Al mateix període del 1880 es va iniciar la identificació i la singularitat dels rectificadors. L’avanç dels rectificadors ha inventat diversos enfocaments en el domini de l’electrònica de potència. El díode inicial que es va utilitzar al rectificador es va dissenyar l'any 1883. Amb l'evolució dels díodes de buit que va ser pionera en els primers dies de la dècada de 1900, es van produir limitacions als rectificadors. Mentre que amb les modificacions dels tubs d'arc de mercuri, l'ús dels rectificadors es va estendre a diversos rangs de megawatts. I l’únic tipus de rectificador és el rectificador de mitja ona.

Una millora en els díodes de buit va mostrar l'evolució dels tubs d'arc de mercuri i aquests tubs d'arc de mercuri es van anomenar tubs rectificadors. Amb el desenvolupament de rectificadors, molts altres materials van ser pioners. Per tant, aquesta és una breu explicació de com van evolucionar els rectificadors i com es van desenvolupar. Tenim una explicació clara i detallada de saber què és un rectificador de mitja ona, el seu circuit, principi de funcionament i característiques.

“un avantatge d'una xarxa d'autobusos és: ”

Què és el rectificador de mitja ona?

Un rectificador és un dispositiu electrònic que converteix el voltatge de CA en tensió de corrent continu. En altres paraules, converteix el corrent altern en corrent continu. Un rectificador s'utilitza en gairebé tots els dispositius electrònics. S'utilitza principalment per convertir la tensió de xarxa en voltatge continu a la Font d'alimentació secció. En utilitzar el subministrament de tensió de CC funcionen els dispositius electrònics. Segons el període de conducció, els rectificadors es classifiquen en dues categories: rectificador de mitja ona i Rectificador d'ona completa

Construcció

Si es compara amb un rectificador d’ona completa, un HWR és el rectificador més fàcil de construir. Només amb un únic díode es pot fer la construcció del dispositiu.

Construcció HWR

Un rectificador de mitja ona consisteix en els components següents:

Font de corrent altern
La resistència a la secció de càrrega
Un díode
Un transformador reduït

Font AC

Aquesta font de corrent subministra corrent altern a tot el circuit. Aquest corrent altern generalment es representa com un senyal sinusoïdal.

Transformador de baixada

Per augmentar o disminuir la tensió de corrent altern, normalment s’utilitza un transformador. Com que aquí s’utilitza un transformador de baixada, disminueix la tensió de corrent altern mentre que s’utilitza un transformador de pujada, augmenta la tensió de corrent altern d’un nivell mínim a un nivell alt. En un HWR, s'utilitza un transformador principalment reduït, ja que la tensió necessària per a un díode és molt mínima. Quan no s’utilitza un transformador, una gran quantitat de voltatge de CA causarà danys al díode. Mentre que en algunes situacions, també es pot utilitzar un transformador intensiu.

Al dispositiu de descens, el bobinatge secundari té uns girs mínims que el del bobinatge primari. A causa d’això, un transformador reductor disminueix el nivell de tensió del bobinatge primari al secundari.

Diodo

L'ús de díodes en un rectificador de mitja ona permet el flux de corrent només en una direcció, mentre que atura el flux de corrent en un altre camí.

Resistència

Aquest és el dispositiu que bloqueja el flux de corrent elèctric només a un nivell especificat.

Aquest és el construcció de rectificador de mitja ona .

Funcionament del rectificador de mitja ona

Durant el semicicle positiu, el díode es troba en condició de biaix d’enviament i condueix el corrent a RL (resistència a la càrrega). Es desenvolupa una tensió a través de la càrrega, que és la mateixa que el senyal d'entrada d'entrada del semicicle positiu.

Com a alternativa, durant el mig cicle negatiu, el díode es troba en condicions de polarització inversa i no hi ha flux de corrent a través del díode. Només apareix la tensió d'entrada de corrent altern a la càrrega i és el resultat net que és possible durant el mig cicle positiu. La tensió de sortida fa pulsar la tensió CC.

Circuits de rectificadors

Els circuits monofàsics o multi-fase passen per sota del circuits rectificadors . Per a aplicacions domèstiques s’utilitzen circuits rectificadors monofàsics de baixa potència i les aplicacions industrials HVDC requereixen una rectificació trifàsica. L'aplicació més important d'un Diodo d’unió PN és la rectificació i és el procés de conversió de CA a CC.

