Top 6 tipos de rectificadores

Este artículo arroja luz sobre los seis principales tipos de rectificadores utilizados en las minas de carbón. Los tipos son: 1. Rectificador de tipo de placa de metal 2. Rectificadores de semiconductores (diodos) 3. Tiristores 4. Rectificadores de arco de mercurio 5. Construcción de puentes rectificadores 6. Seguridad intrínseca y rectificadores.

Rectificador: Tipo # 1. Tipo de placa de metal rectificador:

Hemos visto que algunas placas de metal, cuando están recubiertas con otras sustancias, ofrecen una alta resistencia al paso de la corriente en una dirección, mientras que ofrecen una resistencia a la corriente mucho menor en la dirección opuesta.

Hay dos tipos de placas de metal de uso común, son el rectificador de óxido de cobre y el rectificador de selenio. Un rectificador de óxido de cobre consiste en una placa de cobre recubierta en un lado con una capa delgada de óxido cuproso (Fig. 4.1a). El rectificador de selenio consiste en una capa de aleación y una capa de selenio sobre una placa de acero como se muestra en la Fig. 4.1 (b).

Un rectificador de óxido de cobre ofrece una resistencia muy alta al paso de la corriente si la placa es positiva con respecto al recubrimiento de óxido cuproso. Si el óxido cuproso es positivo con respecto a la placa de cobre, el rectificador ofrece una resistencia muy baja.

De manera similar, las placas rectificadoras de selenio ofrecen una alta resistencia al paso de la corriente si la capa de selenio es positiva con respecto a la capa de aleación y una resistencia muy baja si la capa de aleación es positiva con respecto a la capa de selenio.

Voltaje máximo:

Un rectificador de placa de metal evita que la corriente fluya en la dirección de alta resistencia solo si la tensión aplicada a través de ella es inferior a un cierto valor crítico. Para las placas rectificadoras de selenio, el valor crítico es 18 voltios, para las placas rectificadoras de óxido de cobre es 8 voltios. Si se excede el voltaje crítico, el rectificador se descompone rápidamente y sus propiedades de rectificación se destruyen permanentemente.

Un rectificador para operar a un voltaje más alto se construye conectando varias placas en serie. El método estándar para construir un rectificador de mayor voltaje es montar las placas en una barra central, separándolas con arandelas de metal.

Luego se atornillan para formar una pila bien apretada (ver Fig. 4.2a). La tensión de operación máxima de un rectificador completo se puede calcular multiplicando la tensión de operación máxima de una placa por el número de placas en la pila.

Capacidad actual:

La capacidad actual de un rectificador de placa de metal es directamente proporcional a la superficie de la placa individual. Si se excede la capacidad de carga de corriente nominal de un rectificador, la placa tiende a sobrecalentarse, y el rectificador finalmente se descompone. Se produce necesariamente algo de calor cuando un rectificador de metal está funcionando, de modo que el rectificador suele contar con ventiladores de refrigeración que le dan una apariencia similar a la que se muestra en la Fig. 4.2 (b).

Los rectificadores de placa metálica normalmente se usan solo cuando se requiere una salida de corriente relativamente pequeña, como en circuitos de señalización, circuitos piloto e instrumentos de medición. Los rectificadores de placa metálica para la salida de corriente pesada son incómodos y difíciles de enfriar.

Rectificador: Tipo # 2. Rectificadores de semiconductores (diodos):

En los controles actuales, los rectificadores de semiconductores son los más utilizados. La mayoría de los materiales conductores comunes, como el cobre y el aluminio, conducen la electricidad más fácilmente cuando están en estado puro, es decir, cuando no están combinados o mezclados con otras sustancias. Sin embargo, los semiconductores son materiales que se comportan exactamente de manera opuesta.

En su estado puro, los semiconductores presentan una resistencia muy alta a la corriente eléctrica y son prácticamente aislantes. Cuando se combinan cantidades diminutas de otras sustancias (es decir, impurezas) con ellas, conducen la electricidad mucho más fácilmente. Dos materiales semiconductores actualmente en uso son los elementos germanio y silicio.

La mayoría de los materiales conductores comunes, como el cobre, conducen la electricidad permitiendo que una carga negativa (es decir, un electrón extra) pase a través de ellos. Cuando se agregan ciertas impurezas al semiconductor puro, se comporta de esta manera y permite que una carga negativa pase a través de él. Entonces se llama un semiconductor 'tipo P' (positivo).

Por ejemplo, el germanio al que se han agregado las impurezas de antimonio o fósforo es un semiconductor de "tipo N", mientras que el germanio al que se han agregado las impurezas de aluminio o boro es un semiconductor del "tipo P". Un rectificador de semiconductores se fabrica uniendo un semiconductor de "tipo P" a un semiconductor de "tipo N".

