Rectificador de onda completa con puente de graetz
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Un rectificador es un sistema electrónico de potencia cuya función es convertir una tensión alterna en una tensión continua. Podemos diferenciar los rectificadores de acuerdo con el número de fases de la tensión alterna de entrada (monofásico, bifásico, trifásico, hexafásico, etc.). Dentro de estos, podemos diferenciar los rectificadores en función del tipo de conexión de los elementos (media onda y de onda completa). Otra posible clasificación es según su capacidad de ajustar el valor de la tensión de salida, ello depende de si se emplean diodos o tiristores. Los rectificadores no controlados son aquellos que utilizan diodos como elementos de rectificación, en cuanto que los controlados utilizan tiristores o transistores.
Están basados en diodos, semiconductores sobre los cuales no tenemos ningún control ni de encendido (puesta en conducción) ni de apagado (bloqueo). El diodo es un dispositivo semiconductor de dos terminales, ánodo y cátodo, que deja pasar la corriente cuando el ánodo es positivo respecto al cátodo, y no conduce cuando la tensión aplicada a sus extremos sea la contraria. Ello conlleva a que el diodo sea un componente adecuado para ser utilizado, solo o con otros diodos, como rectificador.
Es el rectificador más sencillo que existe, y en consecuencia el más barato. Simplemente es necesario un diodo entre la alimentación de alterna y la carga. Este circuito solo rectifica la mitad de la tensión de entrada. El diodo conduce si la tensión de entrada Vs es positiva. Si la tensión de entrada es negativa, el diodo no puede conducir dado que ve una tensión ánodo cátodo negativa. Según sea la amplitud de la tensión de alimentación, tendremos un determinado nivel de tensión continua a la salida. El funcionamiento consiste en tomar de la red una señal sinusoidal de valor medio nulo, y proporcionar a la carga una forma de onda unidireccional.
En este caso, para rectificar la onda completa, se utilizan 2 diodos, en una configuración denominada rectificador con transformador en toma media. El trafo con toma media será el encargado de proporcionar dos tensiones de igual magnitud y un desfase entre ella de 180º. Se suelen utilizar en etapas donde la frecuencia de entrada es elevada, ya que la salida del rectificador en onda completa presenta un rizado de 100HZ. Un inconveniente sería que los diodos deben soportar una V inversa doble al que soportan para el de media onda.
En este caso, para rectificar la onda completa, se utilizan 4 diodos, en una configuración denominada puente completo o puente de Graetz. Recibe el nombre de puente rectificador, por estar formado por cuatro diodos conectados en puente y su principal ventaja respecto al rectificador de onda completa con toma media es que no necesita transformador. En este casi siempre conducen dos diodos, si el semicilo es positivo, (d1 y D4) mientras D2 y D3 están polarizados inversamente, si el semicilo es negativo, funcionara a la inversa a anteriormente. Se obtiene en la carga la misma forma de onda que en el rectificador con trafo de toma media.
De forma análoga a los casos anteriores, se puede implementar un rectificador trifásico utilizando diodos. Los rectificadores trifásicos se utilizan normalmente en la industria para producir tensión y corriente continuas para grandes cargas. El generador trifásico de tensión está equilibrado y la secuencia de fases es a-b-c. En el análisis inicial del circuito se supondrá que el generador y los diodos son ideales.
Si se quiere mejorar la forma de onda que aparece a la salida de un rectificador es necesario el empleo de un filtro, básicamente, basado en un condensador. El condensador permite mantener la tensión de salida casi constante, reduciendo el rizado de tensión final.
Rectificadores no controlados
Están basados en diodos, semiconductores sobre los cuales no tenemos ningún control ni de encendido (puesta en conducción) ni de apagado (bloqueo). El diodo es un dispositivo semiconductor de dos terminales, ánodo y cátodo, que deja pasar la corriente cuando el ánodo es positivo respecto al cátodo, y no conduce cuando la tensión aplicada a sus extremos sea la contraria. Ello conlleva a que el diodo sea un componente adecuado para ser utilizado, solo o con otros diodos, como rectificador.
Rectificador monofásico de media onda
Es el rectificador más sencillo que existe, y en consecuencia el más barato. Simplemente es necesario un diodo entre la alimentación de alterna y la carga. Este circuito solo rectifica la mitad de la tensión de entrada. El diodo conduce si la tensión de entrada Vs es positiva. Si la tensión de entrada es negativa, el diodo no puede conducir dado que ve una tensión ánodo cátodo negativa. Según sea la amplitud de la tensión de alimentación, tendremos un determinado nivel de tensión continua a la salida. El funcionamiento consiste en tomar de la red una señal sinusoidal de valor medio nulo, y proporcionar a la carga una forma de onda unidireccional.
Rectificador con transformador de toma media
En este caso, para rectificar la onda completa, se utilizan 2 diodos, en una configuración denominada rectificador con transformador en toma media. El trafo con toma media será el encargado de proporcionar dos tensiones de igual magnitud y un desfase entre ella de 180º. Se suelen utilizar en etapas donde la frecuencia de entrada es elevada, ya que la salida del rectificador en onda completa presenta un rizado de 100HZ. Un inconveniente sería que los diodos deben soportar una V inversa doble al que soportan para el de media onda.
Rectificador en puente
En este caso, para rectificar la onda completa, se utilizan 4 diodos, en una configuración denominada puente completo o puente de Graetz. Recibe el nombre de puente rectificador, por estar formado por cuatro diodos conectados en puente y su principal ventaja respecto al rectificador de onda completa con toma media es que no necesita transformador. En este casi siempre conducen dos diodos, si el semicilo es positivo, (d1 y D4) mientras D2 y D3 están polarizados inversamente, si el semicilo es negativo, funcionara a la inversa a anteriormente. Se obtiene en la carga la misma forma de onda que en el rectificador con trafo de toma media.
Rectificador trifásico de onda completa no controlado con carga resistiva
De forma análoga a los casos anteriores, se puede implementar un rectificador trifásico utilizando diodos. Los rectificadores trifásicos se utilizan normalmente en la industria para producir tensión y corriente continuas para grandes cargas. El generador trifásico de tensión está equilibrado y la secuencia de fases es a-b-c. En el análisis inicial del circuito se supondrá que el generador y los diodos son ideales.
Observaciones:
1 la ley de kirchhoff muestra que solo puede conducir un diodo a la vez en la mitad superior del puente, así como también que solo puede conducir un diodo a la vez en la mitad inferior. 2 La tensión de salida en la carga es una de las tensiones de línea del generador. 3 Existen seis combinaciones de tensiones de línea. Si consideramos q un periodo del generador son 360º, la transición de la tensión de línea mayor deberá producirse cada 60º. Se puede dividir en dos partes, Tipo P (seria la parte del circuito compuesta por los diodos D1, D2 y D3 funcionando como un detector de máximo) y tipo N (esta compuesto por el resto de diodos funcionando como un detector de mínimo).Rectificadores con filtro
Si se quiere mejorar la forma de onda que aparece a la salida de un rectificador es necesario el empleo de un filtro, básicamente, basado en un condensador. El condensador permite mantener la tensión de salida casi constante, reduciendo el rizado de tensión final.