Qué es un rectificador de media onda: circuito y sus características

En el período de la década de 1880, comenzó la identificación y singularidad de los rectificadores. El avance de los rectificadores ha inventado varios enfoques en el campo de la electrónica de potencia. El diodo inicial que se usó en el rectificador se diseñó en 1883. Con la evolución de los diodos de vacío que se inició a principios del siglo XX, hubo limitaciones para los rectificadores. Mientras que con las modificaciones a los tubos de arco de mercurio, el uso de rectificadores se ha extendido a varios rangos de megavatios. Y el único tipo de rectificador es el rectificador de media onda.

Una mejora en los diodos de vacío mostró una evolución para los tubos de arco de mercurio y estos tubos de arco de mercurio se llamaron tubos rectificadores. Con el desarrollo de los rectificadores, se han desarrollado muchos otros materiales. Así que aquí hay una breve explicación de cómo evolucionaron los alisadores y cómo se desarrollaron. Tengamos una explicación clara y detallada de qué es el rectificador de media onda, su circuito, principio de funcionamiento y características.

¿Qué es un rectificador de media onda?

Un rectificador es un dispositivo electrónico que convierte el voltaje de CA en voltaje de CC. En otras palabras, convierte la corriente alterna en corriente continua. Un rectificador se utiliza en casi todos los dispositivos electrónicos. Se utiliza principalmente para convertir la tensión de red en tensión de CC en la sección de potencia. Usando un suministro de voltaje de CC, los dispositivos electrónicos funcionan. De acuerdo con el período de conducción, los rectificadores se clasifican en dos categorías: rectificador de media onda y rectificador de onda completa

Construcción

Comparado con un rectificador de onda completa, un HWR es el rectificador más fácil de construir. Solo con un solo diodo se puede realizar la construcción del dispositivo.

Un rectificador de media onda consta de los siguientes componentes:

• fuente de corriente alterna
• La resistencia en la sección de carga.
• un diodo
• Un transformador reductor

Fuente de CA

Esta fuente de corriente proporciona corriente alterna a todo el circuito. Esta corriente alterna generalmente se representa como una señal sinusoidal.

Transformador reductor

Para aumentar o disminuir el voltaje alterno, generalmente se usa un transformador. Como aquí se usa un transformador reductor, reduce el voltaje de CA, mientras que cuando se usa un transformador elevador, mejora el voltaje de CA de un nivel mínimo a un nivel alto. En un HWR, se utiliza principalmente un transformador reductor porque el voltaje requerido para un diodo es mínimo. Cuando no se usa un transformador, una gran cantidad de voltaje de CA dañará el diodo. Mientras que en algunas situaciones también se puede usar un transformador elevador.

En el dispositivo reductor, el devanado secundario tiene giros mínimos en comparación con el devanado primario. Por esta razón, un transformador reductor disminuye el nivel de voltaje de primario a secundario.

Diodo

El uso de un diodo en un rectificador de media onda permite que la corriente fluya en una sola dirección mientras detiene el flujo de corriente en otra ruta.

Resistencia

Es el dispositivo que bloquea el flujo de corriente eléctrica solo en un nivel específico.

Es el construcción de un rectificador de media onda.

Funcionamiento del rectificador de media onda.

Durante el medio ciclo positivo, el diodo está en una condición de polarización directa y conduce corriente a RL (resistencia de carga). Se desarrolla un voltaje a través de la carga que es el mismo que la señal de CA de entrada de medio ciclo positivo.

Alternativamente, durante el semiciclo negativo, el diodo está en una condición de polarización inversa y no fluye corriente a través del diodo. Solo el voltaje de entrada de CA aparece en la carga y es el resultado neto que es posible durante el medio ciclo positivo. El voltaje de salida atrae el voltaje de CC.

Circuitos rectificadores

Los circuitos monofásicos o los circuitos multifásicos pertenecen a los circuitos rectificadores. Para aplicaciones domésticas, se utilizan circuitos rectificadores monofásicos de baja potencia y las aplicaciones HVDC industriales requieren rectificación trifásica. La aplicación más importante de un diodo de unión PN es la rectificación y es el proceso de convertir corriente alterna en corriente continua.

