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2.1 Presente los resultados obtenidos en el laboratorio en forma ordenada, indicando el circuito y las observaciones tomadas. Explique las diferencias con los valores esperados.

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2.1 Presente los resultados obtenidos en el laboratorio en forma ordenada, indicando el circuito y las observaciones tomadas. Explique las diferencias con los valores esperados.

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He de mencionar antes que, por inconvenientes y falta de tiempo, solo llegamos hasta la conexión del cuarto circuito de bobina sin filtro con solo la resistencia de 1k ohm.

En las tablas que se presentarán, se detallan de manera organizada los resultados obtenidos de forma experimental en el laboratorio. Las salidas de onda observadas en el laboratorio son semejantes con las registradas en el informe previo, lo que sugiere una reproducibilidad de los fenómenos.

Las discrepancias porcentuales entre los datos experimentales y los simulados son atribuibles a la tolerancia de los componentes (resistencias, condensadores y otros dispositivos), así como a inconvenientes operativos surgidos durante la recolección de datos.

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Sin capacitor

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C = 100uF

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C = 2200uF

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2.5 Verifique las formulas del rizado, para los tipos de filtros utilizados en los pasos 9 y 10. Explique las diferencias.

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2.5 Verifique las formulas del rizado, para los tipos de filtros utilizados en los pasos 9 y 10. Explique las diferencias.

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Donde V(rms) es el valor rms del voltaje total.

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1.Observaciones

1. Se pudo comprobar que los diodos cumplen un papel fundamental en la conversión de corriente alterna (CA) en corriente continua (CC), ya que permiten el paso de corriente en un solo sentido, realizando así la rectificación de la señal.

2. Durante la práctica, se observó que para obtener mediciones confiables y un funcionamiento correcto del circuito es esencial verificar el estado de los componentes y las conexiones, así como el buen funcionamiento de los instrumentos de medición. Comparar los resultados experimentales con los valores teóricos o simulados permitió tener un referente claro del nivel de rizado y de la estabilidad del circuito.

3. Se evidenció la importancia de respetar las polaridades de los diodos y de los condensadores. Una conexión incorrecta puede causar sobrecarga o daño en los componentes. Además, el uso de equipos en buen estado garantiza la obtención de datos más precisos.
Asimismo, se comprobó que los filtros con capacitores e inductores ayudan a reducir el rizado y a suavizar la señal rectificada, acercándola a una corriente continua ideal.

2. Conclusiones:

1. Los diodos rectificadores son elementos esenciales en la electrónica de potencia, ya que permiten transformar la corriente alterna en corriente continua, proceso fundamental en fuentes de alimentación y conversores eléctricos.

2. Los circuitos rectificadores de onda completa son más eficientes que los de media onda, porque utilizan ambos semiciclos de la señal de entrada, obteniendo un voltaje medio mayor y un rizado menor.

3. Es importante controlar el rizado, ya que un exceso puede afectar el funcionamiento de dispositivos sensibles alimentados por la fuente. Este rizado depende de la frecuencia, de la carga y de los valores de L y C utilizados.

4. Los errores de medición o de conexión, especialmente en el osciloscopio y la puesta a tierra, pueden alterar los resultados experimentales, por lo que se debe tener cuidado al momento de registrar las señales.

5. Finalmente, se concluye que un diseño adecuado del filtro y una buena selección de los componentes permiten obtener una señal de salida estable, con bajo rizado y con comportamiento cercano a una fuente de corriente continua ideal.

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Se registraron errores significativos, oscilando entre 13% y 40%.

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Sin capacitor

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C = 100uF

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C = 2200uF

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Sin capacitor

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C = 100uF

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C = 2200uF

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Sin filtro y RL = 1000 ohm

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El multimetro proporcionado no medía la corriente y quizá alteró el valor del voltaje promedio DC, lo cual es uno de los factores por lo que el error porcentual entre los valores experimentales y teóricos es significativo. También, el uso de una resistencia pequeña como la de 68 ohm provocaba que se quemara y no funcione el circuito, por lo que solo trabajamos con la resistencia de 1000 ohm. Y por último, como se mencionó, no completamos las demás conexiones por incovenientes en el laboratorio y falta de tiempo.

