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

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

En el mismo período de 1880, se inició la identificación y unicidad de los rectificadores. El avance de los rectificadores ha inventado varios enfoques en el dominio de la electrónica de potencia. El diodo inicial que se empleó en el rectificador fue diseñado en el año 1883. Con la evolución de los diodos de vacío, que fue pionera en los primeros días del siglo XX, se produjeron limitaciones en los rectificadores. Mientras que con las modificaciones en los tubos de arco de mercurio, el uso de rectificadores se extendió 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 la evolución de los tubos de arco de mercurio y estos tubos de arco de mercurio se denominaron tubos rectificadores. Con el desarrollo de rectificadores, fueron pioneros en muchos otros materiales. Entonces, esta es una breve explicación de cómo evolucionaron los rectificadores y cómo se desarrollaron. Tengamos una explicación clara y detallada de saber qué es un rectificador de media onda, su circuito, principio de funcionamiento y características.




¿Qué es el rectificador de media onda?

Un rectificador es un dispositivo electrónico que convierte el voltaje CA en voltaje CC. En otras palabras, convierte la corriente alterna en corriente continua. Un rectificador se usa en casi todos los dispositivos electrónicos. Principalmente se utiliza para convertir la tensión de red en tensión CC en el fuente de alimentación sección. Al utilizar el suministro de voltaje de CC, los dispositivos electrónicos funcionan. Según el período de conducción, los rectificadores se clasifican en dos categorías: Rectificador de media onda y Rectificador de onda completa



Construcción

En comparación 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.

Construcción HWR

Construcción HWR



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 suministra corriente alterna a todo el circuito. Esta corriente CA generalmente se representa como una señal sinusoidal.



Transformador reductor

Para aumentar o disminuir el voltaje de CA, generalmente se emplea un transformador. Como aquí se usa un transformador reductor, disminuye 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 emplea principalmente un transformador reductor cuando 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 utilizar un transformador elevador.

En el dispositivo reductor, el devanado secundario tiene vueltas mínimas que el del devanado primario. Debido a esto, un transformador reductor disminuye el nivel de voltaje del devanado primario al secundario.

Diodo

El uso de diodos en un rectificador de media onda permite el flujo de corriente solo en una dirección, mientras que detiene el flujo de corriente en otro camino.

Resistor

Este es el dispositivo que bloquea el flujo de corriente eléctrica solo hasta un nivel específico.

Este es el construcción de rectificador de media onda .

Funcionamiento del rectificador de media onda

Durante el semiciclo positivo, el diodo está en condición de polarización de reenvío 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 del semiciclo positivo.

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

Circuitos rectificadores

Los circuitos monofásicos o multifásicos se incluyen en el circuitos rectificadores . Para aplicaciones domésticas, se utilizan circuitos rectificadores monofásicos de baja potencia y las aplicaciones industriales HVDC requieren rectificación trifásica. La aplicación más importante de un Diodo de unión PN es la rectificación y es el proceso de conversión de CA a CC.

Rectificación de media onda

En un rectificador de media onda monofásico, fluye la mitad negativa o positiva del voltaje de CA, 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. Se requiere un solo diodo para una rectificación de media onda monofásica y tres diodos para un suministro trifásico. El rectificador de media onda produce más cantidad de contenido de ondulación que los rectificadores de onda completa y para eliminar los armónicos requiere mucho más filtrado.

Rectificador de media onda monofásico

Rectificador de media onda monofásico

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

Vrms = Vpico / 2

Vdc = Vpico /

Dónde

  • Vdc, Vav: voltaje de salida de CC o voltaje de salida promedio
  • Vpeak - valor pico del voltaje de fase de entrada
  • Vrms: el voltaje de salida del valor cuadrático medio

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 mismo principio que el diodo de unión PN y así convierte AC en DC. 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 de el transformador se le da a la resistencia de carga y al diodo.

