Si alguna vez te has preguntado cómo funcionan muchos de los dispositivos electrónicos que utilizamos a diario, te sorprenderá saber que un simple rectificador monofásico de media onda es el responsable de convertir la corriente alterna en corriente continua. En este artículo, te mostraremos el diagrama de circuito, la teoría detrás de su funcionamiento y algunas de las aplicaciones más comunes de este dispositivo. ¡Prepárate para adentrarte en el fascinante mundo de la electrónica y descubrir cómo la corriente eléctrica se convierte en un aliado en nuestra vida cotidiana!
El rectificador monofásico de media onda convierte el voltaje de CA en voltaje de CC. Solo requiere un diodo para la rectificación.
¿Qué es el rectificador?
El rectificador es el dispositivo que convierte la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC). La corriente alterna invierte periódicamente su dirección mientras que la corriente continua no cambia periódicamente su dirección.
¿Qué es el rectificador de media onda?
El rectificador de media onda deja pasar un medio ciclo de la corriente alterna y bloquea el otro medio ciclo. Por lo tanto, en un ciclo completo de la forma de onda de CA, se pasa el medio ciclo. En un rectificador de media onda, solo se usa un diodo para convertir CA en CC.
Rectificador monofásico de media onda Teoría
Ahora, discutiremos la teoría del rectificador de media onda monofásico.
¿Cómo funciona el rectificador monofásico de media onda?
La parte principal del rectificador de media onda es el diodo. El diodo conduce si el voltaje del ánodo es mayor que el voltaje de corte del diodo. El voltaje de corte del diodo de silicio y germanio es de 0,7 y 0,3 voltios respectivamente. Si el voltaje del ánodo es superior a 0,7 voltios, el diodo comienza a conducir. En la electrónica de potencia, los diodos de silicio se utilizan generalmente porque tienen una resistencia directa baja que los hace adecuados para entregar una corriente directa alta.
Durante un medio ciclo positivo, el diodo conduce y pasa la forma de onda durante el período de o a π. El diodo no conduce durante el período de π a 2π porque el potencial del ánodo es menor que el voltaje de activación del diodo. La forma de onda de salida del diodo es el voltaje de CC ya que tiene pulsos positivos. La forma de onda de CC de salida tiene más ondas y no es uniforme.
Podemos obtener un voltaje de CC negativo haciendo que el diodo conduzca durante el semiciclo negativo de la forma de onda de CA.
El diodo conduce durante el medio ciclo negativo de la forma de onda de CA. Durante el semiciclo positivo, el diodo está en polarización inversa y no fluye corriente a través del diodo.
Diagrama de circuito del rectificador de media onda
El diagrama de circuito del rectificador de media onda se muestra a continuación.
El circuito rectificador de media onda consta de tres partes principales.
- Transformador
- Diodo
- Carga resistente
El voltaje se aplica en el lado primario del transformador. La baja tensión se induce en el secundario del transformador de acuerdo con la relación de transformación del transformador. El voltaje se reduce para obtener el voltaje de CC deseado. El circuito secundario equivalente simplificado del rectificador es el siguiente.
Durante el semiciclo positivo de la forma de onda de CA, el voltaje en el ánodo del diodo es mayor que su voltaje de activación y el diodo se polariza directamente y comienza a conducir. Por lo tanto, en el semiciclo positivo, el diodo permanece en estado conductor y la corriente fluye a través del diodo. El diodo tiene una resistencia directa muy baja durante su estado de polarización directa, y el diodo se comporta como un cortocircuito, considerando una resistencia directa cero.
El diodo deja de conducir cuando la forma de onda de CA cruza cero y se dirige hacia el medio ciclo negativo. Durante el medio ciclo negativo, el diodo está en polarización inversa y no fluye corriente a través del diodo. Durante el medio ciclo negativo, el diodo es un circuito abierto. El circuito equivalente del rectificador de media onda es el siguiente.
Durante el semiciclo negativo, la resistencia inversa del diodo es muy alta y actúa como un circuito abierto y el diodo no permite el paso de corriente a través de él.
Fase única Fórmulas de rectificador de media onda
Discutiremos cómo se utilizan las diversas fórmulas del rectificador de media onda para evaluar el rendimiento del rectificador.