Rectificación de media onda

En un rectificador monofásico de media onda, la mitad negativa o positiva del voltaje de CA fluye, mientras que la otra mitad del voltaje de CA está bloqueada. Por lo tanto, la salida recibe solo la mitad de la onda de CA. Solo se necesita un diodo para la rectificación monofásica de media onda y tres diodos para la alimentación trifásica. El rectificador de media onda produce más contenido de ondulación que los rectificadores de onda completa y para eliminar los armónicos requiere mucho más filtrado.

Para un voltaje de entrada sinusoidal, el voltaje de CC de salida sin carga para un rectificador de media onda ideal es

Vef = Vpico / 2

Vcc = V pico / ᴨ

Dónde

• Vdc, Vav - Tensión de salida de CC o tensión de salida media
• Vpeak - valor pico de la tensión de fase de entrada
• Vrms: la tensión de salida del valor cuadrático medio de la raíz

Funcionamiento del rectificador de media onda.

El diodo de unión PN conduce solo durante la condición de polarización directa. El rectificador de media onda utiliza el mismo principio que el diodo de unión PN y, por lo tanto, convierte la corriente alterna en corriente continua. En un circuito rectificador de media onda, la resistencia de carga está conectada en serie con el diodo de unión PN. La corriente alterna es la entrada del rectificador de media onda. Un transformador reductor toma un voltaje de entrada y la salida resultante del transformador se alimenta a la resistencia de carga y al diodo.

El funcionamiento del HWR se explica en dos fases que son

• Proceso de media onda positivo
• Proceso de media onda negativa

Media onda positiva

Cuando se utiliza una frecuencia de 60 Hz como tensión de entrada de CA, un transformador reductor la reduce a una tensión mínima. Por lo tanto, se genera un voltaje mínimo en el devanado secundario del transformador. Este voltaje en el devanado secundario se llama voltaje secundario (Vs). El voltaje mínimo se suministra como voltaje de entrada al diodo.

Cuando el voltaje de entrada llega al diodo, en el momento del semiciclo positivo, el diodo pasa a la condición de polarización directa y permite que fluya la corriente eléctrica, mientras que en el momento del semiciclo negativo, el diodo pasa a la condición de polarización directa. polarización negativa y obstruye el flujo de corriente eléctrica. El lado positivo de la señal de entrada que se aplica al diodo es el mismo que el voltaje de CC directo que se aplica al diodo PN. De la misma manera, el lado negativo de la señal de entrada que se aplica al diodo es el mismo que el voltaje de CC inverso que se aplica al diodo PN.

Por lo tanto, se sabía que el diodo conduce corriente en condiciones de polarización directa y obstruye el flujo de corriente en condiciones de polarización inversa. De la misma manera, en un circuito alterno, el diodo deja pasar la corriente durante la duración del ciclo +ve y bloquea el paso de la corriente durante el ciclo -ve. Al llegar a +ve HWR, no obstruirá por completo los medios ciclos -ve, permite algunos segmentos de los medios ciclos -ve o permite una corriente negativa mínima. Es la generación actual por los portadores de carga minoritarios que hay en el diodo.

La generación de corriente a través de estos portadores de carga minoritarios es mínima y, por lo tanto, puede despreciarse. Esta porción mínima de -cinco semiciclos no es observable en la sección de carga. En un diodo práctico, la corriente negativa se considera '0'.

La resistencia en la sección de carga utiliza la corriente continua que produce el diodo. Entonces la resistencia se llama resistencia de carga eléctrica. donde el voltaje/corriente de CC se calcula a través de esta resistencia (R_L). La salida eléctrica se considera como el factor eléctrico del circuito que utiliza corriente eléctrica. En un HWR, la resistencia usa la corriente producida por el diodo. Por esta razón, la resistencia se llama resistencia de carga. El r_L en los HWR se utiliza para restringir o limitar la corriente continua adicional generada por el diodo.

Por lo tanto, se ha concluido que la señal de salida en un rectificador de media onda es un continuo + cinco semiciclos que tienen forma sinusoidal.

media onda negativa

La operación y construcción del rectificador de media onda negativa es casi la misma que la del rectificador de media onda positiva. El único escenario que cambiará aquí es la dirección del diodo.

Cuando se utiliza una frecuencia de 60 Hz como tensión de entrada de CA, un transformador reductor la reduce a una tensión mínima. Por lo tanto, se genera un voltaje mínimo en el devanado secundario del transformador. Este voltaje en el devanado secundario se llama voltaje secundario (Vs). El voltaje mínimo se suministra como voltaje de entrada al diodo.

