Practicas de arquitectura de computadoras

Objetivo: Construir una fuente de voltaje rectificado de 127VCA a 12VCA/6VCA y a 16.97VCC/8.485VCC y filtrada a VCD simulada en proteus.

Introducción: Las redes de distribución eléctricas están conformadas por líneas de transmisión de CA, las cuales mediante subestaciones y transformadores entregan un voltaje residencial de 110VRMS. Dicho voltaje debe de ser convertido a un voltaje de CD (ej.+5VCD), el cual permite operar los circuitos electrónicos en forma estable y determinada. El primer paso para poder obtener un voltaje fijo de CD, es la conversión de la corriente (ó voltaje) bipolar (+/– ) senoidal alterno de CA (ej. 110VRMS) a una señal unipolar (+) senoidal de Corriente Continua (CC). El dispositivo o circuito electrónico que realiza la conversión de CA a CC se denominacircuito rectificador. El dispositivo o circuito electrónico que realiza la conversión de CC a CD se denomina circuito de filtro.

Material y Equipo Necesario:

1 Computadora Pentium III, 0.8 GHz con 0.5 GB de RAM mínimo.
1 Sistema Operativo Windows XPMR SP2 o superior.
1 Software de simulación ProteusMR – ISIS versión 6.9 mínimo instalado.

Metodología:

Existen varios diseños de fuentes devoltaje de CA a CD, los más usados actualmente son los de fuentes conmutadas, que convierten directamente (sin transformador) la CC a CD. De cualquier manera el proceso de rectificación lo realiza un dispositivo electrónico conocido como diodo rectificador (ó simplemente rectificador) por la operación de conversión de CA a CC que comúnmente realiza. El principio de conversión del diodo es simple,solo conduce corriente en un solo sentido. Para conducir corriente (simulando un interruptor cerrado), su terminal de ánodo debe de estar polarizada positivamente con respecto a su cátodo (terminal con polaridad negativa). En caso contrario (ánodo negativo y cátodo positivo), el diodo no conduce (simulando un interruptor abierto). Nosotros analizaremos el proceso de rectificación auxiliados por untransformador. El transformador es un dispositivo que permite reducir (o aumentar) en este caso el voltaje de distribución de 127VRMS a 12VRMS. Nuestro transformador tiene a su salida 3 puntas en lugar de las 2 comúnmente esperadas. Como solo usaremos 2 puntas, debemos explicar su uso. Las ecuaciones que gobiernan la operación del transformador, parten del principio de la conservación de laenergía eléctrica y electromagnética con las ecuaciones EPIP=ESIS y NPIP = NSIS respectivamente, donde los subíndices P (ó 1) se refieren al primario y los subíndices S (ó 2) se refieren al secundario.
El transformador ideal no tiene perdidas de energía. Toda la energía del primario se transfiere al secundario por inducción magnética. Como se puede observar en el primario tenemos 2 terminales y en elsecundario también 2. Para que nuestro transformador tenga tres puntas de salida, resulta que, en realidad tenemos 2 transformadores de salida acoplados a un solo primario y por lo tanto tenemos realmente 4 terminales de salida. Lo que hacemos como se puede observar es conectar juntos una punta de cada uno de los dos secundarios.
Entonces nuestro trasformador con tap o derivación central es,dos transformadores secundarios (a y b) en uno.
Otro factor determinante en un trasformador es su relación de vueltas o espiras de los devanados y esta dado por N1/N2 = V1/V2. Nuestro transformador esta diseñado para recibir en el primario 127 VRMS y entregar 12VRMS por lo que su relación de vueltas es de 127/12. Nuestro transformador nominalmente dice que nos dará en el secundario 12VRMS deorilla a orilla (voltaje medido entre la punta roja del transformador a y la punta roja del transformador b) solo si le alimentamos con 127VRMS.
Nosotros esperamos recibir de nuestro tomacorriente 110VRMS de una onda senoidal, por lo que su valor máximo (ó pico) es de ±Vm = √2VRMS = (1.4142)(110VRMS) = 155.5635V. El voltaje máximo anterior es el que recibe el primario, por lo que en el secundario...