Valor promedio o valor de CC del rectificador monofásico de media onda
Podemos calcular la salida de CC promedio o efectiva del rectificador de media onda tomando el promedio del voltaje de salida de CC. El valor instantáneo de corriente a la salida del rectificador es i=ImetroSinωt. La corriente de carga promedio a través de la resistencia de carga es igual a:
Valor RMS del rectificador monofásico de media onda
Para un rectificador de media onda, la corriente de carga RMS (Irms) es igual al múltiplo de la corriente promedio (IDC) por π/2. Por lo tanto, el valor RMS de la corriente de carga (Irms) para un rectificador de media onda es:
Factor de ondulación del rectificador monofásico de media onda
El factor de ondulación muestra la eficacia de la rectificación. La salida de la CC rectificada también tiene un componente de CA. El componente de CA no es deseable en la salida de CC rectificada y el componente de CA disponible en la CC rectificada es ondulación. Es prácticamente imposible eliminar la componente AC en la salida DC rectificada. Sin embargo, las ondas menores en la forma de onda rectificada hacen que la CC de salida sea más suave.
El factor de ondulación es la relación entre el componente de CA disponible en la salida del rectificador y el valor promedio de la salida de CC.
Podemos expresar el factor de ondulación del rectificador de media onda mediante la siguiente expresión matemática.
El factor de ondulación del rectificador de media onda es 1,21. Es posible reducir las ondas mediante la instalación de un condensador y un inductor como circuito de filtro.
Factor de forma
La relación entre el valor RMS y el valor promedio es el factor de forma.
Eficiencia del rectificador de media onda
La relación entre la potencia de CC de salida y la potencia de CA de entrada es la eficiencia del rectificador. La fórmula de la eficiencia es igual a:
La eficiencia del rectificador de media onda es igual al 40,6%.
Tensión inversa pico de la mitad rectificador de onda
El voltaje inverso pico del diodo es el voltaje máximo que un diodo puede soportar durante condiciones de polarización inversa. Si el diodo obtiene un voltaje por encima del voltaje inverso máximo (PIV), es probable que falle.
Aplicaciones del rectificador de diodo de media onda
- Rectificación de energía: Usamos rectificador de media onda para la rectificación de CA para obtener voltaje de CC.
- Demodulación de señal: A través del proceso de demodulación, es posible recuperar la señal original enviada desde el extremo del transmisor. Un rectificador de media onda es la mejor opción para la demodulación de señales moduladas.
- Detector de pico de señal: El detector de diodo de media onda simple puede detectar el valor máximo de una forma de onda. Por lo tanto, lo usamos como un detector de picos.
Ventajas del rectificador de media onda
El rectificador de media onda es de construcción muy simple. El rectificador de media onda tiene muy pocos componentes.
- Menor número de componentes
- Más económico
Desventajas del rectificador de media onda
Las desventajas del rectificador de media onda son:
- Rectifica solo media onda de corriente alterna y filtra el otro medio ciclo. Por lo tanto, su eficiencia es muy baja alrededor (40%).
- El voltaje de CC de salida es bajo.
- La CC de salida contiene más ondas y, por lo tanto, la salida no es puramente CC.
Problemas Resueltos en Rectificador Monofásico de Media Onda
Ejemplo No. 1
La potencia de entrada aplicada a un rectificador de media onda es de 200 vatios. La potencia de salida de CC del rectificador es de 80 vatios. ¿Cuál es la eficiencia del rectificador?
Eficiencia de rectificación = Pout/Pin x 100
= 80/200×100
= 40 %
Ejemplo No. 2
Se aplica un suministro de CA v = 60 Sin ωt al rectificador de media onda. La resistencia interna del diodo (rF)es de 20 Ω y la resistencia de carga es de 600 Ω. Calcular: (1) Entrada de alimentación de CA (2) Salida de alimentación de CC (3) Eficiencia de rectificación
Ejemplo No. 3
Se aplica un suministro de CA de 230 voltios al transformador reductor de 230/15 voltios cuyo secundario está conectado al rectificador de media onda.
Encontrar
(1) El voltaje de CC de salida
(2) PIV de diodo.
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