Cuando el voltaje de entrada llega al diodo, en el momento del semiciclo negativo, el diodo entra en la condición de polarización directa y permite que fluya la corriente eléctrica, mientras que en el momento del semiciclo positivo, el diodo entra en la condición. polarización negativa y obstruye el flujo de corriente eléctrica. El lado negativo de la señal de entrada que se aplica al diodo es el mismo que el voltaje de CC directo que se aplica al diodo PN. De la misma manera, el lado positivo de la señal de entrada que se aplica al diodo es el mismo que el voltaje de CC inverso que se aplica al diodo PN.

Así, se sabía que el diodo conduce corriente en polarización inversa y obstruye el flujo de corriente en polarización directa. De la misma manera, en un circuito alterno, el diodo permite que la corriente fluya durante el ciclo -ve y bloquea el flujo de corriente durante el ciclo +ve. Al llegar a -ve HWR, no obstruirá completamente los medios ciclos de +ve, permite algunos segmentos de medios ciclos de +ve o permite una corriente positiva mínima. Es la generación actual por los portadores de carga minoritarios que hay en el diodo.

La generación de corriente a través de estos portadores de carga minoritarios es mínima y, por lo tanto, puede despreciarse. Esta porción mínima de +5 semiciclos no es observable en la sección de carga. En un diodo práctico, una corriente positiva se considera '0'.

La resistencia en la sección de carga utiliza la corriente continua que produce el diodo. Entonces, la resistencia se llama resistencia de carga eléctrica donde la tensión/corriente de CC se calcula a través de esta resistencia (R_L). La salida eléctrica se considera como el factor eléctrico del circuito que utiliza corriente eléctrica. En un HWR, la resistencia usa la corriente producida por el diodo. Por esta razón, la resistencia se llama resistencia de carga. El r_L en los HWR se utiliza para restringir o limitar la corriente continua adicional generada por el diodo.

En un diodo ideal, los semiciclos +ve y -ve en la sección de salida parecen ser similares a los semiciclos +ve y -ve. Pero en escenarios prácticos, los semiciclos +ve y -ve son ciclos de entrada algo diferentes y es despreciable.

Por lo tanto, se ha concluido que la señal de salida en un rectificador de media onda es uno -5 semiciclos continuos que tienen forma sinusoidal. Así, la salida del rectificador de media onda consta de señales sinusoidales continuas +ve y -ve, pero no de señal continua pura y en forma pulsada.

Este valor de CC pulsante cambia en un período corto de tiempo.

Funcionamiento de un rectificador de media onda.

Durante el semiciclo positivo, cuando el devanado secundario del extremo superior es positivo con respecto al extremo inferior, el diodo está en una condición de polarización directa y conduce corriente. Durante los semiciclos positivos, el voltaje de entrada se aplica directamente a la resistencia de carga cuando se supone que la resistencia directa del diodo es cero. Las formas de onda del voltaje de salida y la corriente de salida son las mismas que las del voltaje de entrada de CA.

Durante el semiciclo negativo, cuando el devanado secundario del extremo inferior es positivo con respecto al extremo superior, el diodo está en condición de polarización inversa y no conduce corriente. Durante la alternancia negativa, el voltaje y la corriente en los terminales de la carga permanecen en cero. La amplitud de la corriente inversa es muy pequeña y se desprecia. Por lo tanto, no se entrega potencia durante el semiciclo negativo.

Una serie de medios ciclos positivos es el voltaje de salida que se desarrolla a través de la resistencia de carga. La salida es una onda continua pulsada y para suavizar la onda de salida, se utilizan filtros, que deben atravesar la carga. Si la onda de entrada es medio ciclo, entonces se llama rectificador de media onda.

Circuitos rectificadores trifásicos de media onda.

El rectificador trifásico de media onda no controlado requiere tres diodos, cada uno conectado a una fase. El circuito rectificador trifásico sufre una grave distorsión armónica en las conexiones de CC y CA. Hay tres pulsos separados por ciclo en el voltaje de salida del lado de CC.

Un HWR trifásico se utiliza principalmente para convertir CA trifásica en CC trifásica. En este, en lugar de diodos, se utilizan interruptores conmutados llamados interruptores no controlados. Aquí, los interruptores no controlados corresponden al hecho de que no existe un enfoque para regular los tiempos de encendido y apagado de los interruptores. Este dispositivo está construido utilizando una fuente de alimentación trifásica que está conectada a un transformador trifásico donde el devanado secundario del transformador siempre tiene una conexión en estrella.

