- Diferentes Tipos de Rectificadores – Funcionamiento y Aplicaciones
- ¿Qué es un rectificador?
- ¿Qué es la rectificación?
- Tipos De Rectificadores
- Rectificador no controlado:
- Rectificador de media onda:
- Rectificador de onda completa:
- Rectificador de puente
- Rectificador de toma central
- Rectificador Controlado:
- Rectificador controlado de media onda
- Rectificador controlado de onda completa
- Rectificador de Puente Controlado
- Rectificador de punta central controlado:
- Rectificadores monofásicos y trifásicos
- Comparación de rectificadores
- Aplicaciones de los rectificadores
Diferentes Tipos de Rectificadores – Funcionamiento y Aplicaciones
En electrónica, el circuito Rectificador es el más utilizado porque casi todos los aparatos electrónicos funcionan con CC (Corriente Continua) pero la disponibilidad de las Fuentes de CC son limitadas como las tomas de corriente en nuestros hogares proporcionan CA (Corriente Alterna). El rectificador es el candidato perfecto para este trabajo en las industrias & domésticas para convertir la CA en CC. Incluso los cargadores de nuestros teléfonos móviles utilizan rectificadores para convertir la CA de nuestros enchufes domésticos en CC. Diferentes tipos de Rectificadores se utilizan para aplicaciones específicas.
Tenemos principalmente dos tipos de tipos de voltaje presentes que son ampliamente utilizados en estos días. Son los tipos de tensión alterna y directa. Estos tipos de voltaje pueden ser convertidos de un tipo a otro utilizando circuitos especiales diseñados para esa conversión en particular. Estas conversiones ocurren en todas partes.
La alimentación principal que obtenemos de las redes eléctricas es de naturaleza alterna y los aparatos que utilizamos en nuestros hogares generalmente requieren una pequeña tensión continua. Este proceso de convertir la corriente alterna en corriente continua recibe el nombre de rectificación. La conversión de CA en CC va precedida de otros procesos que pueden incluir el filtrado, la conversión CC-CC, etc. Una de las partes más comunes de una fuente de alimentación electrónica es un puente rectificador.
Muchos circuitos electrónicos requieren una fuente de alimentación de CC rectificada para alimentar varios componentes electrónicos básicos a partir de la fuente de alimentación de CA disponible. El simple puente rectificador se utiliza en una variedad de dispositivos electrónicos de alimentación basados en CA.
Otra forma de ver el circuito rectificador es que, se puede decir que convierte corrientes en lugar de tensiones. Esto tiene un sentido más intuitivo, porque estamos más acostumbrados a utilizar la corriente para definir la naturaleza de un componente. De forma concisa, un rectificador toma una corriente que tiene componentes negativos y positivos y la rectifica de forma que sólo queda el componente positivo de la corriente.
Los rectificadores de puente se utilizan ampliamente en las fuentes de alimentación que proporcionan la tensión continua necesaria para los componentes o dispositivos electrónicos. Los dispositivos de conmutación más eficientes cuyas características se conocen plenamente son los diodos. En teoría, en lugar de los diodos se puede utilizar cualquier interruptor de estado sólido controlable o no controlable.
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Por lo general, los tipos de Rectificadores se clasifican en base a su salida. En este artículo, vamos a discutir muchos tipos de Rectificadores como:
- Rectificadores monofásicos
- Rectificadores trifásicos
- Rectificadores controlados
- Rectificadores no controlados
- Rectificadores de media onda
- Rectificadores de onda completa
- Rectificadores de puente
- Rectificadores de centro.Rectificadores de derivación
Tabla de contenidos
¿Qué es un rectificador?
Un Rectificador es un dispositivo eléctrico formado por uno o más diodos que convierte la corriente alterna (AC) en corriente continua (DC). Se utiliza para la rectificación donde el proceso de abajo muestra que cómo convertir la CA en CC..
¿Qué es la rectificación?
La rectificación es el proceso de conversión de la corriente alterna (que cambia periódicamente de dirección) en corriente continua (flujo en una sola dirección).