El funcionamiento de HWR se explica en dos fases que son

  • Proceso de media onda positiva
  • Proceso de media onda negativa

Media onda positiva

Cuando una frecuencia de 60 Hz como voltaje de CA de entrada, un transformador reductor lo reduce a voltaje mínimo. Entonces, se genera un voltaje mínimo en el devanado secundario del transformador. Este voltaje en el devanado secundario se denomina voltaje secundario (Vs). El voltaje mínimo se alimenta 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 de reenvío y permite el flujo de corriente eléctrica, mientras que, en el momento del semiciclo negativo, el diodo se mueve a la condición de 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 P-N. De la misma forma, el lado negativo de la señal de entrada que se aplica al diodo es el mismo que el voltaje DC inverso que se aplica al diodo P-N.

Por lo tanto, se sabía que el diodo conduce la corriente en condición de polarización de reenvío y obstruye el flujo de corriente en condición de polarización inversa. De la misma manera, en un circuito de CA, el diodo permite el flujo de corriente durante la duración del ciclo + ve y bloquea el flujo de corriente en el momento del ciclo -ve. Llegando a + ve HWR, no obstruirá por completo los -ve semiciclos, permite pocos segmentos de -ve semiciclos o permite una corriente negativa mínima. Esta es la generación actual debido a los portadores de carga minoritarios que se encuentran en el diodo.

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

La resistencia en la sección de carga utiliza la corriente continua producida por el diodo. Entonces, la resistencia se denomina resistencia de carga eléctrica donde la tensión / corriente CC se calcula a través de esta resistencia (RL). La salida eléctrica se considera el factor eléctrico del circuito que utiliza corriente eléctrica. En un HWR, la resistencia hace uso de la corriente producida por diodos. Debido a esto, la resistencia se llama resistencia de carga. El rLen HWR se utiliza para restringir o limitar la corriente CC adicional generada por el diodo.

Por lo tanto, se concluyó que la señal de salida en un rectificador de media onda es un ciclo continuo + ve semiciclos que son de forma sinusoidal.

Media onda negativa

El funcionamiento y la construcción del rectificador de media onda de forma negativa es casi idéntico al del rectificador de media onda positiva. El único escenario que se cambiará aquí es la dirección del diodo.

Cuando una frecuencia de 60 Hz como voltaje de CA de entrada, un transformador reductor lo reduce a voltaje mínimo. Entonces, se genera un voltaje mínimo en el devanado secundario del transformador. Este voltaje en el devanado secundario se denomina voltaje secundario (Vs). El voltaje mínimo se alimenta como voltaje de entrada al diodo.

Cuando el voltaje de entrada llega al diodo, en el momento del semiciclo negativo, el diodo pasa a la condición de polarización de reenvío y permite el flujo de corriente eléctrica, mientras que, en el momento del semiciclo positivo, el diodo pasa a la condición de 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 P-N. De la misma manera, el lado positivo de la señal de entrada que se aplica al diodo es el mismo que el voltaje CC inverso que se aplica al diodo P-N.

Entonces, se sabía que el diodo conduce corriente en condición de polarización inversa y obstruye el flujo de corriente en condición de polarización directa. De la misma manera, en un circuito de CA, el diodo permite el flujo de corriente durante el ciclo -ve y bloquea el flujo de corriente en el momento del ciclo + ve. Al llegar a -ve HWR, no obstruirá por completo los semiciclos + ve, permite pocos segmentos de semiciclo + ve o permite una corriente positiva mínima. Esta es la generación actual debido a los portadores de carga minoritarios que se encuentran en el diodo.

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

La resistencia en la sección de carga utiliza la corriente continua producida por el diodo. Entonces, la resistencia se denomina resistencia de carga eléctrica donde la tensión / corriente CC se calcula a través de esta resistencia (RL). La salida eléctrica se considera el factor eléctrico del circuito que utiliza corriente eléctrica. En un HWR, la resistencia hace uso de la corriente producida por diodos. Debido a esto, la resistencia se llama resistencia de carga. El rLen HWR se utiliza para restringir o limitar la corriente CC 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 algo diferentes de los ciclos de entrada y esto es insignificante.

