Fuente: Ali Bazzi, Departamento de ingeniería eléctrica, Universidad de Connecticut, Storrs, CT.
Una fuente de alimentación se considera generalmente para ser un dispositivo que provee DC, o unidireccional, voltaje y corriente. Las baterías son una fuente de alimentación de estos, sin embargo, están limitados en cuanto a la duración y el costo. Un método alternativo para proveer energía unidireccional es transformar energía de CA a CC con un rectificador.
Un rectificador es un dispositivo que pasa corriente en una dirección y los bloques en la otra dirección, lo que permite la transformación de AC a DC. Rectificadores son importantes en circuitos electrónicos ya que sólo permiten la corrientes en una dirección determinada después es superada una cierta umbral tensión a través de ellas. Puede ser un rectificador de un diodo, un rectificador controlador de silicio u otros tipos de ensambladuras del P-N del silicio. Los diodos tienen dos terminales, el ánodo y el cátodo, donde la corriente fluye del ánodo al cátodo. Circuitos de rectificador usan uno o más diodos que cambian voltajes de CA y las corrientes, que son bipolares a unipolares voltajes y corrientes que pueden filtrarse fácilmente para lograr voltajes DC y corrientes.
Rectificadores de diodos son dispositivos semiconductores de dos terminales que pasan corriente en un sentido y bloquean en la otra dirección. Paso de corriente desde el ánodo al cátodo, pero no desde el cátodo al ánodo. Normalmente hay algunas fugas de corriente en la dirección de bloqueo (cátodo a ánodo), pero es muy baja. Diodos de bloqueo del flujo de corriente por lo tanto necesitan bloquear un cierto nivel de voltaje a través del cátodo al ánodo, diodos son clasificados por su capacidad de transporte actual y su voltaje de bloqueo capacidad. Cuando el voltaje en las terminales del diodo es superior que la tensión de bloqueo de clasificación, el diodo opera en la región de ruptura donde se rompe y pasa corriente en ambos sentidos. El hecho de que diodos pasan corrientes en una dirección conduce a capacidades de rectificación donde se puede convertir AC en DC.
Rectificadores de media onda (Fig. 1 y Fig. 2) sólo pasen la mitad de la tensión de entrada AC a la salida mientras que bloquean la negativa la mitad al proporcionar un voltaje de salida cero. Rectificadores de onda completa (Fig. 3 y Fig. 4) tirón de la polaridad de la mitad negativa al ser positivo además de pasar el positivo la mitad. Aunque las salidas de los rectificadores no son lisas, son por definición DC salidas, como los flujos de corriente en solamente una dirección. Sin embargo, estas formas de onda de salida normalmente se filtran con el fin de suavizar la tensión de salida resultante.
El objetivo de este experimento es estudiar la operación del rectificador monofásico de media onda y onda completa para los tipos de carga diferente. Rectificación, junto con las características de apagado de los diodos, se observan cuando el diodo corriente llegue a cero. También se estudia el filtrado de la tensión de salida DC usando un condensador electrolítico.
Atención: Durante este experimento, no toque ninguna parte del circuito mientras que energiza. La fuente de CA solo conectado a tierra como se muestra en la Fig. 1 y 2 cuando el generador de funciones es una fuente. No conecte a tierra la VARIAC.
1. configuración de fuente de CA
Para este experimento, se utilizan dos fuentes de CA; un transformador variable (VARIAC) a una baja frecuencia de 60 Hz y un generador de funciones con 10 V pico sinusoidal salida y 1 kHz de frecuencia.
Rectificador de media onda
2. resistente carga con alta frecuencia de entrada
Figura 1 : Rectificador de media onda con carga resistiva
3. resistente-carga inductiva con entrada de alta frecuencia
Figura 2 : Rectificador de media onda con carga R L
4. resistente carga con baja frecuencia de entrada
Rectificador de onda completa
5. resistencia
Figura 3 . Rectificador de onda completa con carga resistiva.
6. resistente carga con condensador de filtrado
Figura 4 . Rectificador de onda completa con carga resistiva y capacitiva filtrado
Se espera que una carga resistiva acoplada a un rectificador de media onda sólo verá el semiciclo positivo de la tensión de entrada desde el puente de diodos puede pasar corriente en una dirección. Con un rectificador de puente completo, los entrada positivos y negativos medio-ciclos son rectificados para ser positivo, pero añadiendo un condensador serán filtrar hacia fuera la mayor parte de la onda de tensión y proporcionan la carga con un voltaje de C.C. limpiado.
Cuando se añade un inductor en serie con la carga, se espera que se retrasará el diodo apagado. Esto puede explicarse como sigue: diodos apague bajo dos condiciones (que son necesarias para convivir) 1) la corriente en el diodo tiene que ir a cero, y 2) el voltaje en el diodo (tensión de ánodo a cátodo) está por debajo del umbral de encendido. Cuando un inductor en serie con la carga, se almacena energía y actuará como una fuente de corriente cuando la fuente no está disponible o va negativa en lado del ánodo del diodo. Por lo tanto, inductor actual mantendrá el diodo como avance parcial hasta que se disipe la energía del inductor. Ecuaciones fundamentales que rigen los circuitos rectificador básico con entrada Ven=V0cos (ωt):
Solo diodo y carga resistiva: <a> =V0/π (1)
Puente del diodo y la carga resistiva: <a> = 2V0/π (2)
Diodo puente, carga fuente: <a> = 2V0/π (3)
Rectificadores de diodo están casi en cada fuente de alimentación, cargador, unidad de frecuencia variable y en muchos circuitos de protección. La mayoría DC fuentes de alimentación o fuentes de alimentación de CA ajustables utilizan rectificadores de diodo para convertir AC a DC y luego a la CA ajustable si es necesario como en fuentes de alimentación de CA y frecuencia variable unidades. Aplicaciones de convertidores electrónicos de potencia son comunes para bloqueo de voltaje y para la energía libre en bobinas y relés electromecánicos bobinados del motor. Aplicaciones del diodo van más allá de aplicaciones de la electrónica de potencia para aplicaciones de iluminación, electrónica de baja potencia y sistemas de comunicación.
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