Electromagnetismo

INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL
ESPECIALIDAD: ELECTRÓNICA

ELECTRÓNICA DE POTENCIA
PROBLEMAS

Departamento de Electrónica
Jesús Sánchez Etchegaray

Problemas

Electrónica de Potencia

Problema 1
a) Calcular el desarrollo en serie de Fourier de una señal en diente de sierra de
amplitud Vm , periodo T y valor medio cero
b) Repetir el apartado anterior para una cuadrada con ciclo detrabajo D y
amplitud Vg
Solución:
∞

a) f (t ) = ∑ −
n =1

2Vm
(− 1)n sen nω s t
nπ

∞
sen2nπ D
⎛ 2Vg
⎞
b) vs (t ) = DVg + ∑ ⎜
⋅ sen nπ D ⋅ sen(nω s t + θ n ) ⎟; θ n = arctg
2sen 2 nπ D
⎠
n =1 ⎝ nπ

Problema 2
a) En el siguiente circuito obtener y dibujar la característica de transferencia
vo = f(vi) para − ∞ < vi < ∞ . Indicar el estado de los diodos en cada tramo yjustificarlo. Suponer diodos ideales con Vγ = 0,7V
b) Representar la tensión de salida vo cuando la vi es una senoide de 10V de
amplitud y Vr = 2V . Indicar los valores de interés

D1

Vr
1Ω

Vi

D2
5A

+
Vo
-

2

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Electrónica de Potencia

Problema 3
En el siguiente circuito calcular el valor de la corriente que atraviesa R3

3kΩ

R2

R3

−
Vz
+
−
VD
+250Ω

1k Ω

R1

Datos:

Diodo: Vγ = 0,7V
Zener: VZ = 5V ; IZmin = 3mA
BJT: β = 100 ; VBeact. = 0,7V
MOSFET: ambos transistores idénticos
|VTH| = 2V ; β = 1mA/V2 siendo iD =

β
2

(vGS − VTH )2

Solución:
IR3 = 9mA

Problema 4
a) Desarrollar en serie de Fourier la tensión de salida de un rectificador de
media onda con carga puramente resistiva si la tensión del secundarioes
vs = Vmsenωt
b) Particularizarlo para la señal de red (230V, 50Hz)
c) Repetir el apartado “a” para un rectificador de onda completa. Comparar los
resultados con el caso anterior
Solución:
a) Vo(t ) =
c) Vo(t ) =

∞
Vm Vm
Vm 2
+
senω t + ∑
cos nω t
2
π
2
n = 2,4,... π 1 − n

2Vm

π

+

4Vm

∞

1
cos nω t
π n = 2,4,... 1 − n 2

∑

3

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Electrónicade Potencia

Problema 5
En el siguiente rectificador determinar:

+
R

V

a) Factor de Forma, Factor de Pico de la corriente de carga y Factor de Pico de
la corriente del secundario
b) Rendimiento
c) Factor de utilización del transformador
d) Tensión inversa de pico del diodo
e) Repetir los cálculos para el caso de un rectificador de onda completa con
puente de diodos
f) Factor depotencia
Solución:
a) FF = 1,11 ; FCIL = 1,41 ; FCIs = 2
b) η = 81%
c) TUF = 57,3%
d) VRM = 2Vm

Problema 6
El siguiente circuito es un cargador de baterías. La batería tiene un voltaje
E = 12 V y una capacidad de 100 Wh. La corriente media de carga debe ser de
Idc = 5 A.
La tensión eficaz de entrada del primario es de Vp = 120V y 60 Hz. La relación
de transformación es n = 2:1.
Rn:1
+
Vp
-

+
Vs
-

D1

E

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Electrónica de Potencia

Calcular:
a) Ángulo α para el que el diodo empezará a conducir. Ángulo β en el que el
diodo deja de conducir. Ángulo δ de conducción del diodo (ángulo en el que
el diodo conduce)
b) Valor de la resistencia limitadora R
c) Potencia de la resistencia R
d) Tiempo de carga en horas
e) Eficiencia delrectificador η, siendo la carga la batería E
f) voltaje máximo inverso del diodo
Solución:
a) α = 8,13° ; β = 171,87° ; δ = 163,74°
b) R = 4,26Ω
c) PR = 286,4W
d) ho = 1,667h
e) η = 17,32%
f) VR = 96,85V

Problema 7
Calcular la tensión media, la tensión eficaz, la eficiencia y el factor de
utilización del transformador en un rectificador de media onda con seis
secundarios. La amplitud de cadasecundario es Vm
Repetir el apartado anterior para un rectificador en puente trifásico. La amplitud
de cada secundario es Vm .Comparar los resultados
Solución:
a) Vdc = 0,955Vm
TUF = 0,55

;

Vef = 0,956Vm

;

η = 99,8%

;

b) Vdc = 1,654Vm
TUF = 0,95

;

Vef = 1,655Vm

;

η = 99,8%

;

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Problemas

Electrónica de Potencia

Problema 8
Se tiene el siguiente...