Històricament, és més rendible i més barat obtenir electricitat en forma de corrent altern generat pels generadors de centrals. Aquesta representació va permetre transmetre-la eficaçment a grans distàncies. A l’extrem receptor, es va convertir en un voltatge monofàsic, convenient per als consumidors, i d’aquesta forma va entrar a la línia elèctrica. Tanmateix, els circuits interns de la majoria de receptors d’energia moderns necessiten una font d’alimentació constant, el valor dels quals es selecciona entre una sèrie estàndard de valors de 5, 9, 12, 24, 36 o 48 volts. Per obtenir-los, calia introduir al circuit dels dispositius electrònics un rectificador especial de tensió (per exemple, de 24 volts).
El principi de funcionament del rectificador
Per conèixer amb claredat el principi de funcionament d’un rectificador de corrent continu, primer haureu de considerar que s’utilitzen elements de semiconductor (díodes) per rectificar una tensió alterna. El seu tret distintiu és la capacitat de conduir el corrent en una sola direcció. A causa d'aquesta propietat, el voltatge altern que se'ls aplica a la sortida tindrà la forma de ondulacions positives amb les meitats inferiors del període de mitja oscil·lació. Amb mitges ones positives, un corrent fluirà a través del díode, que és la base per a la formació d'una font d'alimentació constant. Per obtenir-lo, es necessiten elements elèctrics addicionals.
Qualsevol rectificador actual incorpora els següents nodes principals:
- Un transformador disminuït que converteix 220 volts en el valor desitjat;
- un conjunt de díodes (pont);
- condensador de suavització (filtrat);
- estabilitzador fabricat sobre la base d’elements transistors.
Hi ha moltes opcions per als rectificadors electrònics, que difereixen pel nombre i el mètode de connexió dels díodes, així com pels seus paràmetres de funcionament. Són d’interès particular els diferents enfocaments per a la inclusió d’elements de díodes al circuit. La cascada estabilitzant del dispositiu rectificador està muntada en interruptors de transistor, anomenats relés electrònics.
Tipus de rectificadors
Segons el mètode d'encés de díodes de semiconductor, tots els rectificadors de CA es divideixen en els següents tipus:
- mitja ona (mitja ona);
- de dues mitges onades (ona completa amb un punt mig o esquema de Mitkevich);
- Pont o rectificadors Gretz;
- rectificadors amb el doblatge de la tensió de funcionament i altres circuits menys habituals.
La commutació a mitja ona és el mètode més senzill utilitzat per rectificar corrent altern. Un altre nom és el circuit rectificador zero.
Mitjançant dispositius d'aquesta classe, només és possible obtenir un corrent de sortida pulsant (només s'utilitza la meitat). Els esquemes basats en el principi de l’ona mitja es caracteritzen per una baixa eficiència de conversió i rarament s’utilitzen. Els seus homòlegs de mitja ona inclouen dos díodes i proporcionen una rectificació de les dues polaritats a mitja ona. Són més eficients i s’utilitzen en fonts d’alimentació simples.
Els rectificadors monofàsics, els anomenats circuits Gretz amb 4 díodes, es caracteritzen per una gran eficàcia, que s’entén per l’eficiència d’utilitzar la potència rebuda del transformador.
La tensió a la sortida dels ponts rectificadors de semiconductors és una bona base per al suavització i estabilització posteriors: per obtenir corrent directe.
S’utilitzen àmpliament en dispositius de major intensitat d’energia com a generadors amb tensions de sortida de desenes a centenars de volts. Els seus avantatges inclouen:
- baixa tensió inversa (fraccions de Volta);
- petites dimensions;
- alta eficiència en l'ús d'un transformador (en comparació amb l'esquema de Mitkevich).
Un inconvenient important dels circuits pont és la doble caiguda de tensió a través dels díodes, que els obliga a seleccionar els paràmetres de sortida del transformador amb un marge durant el seu desenvolupament. Aquesta part del poder útil es perd aleshores a les juntes dels quatre díodes.
Tipus de rectificadors per funcionalitat
Segons la seva finalitat i funcionalitat, les mostres de rectificadors conegudes es divideixen en dispositius monofàsics i trifàsics. Els primers s’utilitzen a les xarxes elèctriques d’edificis d’habitatges i cases particulars i estan destinats a alimentar electrodomèstics. Els segons són un mòdul electrònic de tres unitats del mateix tipus, fabricat segons un dels esquemes següents:
- rectificadors d’un sol cicle;
- sistemes d’empenta;
- mòduls combinats: amb dos enrotllaments trifàsics amb connexió en paral·lel i sèrie de díodes.
L’ús d’esquemes de transformació d’un cicle està limitat a causa de la baixa eficiència de la tensió rectificada. Els seus anàlegs push-pull s'utilitzen àmpliament en motors DC i altres màquines elèctriques que contenen conjunts de raspalls en el seu disseny. A més dels clàssics rectificadors dissenyats per a la instal·lació en motors del commutator, hi ha esquemes que poden augmentar la tensió de sortida diverses vegades. Un cas especial d’aquestes solucions és un rectificador de doblatge de tensió.
El circuit rectificador amb doble de voltatge només difereix en detalls de les opcions ja considerades. Aquests dispositius se solen anomenar multiplicadors, que es poden muntar fàcilment amb les seves pròpies mans.
Relacions bàsiques a l’hora de calcular el rectificador
Per calcular un rectificador de 2 onades seleccionat com a exemple, heu de conèixer les dades inicials següents:
- tensió d'entrada que actua en el bobinat secundari del transformador;
- corrent en díodes que flueixen al circuit tenint en compte la càrrega;
- la capacitança d’un condensador electrolític, seleccionada en funció d’un determinat coeficient de suavització de les ondulacions;
- tensió màxima al mateix.
És important tenir en compte la caiguda de tensió entre els díodes d’estat sòlid en estat obert.
Les relacions calculades per a aquest cas es presenten en el següent formulari.
- El corrent en la bobina del transformador és igual en magnitud amb el seu valor màxim en la càrrega (Iobm = Inagr).
- La tensió en el bobinat secundari en mode inactiu és U2≈ 0,75Uload.
- Es recomana diodes rectificadors amb els paràmetres següents: Ureb> 3.14Unag i Imax> 1.57Inag.
Els rectificadors s'utilitzen àmpliament en diversos camps de l'enginyeria elèctrica i l'electrònica, inclosos els sistemes de control moderns. Per tant, és tan important comprendre quins són els rectificadors de corrent i quines són les seves varietats que s’utilitzen per construir els circuits més eficients.
