Condensadores de filtro para rectificador de potencia

[jesus flores]

tengo una pregunta,estoy aprendiendo a hacer estas fuentes, soy estudiante de primer año de electrónica, el punto, estoy diseñando una fuente de 12v a 2a, y he busccado y estudiado un poco, y busque la formula para calcular el condensador de filtro,y encontre muchas, la mas practica para mi me fue esta, c=I/4*f*Vr, lo que la despejar mi frecuencia de 60hrz, mi vr que al ser una fuente de 12v a 10% de Pr, es 1.2, me da una capasitania de 10f, estube viendo unos diagramas y, ¿esto es corecto?, estoy pensando en poner condensadores en paralelo de 2200uf,me pueden ayudar? quiero aprender a sacar estos calculos, ya aprendi un poco sobre lo que es el Vr,Vrms me pueden explicar?

[Picuino]

No es sencillo.

El circuito es este:



Si el condensador es demasiado pequeño, la tensión de rizado a la salida será muy alta.
Por otro lado, si el condensador es demasiado grande su precio será elevado, ocupará mucho espacio y los picos de corriente del transformador serán demasiado elevados.

Entre esos dos extremos hay cierto margen de valores válidos.

Yo suelo utilizar:

   C > 1.3 * Io / ( Vef * f)
   C = Condensador de filtro en faradios
   Io = Corriente de salida en amperios
   Vef = Tensión eficaz del transformador en el secundario
   f = Frecuencia de red

Para este caso:
   Io = 2A
   Vef = 12V
   f = 60 Hz

   C > 1.3 * 2 / (12 * 60) = 3611uF

Un saludo.

[Picuino]

La constante 1.3 puedes hacerla mayor para reducir el rizado. No es conveniente poner una constante mayor de 2.

En este caso puedes poner dos condensadores de 2200uF que suman en total 4400uF.
El rizado a plena carga será más o menos de 3 voltios

Saludos.

[micro_pepe]

Aprovecho este hilo para preguntar una duda, si con un multimetro True RMS medimos la corriente en el secundario del transformador ¿el valor medido es fiable?

Sería una comprobación sencilla para saber que no estamos sobrecargando el transformador.

Gracias!!! Un saludo.

[Picuino]

Si el polímetro es TRUE RMS y no uno chino de mala calidad, la medida es fiable.
Puedes comprobar con una simple señal cuadrada si el valor RMS es de verdad TRUE:
http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=44591.msg369994#msg369994

Otra cosa distinta es el valor que de verdad aguanta el trafo. Como comentaba Chaly en otro hilo (y con otras palabras) un trafo que declara soportar un máximo de 4A rms en el secundario, puede que aguante más en realidad. Depende del fabricante, de la temperatura ambiente, de la ventilación, etc.

Saludos.

[micro_pepe]

Si el polímetro es TRUE RMS y no uno chino de mala calidad, la medida es fiable.
Puedes comprobar con una simple señal cuadrada si el valor RMS es de verdad TRUE:
http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=44591.msg369994#msg369994

Otra cosa distinta es el valor que de verdad aguanta el trafo. Como comentaba Chaly en otro hilo (y con otras palabras) un trafo que declara soportar un máximo de 4A rms en el secundario, puede que aguante más en realidad. Depende del fabricante, de la temperatura ambiente, de la ventilación, etc.

Saludos.

OK, haré esa comprobación, tengo dos multimetros True RMS, uno es barato, lo compré por unos 30€ en TME, y el otro es un Amprobe que me costó 200€, este último lo uso cuando necesito precisión, el otro es el de andar por casa, para la mayor parte de comprobaciones y reparaciones.

Gracias, un saludo!!!

[elreypic2]

Que tal Jesus,

Tal como lo indica Picuino, no es sencillo el calculo del capacitor, pero existen metodos practicos para calcularlo.

Yo uso un metodo un poco mas largo, pero me ha funcionado por mucho, mucho tiempo.
Para ello hago uso de varias formulas:
1) Vdc = Vp - Vr(p-p)/2
2) Vr(rms) = Vr(p-p)/(2*sqrt(3))
3) Vr(rms) = 2.4*Idc/C

Donde:
Vdc es el voltaje promedio de salida
Vp es el voltaje pico o máximo
Vr(p-p) es el voltaje de rizo pico a pico
Vr(rms) es el voltaje de rizo eficaz
Idc es la corriente de carga expresada en miliamperios.
C es el capacitor de filtrado expresado en microfaradios

No se cual es el transformador que vas a usar, pero para fines practicos voy a suponer que es un transformador de 110Vac a 10Vac con una corriente de secundario de 2A o superior.

Entonces el voltaje pico de onda senoidal en el secundario del transformador se obtiene:

Vp(sec) = V(rms)*sqrt(2)
Vp(sec) = 10V * 1.4142
Vp(sec) = 14.142V

Ahora bien una vez que aplicamos el rectificador de onda completa y supiniendo que estas usando diodos con una caida de tension de 0.7V entonces el voltaje pico secundario se vera afectado por la caida de dos diodos del puente rectificador es decir:

Vp = Vp(sec) - 2V(diode)
Vp = 14.142V - 1.4V
Vp = 12.74V

Ahora usando la ecuacion numero 1 hay que despejar el Vr(p-p) y obtnemos que:

Vr(p-p) = 2*(Vm-Vdc)
Vr(p-p) = 2*(12.74V-12V)
Vr(p-p) = 1.48V

Ahora bien, ya que tenemos el voltaje de rizo pico a pico, calculemos su valor eficaz, es decir el Vr(rms). Para ellos usaremos la ecuacion numero 2.