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Tipos De Rectificadores
Hay principalmente dos tipos de rectificadores:
- Rectificador no controlado
- Rectificador controlado
Los rectificadores de puente son de muchos tipos y las bases para la clasificación pueden ser muchas, por nombrar algunas, tipo de alimentación, configuraciones del circuito de puente, capacidad de control, etc. Los rectificadores de puente pueden clasificarse a grandes rasgos en rectificadores monofásicos y trifásicos en función del tipo de entrada con el que trabajan. Ambos tipos incluyen estas otras clasificaciones que pueden hacerse en rectificadores monofásicos y trifásicos.
La otra clasificación se basa en los dispositivos de conmutación que utiliza el rectificador y los tipos son rectificadores no controlados, semicontrolados y totalmente controlados. Algunos de los tipos de rectificadores se discuten a continuación.
Basado en el tipo de circuito de rectificación hace, los rectificadores se clasifican en dos categorías.
- Rectificador de media onda
- Rectificador de onda completa
El rectificador de media onda sólo convierte la mitad de la onda de CA en señal de CC, mientras que el rectificador de onda completa convierte toda la señal de CA en CC.
El rectificador de puente es el rectificador más comúnmente utilizado en electrónica y este informe tratará sobre el funcionamiento y la fabricación de uno. El circuito rectificador de puente simple es el método más popular para la rectificación de onda completa.
Discutiremos tanto los rectificadores controlados como los no controlados (puente de media onda y de onda completa) en detalles con diagramas de circuito y funcionamiento como sigue.
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Rectificador no controlado:
El tipo de rectificador cuya tensión de salida no puede ser controlada se denomina rectificador no controlado.
Un rectificador utiliza interruptores para funcionar. Los interruptores pueden ser de varios tipos, a grandes rasgos, interruptores controlables e interruptores incontrolables. Un diodo es un dispositivo unidireccional que permite el flujo de corriente en una sola dirección. El funcionamiento de un diodo no está controlado, ya que conducirá siempre que esté polarizado hacia delante.
Con una configuración de diodos en un rectificador cualquiera, el rectificador no está totalmente bajo el control del operador, por lo que este tipo de rectificadores se denominan rectificadores no controlados. No permite que la potencia varíe en función de las necesidades de la carga. Así que este tipo de rectificador se utiliza comúnmente en las fuentes de alimentación constantes o fijas.
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El rectificador no controlado utiliza sólo diodos y dan una tensión de salida fija que depende sólo de la entrada de CA.
Tipos de rectificador no controlado:
Los rectificadores no controlados se dividen a su vez en dos tipos:
- Rectificador de media onda
- Rectificador de onda completa
Rectificador de media onda:
Un tipo de rectificador que convierte sólo el medio ciclo de la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC) se conoce como rectificador de media onda.
- Rectificador de media onda positiva:
Un rectificador de media onda que convierte sólo el medio ciclo positivo y bloquea el medio ciclo negativo.
- Rectificador de media onda negativo:
Un rectificador de media onda negativo convierte sólo el medio ciclo negativo de la CA en CC.
En todos los tipos de rectificadores, un rectificador de media onda es el más simple de todos ya que está compuesto por un solo diodo.
Un diodo permite el flujo de corriente en una sola dirección conocida como polarización hacia adelante. Una resistencia de carga RL se conecta en serie con el diodo.
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Medio ciclo positivo:
Durante el medio ciclo positivo, el ánodo del terminal del diodo se volverá positivo y el cátodo se volverá negativo conocido como polarización hacia adelante. Y permitirá que el ciclo positivo fluya.
Medio ciclo negativo:
Durante el medio ciclo negativo, el ánodo se volverá negativo y el cátodo se volverá positivo, lo que se conoce como polarización inversa. Así que el diodo bloqueará el ciclo negativo.
Así que cuando una fuente de CA se conecta al rectificador de media onda, sólo medio ciclo fluirá a través de él como se muestra en la figura siguiente.
La salida de este rectificador se toma a través de la resistencia de carga RL. Si observamos la gráfica de entrada a salida, muestra un medio ciclo positivo pulsante de la entrada.