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2.2 Explique el efecto de la curva de regulación (Vo DC vs. Io DC) en los casos en que se varió RL en la experiencia.

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2.2 Explique el efecto de la curva de regulación (Vo DC vs. Io DC) en los casos en que se varió RL en la experiencia.

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Como no llegamos a hallar todos los valores experimentales del circuito 4, usaremos valores del informe previo (simulados).

Hallaremos la corriente Io DC mediante la Ley de Ohm, ya que conocemos los voltajes y resistencias en los casos de sin filtro, con filtro L-C y filtro C-L-C.

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De la Ley de Ohm, los resultados de las corrientes son las siguientes.

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Curva de Vo DC vs. Io DC sin filtro.

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A medida que la corriente aumenta (la carga es más pesada, RL más pequeño), la tensión Vo DC disminuye. La pendiente es bastante pronunciada. Esto significa que la fuente no regula bien la tensión, tiene mala regulación.

Sin filtro, el condensador no sostiene la tensión entre los picos del rectificador. Cuando la corriente de carga aumenta, el voltaje cae porque el circuito depende directamente de la amplitud instantánea de la forma de onda rectificada.

Por lo tanto, la fuente sin filtro tiene alta variación de salida. Es decir, mala regulación.

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Curva de Vo DC vs. Io DC con filtro.

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La tensión se mantiene más estable y hasta aumenta ligeramente (28.6V a 30.8V). La pendiente es casi horizontal, buena regulación.

El filtro L-C y C-L-C suaviza el rizado y almacena energía (en L y C), compensando las variaciones de corriente de carga. Esto hace que el voltaje promedio no caiga, incluso con cambios de carga.

La fuente con filtro tiene excelente regulación, ya que la tensión permanece prácticamente constante para distintas cargas.

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2.3. Analice el comportamiento del circuito multiplicador de tensión.

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2.3. Analice el comportamiento del circuito multiplicador de tensión.

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Es un multiplicador de tensión por tres (triplicador de media onda tipo Villard/Greinacher).

Convierte una señal AC (Vs) en una DC ≈ 3 Vp usando tres diodos (D1–D3) y tres condensadores (C1–C3).

Cada condensador se carga durante un semiciclo y suma su tensión al siguiente, elevando el voltaje total.

En vacío:

Vo ≈ 3Vp − 3VD​, donde VD​ ≈ 0.7 V por diodo.

Con carga (R_L = 1 kΩ): el voltaje disminuye y aparece un rizado de 60 Hz, mayor cuando los condensadores son pequeños.

ΔVo ≈ 3IL/fC

Para reducir el rizado: usar C grandes (≥ 1000 µF), especialmente en C3.

Tensión de trabajo de capacitores: 50–100 V.

El circuito triplica la tensión de pico del secundario del transformador, entregando una salida continua alta con rizado dependiente de la carga y la capacidad.

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2.4. Presente algunos otros tipos de filtros, indicando las ventajas y desventajas.

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2.4. Presente algunos otros tipos de filtros, indicando las ventajas y desventajas.

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1. Filtro RC (Resistor - Capacitor)

Ventajas:

Simple y económico.

Fácil de diseñar y construir.

Desventajas:

Alta pérdida de energía (la resistencia disipa potencia).

No sirve para corrientes grandes.

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Especificaciones y cuidados a tener en cuenta

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Especificaciones y cuidados a tener en cuenta

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Tipo de circuito: Multiplicador de tensión por tres (media onda).

Componentes principales:

Diodos: 3 unidades 1N4004.

Capacitores: C1, C2, C3 = 100 – 2200 µF / 50 – 100 V.

Resistencia de carga: RL=1 kΩ

Frecuencia de operación: 60 Hz.

Fuente: transformador 220 Vac → 12–24 Vac secundario.

