Rectificadores

Rectificadores Controlados

Estructura básica del SCR El SCR es un dispositivo semiconductor similar al diodo, pero con la capacidad de retardar el momento de conmutación según sea necesario para la utilidad que se le otorgue al rectificador. SCR son las siglas de Silicon Controlled Rectifier (Rectificador controlado de silicio). A diferencia del diodo, este dispositivo está constituido por cuatro capas y externamente posee tres terminales denominados: ánodo, cátodo y gate (puerta).

Cuando se aplica una tensión positiva entre ánodo y cátodo, o mejor dicho se polariza el dispositivo en forma directa, el SCR no conducirá ya que dos de sus junturas quedan en modo de conducción y una de ellas queda con polarización inversa.

Para lograr la conducción de todas las capas del SCR, se aplica un pulso de corriente adicional en la puerta, de esta forma se polariza la juntura no conductora y el dispositivo logra la conducción. La corriente del circuito principal está ahora limitada por la resistencia de carga. Cuando se aplica el pulso de corriente en la puerta del SCR, el diodo queda en modo de conducción y no pierde esta condición mientras el voltaje de la fuente principal mantenga su polaridad y la corriente circulante por el SCR tenga un valor suficiente para mantenerlo en conducción. Esta corriente mínima que requiere el SCR para permanecer en conducción se conoce como corriente de mantenimiento (Ih), cabe mencionar que la corriente de mantenimiento puede ser del orden de los miliamperios. El SCR también posee ciertas características mencionadas en el análisis del diodo, tales como el voltaje de ruptura, tensión de barrera y corriente de saturación. Existen varios métodos para disparar los SCR´s, configuraciones basadas en transistores cuyo estado de corte y saturación permite obtener pulsos de corriente para señales de control. También se utilizan microcontroladores programados para poder otorgar pulsos el tiempo exacto que se requiere disparar un tiristor. 

Rectificador controlado de media onda.

La principal ventaja de los rectificadores controlados, es que podemos modificar el valor medio de tensión obtenido para alimentar una carga determinada. Esta es una ventaja por ejemplo, en el control de velocidad en máquinas de CC. Analizaremos a continuación la señal de voltaje obtenido en una carga cuando el SCR es disparado en un ánguloα . Dado que las señales obtenidas se modifican, también se calcularán los valores de voltaje medio, efectivo, factor de potencia y espectro armónico para las nuevas condiciones de operación. 

Rectificador de media onda con carga resistiva 

El circuito de la figura muestra la configuración para rectificador carga resistiva y sus respectivas formas de onda para cada variable de interés.

El valor efectivo lo calcularemos como:

Rectificación de media onda controlada con carga resistiva

Un rectificador convierte corriente alterna en corriente continua por lo que la finalidad de estos es generar una salida continua pura o generar una onda ya sea de tensión o de corriente que tengan una determinada componente de continua. El rectificador de media onda se suele utilizar en aplicaciones de baja potencia, en las que la corriente media de la red no será 0. Una corriente media distinta de 0 puede causar problemas en el funcionamiento de los transformadores. y aunque tiene aplicaciones limitadas vale la pena estudiar su funcionamiento para luego entender con mas facilidad los otros tipos de rectificadores que pueden llegar a tener mas aplicaciones.

Una rectificación de media onda puede ser controlada o no controlada (control sobre la señal de salida). Si queremos que sea controlada emplearemos un tiristor, si la rectificación no es controlada, usaremos un diodo. En nuestro caso utilizaremos un tiristor.

Circuito rectificador

En electrónica, un rectificador es el elemento o circuito que permite convertir la corriente alterna en corriente continua. Esto se realiza utilizando tiristor rectificadores, ya sean semiconductores de estado sólido, válvulas de vacío...

 

Circuito rectificador de media onda controlada

Están construidos con un tiristor ya que este puede mantener el flujo de corriente en una sola dirección, se puede utilizar para cambiar una señal de AC a una de CC. Cuando la tensión de entrada es positiva, el tiristor se polariza en directo. Si la tensión de entrada es negativa el tiristor se polariza en inverso. Por tanto cuando el tiristor se polariza en directo (conducción), y se aplica un disparo en puerta del tiristor la tensión de salida a través de la carga se puede hallar descontando la caída de tensión en el tiristor. Si la caída de tensión en el tiristor es de 1 voltio aproximadamente entonces la tensión de salida esta reducida en esta cantidad (esta caída de tensión depende del material que está construido del tiristor y de la corriente que pase por el dispositivo. Cuando la polarización es inversa, la corriente se puede considerar cero, de manera que la tensión de salida también es cero. El voltaje de salida en este tipo de rectificador depende del ángulo de disparo del tiristor.

 

Circuito rectificador de media onda controlado con carga RL

Rectificador con carga RL Cuando se alimenta una carga inductiva la corriente no tiene la misma forma de onda que el voltaje, por lo tanto se determina una expresión que describe el comportamiento de la corriente una vez que el SCR ha comenzado a conducir. Al igual que en cualquier circuito RL, la corriente total es la suma entre la respuesta forzada y la natural de circuito.

Dado que ahora la condición inicial es i (α ) = 0

La expresión final para la corriente queda:

Fuente:

1.) https://www.youtube.com/watch?v=Lm4beERRKH4

2.) https://www.researchgate.net/publication/267796645_RECTIFICADORES

3.) https://es.scribd.com/document/244193565/Unidad-2-Rectificadores-Controlados