La salida del rectificador de media onda tiene demasiadas ondulaciones &no es muy práctico utilizar esta salida como fuente de CC. Para suavizar esta salida pulsante, se introduce un condensador a través de la resistencia. El condensador se cargará durante el ciclo positivo y se descargará durante el ciclo negativo para dar una señal de salida suave.
Estos tipos de rectificadores desperdician la potencia del medio ciclo de la entrada de CA.
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Rectificador de onda completa:
Un rectificador de onda completa convierte los medios ciclos positivos y negativos de la CA (corriente alterna) en CC (corriente continua). Proporciona el doble de tensión de salida en comparación con el rectificador de media onda
Un rectificador de onda completa está formado por más de un diodo.
Hay dos tipos de rectificador de onda completa.
- Rectificador de puente
- Rectificador de punta central
Rectificador de puente
Un rectificador de puente utiliza cuatro diodos para convertir ambos semiciclos de la CA de entrada en salida de CC.
En este tipo de rectificador, los diodos se conectan de una forma específica como se indica a continuación.
Medio ciclo positivo:
Durante el medio ciclo positivo de entrada, el diodo D1 & D2 se convierte en polarización directa mientras que D3 & D4 se convierte en polarización inversa. El diodo D1 & D2 forma un bucle cerrado que proporciona una tensión de salida positiva a través de la resistencia de carga RL.
Medio ciclo negativo:
Durante el medio ciclo negativo, el diodo D3 & D4 se convierte en polarización directa mientras que D1 & D2 se convierte en polarización inversa. Pero la polaridad a través de la resistencia de carga RL sigue siendo la misma y proporciona una salida positiva a través de la carga.
La salida del rectificador de onda completa tiene ondulaciones bajas en comparación con el rectificador de media onda, pero aún así, no es suave y constante.
Para que el voltaje de salida sea suave &estable, se coloca un condensador en la salida como se muestra en la figura siguiente.
La carga del condensador &se descarga lo que hace transiciones suaves entre los medios ciclos.
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Funcionamiento del Circuito Rectificador Puente
Del diagrama del circuito se desprende que los diodos están conectados de una manera particular. Esta disposición única da el nombre al convertidor. En el puente rectificador, la tensión que se da como entrada puede ser de cualquier fuente. Puede provenir de un transformador que se utiliza para aumentar o disminuir la tensión o puede provenir de la red de nuestro suministro eléctrico doméstico. En este artículo, estamos utilizando un transformador de toma central 6-0-6 para proporcionar la tensión alterna.
En la primera fase de trabajo del rectificador, durante el medio ciclo positivo, los diodos D3-D2 se polarizan hacia adelante y conducen. Los diodos D1-D4 se ponen en polarización inversa y no conducen en este semiciclo, actuando como interruptores abiertos. De este modo, obtenemos un semiciclo positivo en la salida. Por el contrario, en el medio ciclo negativo, los diodos D1-D4 se polarizan hacia adelante, y comienzan a conducir mientras que los diodos D3-D2 se invierten y no conducen en este medio ciclo.
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De nuevo, obtenemos un semiciclo positivo en la salida. Al final del proceso de rectificación, la parte negativa de la corriente alterna se convierte en un ciclo positivo. La salida del rectificador son dos pulsos medio positivos con la misma frecuencia y magnitud que la de la entrada.
A diferencia del funcionamiento de un rectificador de media onda, el rectificador de puente completo tiene otra rama que le permite conducir por la mitad negativa de la forma de onda de la tensión, lo que el rectificador de medio puente no podía hacer. Por lo tanto, la tensión media en la salida del rectificador de puente completo es el doble que la del rectificador de medio puente.
Aunque utilizamos cuatro diodos de potencia individuales para hacer un rectificador de puente de onda completa, los componentes del rectificador de puente prefabricado están disponibles «off-the-shelf» en una gama de diferentes tamaños de tensión y corriente que se pueden utilizar directamente para hacer un circuito de trabajo.
