trasformar la tensión alterna de 220V en tensión continua



PLOBLEMA

¿Como trasformar la tensión alterna de 220V en tensión continua, logrando además obtener un optimo control sobre el valor de la tensión continua de salida el cual será aplicado a diferentes artefactos eléctricos o electrónicos cuya tensión y corriente oscile entre 1.5vdc a 30vdc con un valor menor o igual a 3A de corriente, protegiendo también los circuitos electrónicos ante un posible corto circuito accidental?

OBJETIVO

Demostrar que la transformación de corriente alterna en corriente continua es un proceso simple, siempre y cuando se aplican todos los conocimientos obtenidos en análisis de circuitos eléctricos I y complementando este conocimiento con un poco de electrónica el cual será muy útil en el proceso de transformación.

VARIABLES

Variable dependiente

-circuito eléctrico artesanal

-corriente continua
(Depende del artefacto al cual vamos a suministrar energía)
Variable independiente

-voltaje de corriente alterna(independiente debido a que no es controlado por los usuarios)

DESCRIPCIÓN DE LOS DISPOSITIVOS UTILIZADOS EN EL PROYECTO DE CONVERSIÓN DE LA TENSIÓN AC EN DC

DISPOSITIVOS ELÉCTRICOS
Son aquellos dispositivos que no tienen polaridad definida y pueden conectarse a la tensión alterna.

1. LA RESISTENCIA
Es el dispositivo eléctrico más simple que existe por su construcción y principio de funcionamiento también es el más utilizado en aparatos eléctricos y electrónicos
Su función es ejercer oposición al paso de la corriente eléctrica.

1.1 UNIDAD DE MEDIDA
Su unidad de medida es el ohm (Ω), el origen de esta palabra es por el nombre George simón ohm, científico alemán que estableció el concepto de resistencia de una relación definida entre la cantidad de corriente circulante, voltaje aplicado y la resistencia del sistema.














2. EL CONDENSADOR O CAPACITOR


Es un dispositivo eléctrico cuya función es almacenar energía temporalmente en forma de campo electrostático
Figura 2












3. EL TRANSFORMADOR

El transformador es un dispositivo eléctrico cuya función es elevar o reducir cualquier tensión que se aplique a su terminal de entrada.
Está constituido por un arrollamiento primario que recibe la energía eléctrica de corriente alterna de la red de alimentación y crea el campo magnético del transformador de esta manera el arrollamiento secundario recibe la energía del primario por inducción magnética y lo entrega aumentando o reduciendo la tensión de línea.

3.1 PARTES DE UN TRANSFORMADOR
El trasformador esta construido por bobinas y un núcleo que en muchos casos puede ser de hierro o ferrita.














DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS

Los dispositivos electrónicos son aquellos que están construidos principalmente de silicio o germanio y tienen polaridad definida.

4. EL DIODO

Esta constituido por la unión de dos cristales de silicio o de germanio del tipo P y tipo N
Al cristal P recibe el nombre de ánodo (positivo) atrae los electrones emitidos por el cátodo en el símbolo se le representa por una flecha.
El cristal tipo N recibe el nombre de cátodo (negativo), emite los electrones en el símbolo se le representa por una barra.














TIENE DOS ESTADOS DE OPERACIÓN

4.1. POLARIZACIÓN DIRECTA DEL DIODO


Consiste en polarizar al ánodo con el polo positivo de la pila o batería, al cátodo con el polo negativo de la pila o batería, en estas condiciones el diodo conduce la corriente de electrones que circula del polo negativo de la batería al ánodo cerrando circuito por el polo negativo de la batería.

4.2. POLARIZACIÓN INVERSA DEL DIODO.
Consiste en polarizar al ánodo con el polo negativo de la batería, al cátodo con el polo positivo de la batería, el diodo no conduce no hay corriente.

5. EL DIODO RECTIFICADOR

El diodo rectificador es un dispositivo electrónico que tiene la propiedad de comportarse como un interruptor.
- Conduce corriente cuando esta polarizado directamente
- No deja fluir corriente cuando esta polarizado inversamente
















El diodo rectificador

5.1 Aplicación

Si aplicamos una tensión alterna al diodo ocurre el siguiente fenómeno.












6. EL DIODO LED (DIODO EMISOR DE LUZ)

Como su nombre lo dice este dispositivo es capas de emitir luz cuando fluye corriente por su interior (polarización directa).















7. EL TRANSISTOR

El transistor es un dispositivo semiconductor de tres capas que consiste de dos capas de materiales tipo N y una capa tipo P o bien dos capas de materiales tipo P y una tipo N. al primero se le denomina transistor NPN en tanto que al segundo transistor PNP.
Su función principal es amplificar señales eléctricas, pero también se puede utilizar como un interruptor controlado por corriente con este principio se construyen las modernas computadoras (sistemas digitales).















simbolo del transistor forma fisica del transistor




DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

8. CIRCUITO ESQUEMÁTICO












9. ANÁLISIS DEL SISTEMA

La tensión de 220vac es aplicada a los terminales del primario del transformador el cual genera un campo magnético que induce una tensión de 30vac en el secundario.
Luego esta tensión es aplicada a los diodos rectificadores D1-D4 los cuales se encargan de transformar la tensión alterna en tensión continua (DC pulsante).
Después sigue la etapa de filtrado la cual esta constituida par el condensador C1=2200uf que se encarga de eliminar el rizado de la corriente continua pulsante para volverla mas lineal.
El sistema de protección esta formado por Q3, R6, R7, D5, cuando se produce un corto circuito ocurre Q3 entra en conducción encendiendo el diodo LED L1 y al mismo tiempo pone a tierra el circuito oscilador formado por Q1, Q2, R1 a R4 y C2 a C4 emitiendo un sonido de alerta a través de parlante.
Por ultimo está la etapa reguladora de voltaje formado por el diodo zener y los transistores Q4, Q5. La variación de voltaje se obtiene mediante el potenciómetro P1.