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10/07/2013 #1


Fórmula de la corriente de pico en diodos rectificadores
Hola a todos.

Si en una fuente de alimentación utilizamos un filtro por condensador éste introducirá unos picos de corriente que deberán soportarlos los diodos rectificadores. ¿Alguién conoce la fórmula de dichos picos de corriente?

Sé que en la práctica se suele coger el triple de la corriente eficaz por la carga pero me gustaría saber el valor exacto en función del condensador utilizado.

Un saludo y gracias de antemano.
11/07/2013 #2
Moderador

Avatar de Nilfred

Buscá "curvas de Schade"
Ej: [Aporte] Fuente doble lineal con medición/protección digital
11/07/2013 #3

Avatar de ezedemontegrande

No recuerdo las fórmulas, pero una forma práctica de obtener el valor con precisión sin complicarse podría ser hacer una simulación en Orcad o algún programita parecido.

Saludos.
12/07/2013 #4


Rebuscando por mis apuntes de primero de carrera he encontrado la siguiente fórmula, pero deduzco que por el valor que obtengo al aplicarla, 1451 A, se referirá al primer pico de corriente inicial al conectar la fuente de alimentación (en la simulación con PSPICE obtengo 976 A).

Adjunto la fórmula de la corriente de pico que introduce un filtro por condensador.

Un saludo y gracias de antemano.
Imágenes Adjuntas
Tipo de Archivo: jpg FORMULA.jpg (15,5 KB (Kilobytes), 48 visitas)
12/07/2013 #5

Avatar de cosmefulanito04

Sobre las curvas de Schade, lo más importante de este tema es tener en claro que la corriente eficaz que le vas a pedir al transformador está muy vinculado con los capacitores que le pongas.

Por el lado del rectificador, se tendrá que bancar:

- Corriente media a la salida una vez rectificada y filtrada sobre 2 (si se usa onda completa).

- Corriente pico de carga inicial, que debe ser la corriente que mencionas y esta dependerá de la resistencia en serie que verá el diodo en ese momento y la tensión pico del trafo. Y el capacitor imagino que influirá en el tiempo que se verá extendido ese pico.

- La tensión en inversa que verán los diodos cuando no conduzcan.
12/07/2013 #6


Jesus Spain, puedes indicar el circuito rectificador con los componentes,voltajes,frecuencia para comprobar experimentalmente la Ipico de 1451Amp que hallaste teoricamente, yo trabajo en electronica de potencia y me gustaria medir y ver ese pulso de corriente.
12/07/2013 #7


opamp dijo: Ver Mensaje
Jesus Spain, puedes indicar el circuito rectificador con los componentes,voltajes,frecuencia para comprobar experimentalmente la Ipico de 1451Amp que hallaste teoricamente, yo trabajo en electronica de potencia y me gustaria medir y ver ese pulso de corriente.
Me da 1451 A de forma teórica con la fórmula que adjunte, pero en el simulador me da 980 A con una carga de 2 Ohms.

Estoy seguro que utilizando diodos de potencia correctos y considerando la resistencia del secundario esa corriente bajará considerablemente.

¿Que resistencia puedo considerar para un secundario con toma intermedia con una tensión por semidevanado de 50 V eficaces y una potencia aparente de ambos semidevanados de 1000 VA?

Un saludo.
Imágenes Adjuntas
Tipo de Archivo: jpg Pico FA.jpg (135,0 KB (Kilobytes), 21 visitas)
12/07/2013 #8

Avatar de cosmefulanito04

Las resistencias en serie a considerar son:

- La que presenta el bobinado secundario.
- La que refleja el bobinado primario (N^2*Rp, donde N=Vsec/Vpri)
- La que presenta el diodo (ver curva Vf vs If).
- La ESR del capacitor si es apreciable frente al resto.

Si leés el post del link que puso Nilfred, ahí subí las mediciones que hice de un trafo de 4A 18v+18v para darte una idea en esas potencias.
12/07/2013 #9


Jesus Spain y cosmefulanito04, La fórmula teórica de Idpico difiere enormemente con el valor "real"(experimental), motivo por el cual no la pongo " Más parece una aproximación geométrica de la onda y no toma las características fisico-electricas del circuito real " , con Shade hay una mayor aproximación a la realidad pero, emplea la resistencia de la fuente para el cálculo de las corrientes ( no considera la inductancia) , por eso los valores teóricos salen más altos que los reales.

Sabemos que el modelo del trafo está compuesto por R y L , y se suman serialmente las del secundario con las reflejadas del primario ( multiplicadas por N^2 ) . De los dos elementos, R y L, sabemos que la "L" es la que se opone a los cambios de I y aquí estamos hablando justamente de impulsos de corriente.