Cuando el semiconductor 'tipo P' es positivo con respecto al semiconductor 'tipo N', la carga positiva en el semiconductor 'tipo P' tiende a fluir hacia la unión y, de manera similar, la carga negativa en el tipo 'N' 'semi-conductor también tiende a fluir hacia la unión.

El flujo de dos cargas opuestas hacia el mismo punto es asistido por la atracción mutua que existe entre ellas, de modo que la corriente fluye muy fácilmente en esa dirección.

Sin embargo, cuando el semiconductor 'tipo N' es positivo con respecto al semiconductor 'tipo P', las cargas positivas y negativas tienden a alejarse de la unión y el movimiento en esta dirección es resistido por la atracción entre cargos El rectificador, por lo tanto, presenta una resistencia mucho mayor en esa dirección.

Al igual que con un rectificador de placa metálica, la capacidad actual de un rectificador de semiconductores depende de su función. La resistencia delantera del rectificador es; sin embargo, es más bajo que el de un rectificador de placas metálicas de tamaño similar, de modo que se puede hacer que un rectificador de semiconductores lleve una mayor corriente.

Por ejemplo, una caída de tensión directa en la unión típica es de 0, 3 voltios para el germanio y 0, 6 voltios para los dispositivos de silicio. El rectificador de semiconductores se puede hacer para transportar una corriente mayor. Las uniones de semiconductores pueden soportar una mayor tensión inversa que las placas rectificadoras. Una sola unión puede, por ejemplo, soportar una tensión inversa de más de 800 voltios.

Sin embargo, al igual que los rectificadores de placa metálica, un rectificador semiconductor se puede descomponer si se excede la tensión inversa máxima.

Se pueden usar diodos de silicio de clasificación adecuada para reemplazar los rectificadores de placas metálicas que se utilizan en los equipos existentes y que ahora son cada vez más difíciles de obtener con la ventaja de que se generan menos calor de los diodos y se puede esperar un ligero aumento en el voltaje de salida debido a la menor caída de tensión directa.

Rectificador: Tipo # 3. Tiristores:

Un diodo es simplemente una unión PN de dos capas que es capaz de rectificar una corriente alterna, su símbolo convencional es:

El tiristor, sin embargo, es un PNPN de cuatro capas que también es capaz de rectificar la corriente alterna y su símbolo convencional es

Como se puede ver, el dispositivo tiene un terminal adicional que se llama la "puerta". Cuando el tiristor se conecta al circuito de la misma manera que el diodo "simple", no fluye corriente hacia adelante hasta que se aplica una señal al terminal de la puerta. Por medio de un circuito externo adecuado, el tiristor puede disponerse para activarse (o dispararse) en cualquier parte particular de la forma de onda alterna de entrada.

Los tiristores o los rectificadores controlados con silicona (SCR) están disponibles con clasificaciones de 1/2 a 850 amperios. RMS y hasta 1, 800 voltios en la actualidad. Sin embargo, utilizado como amplificador, el SCR más pequeño se puede encender con potencias de compuerta de solo unos pocos microwatts y 200 vatios de conmutación. Esto proporciona una ganancia de potencia de más de 10 millones, lo que convierte a los SCR en uno de los dispositivos de control más sensibles que se pueden obtener.

Rectificador: Tipo # 4. Rectificadores de Mercury-Arc:

Un rectificador de arco de mercurio consiste en un recipiente hecho de vidrio, o posiblemente de acero, y que contiene un vacío. En la parte inferior del contenedor hay una piscina de mercurio líquido que actúa como el lado negativo del rectificador (llamado cátodo). El lado positivo del rectificador (llamado ánodo) es un electrodo de carbono insertado en la cámara por encima de la piscina de mercurio.

La Fig. 4.2 muestra un diagrama del rectificador de arco de mercurio. El rectificador se inicia al permitir que una corriente fluya a través del cátodo de mercurio, a través de un electrodo de encendido que simplemente toca la parte superior de la piscina de mercurio. Esta corriente calienta un punto en la superficie del mercurio, causando que parte del mercurio se vaporice.

El espacio entre el ánodo y el cátodo, por lo tanto, se llena con vapor de mercurio. El electrodo de encendido se retira de la superficie de este mercurio y se extrae un arco ionizando el vapor de mercurio. Si el ánodo es más positivo que el cátodo, el arco se transfiere del electrodo de encendido al ánodo y la corriente fluye a través del rectificador.

Cuando se aplica un suministro de corriente alterna al rectificador a través del ánodo de carbono y el cátodo de mercurio, la corriente fluye a través de él solo durante el semiciclo cuando el ánodo de carbono es positivo al cátodo de mercurio.

Si, como en muchas aplicaciones, la corriente se extrae solo de forma intermitente desde el rectificador, el arco se mantiene permitiendo que una pequeña corriente pase continuamente a través del rectificador a través de un pequeño ánodo de excitación.

