Rectificadores. Rectificador de media Onda

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Ejemplo: Para el rectificador de onda completa de la figura 7, grafique los voltajes de entrada y de salida si el voltaje de entrada VE tiene una amplitud de 24v y una frecuencia de 60Hz (Diodos de silicio).

En primer lugar tenemos que: Vm = 24v y f = 60Hz

Entonces T = 1/f = 1/60Hz ≈ 0,016seg = 16ms

Luego T = 16ms; T/2 = 8ms; 3T/2 = 24ms; 2T = 32ms; 5T/2 = 40ms; .

La amplitud del Voltaje rectificado será de: Vm - 2VT = 24v – 1,4v = 22,6v

Vcd = 0,636( Vm - 2VT ) = 0,636(24v – 1,4v) = 14,37v

A partir de los valores anteriores se obtiene la siguiente grafica:

[pic 19]

[pic 20]

- Rectificador de onda completa con transformador de toma central.

Antes de explicar este rectificador, haremos una breve descripción del transformador de toma central el cual se muestra a continuación:

[pic 21][pic 22]

Como en cualquier transformador el voltaje del devanado secundario VE´ está dado por:

VE´ = Ns/Np.VE

Donde Ns/Np es la relación de espiras del transformador, es decir, el número de espiras del devanado secundario entre el número de espiras del devanado primario. VE es el voltaje de entrada ó voltaje aplicado al devanado primario.

Además de VE´ que es el voltaje que hay entre el extremo superior y el inferior del devanado secundario, podemos ver que entre los extremos y la toma central se tienen dos voltajes que son igual a la mitad de VE´.

Ahora considérese el siguiente circuito y el voltaje senoidal VE aplicado a la entrada.

[pic 23]

[pic 24]

Para el semiciclo positivo del voltaje de entrada conduce el diodo D1 y el diodo D2 se comporta como un interruptor abierto como se muestra en la siguiente figura, donde además podemos ver que el voltaje de salida es igual al voltaje que hay entre el terminal superior y la toma central del transformador menos la pequeña caída de tensión del diodo: (VS = VE´/2 – VT).

[pic 25]

[pic 26][pic 27]

Donde VE´ es el voltaje entre los extremos superior e inferior del devanado secundario y está dado por:

VE´ = Ns/Np.VE

Además el voltaje VT es la pequeña caida de tensión que ocurre en el diodo y es igual a 0,7v si el diodo es de silicio, y 0,3v si el diodo es de germanio.

Para el semiciclo negativo del voltaje de entrada conduce el diodo D2 y el diodo D1 se comporta como un interruptor abierto como se muestra a continuación, donde además podemos ver que el voltaje de salida es igual al voltaje que hay entre el terminal inferior y la toma central del transformador menos la pequeña caída de tensión del diodo : (VS = VE´/2 – VT).

[pic 28]

[pic 29]

A partir del análisis anterior se obtiene la siguiente grafica para el voltaje de salida VS, la cual se muestra debajo de la grafica del voltaje de entrada VE.

[pic 30]

[pic 31]

Ejemplo: Para el rectificador de onda completa de la figura 13, grafique los voltajes de entrada y de salida si el voltaje de entrada VE tiene una amplitud de 100v ca con una frecuencia de 60Hz si la relación de espiras del transformador es de 5:1 ( Los diodos son de silicio).

En primer lugar tenemos que la amplitud de VE es de : Vm = 100v y f = 60Hz

Luego T = 1/f = 1/60Hz ≈ 0,016seg = 16ms

Entonces: T/2 = 8ms; 3T/2 = 24ms; 2T = 32ms; 5T/2 = 40ms;

La amplitud del voltaje del devanado secundario se calcula por:

Vm´ = Ns/Np.Vm = 1/5* 100v = 20v

Donde Vm es la ampliud del voltaje de entrada en el devanado primario.

Luego la amplitud del voltaje rectificado será de: Vm´/2 - VT = 10v – 0,7v = 9,3v

Vcd = 0,636( Vm´/2 - VT ) = 0,636(10v – 0,7v) = 5,91v

A partir de los valores anteriores se obtiene la siguiente grafica:

[pic 32]

[pic 33]

Filtrado del voltaje de salida de los rectificadores.

Los circuitos rectificadores analizados anteriormente proporcionan un voltaje de cd (corriente directa) en la salida que es pulsante. Estas pulsaciones conocidas como rizo de salida se pueden reducir considerablemente filtrando la tensión de salida del rectificador.

El tipo de filtro más común emplea un capacitor, el cual se coloca en paralelo con el resistor de carga como se muestra en la siguiente figura:

[pic 34]

[pic 35]

Con la incorporación del capacitor el voltaje de salida es como se muestra a continuación:

[pic 36]

[pic 37]

En esta grafica se muestra en línea punteada la forma de onda de la salida cuando no hay un capacitor en paralelo con el resistor y en línea continua se muestra la forma del voltaje de salida cuando se coloca el capacitor.

El capacitor se carga al valor de tensión más alto ( Vmáx ) cuando el voltaje de entrada alcanza su máximo valor positivo o negativo, cuando la tensión de entrada cae por debajo de ese valor máximo, el capacitor no se puede descargar a través de ninguno de los diodos, por lo tanto, la descarga se lleva a cabo a través de RL. Esto conduce a un decaimiento del voltaje de salida el cual termina cuando el voltaje de entrada vuelve a subir y hace que el capacitor se vuelva a cargar hasta Vmáx, Este proceso de carga y descarga parcial del capacitor se