Entonces, se concluyó que la señal de salida en un rectificador de media onda es un continuo -ve semiciclos que son de forma sinusoidal. Por lo tanto, la salida del rectificador de media onda son señales sinusoidales continuas + ve y -ve, pero no una señal de CC pura y en forma pulsante.

Funcionamiento del rectificador de media onda

Funcionamiento del rectificador de media onda

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

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 condición de polarización de reenvío 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 el semiciclo negativo, el voltaje y la corriente a través de la carga permanecen cero. La magnitud de la corriente inversa es muy pequeña y se descuida. Por lo tanto, no se entrega energía durante el semiciclo negativo.

Una serie de semiciclos positivos es el voltaje de salida que se desarrolla a través de la resistencia de carga. La salida es una onda de CC pulsante y, para hacer que la onda de salida suave, se utilicen filtros, que deben estar a través de la carga. Si la onda de entrada es de medio ciclo, entonces se conoce como rectificador de media onda.

Circuitos rectificadores trifásicos de media onda

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

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

Aquí solo se sigue la conexión en estrella debido a que es necesario un punto neutro para tener la conexión de carga nuevamente al devanado secundario del transformador, ofreciendo así una dirección de retorno para el flujo de energía.

La construcción general del HWR trifásico que proporciona 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 a través de un transformador trifásico es casi del 96,8%. Aunque la eficiencia de un HWR de tres fases es mayor que la de un HWR monofásico, es menor que el rendimiento de un rectificador de onda completa de tres fases.

HWR trifásico

HWR trifásico

Características del rectificador de media onda

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

PIV (voltaje inverso máximo)

Durante la condición de polarización inversa, el diodo debe resistir debido a su voltaje máximo. Durante el semiciclo negativo, no fluye corriente a través de la carga. Entonces, aparece un voltaje completo a través del diodo porque no hay una caída de voltaje a través de la resistencia de carga.

PIV de un rectificador de media onda = VSMAX

Este es el PIV del rectificador de media onda .

Corrientes promedio y pico en el diodo

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

Vs = VSMAXSin wt

La corriente que fluye a través de la resistencia de carga es

IMAX= VSMAX/ (RF+ RL)

Regulación

La regulación es la diferencia entre el voltaje sin carga y el voltaje de carga completa con respecto al voltaje de carga completa, y el porcentaje de regulación de voltaje se da como

% Regulación = {(Vno-load - Vfull-load) / Vfull-load} * 100

Eficiencia

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

? = Pdc / Pac

Una potencia de CC que se entrega a la carga es

Pdc = I2dcRL= (YoMAX/ ᴨ)2RL

La alimentación de CA de entrada al transformador,

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

= Yo2rmsRF+ Yo2rmsRL= {Yo2MAX/ 4} [RF+ RL]

? = Pdc / Pac = 0,406 / {1 + RF/ RL}

La eficiencia de un rectificador de media onda es del 40,6% cuando RFestá descuidado.

Factor de ondulación (γ)

El contenido de ondulación se define como la cantidad de contenido de CA presente en la CC de salida. 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 pulsante, y en la forma de CC pulsante, existen ondas. Estas ondas se pueden reducir mediante el uso de dispositivos de filtro 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 como γ . Cuando el factor de ondulación es alto, muestra una onda DC pulsante extendida mientras que un factor de ondulación mínimo muestra una onda DC pulsante mínima.