La forma de onda de la tensión de salida después de la rectificación no es una DC adecuada, por lo que podemos tratar de hacerla más en una forma de onda de DC utilizando un condensador para filtrar. Los condensadores de alisado o de reserva que se conectan en paralelo con la carga a través de la salida del circuito rectificador de puente de onda completa aumenta el nivel medio de salida de CC a la tensión media de CC requerida en la salida porque el condensador no sólo actúa como un componente de filtrado, sino que también carga y descarga periódicamente aumentando efectivamente la tensión de salida.
El condensador se carga hasta que la forma de onda llega a su pico y se descarga uniformemente en el circuito de carga cuando la forma de onda comienza a bajar. Así que cuando la salida está bajando, el condensador mantiene el suministro de voltaje adecuado en el circuito de carga, por lo tanto, la creación de la CC.
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Ventajas de un rectificador de puente:
- Bajas ondulaciones en la señal de CC de salida
- Alta eficiencia del rectificador
- Bajas pérdidas de potencia
Desventajas del rectificador de puente:
- El rectificador de puente es más complejo que un rectificador de media onda
- Mayor pérdida de potencia en comparación con el rectificador de onda completa con toma central.
Rectificador de toma central
Este tipo de rectificador de onda completa utiliza un transformador de toma central &dos diodos.
Un transformador de toma central es un transformador de doble tensión que tiene dos entradas (I1 & I2) y tres terminales de salida (T1, T2, T3). El terminal T2 está conectado al centro de la bobina de salida que actúa como tierra de referencia (referencia de o voltios). El terminal T1 produce una tensión positiva y el terminal T3 produce una tensión negativa con respecto al T2.
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El diseño del rectificador de toma central se da a continuación:
Medio ciclo positivo:
Durante el medio ciclo positivo de entrada, el T1 producirá positivo y el T2 producirá una tensión negativa. El diodo D1 se convertirá en polarización directa &el diodo D2 se convertirá en polarización inversa. Esto hace un camino cercano de T1 a T2 a través de la resistencia de carga RL como se muestra a continuación.
Medio ciclo negativo:
Ahora durante el medio ciclo negativo de entrada, T1 generará un ciclo negativo & T2 generará un ciclo positivo. Esto pondrá el diodo D1 en polarización inversa & el diodo D2 en polarización directa. Pero la polaridad a través de la resistencia de carga RL sigue siendo la misma ya que la corriente toma el camino de T3 a T1 como se muestra en la figura siguiente.
La salida de CC de un rectificador de toma central también tiene ondulaciones y no es suave & CC constante. Un condensador en la salida eliminará la ondulación y hará una salida de CC estable.
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Rectificador Controlado:
Un tipo de rectificador cuya tensión de salida puede ser variada o modificada se denomina rectificador controlado.
La necesidad de un rectificador controlado es evidente cuando analizamos las deficiencias de un puente rectificador no controlado. Para convertir un rectificador no controlado en uno controlado, utilizamos dispositivos de estado sólido controlados por corriente, como los SCR, los MOSFET y los IGBT. Tenemos el control total cuando los SCR se conectan o desconectan en función de los impulsos de puerta que le apliquemos. Estos son generalmente más preferidos que sus homólogos no controlados.
Se compone de uno o más de un SCR (Rectificador Controlado de Silicio).
Un SCR, también conocido como tiristor es un diodo de tres terminales. Estos terminales son el ánodo, el cátodo y una entrada de control conocida como puerta.
Al igual que un simple diodo, un SCR conduce en polarización directa y bloquea la corriente en polarización inversa, pero sólo comienza a conducir hacia adelante cuando hay un impulso en la entrada de la puerta. Así que el voltaje de salida puede ser controlado usando la entrada de la puerta.
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Tipos de rectificador controlado
Hay dos tipos de rectificador controlado.
Rectificador controlado de media onda
El rectificador controlado de media onda está formado por un único SCR (Rectificador controlado de silicio).
El rectificador controlado de media onda tiene el mismo diseño que el rectificador no controlado de media onda, excepto que sustituimos el diodo por un SCR como se muestra en la figura de abajo.
