Historicamente, era mais lucrativo e barato obter eletricidade na forma de corrente alternada gerada por geradores de usinas. Essa representação tornou possível transmiti-lo com eficácia a grandes distâncias. Na extremidade receptora, ela foi convertida em uma tensão monofásica, conveniente para os consumidores, e dessa forma entrou na linha de força. No entanto, os circuitos internos da maioria dos consumidores elétricos modernos requerem uma fonte de alimentação constante, cujo valor é selecionado na faixa padrão de 5, 9, 12, 24, 36 ou 48 Volts. Para obtê-los, um retificador de tensão especial (para 24 Volts, por exemplo) teve que ser introduzido no circuito dos dispositivos eletrônicos.
Princípio de funcionamento do retificador
Para uma compreensão clara do princípio de operação de um retificador CC, primeiro você deve levar em consideração que os elementos semicondutores (diodos) são usados para retificar a tensão CA. Sua característica distintiva é a capacidade de conduzir a corrente apenas em uma direção. Devido a esta propriedade, a tensão alternada aplicada a eles na saída terá a forma de ondulações positivas com corte nas metades inferiores do meio período das oscilações. Com meias-ondas positivas, uma corrente fluirá através do diodo, que é a base para a formação de uma fonte de alimentação constante. Para obtê-lo, são necessários elementos elétricos adicionais.
Qualquer retificador de corrente inclui as seguintes unidades principais:
- Um transformador abaixador que converte 220 volts no valor desejado;
- um conjunto de diodos (ponte);
- capacitor de suavização (filtragem);
- estabilizador feito com base em elementos de transistor.
Muitas variantes de retificadores eletrônicos são conhecidas, diferindo no número e método de conexão dos diodos, bem como em seus parâmetros operacionais. De particular interesse são várias abordagens para a inclusão de elementos de diodo no circuito. O estágio de estabilização do retificador é montado em interruptores de transistores chamados relés eletrônicos.
Tipos retificadores
Dependendo do método de ativação de diodos semicondutores, todos os retificadores CA são divididos nos seguintes tipos:
- meia onda (meia onda);
- onda completa (onda completa com ponto médio ou esquemas de Mitkevich);
- retificadores em ponte ou Gretz;
- retificadores com o dobro da tensão de operação e outros circuitos menos comuns.
Meia onda é o método mais simples usado para retificação CA. Outro nome é circuito retificador zero.
Com a ajuda de dispositivos desta classe, é possível obter apenas uma corrente de saída pulsante (usada apenas a metade). Os circuitos baseados no princípio de meia onda são caracterizados por uma baixa eficiência de conversão e raramente são usados. Suas contrapartes de onda completa têm dois diodos em sua composição e fornecem retificação de meia-ondas de ambas as polaridades. Eles são mais eficientes e são usados nas fontes de alimentação mais simples.
Os retificadores em ponte monofásicos, os chamados circuitos de Gretz de 4 diodos, caracterizam-se pela alta eficiência, que é entendida como a eficiência de aproveitamento da potência recebida do transformador.
A tensão na saída das pontes retificadoras semicondutoras é uma boa base para o alisamento e estabilização subsequentes - obtenção de corrente contínua.
Eles são amplamente usados em dispositivos com maior intensidade de energia, como geradores com tensões de saída de dezenas a centenas de volts. Suas vantagens incluem:
- baixa tensão reversa (fração de um Volt);
- pequenas dimensões;
- alta eficiência de uso do transformador (em comparação com o esquema de Mitkevich).
Uma desvantagem significativa dos circuitos em ponte é o dobro da queda de tensão nos diodos, o que torna necessário escolher os parâmetros de saída do transformador com uma margem durante o seu desenvolvimento. Esta parte da energia utilizável é então perdida nas junções dos quatro diodos.
Tipos de retificador por funcionalidade
De acordo com sua finalidade e funcionalidade, amostras bem conhecidas de retificadores são divididas em dispositivos monofásicos e trifásicos. Os primeiros são usados nas redes elétricas de prédios de apartamentos e residências e são projetados para fornecer energia a eletrodomésticos. Estes últimos são um módulo eletrônico de 3 do mesmo tipo, fabricados de acordo com um dos seguintes esquemas:
- retificadores de terminação única;
- sistemas push-pull;
- Módulos combinados: com dois enrolamentos trifásicos com conexão paralela e em série de diodos.
O uso de circuitos de transformação de terminação única é limitado devido à baixa eficiência da tensão retificada. Seus análogos de dois tempos são amplamente usados em motores CC e outras máquinas elétricas que contêm conjuntos de escova em seu projeto. Além dos retificadores clássicos projetados para instalação em motores coletores, existem circuitos que podem aumentar a tensão de saída várias vezes. Um caso especial de tais soluções é um retificador de duplicação de tensão.
O circuito retificador com duplicação de tensão difere apenas em detalhes das opções já consideradas. Esses dispositivos são geralmente chamados de multiplicadores, que são facilmente montados à mão.
Relações básicas ao calcular um retificador
- tensão de entrada atuando no enrolamento secundário do transformador;
- a corrente nos diodos, fluindo no circuito, levando em consideração a carga;
- a capacidade do capacitor eletrolítico, selecionada com base no fator de suavização de ondulação especificado;
- tensão máxima nele.
É importante considerar a queda de tensão nos diodos de estado sólido quando abertos.
As relações calculadas para este caso são apresentadas no seguinte formulário.
- A corrente no enrolamento do transformador é igual em magnitude ao seu valor máximo na carga (Iwind = Iload).
- A tensão no enrolamento secundário no modo sem carga é U2 ≈ 0,75Uload.
- Recomenda-se levar diodos retificadores com os seguintes parâmetros: Urev> 3.14Uload e Imax> 1.57Iload.
Os retificadores são amplamente utilizados em vários campos da engenharia elétrica e eletrônica, incluindo sistemas de controle modernos. Portanto, é muito importante entender o que são retificadores e que tipos deles são usados para construir os circuitos mais eficientes.