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

En una forma matemática, este factor de rizado se denota 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

I2= Yo2dc+ Yo21+ Yo22+ Yo24= Yo2dc+ Yo2y

γ = Iy/ Idc= (Yo2- I2dc) / Idc= {(Yorms/ I2dc) / Idc = {(Irms/I2dc) -1} = kF2-1)

Donde kf - factor de forma

kf = Irms / Iavg = (Imáx / 2) / (Imáx / ᴨ) = ᴨ / 2 = 1,57

Asi que, C = (1.572 – 1) = 1.21

Factor de utilización del transformador (TUF)

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

HWR con filtro de condensador

Según la teoría general que se discutió anteriormente, la salida de un rectificador de media onda es una señal de CC pulsante. Esto se obtiene como salida cuando se opera un HWR sin implementar un filtro. Los filtros son el dispositivo que se emplea para transformar la señal de CC pulsante en señales de CC constante, lo que significa (conversión de la señal de pulsación en una señal suave). Esto se puede lograr suprimiendo las ondas de corriente continua que ocurren en la señal.

Aunque estos dispositivos se pueden usar teóricamente sin filtros, se supone que deben implementarse para cualquier aplicación práctica. Como el aparato de CC necesitará una señal constante, la señal pulsante debe convertirse en una suave para poder utilizarla en aplicaciones reales. Esta es la razón por la que 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 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, un rectificador de media onda no se utiliza mucho en las aplicaciones. Aunque hay pocos beneficios para este dispositivo. los Las ventajas del rectificador de media onda son :

  • Barato: porque se utiliza una cantidad mínima de componentes
  • Simple: debido a que el diseño del circuito es completamente sencillo
  • Fácil de usar: como la construcción es fácil, la utilización del dispositivo también se simplificará
  • Un número reducido de componentes

los desventajas del rectificador de media onda son:

  • En la sección de carga, la potencia de salida se incluye con los componentes de CC y CA, donde el nivel de frecuencia básica es similar al nivel de frecuencia del voltaje de entrada. Además, habrá un factor de ondulación aumentado, lo que significa que el ruido será alto y se necesitará un filtrado extendido para proporcionar una salida de CC constante.
  • Dado que habrá suministro de energía solo en el momento de medio ciclo del voltaje de CA de entrada, su rendimiento de rectificación es mínimo y también la potencia de salida será menor.
  • El rectificador de media onda tiene un factor de utilización mínimo del transformador
  • En el núcleo del transformador, ocurre una saturación de CC donde esto da como resultado una corriente de magnetización, pérdidas por histéresis y también el desarrollo de armónicos.
  • La cantidad de energía de CC que se entregó desde un rectificador de media onda no es adecuada para generar ni siquiera una cantidad general de suministro de energía. Mientras que esto se puede utilizar para algunas aplicaciones, como la carga de baterías.

Aplicaciones

El principal aplicación de rectificador de media onda es obtener energía CA a partir de energía CC. Los rectificadores se emplean principalmente en circuitos internos de las fuentes de alimentación en casi todos los dispositivos electrónicos. En las fuentes de alimentación, el rectificador generalmente se ubica en serie, por lo que consta de un transformador, un filtro de suavizado y un regulador de voltaje. Algunas de las otras aplicaciones de HWR son:

  • La implementación de un rectificador en la fuente de alimentación permite la conversión de CA a CC. Los rectificadores de puente se utilizan ampliamente para grandes aplicaciones, donde tienen la capacidad de convertir voltaje CA de alto nivel en voltaje 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 la soldadura de hierro. tipos de circuitos y también se utiliza en repelente de mosquitos para empujar el plomo hacia los vapores.
  • Utilizado en un dispositivo de radio AM para fines de detección
  • Utilizado como circuitos de generación de impulsos y disparo
  • Implementado en amplificadores de voltaje y dispositivos de modulación.

Todo esto se trata de Circuito rectificador de media onda y trabajando con sus características. Creemos que la información proporcionada en este artículo es útil para comprender mejor este proyecto. Además, para cualquier consulta relacionada con este artículo o cualquier ayuda para implementar proyectos eléctricos y electrónicos , no dude en acercarse a 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?