Instrumento de tipo rectificador
Definición
Os instrumentos que utilizan un elemento rectificador para medir voltaxe e corrente son coñecidos como instrumentos rectificadores. O elemento rectificador converte a corrente alternativa (CA) en corrente continua (CC), que é indicada por unha medida resposiva a CC. Un instrumento de bobina móbil con imán permanente (PMMC) é comúnmente usado como dispositivo indicador.
Os instrumentos rectificadores mostran maior sensibilidade comparados con os instrumentos de bobina móbil e electrodinamómetros, facéndoos adecuados para medidas de corrente e voltaxe. A disposición do circuito dun instrumento rectificador está amosada na figura de abaixo, presentando catro díodos que actúan como o elemento rectificador.
A resistencia multiplicadora Rs é usada para limitar a corrente de xeito que o seu valor non supere a calificación do instrumento PMMC.
Elemento Rectificador
Un elemento rectificador converte a corrente alternativa (CA) en corrente continua (CC), asegurando un fluxo de corrente unidireccional a través do instrumento PMMC. Os materiais comúns para elementos rectificadores inclúen óxido de cobre, células de selénio, díodos de xermânio e díodos de silicio.
O elemento rectificador presenta cero resistencia no estado polarizado directamente e resistencia infinita no estado polarizado inversamente, unha propiedade crítica para a rectificación.
Curva Característica do Elemento Rectificador
A curva característica dun circuito rectificador está amosada na figura de abaixo. Idealmente, o elemento rectificador non ten caída de tensión na dirección directa e bloquea toda a corrente na dirección inversa.
Pero prácticamente, isto non é posible. A curva característica real do elemento rectificador está amosada na figura de abaixo.
Circuito Rectificador de Media Onda
A figura de abaixo ilustra un circuito rectificador de media onda. O elemento rectificador está conectado en serie coa fonte de voltaxe, a resistencia multiplicadora e o instrumento de bobina móvil con imán permanente (PMMC). A resistencia directa do díodo supónse que é negligible.
Cando se aplica unha fonte de voltaxe CC ao circuito, flúe unha corrente Im a través del, cunha magnitude igual a V/(Rm + RS). Esta corrente causa un desvío total no instrumento.
Cando se aplica unha voltaxe CA ao mesmo circuito, o elemento rectificador convérte a voltaxe CA nunha voltaxe CC unidireccional, producindo unha saída rectificada a través do instrumento. O instrumento PMMC desvíase baseándose no valor medio da corrente, que depende do valor medio da fonte de CA.
Valor Medio da Voltaxe
O cálculo anterior indica que a sensibilidade do instrumento para CA é 0,45 veces a sensibilidade de corrente para CC.
Instrumento Rectificador de Onda Completa
O circuito dun rectificador de onda completa está amosado na figura de abaixo.
A voltaxe CC aplicada ao circuito causa o desvío total do medidor PMMC. A voltaxe sinusoidal aplicada ao medidor expresa como
Para o mesmo valor de voltaxe, o valor medio de CA é 0,9 veces o de CC. En outras palabras, a sensibilidade do instrumento con CA é o 90% da que ten con CC.
A sensibilidade dun instrumento rectificador de onda completa é o dobre da dun instrumento rectificador de media onda.
Sensibilidade do Instrumento Rectificador
A sensibilidade dun instrumento reflicte como a cantidade medida varía desde a entrada ata a saída, como a sensibilidade de CC dun instrumento rectificador.
A sensibilidade dun instrumento rectificador de CA depende do tipo de elemento rectificador usado no circuito.
Factores que Afetan o Rendemento dos Instrumentos de Tipo Rectificador
Os seguintes factores afectan o rendemento do instrumento cando se usa con CA:
Efectos da Forma de Onda
Os instrumentos rectificadores están calibrados baseándose no valor RMS (raíz cuadrática media) da voltaxe e corrente. O factor de forma dos instrumentos rectificadores de media onda e onda completa está fixo para a escala calibrada. Se se aplica unha forma de onda con un factor de forma diferente, ocorrerán erros de lectura debido á desaxuste da forma de onda.
Efecto do Cambio de Temperatura
A resistencia do elemento rectificador varía coa temperatura, introducindo erros nas medidas do instrumento.
Efecto das Correntes de Alta Frecuencia
Os instrumentos rectificadores teñen características de capacitancia imperfectas, permitindo que as correntes de alta frecuencia pasen e afecten as lecturas.
Disminución da Sensibilidade
A sensibilidade dos instrumentos de tipo rectificador para a operación con CA é menor que a da operación con CC.
Ventajas dos Instrumentos Rectificadores
Amplio Rango de Frecuencia: Funciona dende 20 Hz ata rangos de alta frecuencia.
Baixo Consumo de Corrente: Para voltímetros, o rango de funcionamento de corrente é moito menor que o de outros instrumentos de CA.
Escalas Uniformes: Proporciona escalas uniformes a lo largo dun amplio rango de medida.
Precisión Moderada: Logra ±5% de precisión baixo condicións normais de funcionamento.
Aplicacións dos Instrumentos Rectificadores
