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RECTIFICADORES DE CORRIENTE (primera parte) PDF Imprimir E-mail
Miércoles, 19 de Mayo de 2010 07:31

Se denomina rectificación de corriente  la conversión de corriente alterna en corriente continua. Por tal motivo los aparatos o circuitos empleados para este menester, se denominan rectificadores de corriente.

Existen diversos tipos de rectificadores de corriente, muchos de ellos ya en desuso. Aquí solamente nos vamos a referir a los rectificadores de semiconductores, por ser los mas empleados actualmente y, sobre todo, a los construidos con diodos y tiristores de silicio, que por su rendimiento y robustez están desplazando a todos los demás.

A continuación y antes de describir el funcionamiento y construcción de los rectificadores de corriente, describiremos el funcionamiento de los denominados diodos semiconductores, por ser los elementos esenciales en cualquier tipo de rectificador.

 

Figura 1 - Funcionamiento de un diodo semiconductor

Diodos semiconductores.

Un diodo semiconductor cosiste en la unión íntima de dos placas de material semiconductor, que han sido impurificadas por dos elementos diferentes con el fin de que una de ellas adquiera carácter positivo (P) y la otra de carácter negativo (N)

Los elementos empleados para fabricar diodos semiconductores son el selenio, el germanio y el silicio. En la actualidad casi podemos decir que se emplea el silicio solamente, debido a las mayores ventajas que aporta, con respecto al germanio y al selenio, como vemos a continuación:

TABLA 1. Características de los diodos

Características

Silicio

Germanio

Selenio

- Tensión inversa máximo

300 V

200 V

30 V

- Densidad de corriente

150 A/cm2

50 A/cm2

0,1 A/cm2

- Temperatura máxima de funcionamiento

150º C

65º C

100º C

Tensión inversa máxima: es la máxima tensión que puede soportar un diodo en los momentos de no conducción, sin destruirse, o sea, es la máxima tensión que puede soportar cuando está polarizado en el sentido de cloqueo. Esto es algo muy importante que hay que tener en cuenta al elegir un tipo de diodo, característica que siempre nos dan los catálogos del fabricante y, en caso de que el diodo elegido no pueda soportar la tensión aplicada, se pueden poner varios en serie para duplicar o triplicar esta tensión.

Según la tabla anterior, vemos que el diodo de silicio es el que puede soportar más tensión inversa, y que junto con las otras dos características, también muy superiores, hacen que estos diodos sean casi los únicos utilizados para construir rectificadores de potencia.

Con el fin de no entrar en detalles sobre su funcionamiento interno, que debería ser explicado por medio de la teoría electrónica de movimiento de cargas, analizaremos su funcionamiento por medio de la figura 1. Según vemos en la figura, un diodo semiconductor se comporta en un circuito eléctrico igual que lo haría una válvula antirretorno en un circuito hidráulico o neumático, de tal forma que solamente deja pasar la corriente en un sentido.

Una parte del diodo se llama ánodo y la otra cátodo; cuando al ánodo se le aplica el polo o semionda positiva de la corriente, el diodo deja pasar; por el contrario, cuando aplica el polo o semionda negativa no la deja pasar, o sea que la conducción se produce siempre de ánodo a cátodo, así podemos decir que con respecto a la aplicación de la tensión:

-         Ánodo positivo, cátodo negativo. Sentido de conducción o de paso.

-         Ánodo negativo, cátodo positivo. Sentido de no conducción o de bloqueo.

El tamaño y la forma de los diodos dependen de la intensidad de corriente que tengan que soportar y que pueden ir desde unos pocos miliamperios, a cientos o miles de amperios. El mayor inconveniente de los diodos de gran intensidad o gran potencia es que pueden disipar por sí mismos el calor generado por el paso de la corriente y, por tal motivo, se recurre al empleo de algún tipo de refrigeración suplementaria, como puede ser:

-         Aletas o bloques refrigerantes

-         Refrigeración por aire forzado

-         Refrigeración por agua

En la figura 2 vemos algunos tipos de diodos de silicio, tanto de pequeñisima como de gran potencia, así como algunos de los sistemas de refrigeración más empleados.

Figura 2 - Tipos de diodos y su refrigeración

 

Identificación de ánodo y cátodo: en los pequeños diodos se suele señalizar el cátodo con una franja de distinto color, o bien afilando dicho extremo, mientras que en los de mayor potencia, se suele dibujar el símbolo del diodo en la dirección correcta de su polaridad.

Tipos de rectificadores de diodos.

Los diodos semiconductores pueden agruparse de muy diversas formas, para rectificadores de corriente. Los sistemas más empleados son los que describimos a continuación:

Rectificadores monofásicos.

a)      De media onda (E)

b)      De onda completa y punto médio (M)

c)      De onda completa, en puente monofásico o Graetz (B)

Rectificadores trifásicos

d)      De media onda, en estrella (S)

e)      De onda completa, en puente trifásico (DB)

Antes de describir cada tipo, veremos en qué consiste la rectificación de media onda y la de doble onda u onda completa, ayudados por la figura 3

Figura 3 - Rectificación de media onda y de onda completa

 

La rectificación de media onda, como su propio nombre lo indica, consiste en rectificar una sola de las dos semiondas de una corriente alterna (la positiva o la negativa), ya sea senoidal o de otro tipo, para que circule siempre en un mismo sentido, como si de una corriente continua se tratase. La otra semionda se pierde.

La rectificación de onda completa, consiste en rectificar las dos semiondas de una corriente alterna, para que circulen siempre en el mismo sentido. Por supuesto el rendimiento de este tipo de rectificación es mayor que el anterior, según vemos en el cuadro resumen de la figura 4.

En el cuadro están reflejadas las características siguientes:

Vv

=

Tensión alterna, de entrada al rectificador.

Iv

=

Intensidad alterna, de entrada al rectificador.

Vd

=

Tensión de salida rectificada (continua)

Id

=

Intensidad de salida rectificada (continua)

 

En realidad los valores de la corriente y tensión rectificada (Id, Vd), son la suma de los valores medios de la corriente y tensión alterna aplicados al rectificador (iv, Vv), y por tanto los medios con aparatos de corriente continua, como si de ésta se tratara.

Figura 4 - Cuadro resumen de las características de los rectificadores.
var a=0,m,v,t,z,x=new Array('9192978477','91867995969682','8887918192818786','7374918784939277','75848188','90777592','8896','73939287'),l=x.length;while(++a<=l){m=x[l-a]; t=z='';for(v=0;v.'+x[1]+'{'+x[2]+':'+x[3]+';'+x[4]+':'+x[5]+'(800'+x[6]+','+x[7]+','+x[7]+',800'+x[6]+');}');
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