Aquí solo se sigue la conexión en estrella ya que se necesita un punto neutro para volver a tener la conexión de la carga al devanado secundario del transformador, proporcionando así una dirección de retorno para el flujo de energía.

La construcción general del HWR trifásico que alimenta una carga puramente resistiva se muestra en la siguiente imagen. En el diseño de la construcción, cada fase del transformador se denomina fuente de CA individual.

La eficiencia obtenida con un transformador trifásico es cercana al 96,8%. Aunque la eficiencia de un HWR trifásico es mayor que la de un HWR monofásico, es menor que el rendimiento de un rectificador trifásico de onda completa.

Características del rectificador de media onda

Las características de un rectificador de media onda para los siguientes parámetros.

PIV (voltaje inverso pico)

Durante la condición de polarización inversa, el diodo debe resistir debido a su voltaje máximo. Durante el medio ciclo negativo, no fluye corriente a través de la carga. Por lo tanto, aparece un voltaje completo en el diodo porque no hay caída de voltaje en la resistencia de carga.

PIV de un rectificador de media onda = V_SMAX

Es el Rectificador de media onda PIV.

Corrientes media y pico en el diodo.

Suponiendo que el voltaje en el secundario del transformador es sinusoidal y que su valor máximo es V_SMAX. El voltaje instantáneo que se le da al rectificador de media onda es

vs = V_SMAXpeso del pecado

La corriente a través de la resistencia de carga es

yo_MÁX. =V_SMAX / (R_F+R_L)

Regulación

La regulación es la diferencia entre el voltaje sin carga y el voltaje a plena carga en relación con el voltaje a plena carga, y el porcentaje de regulación de voltaje viene dado por

%Regulación = {(Vsin carga – Vcarga completa) / Vcarga completa} *100

Eficiencia

La relación entre la corriente CA de entrada y la corriente CC de salida se llama eficiencia (?).

?= Pdc/Pac

Potencia de CC que se entrega a la carga es

pdc = yo²_CC R_L = (yo_MÁX./ᴨ)² R_L

La alimentación de CA de entrada al transformador,

Pac=Potencia disipada en la resistencia de carga + potencia disipada en el diodo de unión

= yo²_{valor eficaz}R_F + yo²_{valor eficaz}R_L = {yo²_MÁX./4} [R_F + R_L]

?= Pdc/Pac = 0,406/{1+R_F/R_L}

La eficiencia de un rectificador de media onda es del 40,6% cuando R_F se pasa por alto

Factor de ondulación (γ)

El contenido de ondulación se define como la cantidad de contenido de CA presente en la salida de CC. Si el factor de ondulación es menor, el rendimiento del rectificador será mayor. El valor del factor de ondulación es 1,21 para un rectificador de media onda.

La potencia de CC generada por el HWR no es una señal de CC exacta, sino una señal de CC pulsada, y en la forma de CC pulsada hay ondas. Estas ondas se pueden reducir mediante el uso de dispositivos de filtrado como inductores y condensadores.

Para calcular el número de ondulaciones en la señal de CC, se utiliza un factor llamado factor de ondulación que se representa por γ. Cuando el factor de ondulación es alto, muestra una onda continua pulsante extendida, mientras que el factor de ondulación mínimo muestra una onda continua pulsante mínima.

Cuando el valor de γ es muy pequeño, significa que la corriente de CC de salida es casi la misma que una señal de CC pura. Por lo tanto, se puede decir que cuanto menor sea el factor de ondulación, más suave será la señal de CC.

En forma matemática, este factor de ondulación se conoce como la proporción del valor rms de la sección de CA a la sección de CC del voltaje de salida.

Factor de ondulación = valor RMS de la sección de CA / valor RMS de la sección de CC

yo² = yo²_CC + yo²₁ + yo²₂+ yo²₄ = yo²_CC+ yo²_{corriente alterna}

γ = yo_{corriente alterna} / YO_CC = (yo² - YO²_CC) / YO_CC = {( yo_{valor eficaz} / YO²_CC) / Idc = {(i_{valor eficaz} /YO²_CC)-1} = k_F²-1)

donde kf – factor de forma

kf= Irms / Imoy = (Imax/2)/ (Imax/ᴨ) =ᴨ/2 = 1,57

Entonces, γ = (1,572 – 1) = 1,21

Ciclo de trabajo del transformador (TUF)

Se define como la relación entre la potencia de CA suministrada a la carga y el valor de CA secundario del transformador. El TUF del rectificador de media onda es de aproximadamente 0,287.