Rectificació de mitja ona

En un rectificador de mitja ona monofàsic, flueix la meitat negativa o positiva de la tensió de CA, mentre que l’altra meitat de la tensió de CA està bloquejada. Per tant, la sortida rep només la meitat de l’ona CA. Es necessita un díode únic per a una rectificació de mitja ona monofàsica i tres díodes per a un subministrament trifàsic. El rectificador de mitja ona produeix més contingut de ondulació que els rectificadors d’ona completa i per eliminar els harmònics requereix molt més filtratge.

Rectificador de mitja ona monofàsic

Per a una tensió d'entrada sinusoïdal, la tensió CC de sortida sense càrrega per a un rectificador de mitja ona ideal és

Vrms = Vpeak / 2

Vdc = Vpeak / ᴨ

Vdc, Vav - Voltatge de sortida CC o voltatge mitjà de sortida
Vpeak: valor màxim de la tensió de fase d'entrada
Vrms: el voltatge de sortida del valor quadrat mitjà de l'arrel

Funcionament del rectificador de mitja ona

El díode d'unió PN només es condueix durant la condició de biaix cap endavant. El rectificador de mitja ona utilitza el fitxer mateix principi que el díode d’unió PN i, per tant, converteix CA a CC. En un circuit rectificador de mitja ona, la resistència de càrrega es connecta en sèrie amb el díode de connexió PN. El corrent altern és l’entrada del rectificador de mitja ona. Un transformador reductor pren una tensió d’entrada i la sortida resultant de el transformador es dóna a la resistència de càrrega i al díode.

El funcionament de HWR s'explica en dues fases que són

Procés de mitja ona positiu
Procés negatiu de mitja ona

Mitja ona positiva

Quan una freqüència de 60 Hz com a tensió d'entrada d'entrada, un transformador reduït disminueix aquesta a una tensió mínima. Per tant, es genera una tensió mínima al bobinatge secundari del transformador. Aquesta tensió al bobinatge secundari es denomina tensió secundària (Vs). La tensió mínima s’alimenta com a tensió d’entrada al díode.

Quan la tensió d'entrada arriba al díode, en el moment del mig cicle positiu, el díode es mou en condició de biaix d'avanç i permet el flux de corrent elèctric, mentre que, en el moment del mig cicle negatiu, el díode es mou en condició de biaix negatiu i obstrueix el flux de corrent elèctric. El costat positiu del senyal d'entrada que s'aplica al díode és el mateix que el voltatge continu CC que s'aplica al díode P-N. De la mateixa manera, el costat negatiu del senyal d'entrada que s'aplica al díode és el mateix que el voltatge continu invers que s'aplica al díode P-N

Per tant, se sabia que el díode condueix el corrent en estat de polarització d’enviament i obstrueix el flux de corrent en condició de polarització inversa. De la mateixa manera, en un circuit de corrent altern, el díode permet el flux de corrent durant la durada del cicle + ve i bloqueja el flux de corrent en el moment del cicle -ve. En arribar a + ve HWR, no obstruirà del tot els semicicles de -ve, permet pocs segments de -ve semicicles o permet un corrent negatiu mínim. Aquesta és la generació actual a causa dels portadors de càrrega minoritaris que hi ha al díode.

La generació de corrent a través d’aquests transportistes de càrrega minoritària és molt mínima i, per tant, es pot deixar de banda. Aquesta porció mínima de -ve mitges cicles no es pot observar a la secció de càrrega. En un díode pràctic, es considera que el corrent negatiu és ‘0’.

La resistència de la secció de càrrega utilitza el corrent continu produït pel díode. Per tant, la resistència es denomina resistència de càrrega elèctrica on es calcula la tensió / corrent continu a través d’aquesta resistència (R_L). La sortida elèctrica es considera el factor elèctric del circuit que utilitza corrent elèctric. En un HWR, la resistència fa ús del corrent produït per díodes. A causa d'això, la resistència s'anomena resistència de càrrega. La R_La HWR s’utilitza per a la restricció o limitació de corrent continu addicional generat pel díode.

Per tant, es va concloure que el senyal de sortida en un rectificador de mitja ona és un semicicle continu + ve que té forma sinusoidal.

Mitja ona negativa

El funcionament i la construcció del rectificador de mitja ona de manera negativa és gairebé idèntic al rectificador de mitja ona positiu. L’únic escenari que es canviarà aquí és la direcció del díode.