Un SCR no conduce en polarización inversa, por lo que bloqueará el medio ciclo negativo.
Durante el medio ciclo positivo, el SCR conducirá la corriente en una condición cuando se aplique un pulso a la entrada de la puerta. La entrada de compuerta es, por supuesto, una señal de pulso periódica que está diseñada para activar el SCR en cada medio ciclo positivo.
De esta manera, podemos controlar la tensión de salida de este rectificador.
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La salida del SCR es también una tensión/corriente continua pulsante. Estos pulsos se eliminan utilizando un condensador paralelo a la resistencia de carga RL.
Rectificador controlado de onda completa
Un tipo de rectificador que convierte tanto el medio ciclo positivo como el negativo de la CA en CC, así como controla la amplitud de salida, se conoce como rectificador controlado de onda completa.
Al igual que el rectificador no controlado, el rectificador de onda completa controlado tiene dos tipos.
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Rectificador de Puente Controlado
En este rectificador, el puente de diodos se sustituye por un puente SCR (Tiristor) con la misma configuración que se muestra en la siguiente figura.
Medio ciclo positivo:
Durante el ciclo positivo, el SCR (tiristor) T1 & T2 conducirá cuando se aplique el impulso de puerta. T3 & T4 estará en polarización inversa, por lo que bloqueará la corriente. La tensión de salida se establecerá a través de la resistencia de carga RL como se muestra a continuación.
Medio ciclo negativo:
Durante el medio ciclo negativo, el tiristor T3 & T4 se convertirá en polarización hacia delante teniendo en cuenta el pulso de entrada de compuerta & el T1 & T2 se convertirá en polarización inversa. La tensión de salida aparecerá a través de la resistencia de carga RL.
Al final de la salida, se utiliza un condensador para eliminar las ondulaciones y hace que la salida sea estable & suave.
Rectificador de punta central controlado:
Al igual que el rectificador incontrolado de toma central, este diseño utiliza dos SCR en sustitución de los dos diodos.
Ambos conmutadores SCR serán temporizados de manera diferente de acuerdo con la frecuencia de CA de entrada.
Su funcionamiento es el mismo que el rectificador incontrolado &su diseño esquemático se da a continuación.
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Rectificadores monofásicos y trifásicos
Esta clasificación se basa en el tipo de entrada con la que trabaja un rectificador. La denominación es bastante sencilla. Cuando la entrada es monofásica, el rectificador se denomina rectificador monofásico y cuando la entrada es trifásica, se denomina rectificador trifásico.
El puente rectificador monofásico está formado por cuatro diodos, mientras que un rectificador trifásico utiliza seis diodos dispuestos de una manera particular para obtener la salida deseada. Estos pueden ser rectificadores controlados o no controlados, dependiendo de los componentes de conmutación utilizados en cada rectificador, tales como diodos, tiristores, y así sucesivamente.
Comparación de rectificadores
La siguiente tabla muestra la comparación entre los diferentes tipos de rectificadores, tales como rectificador de media onda, rectificador de onda completa y rectificador de toma central.
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Aplicaciones de los rectificadores
Básicamente, casi todos los circuitos electrónicos operados en tensiones de CC. El propósito principal del uso del rectificador es para la rectificación que significa la conversión de tensiones de CA a tensiones de CC. Su significado, los rectificadores se utilizan en casi todos los aparatos de rectificación de energía y electrónica.
A continuación se muestra la lista de aplicaciones comunes y usos de diferentes Rectificadores.
- Rectificación es decir, la conversión de tensiones de CC a tensiones de CA.
- Los rectificadores se utilizan en la soldadura eléctrica para proporcionar la tensión polarizada.
- También se utiliza en la tracción, el material rodante y los motores de tracción trifásicos utilizados para el funcionamiento de los trenes.
- Los rectificadores de media onda se utilizan en el repelente de mosquitos y el soldador.
- El rectificador de media onda también se utiliza en la radio AM como detector y detector de picos de señal.
- Los rectificadores también se utilizan en la modulación, demodulación y multiplicadores de tensión.
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