Vr(rms) = Vr(p-p)/(2*sqrt(3))
Vr(rms) = 1.48V/ (3.464)
Vr(rms) = 0.4272V

Ahora podemos obtener el valor del capacitor usando la ecuacion numero 3 y despejando C.

C = 2.4*Idc/Vr(rms)
C= 2.4*2A/0.4272
C= 11,2359uF = 11.2359mF

Esto quiere decir que puede colocar 3 capacitores de 4700uF en paralelo.

Saludos y espero que esto te sirva.

elreypic.

P.D Existen otras consideraciones que se deberian tomar en cuenta, pero para fines practicos puedes usar esto.

[Picuino]

Esa fórmula no tiene en cuenta la frecuencia de red y has calculado mal el resultado:

C = 2*Idc/Vr(rms)
C= 2*2A/0.4272
C= 11,235uF = 11.235mF

Calculando bien:
  C = 2*2A/0.4272 = 9.39  Faradios???


Es mejor utilizar esta fórmula:

   C = 0.40 * Idc / ( f * Vr(p-p) )

    0.40 = constante que depende del rizado va desde 0.45 para poco rizado hasta 0.35 para mucho rizado.
    Lo normal es que valga 0.40 para un rizado del 30% de la tensión nominal (en este caso para un rizado de 12v*0.3 = 3.6V)

Sustituyendo:

   C= 0.45 * 2A / ( 60Hz * 1.48v) = 0.010F = 10000uF

Saludos.

[elreypic2]

Esa fórmula no tiene en cuenta la frecuencia de red y has calculado mal el resultado:

Calculando bien:
  C = 2*2A/0.4272 = 9.39  Faradios???


La frecuencia está implícita en el calculo de Voltaje de rizo eficaz o rms de lo contrario no podria calcularla, así que sí está considerada la frecuancia.
Olvide mencionar que el valor del capacitor es en microfaradios y la corriente es expresada en miliamperios. La constante es 2.4 en lugar de 2. Que ya esta corregido. Es decir, seria:
C = 2.4*2000mA/0.4272 = 11,235.9uF


Es mejor utilizar esta fórmula:

   C = 0.40 * Idc / ( f * Vr(p-p) )

    0.40 = constante que depende del rizado va desde 0.45 para poco rizado hasta 0.35 para mucho rizado.
    Lo normal es que valga 0.40 para un rizado del 30% de la tensión nominal (en este caso para un rizado de 12v*0.3 = 3.6V)

Sustituyendo:

   C= 0.45 * 2A / ( 60Hz * 1.48v) = 0.010F = 10000uF

Saludos

 En tu caso estas tomando la frecuencia de 60 Hz la cual tambien es incorrecta, ya que la frecuencia es de 120 Hz en un rectificador de onda completa. Y omitiendo la contante de rizado de 0.45, la formula es C= Idc/(f*C).
Sustituyendo tenemos que:

C = 2A/ (120Hz*1.48V) = 11,261uF u 11.261mF cuyo valor es muy cercano a lo calculado con la ecuación que yo usé (con las aclaraciones ya mencionadas). En fin la diferencia son solo 1200uF que afecatarian el rizo solamente. Pero para fines practicos y sencillos para "jesusflores" Cualquier metodo de estos dos se puede usar.

Elreypic.

[Picuino]

Ok.
La constante 0.40 ya incluye aumentar de 60Hz a 120Hz.

Hay que tener en cuenta que el condensador no se descarga durante todo el ciclo. Durante un 35% del ciclo (aproximadamente) se carga y durante un 65% del ciclo se descarga. Ese tiempo depende un poco de los condensadores que pongas. Al final sale la fórmula:

      C = 0.33 * Idc / ( f * Vr(p-p) )

En la que conviene aumentar un poco la constante por si acaso, para evitar que el condensador se quede pequeño.

PD: Esta fórmula calcula el condensador para una tensión de rizado determinada, pero no conviene hacer la tensión de rizado demasiado pequeña. Es preferible poner un trafo de tensión mayor y dejar que la tensión de rizado sea un poco mayor. Añadiendo esa condición, sale la fórmula que puse antes en otro post:

   C > 1.3 * Io / ( Vef * f)

Que ya tiene en cuenta que el condensador no sea demasiado pequeño. Con esta fórmula, la tensión de rizado será aproximadamente de un 24% de la tensión nominal.
Para este caso, si pones un condensador exactamente de 3611uF, el rizado será de:

   Vrizado_p-p = 0.24 * 12v = 2.9V

Al final redondearás el valor de 3611uF a uno mayor que sea estandar y el rizado será algo menor.

Un saludo.

[Picuino]

El rizado será aproximadamente:

   Vrizado_pp = 0.33 * I / ( f * C )

En este caso:

   C = 10000uF
   Vrizado_pp = 0.33 * I / ( f * C ) = 0.33 * 2 / (60 * 0.010) = 1.1V

En este caso el condensador es grande y el rizado pequeño:
  Vrizado_pp / Veff = 1.1V / 12V = 9%


Habría que afinar más con una constante mayor, de 0.36:

   Vrizado_pp = 0.36 * I / ( f * C ) = 0.33 * 2 / (60 * 0.010) = 1.2V

Saludos.

[Picuino]

Si colocas 4700uf, el rizado sale:

   Vrizado_pp = 0.33 * I / ( f * C ) = 0.33 * 2 / (60 * 0.0047) = 2.3V

   Vrizado_pp / Veff = 2.3V / 12V = 19%

La tensión mínima será aproximadamente:

   Vmin = 12 * sqrt(2) - 2*Vdiodo - Vrizado_pp = 17v - 1.6V - 2.3V = 13.1V

Saludos.