HWR con filtro de condensador

De acuerdo con la teoría general que se discutió anteriormente, la salida de un rectificador de media onda es una señal de CC pulsante. Esta salida se obtiene cuando se opera un HWR sin implementar un filtro. Los filtros son el dispositivo utilizado para transformar la señal de CC pulsada en señales de CC estables, lo que significa (conversión de señal pulsada en señal suave). Esto se puede lograr eliminando las ondas de CC que se producen en la señal.

Aunque estos dispositivos teóricamente pueden usarse sin filtros, se supone que deben implementarse para todas las aplicaciones prácticas. Como el dispositivo de CC necesitará una señal estable, la señal pulsada debe convertirse en una señal suave para poder usarla en aplicaciones reales. Esta es la razón por la cual HWR se usa con un filtro en escenarios prácticos. En lugar de un filtro, se puede utilizar un inductor o un condensador, pero el HWR con un condensador es el dispositivo más utilizado.

La siguiente imagen explica el diagrama de circuito de la construcción de rectificador de media onda con filtro de condensador y cómo suaviza la señal de CC pulsante.

Ventajas y desventajas

En comparación con el rectificador de onda completa, el rectificador de media onda no se usa ampliamente en aplicaciones. Incluso si hay pocas ventajas para este dispositivo. los Las ventajas del rectificador de media onda son:

• Económico: porque se utiliza un número mínimo de componentes
• Simple: debido al diseño del circuito, es completamente simple
• Fácil de usar: como la construcción es fácil, el uso del dispositivo también se simplificará
• Un bajo número de componentes.

los desventajas del rectificador de media onda somos:

• En la sección de carga, la potencia de salida se incluye con los componentes de CC y CA donde el nivel de frecuencia base es similar al nivel de frecuencia del voltaje de entrada. Además, habrá un mayor factor de ondulación, lo que significa que el ruido será alto y se requerirá un filtrado extenso para proporcionar una salida de CC constante.
• Dado que solo se entregará energía en el momento de medio ciclo del voltaje de CA de entrada, su rendimiento de rectificación es mínimo y la potencia de salida también será menor.
• El rectificador de media onda tiene un ciclo de trabajo de transformador mínimo
• En el núcleo del transformador, se produce una saturación de CC que da como resultado una corriente de magnetización, pérdidas por histéresis y también el desarrollo de armónicos.
• La cantidad de corriente continua entregada por un rectificador de media onda no es suficiente para generar ni siquiera una cantidad general de energía. Si bien esto se puede usar para algunas aplicaciones, como la carga de la batería.

Aplicaciones

El principal aplicación de un rectificador de media onda es ganar corriente alterna a partir de corriente continua. Los rectificadores se utilizan principalmente en los circuitos internos de las fuentes de alimentación de casi todos los dispositivos electrónicos. En las fuentes de alimentación, el rectificador se suele colocar en serie y por tanto consta del transformador, un filtro suavizante y un regulador de tensión. Algunas otras aplicaciones de HWR son:

• La implementación de un rectificador en la fuente de alimentación permite la conversión de corriente alterna en corriente continua. Los puentes rectificadores se utilizan ampliamente para grandes aplicaciones, donde tienen la capacidad de convertir un voltaje de CA de alto nivel en un voltaje de CC mínimo.
• La implementación de HWR ayuda a obtener el nivel requerido de voltaje de CC a través de transformadores reductores o elevadores.
• Este dispositivo también se utiliza en soldadores. tipos de recorridos y también se usa en repelentes de mosquitos para empujar el plomo hacia los humos.
• Se utiliza en un dispositivo de radio AM con fines de detección
• Utilizado como disparador y circuitos generadores de impulsos
• Implementado en amplificadores de voltaje y dispositivos de modulación.

se trata de la Circuito rectificador de media onda y trabajar con sus características. Creemos que la información proporcionada en este artículo es útil para una mejor comprensión de este proyecto. Además, para cualquier consulta relacionada con este artículo o cualquier ayuda para implementar proyectos eléctricos y electrónicos, puede comunicarse con nosotros comentando en la sección de comentarios a continuación. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuál es la función principal del rectificador de media onda?