Por otro lado el diodo presenta una " resistencia diferencial decremental " el diodo pasa de alta impedancia a muy baja impedancia ( pasa de OFF a ON en un TON, tiempo que no es "despreciable en los diodos rectificadores de potencia" ) ; El pulso de corriente inicial es el más alto (cuando se prende la fuente, el C está descargado) y los siguientes se iran decrementando hasta llegar a la estabilidad.

Todo la anterior es para justificar que nunca he usado la famosa fórmula que lleva más al error que a la certeza, aún más si como dice Jesus Spain el conocimiento es sólo teórico ; suelo hacerlo de una manera práctica como lo hacemos la mayoría.

Para fuentes de potencia " ONDA COMPLETA" de muy bajo Vrpp ( 2% a 3% ) considero IdAV 200% a 180% IL/2 ; por ejemplo : IL = 100ADC , escojo diodos con IdAV de 100A a 90A con un IFSM de 20 a 15 veces IdAV.

Para fuentes de potencia " ONDA COMPLETA" Vrpp ( 5% a 7% ) con IdAv 150% IL/2 con un IFSM de 10 a 15 veces IdAV.

Suelo colocar inductancia saturable en las fuentes de potencia para superar con facilidad el " PRIMER " pulso , cuando se enciende la fuente , "siempre la primera vez es la más dificil"

Saludos desde este rincón del Tercer Mundo.

P.D.: El voltaje es senoidal de , Vpico y frecuencia conocida ; pero el amperaje es impulsivo y de una sola polaridad que puede durar menos de un milisegundo ; sería " QUIZÁ " más exacto emplear Fourier para analizar la I que está lleno de armónicos pares y impares, sería interesante hallar la función de transferncia , FT: Id/Vsec.
13/07/2013 #10

Avatar de cosmefulanito04

opamp dijo: Ver Mensaje
Para fuentes de potencia " ONDA COMPLETA" de muy bajo Vrpp ( 2% a 3% ) considero IdAV 200% a 180% IL/2 ; por ejemplo : IL = 100ADC , escojo diodos con IdAV de 100A a 90A con un IFSM de 20 a 15 veces IdAV.

Para fuentes de potencia " ONDA COMPLETA" Vrpp ( 5% a 7% ) con IdAv 150% IL/2 con un IFSM de 10 a 15 veces IdAV.

Suelo colocar inductancia saturable en las fuentes de potencia para superar con facilidad el " PRIMER " pulso , cuando se enciende la fuente , "siempre la primera vez es la más dificil"
Este tipo de datos siempre es bueno saberlo
13/07/2013 #11
Moderador general

Avatar de Fogonazo

Un documento sobre el tema
Archivos Adjuntos
Tipo de Archivo: pdf rectif.pdf (313,2 KB (Kilobytes), 64 visitas)
14/07/2013 #12


Hola Fogonazo, interesante que el autor del PDF cite que los valores encontrados teóricamente por las fórmulas : 30, 31 y 32 nos dá un valor bastante más alto que el que se obtiene experimentalmente.
15/07/2013 #13

Avatar de cosmefulanito04

opamp, ¿cómo hacés la medición para que no afecte los resultados? ¿medís la corriente del primario con un True-rms/Osciloscopio/Tester común?
15/07/2013 #14


cosmefulanito04, Siempre existirá error , la idea es afectar mínimamente los resultados . Para la medición de Idpico que estamos comentando las hago así: Coloco una Rshunt directamente enseriada con el diodo ; veo , mido y leo con osciloscopio y un meter True-RMS sobre el Rshunt ( al otro diodo del rectificador de onda completa no le pongo Rshunt , siempre trabajo con onda completa por los amperajes que manejo).

Coloco un Rshunt con el diodo que permita suministrar una I máxima ( Teoría:" El Condensador es un cortocircuito al inicio ") de 100 o más veces IDC.

Si por ejemplo; IDC:10A colocaría una Rshunt que me permita el paso de 100 X 10A = 1000A o más, de tal manera que no reprima al condensador su ganas de saciarce de carga .

Asi, por ejemplo : si tienes un trafo 100Vac-0-100Vac/ 7Aac por rama , le coloco una Rshunt de 100Vac/1000A : 0.1 Ohm , con un Rshunt de esta magnitud no afectas la medida mayormente y lo puedes comprobar mirando en el osciloscopio la señal del Vrpp , verás que la onda es simétrica en ambos semiperiados (diodo con Rshunt y diodo sin Rshunt). Se puede colocar un Rshunt más pequeño obviamente : 0.05 Ohm ,....0.01 Ohm y menos , aquí el problema es el ruído que no permite una lectura y visualización "cómoda" cuando el Rshunt es muy pequeño.

