemo la regulación de la forma iguiente: / (%) % eemo un valor de 84 % y obervamo que el valor obtenido de C permite trabajar en la zona recta de la curva. 6. Con ete valor de el valor de la tenión alterna de alida del bobinado ecundario del tranformador de entrada erá: C δ o o 2 2 δ 48 2, 84 4, Con el valor de tenión obtenido para cada devanado de ecundario podemo calcular el valor de tenión invera que debe oportar cada diodo, que erá como mínimo: , , Uando la curva de la figura, e trata de determinar la relación de corriente MS / F para poder determinar el valor mínimo de corriente eficaz que debe oportar cada 8

9 diodo, para lo que procedemo de la forma iguiente: alor de alor de 6 n ω C 2 2 π , 75 S n 2, , 25 2, 5% levamo lo valore a la curva y deducimo que: MS / F 2,4 MS / F /n (%) n C En un rectificador bifáico de media onda la corriente directa por cada diodo erá evidentemente la mitad de la de alida, luego: MS F MS 2, 4 MS 2, 4 2, 4 1 1, 2 A Uando lo dato obtenido anteriormente y la curva de la figura podemo calcular el valor de la corriente de pico repetitiva, FM, que debe oportar cada diodo. 9

10 FM / F /n (%) n C Podemo poner entonce que: FM F 7 2 FM 7 2 F ,,,, 3, A 1. El valor de la corriente directa de pico no repetitiva FSM erá: FSM 2 2 4, 41 2, 4 S 23, 81 A 11. Debemo elegir do diodo que atifagan la iguiente neceidade: > 114,29 MS > 1,2 A FM > 3,6 A FSM > 23,81 A 12. El tranformador debe uminitrar una tenión eficaz en cada devanado de 4,41, lo que upondrá una potencia minima de: Podría er un P P > 4, , 41A tranformador de 22/4+4 y 1 A 1