Quan la tensió d'entrada arriba al díode, en el moment del mig cicle negatiu, el díode es mou en condició de biaix d'avanç i permet el flux de corrent elèctric, mentre que, en el moment del mig cicle positiu, el díode es mou en condició de biaix negatiu. i obstrueix el flux de corrent elèctric. El costat negatiu del senyal d'entrada que s'aplica al díode és el mateix que el voltatge continu continu que s'aplica al díode P-N. De la mateixa manera, el costat positiu del senyal d'entrada que s'aplica al díode és el mateix que el voltatge continu invers que s'aplica al díode P-N

Per tant, se sabia que el díode condueix el corrent en condicions de polarització inversa i obstrueix el flux de corrent en condicions de polarització directa. De la mateixa manera, en un circuit de corrent altern, el díode permet el flux de corrent durant la durada del cicle -ve i bloqueja el flux de corrent en el moment del cicle + ve. Arribant a -ve HWR, no obstruirà del tot els semicicles de + ve, permet pocs segments de semicicles de + ve o permet un corrent positiu mínim. Aquesta és la generació actual a causa dels portadors de càrrega minoritaris que hi ha al díode.

La generació de corrent a través d’aquests transportistes de càrrega minoritària és molt mínima i, per tant, es pot deixar de banda. Aquesta porció mínima de + ve mig cicle no es pot observar a la secció de càrrega. En un díode pràctic, es considera que un corrent positiu és ‘0’.

En un díode ideal, els semicicles + ve i -ve a la secció de sortida semblen semblants al mig cicle + ve i -ve. Però en escenaris pràctics, els semicicles + ve i -ve són una mica diferents dels cicles d’entrada i això és insignificant.

Per tant, es va concloure que el senyal de sortida en un rectificador de mitja ona és un semicicle de cinc continu que té forma sinusoidal. Per tant, la sortida del rectificador de mitja ona és de senyals sinusoïdals + ve i -ve continus, però no de senyal de CC pur i de forma pulsant.

Funcionament del rectificador de mitja ona

Aquest valor de CC palpitant es canvia en un període de temps curt.

Funcionament d’un rectificador de mitja ona

Durant el mig cicle positiu, quan l’enrotllament secundari de l’extrem superior és positiu respecte a l’extrem inferior, el díode es troba en condició de biaix d’enviament i condueix el corrent. Durant els semicicles positius, la tensió d'entrada s'aplica directament a la resistència de càrrega quan se suposa que la resistència directa del díode és nul·la. Les formes d'ona de la tensió de sortida i del corrent de sortida són les mateixes que la de la tensió d'entrada de CA.

Durant el semicicle negatiu, quan el bobinatge secundari de l'extrem inferior és positiu respecte a l'extrem superior, el díode es troba en condicions de polarització inversa i no condueix corrent. Durant el semicicle negatiu, la tensió i el corrent a través de la càrrega continuen sent zero. La magnitud del corrent invers és molt petita i es descuida. Per tant, no es subministra energia durant el mig cicle negatiu.

Una sèrie de semicicles positius és la tensió de sortida que es desenvolupa a través de la resistència de càrrega. La sortida és una ona de CC palpitant i per fer que s’utilitzin filtres d’ona de sortida suaus, que haurien d’estar a través de la càrrega. Si l’ona d’entrada és de mig cicle, es coneix com a rectificador de mitja ona.

Circuits rectificadors de mitja ona trifàsics

El rectificador incontrolat de mitja ona trifàsica requereix tres díodes, cadascun connectat a una fase. El circuit rectificador trifàsic pateix una gran quantitat de distorsió harmònica tant a les connexions de corrent continu com de corrent altern. Hi ha tres impulsos diferents per cicle a la tensió de sortida del costat continu.

Un HWR trifàsic s'utilitza principalment per convertir l'alimentació de CA trifàsica en una alimentació de CC de tres fases. En això, en lloc dels díodes, s’utilitzen els commutats que s’anomenen interruptors incontrolats. Aquí, els commutadors incontrolats corresponen que no existeix cap enfocament per regular els temps d'encesa i apagada dels commutadors. Aquest dispositiu es construeix mitjançant una font d’alimentació trifàsica que es connecta a un transformador trifàsic on el bobinatge secundari del transformador sempre té connexió en estrella.

Aquí només es segueix la connexió en estrella a causa de la necessitat d'un punt neutre per tornar a tenir la connexió de càrrega amb el bobinatge secundari del transformador, oferint així una direcció de retorn per al flux de potència.

