Rectificadores con multiplicador de tensión
Un rectificador es un dispositivo para convertir corriente alterna en corriente continua, así como para estabilizar y regular un voltaje rectificado.
En el diagrama de la fig. 1, y el transformador no tiene un devanado de refuerzo de doble voltaje con un punto medio, pero al mismo tiempo rectificación de onda completa el rectificador duplica el voltaje.
Durante el primer medio ciclo, a través del diodo D1, cuya tensión es continua, el condensador C1 se carga aproximadamente a la tensión de amplitud del devanado secundario. Durante el segundo medio ciclo, el voltaje directo estará en el diodo D2 y el capacitor C2 se cargará en él de la misma manera.
Los capacitores C1 y C2 están conectados en serie y el voltaje total a través de ellos es aproximadamente igual al doble del voltaje de amplitud del transformador. El mismo voltaje inverso máximo estará en cada diodo. Simultáneamente con la carga de los condensadores C1 y C2, se descargan a través de la carga R, como resultado de lo cual disminuye el voltaje en los condensadores.
Cuanto menor sea la resistencia de carga R, es decir, cuanto mayor sea la corriente de carga y menor la capacidad de los condensadores C1 y C2, más rápido se descargarán y menor será el voltaje en ellos. Por lo tanto, es imposible prácticamente duplicar el voltaje. Con una capacidad de condensador de al menos 10 μF y una corriente de carga de no más de 100 mA, se puede obtener un voltaje 1,7 o incluso 1,9 veces mayor que el proporcionado por el transformador.
Arroz. 1. Circuitos rectificadores con voltaje de duplicación (a) y cuadriplicación (b)
La ventaja del circuito es que los capacitores suavizan las ondas en la corriente rectificada.
Los circuitos rectificadores con un multiplicador de voltaje se pueden aplicar cualquier número de veces. En la Fig. 1b muestra un circuito que triplica el voltaje y tiene cuatro diodos y cuatro capacitores. En medios ciclos impares, el condensador C1 se carga a través del diodo D1 casi hasta el valor pico de la tensión del transformador Et. El capacitor cargado C1 es en sí mismo una fuente.
Por lo tanto, incluso en semiciclos en los que se invertirá la polaridad de la tensión del transformador, el condensador C2 se carga a través del diodo D2 a aproximadamente el doble de la tensión 2Em. Este voltaje es el valor máximo del voltaje total del transformador y el capacitor C1 conectados en serie.
De manera similar, el capacitor C3 se carga en semiciclos impares a través del diodo D3 también a un voltaje de 2Em, que es el voltaje total del C1 conectado en serie, el transformador y C2 (hay que tener en cuenta que los voltajes de C1 y C2 actúan uno sobre el otro).
Razonando de manera similar, encontramos que el capacitor C4 cargará incluso medio ciclo a través del diodo D4.Nuevamente al voltaje 2Em que es la suma de los voltajes de C1, C3, el transformador y C2. Por supuesto, los capacitores se cargan a los voltajes especificados gradualmente durante varios semiciclos después de encender el rectificador. Como resultado, de los condensadores C1 y C4 puede obtener un voltaje cuádruple 4Et.
Simultáneamente con los condensadores C1 y C3 puede obtener un ZET de triple voltaje. Si agregamos al circuito más capacitores y diodos conectados de acuerdo con el mismo principio, luego de varios capacitores C1, C3, C5, etc., se obtendrán voltajes que aumentan en un número impar de veces (3, 5, 7 , etc. n.), y de una serie de condensadores C2, C4, C6, etc. será posible obtener voltajes aumentados un número par de veces (2, 4, 6, etc.).
Cuando se enciende la carga, los capacitores se descargarán y el voltaje en ellos disminuirá Cuanto menor sea la resistencia de la carga, más rápido se descargarán los capacitores y el voltaje en ellos disminuirá. Por lo tanto, con resistencias de carga insuficientemente grandes, el uso de tales esquemas se vuelve irracional.
En la práctica, dichos esquemas proporcionan una multiplicación de voltaje efectiva solo con corrientes de carga bajas. Por supuesto, puede obtener corrientes más altas si aumenta la capacitancia de los capacitores. La ventaja del esquema anterior es la capacidad de obtener alto voltaje sin un transformador de alto voltaje. Además, los condensadores deben tener un voltaje de operación de solo 2Em, sin importar cuántas veces se multiplique el voltaje, y cada diodo opera a un voltaje inverso máximo de solo 2Em.