Fíjate una cosa , los pulsos de Id son altos no así la IdRMS, con que tengas un Rshunt con un amperaje del orden a la IDC es suficiente , te los puedes comprar o fabricar con alambre de cobre , si no utilizas mucho amperaje las R de 0.1 Ohm/25W son ideales, busca las de 1% de precisión.
15/07/2013 #15

Avatar de cosmefulanito04

Ahí está el tema, afecta o no en función de la resistencia en serie que tenés en el bobinado.

Yo hablo en base al proyecto que estoy terminando de la fuente controlada (link que puso Nilfred), en donde el bobinado del secundario mide 300mOhms aproximadamente, si uso un shunt de 100mOhm estoy metiendole un montón de error y si uso un shunt de 10mOhm, por la corriente que voy a medir la diferencia de tensión se hace muy chica, por eso te mencioné lo de medir en el primario, ya que de esta forma el shunt se ve reflejado N^2 veces (donde N<<1).

Ahora en base a las potencias que decís que manejas, me imagino que ese error se ve minimizado ¿o me equivoco? ¿cuánta resistencia podés tener entre bobinado?

La verdad está interesante esta tema para evitar problemas a futuro y como escribí antes, las recetas de los que tienen experiencia en el tema siempre son bienvenidas .
15/07/2013 #16


cosmefulanito04, solo la suma de la resistencias de medio secundario + la del primario reflejada al secundario me dá como un Ohm , falta agregar el aporte de las bobinas y debe salir más de un Ohmio, como es obvio.

Una forma práctica de calcular la impedancia con buena aproximación para trafos pequeños, es midiendo la diferencia del voltaje en vacío respecto al voltaje a full carga. La diferencia de voltaje hallada nos indicará la Zout del secundario comparandola la R de carga.

Según te comenté con la relación de 100 X Idc veces como mínimo, para el cálculo del Rshunt , no se observa diferencia en el Vrpp en el condensador , te comenté que a un diodo le pongo la Rshunt y al otro nó.

Medir en el primario ???, no estoy seguro que el pulso que se dá en el secundario se refleje identicamente en el primario ( a su escala obviamente), el impulso está próximo al milisegundo y el silicoso está diseñado para 50/60 Hz ( T: 20mS / 16.66mS ), si fuese un trafo ferrita sí estariamos seguros con el reflejo.

Saludos!!!
16/07/2013 #17

Avatar de cosmefulanito04

opamp dijo: Ver Mensaje
Medir en el primario ???, no estoy seguro que el pulso que se dá en el secundario se refleje identicamente en el primario ( a su escala obviamente), el impulso está próximo al milisegundo y el silicoso está diseñado para 50/60 Hz ( T: 20mS / 16.66mS ), si fuese un trafo ferrita sí estariamos seguros con el reflejo.
Es un buen punto ese, que el mismo trafo actué como un filtro pasa bajos, afectando la medición del otro lado.

opamp dijo: Ver Mensaje
Una forma práctica de calcular la impedancia con buena aproximación para trafos pequeños, es midiendo la diferencia del voltaje en vacío respecto al voltaje a full carga. La diferencia de voltaje hallada nos indicará la Zout del secundario comparandola la R de carga.
Voy hacer eso y después comento.

opamp dijo: Ver Mensaje
... no se observa diferencia en el Vrpp en el condensador , te comenté que a un diodo le pongo la Rshunt y al otro nó.
No veo en que puede ayudarte esa comparación de los ripples (+) y (-), a los sumo un banco de capacitores estará un poco más cargado que el otro, pero veo difícil ver esa diferencia en esa tensión.
16/07/2013 #18


El C de filtro se carga alternadamente por ambos diodos , la fuerte Ip hace que C trate de seguir a la sennal del Vsec , si observas con el osciloscopio que las rampas de carga de C no tienen la misma pendiente , esta diferencia seria por la Rshunt demasiada alta que estaria afectando la Ipico de carga de C , al menos yo lo veo asi..........SEuO.
16/07/2013 #19

Avatar de cosmefulanito04

opamp dijo: Ver Mensaje
El C de filtro se carga alternadamente por ambos diodos , la fuerte Ip hace que C trate de seguir a la sennal del Vsec , si observas con el osciloscopio que las rampas de carga de C no tienen la misma pendiente , esta diferencia seria por la Rshunt demasiada alta que estaria afectando la Ipico de carga de C , al menos yo lo veo asi..........SEuO.
A ver porque acá realmente no lo veo, durante la carga del capacitor, la tensión sigue la senoidal entregada por el trafo (menos la caída del diodo claro está), de esta forma (tomo prestadas las imagenes que subió diegomj1973):



La única pendiente que podrías medir es durante la descarga de los mismos, pero durante la carga no.
16/07/2013 #20


Cosmefulanito04 , estas viendo teoria , la senal del rizado se parece mas a una rampa triangular lo puedes verificar con el osciloscopio , estamos tratando un tema de tecnica de mediciones.
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