La construcció general de l’HWR trifàsic que proporciona una càrrega purament resistiva es mostra a la imatge següent. En el disseny de la construcció, cada fase del transformador s’anomena font de CA individual.

L'eficiència obtinguda mitjançant un transformador trifàsic és de gairebé el 96,8%. Tot i que l'eficiència de tres fases HWR és més que una sola fase HWR, és inferior al rendiment d'un rectificador d'ona completa de tres fases.

HWR trifàsic

Característiques del rectificador de mitja ona

Les característiques d’un rectificador de mitja ona per als següents paràmetres

PIV (pic de tensió inversa)

Durant la condició de polarització inversa, el díode ha de suportar a causa del seu voltatge màxim. Durant el semicicle negatiu, no circula corrent per la càrrega. Per tant, apareix tota una tensió a través del díode perquè hi ha una caiguda de tensió a través de la resistència de càrrega.

PIV d’un rectificador de mitja ona = V_SMAX

Aquest és el PIV del rectificador de mitja ona .

Corrents mitjanes i màximes al díode

Suposant que la tensió a través del secundari del transformador sigui sinusoidal i el seu valor màxim sigui V_SMAX. La tensió instantània que es dóna al rectificador de mitja ona és

Vs = V_SMAXsense wt

“què és el xanclet en electrònica digital ”

El corrent que circula per la resistència de càrrega és de

Jo_MÀX= V_SMAX/ (R_F+ R_L)

Regulació

La regulació és la diferència entre la tensió de càrrega lliure i la de càrrega completa respecte a la tensió de càrrega completa, i el percentatge de regulació de la tensió es dóna com

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

Eficiència

La proporció d'entrada CA a CC de sortida es coneix com a eficiència (?).

? = Pdc / Pac

Una potència de CC que es lliura a la càrrega és

Pdc = jo²_dcR_L= (Jo_MÀX/ ᴨ)²R_L

La potència d'entrada d'entrada al transformador,

Pac = Dissipació de potència en resistència de càrrega + dissipació de potència en el díode de connexió

= Jo²_rmsR_F+ Jo²_rmsR_L= {Jo²_MÀX/ 4} [R_F+ R_L]

? = Pdc / Pac = 0,406 / {1 + R_F/ R_L}

L’eficiència d’un rectificador de mitja ona és del 40,6% quan R_Fes descuida.

Factor d'ondulació (γ)

El contingut Ripple es defineix com la quantitat de contingut de CA present a la CC de sortida. Si el factor d'ondulació és menor, el rendiment del rectificador serà més gran. El valor del factor d’ondulació és 1,21 per a un rectificador de mitja ona.

La potència de CC generada per la HWR no és un senyal de CC exacte, sinó un senyal de CC palpitant i, en la forma de CC palpitant, existeixen ondulacions. Aquestes ondulacions es poden reduir utilitzant dispositius de filtre com inductors i condensadors.

Per calcular el nombre d'ondulacions del senyal de CC, s'utilitza un factor que s'anomena factor d'ondulació que es representa com a γ . Quan el factor d'ondulació és alt, mostra una ona continuada de polsada mentre que un factor d'ondulació mínim mostra una ona de pulsació mínima,

Quan el valor de γ és molt mínim, representa que el corrent continu de sortida és gairebé el mateix que un senyal de CC pur. Per tant, es pot afirmar que, com més baix sigui el factor d’ondulació, més suau serà el senyal de CC.

En una forma matemàtica, aquest factor d'ondulació es denota com la proporció del valor RMS de la secció de CA a la secció de CC de la tensió de sortida.

“com funciona una bateria de cèl·lules seques ”

Factor d'ondulació = valor RMS de la secció AC / valor RMS de la secció DC

Jo²= Jo²_dc+ Jo²₁+ Jo²₂+ Jo²₄= Jo²_dc+ Jo²_i

γ = Jo_i/ Jo_dc= (Jo²- Jo²_dc) / Jo_dc= {(I_rms/ Jo²_dc) / Idc = {(I_rms/ Jo²_dc) -1} = k_f²-1)

On kf - factor de forma

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

Tan, c = (1.572 - 1) = 1.21

Factor d’utilització del transformador (TUF)

Es defineix com la proporció de potència de CA subministrada a la càrrega i la qualificació de CA secundària del transformador. El TUF del rectificador de mitja ona és d’uns 0,287.