Los rectificadores de arco de mercurio se pueden utilizar para suministrar corrientes pesadas a altos voltajes y, por lo tanto, son capaces de suministrar grandes máquinas de corriente continua. Un uso importante en la industria minera es proporcionar un suministro para motores de ventana de corriente continua desde redes de corriente alterna.

Rectificaciones de media onda:

Si se coloca un solo rectificador en un circuito al que está conectada una fuente de corriente alterna, la corriente fluirá en ese circuito solo durante la mitad de cada ciclo de la fuente. Durante la otra mitad del ciclo, cuando la polaridad del suministro se invierte, la corriente intenta fluir en la dirección opuesta pero es bloqueada por el rectificador.

El efecto de colocar un solo rectificador en el circuito, por lo tanto, es obtener una serie de impulsos de corriente en una dirección, con intervalos entre ellos cuando no fluye corriente en absoluto (Fig. 4.3). Por lo tanto, un solo rectificador proporciona una rectificación de media onda.

Rectificación de onda completa:

Para obtener un suministro de corriente continua más continuo, se requiere un puente rectificador. Un puente rectificador para una fuente de corriente alterna monofásica consta de cuatro rectificadores conectados como se muestra en la figura 4.4. Esta disposición permite que la corriente fluya desde el suministro alterno a las líneas de corriente continua a través de todo el ciclo alterno.

Durante la mitad del ciclo, la corriente fluye desde la línea de ca 'A' a la línea de CC positiva a través del rectificador 3, y la corriente fluye desde la línea de CC negativa a la línea de CA 'B' a través del rectificador 2. En la segunda mitad de ciclo, la corriente fluye desde la línea de ca 'B' a la línea de cc positiva a través del rectificador 4, y la corriente fluye desde la línea de cd negativa a la línea de ca A a través del rectificador 1.

Por lo tanto, la rectificación mediante una red puente se conoce como rectificación de onda completa.

La rectificación de onda completa de un suministro de corriente alterna monofásica, mientras hace uso del ciclo completo del suministro alterno, no produce una corriente continua continua. Produce una serie de impulsos, cada uno correspondiente a medio ciclo de la alimentación alterna. El voltaje de la salida de corriente continua cae momentáneamente a cero dos veces en cada ciclo alterno.

Rectificación de alimentación trifásica:

Se puede obtener una salida de corriente continua más suave rectificando una fuente trifásica que proporciona una salida de corriente directa que es casi constante. La salida tiene una ondulación que consiste en seis picos pequeños en cada ciclo de suministro. Las rutas actuales a través de la red también se muestran en la figura.

Rectificador: Tipo # 5. Construcción de puentes rectificadores:

Los principios de rectificación se aplican tanto a los rectificadores de metal como de mercurio. Se pueden obtener rectificadores metálicos de onda completa con cuatro o seis secciones integradas en una varilla, de modo que todas las unidades rectificadoras para una red de puente estén contenidas en un componente. Es simplemente necesario conectar los terminales provistos, a los puntos correctos en el circuito.

Los tipos de rectificador de mercurio que se utilizan principalmente en las minas de carbón están diseñados para producir un correcto directo suave a partir de un suministro trifásico, similar al obtenido a partir de un puente de seis rectificadores. Dicho rectificador tiene seis ánodos, todos operando desde un solo grupo de mercurio.

El rectificador está conectado al suministro trifásico a través de un transformador que tiene seis devanados primarios conectados en estrella doble que proporciona, en efecto, un suministro de seis fases. Cuando se extrae el arco, se transfiere siempre al ánodo que es más positivo en ese momento. Por lo tanto, visita cada ánodo una vez en cada ciclo y la corriente fluye continuamente a través del rectificador.

Rectificador: Tipo # 6. Seguridad intrínseca y rectificadores:

Los rectificadores se utilizan en algunos tipos de equipos intrínsecamente seguros para descargar la energía liberada cuando se rompe el circuito. Un método es conectar un rectificador en paralelo con la parte inductiva del circuito. La polaridad del rectificador está dispuesta de modo que proporciona una ruta de baja resistencia para el circuito autoinducido en el momento de la descarga, pero no proporciona una ruta paralela para el circuito de operación normal.

Precaución:

Sin embargo, siempre se debe recordar que nunca se debe realizar una prueba de alto voltaje o el uso de un megger de alto voltaje por un Megger o un Metro en un circuito que contenga un rectificador de metal o semiconductor. El uso de un probador de alto voltaje con un rectificador en el circuito podría conducir a un alto voltaje que se aplica a través de las placas y el rectificador se descompone.

Esta precaución es especialmente importante cuando se prueban circuitos intrínsecamente seguros o de control.

Si el rectificador en el circuito se rompe, el circuito puede continuar funcionando normalmente, pero no será seguro y podría producirse un accidente si continúa usándolo. Por lo tanto, mientras se realiza una prueba de alto voltaje, es necesario que el circuito rectificador se desconecte.