Partes del rectificador
diodos se seleccionan según sus principales parámetros: corriente máxima rectificada I0max y tensión inversa límite Urev. En presencia de un condensador en la entrada del filtro, el valor efectivo de la tensión del devanado secundario del transformador U2 en todos los circuitos rectificadores, excepto en el circuito del puente, no debe exceder el 35% del valor de Urev. En un circuito de onda completa de punto cero, el voltaje U2 se refiere a la mitad del devanado. En el circuito del puente, y no debe exceder el 70 % del valor de Urev.
Para corregir voltajes más altos, se conecta en serie el número apropiado de diodos.
Cuando los diodos de germanio y silicio se conectan en serie, necesariamente se manipulan con resistencias de la misma resistencia del orden de decenas o cientos de kiloohmios (Fig. 2). Si esto no se hace, entonces debido a una dispersión significativa en la resistencia inversa de los diodos, el voltaje inverso se distribuye de manera desigual entre ellos y es posible que se rompa el diodo. Y en presencia de resistencias de derivación, el voltaje inverso se divide prácticamente por igual entre los diodos.
La conexión en paralelo de diodos para obtener grandes corrientes no es deseable, porque debido a la dispersión de los parámetros y características de los diodos individuales, se cargarán de manera desigual con la corriente. Para igualar las corrientes en este caso, las resistencias de igualación se conectan en serie con diodos individuales, cuyas resistencias se eligen empíricamente.
En el caso de los transformadores rectificadores, el devanado primario suele tener varias secciones que conmutan a tensión de red de 110, 127 y 220 V.
Arroz. 2. Conexión en serie de diodos semiconductores
Arroz. 3.Formas de ajustar el voltaje.
El devanado secundario está diseñado para el voltaje requerido. Con un circuito de onda completa, tiene una salida de punto medio. Para reducir la interferencia de la red en los transformadores rectificadores que alimentan a los receptores, se coloca una bobina de blindaje entre los devanados primario y secundario, uno de cuyos extremos está conectado a un negativo común.
Los estranguladores para el filtro, por regla general, tienen en el núcleo brecha diamagnética para eliminar la saturación magnética, lo que conduce a una reducción de la inductancia. La resistencia de la bobina del inductor a la corriente continua suele ser igual a varias decenas o cientos de ohmios. Parte del voltaje rectificado cae sobre él y sobre el devanado elevador del transformador.
Se instala un interruptor y un fusible en el circuito de devanado de la red para apagar automáticamente el rectificador en caso de emergencia. Si, por ejemplo, el condensador del filtro está roto, se producirá un cortocircuito en el circuito de corriente rectificada. La corriente primaria será significativamente más alta de lo normal y el fusible se quemará. Sin él, el transformador puede quemarse. Además, dicho cortocircuito es muy peligroso para el diodo, que puede destruirse por sobrecalentamiento con demasiada corriente.
En ocasiones, el devanado primario del transformador se fabrica con salidas para diferentes voltajes, por ejemplo, 190, 200, 210, 220 y 230 V, por lo que con la ayuda del interruptor fue posible mantener un voltaje aproximadamente constante del rectificador con el uso del interruptor durante las fluctuaciones en el voltaje de la red (Fig. 3, a).Otra forma de regular es incluir un autotransformador de regulación que tenga salidas para diferentes voltajes y un interruptor.
Encender autotransformador regulador permite, cuando se reduce la tensión de red, suministrar tensión normal al devanado primario del transformador de potencia (Fig. 3, b) También hay autotransformadores de ajuste especiales para tensión de red de 127 y 220 V, lo que permite un ajuste suave de la tensión de 0 a 250 V.
Cuando se trabaja con un rectificador, especialmente si da alto voltaje, se deben tomar precauciones, porque herir a una persona con un voltaje de varios cientos de voltios es potencialmente mortal.
Higo. 4. Encendido de un divisor para tres voltajes diferentes
Todas las partes de alto voltaje del rectificador deben protegerse contra contactos accidentales. Nunca toque ninguna parte del rectificador en funcionamiento. Todas las conexiones o cambios al circuito del rectificador se realizan cuando el rectificador está apagado y los capacitores del filtro están descargados. Es útil incluir una lámpara de neón sobre el voltaje rectificado como indicador (puntero) de alto voltaje. Su brillo indica la presencia de alto voltaje.
La lámpara de neón se enciende mediante una resistencia limitadora con una resistencia de varias decenas de kiloohmios. La presencia de una carga constante en forma de una lámpara de este tipo protege los condensadores del filtro de la ruptura por sobretensión. Esto último puede suceder si el rectificador está funcionando a velocidad de ralentí. Sin carga, no hay caída de voltaje dentro del rectificador y, por lo tanto, el voltaje a través de los capacitores del filtro será máximo.
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