HWR amb filtre de condensador

Segons la teoria general que es va comentar anteriorment per a la sortida d’un rectificador de mitja ona és un senyal de CC pulsant. Això s'obté quan es produeix una HWR sense implementar cap filtre. Els filtres són el dispositiu que s’utilitza per transformar el senyal de CC pulsant en senyals de CC continu que significa (conversió del senyal de pulsació en senyal suau). Això es pot aconseguir suprimint les ondulacions de corrent continu que passen al senyal.

Tot i que aquests dispositius es poden utilitzar teòricament sense filtres, però se suposa que s’han d’implementar per a qualsevol aplicació pràctica. Com que l’aparell de corrent continu necessitarà un senyal constant, el senyal polsant s’ha de convertir en un senyal suau per tal d’utilitzar-lo en aplicacions reals. Aquesta és la raó per la qual HWR s'utilitza amb un filtre en escenaris pràctics. En lloc d'un filtre, es pot utilitzar un inductor o un condensador, però HWR amb un condensador és el dispositiu més utilitzat.

La imatge següent explica el diagrama de circuits de la construcció de rectificador de mitja ona amb filtre de condensador i com suavitza el senyal de corrent continu.

Avantatges i inconvenients

En comparació amb el rectificador d’ona completa, un rectificador de mitja ona no s’utilitza tant a les aplicacions. Tot i que aquest dispositiu té pocs avantatges. El els avantatges del rectificador de mitja ona són :

Barat: perquè s’utilitza un nombre mínim de components
Simple: a causa de que el disseny del circuit és completament senzill
Fàcil d'utilitzar: com que la construcció és fàcil, la utilització del dispositiu també serà més racional
Un nombre baix de components

El desavantatges del rectificador de mitja ona són:

A la secció de càrrega, la potència de sortida s'inclou tant amb els components CC com AC, on el nivell de freqüència bàsic és similar al nivell de freqüència del voltatge d'entrada. A més, hi haurà un factor d'ondulació augmentat, cosa que significa que el soroll serà elevat i que es necessita un filtratge ampliat per proporcionar una sortida de CC constant.
Com que només hi haurà subministrament d'energia en el moment d'un mig cicle de la tensió CA d'entrada, el seu rendiment de rectificació és mínim i la potència de sortida serà menor.
El rectificador de mitja ona té un mínim factor d’utilització del transformador
Al nucli del transformador, es produeix una saturació de CC, que provoca magnetització del corrent, pèrdues d’histèresi i també el desenvolupament d’harmònics.
La quantitat de potència continu que es va lliurar d'un rectificador de mitja ona no és adequada per generar ni una quantitat general d'alimentació. Tot i que això es pot utilitzar per a algunes aplicacions com ara la càrrega de la bateria.

Aplicacions

El principal aplicació de rectificador de mitja ona és guanyar alimentació de CA a partir de corrent continu. Els rectificadors s'utilitzen principalment circuits interns de les fonts d'alimentació en gairebé tots els dispositius electrònics. En les fonts d’alimentació, el rectificador es troba generalment de manera seriosa i consisteix així en el transformador, un filtre de suavització i un regulador de tensió. Poques de les altres aplicacions de HWR són:

La implementació d’un rectificador a la font d’alimentació permet la conversió de CA a CC. Els rectificadors de pont s’utilitzen àmpliament per a aplicacions enormes, on tenen la capacitat de convertir voltatge de corrent altern a voltatge continu mínim.
La implementació de HWR ajuda a guanyar el nivell requerit de voltatge de CC a través de transformadors step-down o step-up.
Aquest dispositiu també s’utilitza per soldar ferro tipus de circuits i també s’utilitza com a repel·lent de mosquits per empènyer el plom dels vapors.
S'utilitza en un dispositiu de ràdio AM amb finalitats de detecció
S'utilitza com a circuits de disparació i generació d'impulsos
Implementat en dispositius d'amplificació i modulació de tensió.

Tot això es tracta de Circuit rectificador de mitja ona i treballant amb les seves característiques. Creiem que la informació que es proporciona en aquest article és útil per a una millor comprensió d’aquest projecte. A més, per a qualsevol consulta sobre aquest article o qualsevol ajuda en la implementació projectes elèctrics i electrònics Podeu acostar-vos a nosaltres fent comentaris a la secció de comentaris següent. Aquí teniu una pregunta, quina és la funció principal del rectificador de mitja ona?