Cuidados a tener en cuenta

1. Aislamiento del transformador:

Asegúrate de usar un transformador aislado (no conexión directa a 220 V) para evitar descargas eléctricas.

2. Polaridad de los diodos:

Verifica la orientación correcta del cátodo y ánodo; un error impide el funcionamiento o puede dañar componentes.

3. Polaridad de los capacitores electrolíticos:

Los capacitores deben conectarse respetando el positivo y negativo. Una polaridad invertida puede provocar explosión o fuga.

4. Descarga antes de manipular:

Los condensadores pueden retener carga. Descárgalos con una resistencia antes de tocar el circuito.

5. Temperatura y ventilación:

Evita que los condensadores o diodos se calienten en exceso; usa valores adecuados para la corriente de carga.

6. Medición segura:

Conecta el osciloscopio o multímetro siempre con referencia a tierra del circuito.

No medir directamente el primario de 220 V.

7. Protección adicional (opcional):

Puedes añadir un resistor limitador en serie al primario o un fusible para seguridad.

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Como proyectaría el circuito, para obtener mayores voltajes DC

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Como proyectaría el circuito, para obtener mayores voltajes DC

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Aumenta el número de etapas: cada etapa añade aproximadamente un Vp​.

Usando capacitores grandes (≥1000 µF) para reducir el rizado y mejorar la regulación.

Selecciona diodos de alta tensión (1N4007 o UF4007, hasta 1000 V).

Aumentando la tensión del transformador secundario (p. ej., de 12 Vac a 24 Vac), siempre con aislamiento.

Usando capacitores de voltaje nominal mayor al doble del esperado.

Agregando resistencias de descarga para seguridad.

Cuida el aislamiento físico: separa bien las etapas y evita bordes afilados.

Más etapas, diodos y capacitores adecuados, buena aislación y topología de onda completa nos da mayor voltaje DC y mejor estabilidad.

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Mencione algunas aplicaciones de estos circuitos.

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Mencione algunas aplicaciones de estos circuitos.

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Equipos de rayos X y tubos de vacío:

Se usan para alimentar los ánodos de tubos de rayos X, tubos fotomultiplicadores o CRT, donde se requieren varios kV DC.

Televisores y monitores antiguos (CRT):

Multiplicadores de tensión alimentaban la pantalla con tensiones de 15 kV–25 kV para acelerar los electrones.

Encendidos electrónicos y generadores de iones:

En encendedores de cocina, generadores de ozono o ionizadores, donde se necesita un pulso de alto voltaje.

Electrómetros y detectores de radiación:

Alimentan los circuitos que requieren alto voltaje pero corriente muy pequeña (microamperios o nanoamperios).

Fotocopiadoras y equipos láser antiguos:

Usaban multiplicadores para las cargas electrostáticas del tambor fotosensible.

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2. Filtro LC (Inductor–Capacitor o de “choque”)

Ventajas:

Muy buen filtrado del rizado.

Mayor eficiencia que el filtro RC (menos pérdida de potencia).

Ideal para fuentes con cargas medianas o grandes.

Desventajas:

La bobina es grande y costosa.

Pérdidas por histéresis en el núcleo.

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3. Filtro π (pi) o C–L–C

Ventajas:

Excelente reducción de rizado.

Buena regulación de tensión.

Muy usado en fuentes reguladas y multiplicadores de tensión.

Desventajas:

Más costoso y voluminoso.

Puede tener resonancias si no se calcula bien.

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4. Filtro RC múltiple o en cascada

Ventajas:

Mejora el filtrado sin usar inductores.

Útil en equipos de bajo consumo (radios, amplificadores pequeños).

Desventajas:

Caída de tensión significativa en cada etapa.

Ineficiente en altas corrientes.

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5. Filtro activo (con amplificadores operacionales o transistores)

Ventajas:

Tamaño compacto (no necesita bobinas grandes).

Puede diseñarse para frecuencias específicas.

Alta ganancia y buena respuesta dinámica.

Desventajas:

Necesita alimentación adicional.

No soporta altas corrientes.