Rectificación de la corriente alterna en el automóvil

1.- Introducción. Rectificación de la corriente alterna en el automóvil

La gran mayoría de los circuitos electrónicos que se utilizan tanto en el vehículo como en el mundo cotidiano, utilizan la corriente continua, que es aquella que no varía en el tiempo. En el vehículo, es el alternador quien genera la corriente alterna para cargar la batería y alimentar a los circuitos, ahora bien la corriente que genera el alternador es alterna (CA), y para trabaja con ella y poder almacenarla es preciso convertirla en corriente continua (CC).

Rectificación de la corriente alterna en el automóvil
Rectificación de la corriente alterna en el automóvil

A lo largo de la practica, montaremos distintos rectificadores para ir convirtiendo la CA en CC. La figura siguiente muestra los pasos que se dan tanto en el vehículo como en la vida cotidiana a la ora de producir CC 

2.- Rectificador de media onda.. 

Si bien no se obtiene una CC., se elimina el semiciclo negativo, obteniéndose únicamente un sentido de la corriente en la carga En el semiciclo positivo si hay corriente, mientras que en el negativo no. Presenta poco interés práctico, pues se desprecia la mitad de la energía.

Rectificación de la corriente alterna en el automóvil. Rectificador de media onda
Rectificación de la corriente alterna en el automóvil. Rectificador de media onda

Rectificador de media onda

2.1.- Material necesario.

  • fuente de alimentación con salida de CA. (fig.3)
  • Placa board
  • Interuptor
  • Resistencia de 1 KΩ
  • Cuatro diodos rectificadores (1N4004)
  • Puente rectificador encapsulado.
  • Dos condensadores electrolíticos de 220µF y 2200µF
  • Cables de conexión
  • Tester digital
  • Osciloscopio.

2.2..- Realización práctica.

Montar el circuito de la figura anterior.

Medir con el osciloscopio y dibujar en la gráfica siguiente la forma de onda obtenida a la salida del transformador (12V) y en la resistencia R1.

Fuente de corriente alterna
Fuente de corriente alterna

Medir con el polímetro y anotar en la tabla siguiente los valores de: 

V1(salida del trafo)(CA) V2(Resistencia)(CA) 
V1(salida del trafo)(CC) V2(Resistencia)(CC) 
    
 IR1(CC)  

3.- Rectificador de onda completa (puente rectificador)

3.1.- Objeto de la práctica.

Estudiar el funcionamiento del puente rectificador de onda completa.

5.2.- Principio de funcionamiento.

El puente rectificador de diodos (figura siguiente) es un dispositivo compuesto de cuatro diodos conectados de forma tal que presenta a la salida un sentido de circulación de la corriente que es siempre el mismo independientemente del sentido de la corriente de entrada.

Esta propiedad permite rectificar la corriente alterna, es decir, transformar la corriente alterna en corriente continua pulsatoria. En estos puentes siempre hay dos diodos conduciendo simultáneamente. Durante el semiciclo positivo conducen los diodos D1 y D4, y durante el semiciclo negativo conducen los diodos D2 y D3. Independientemente  de cuales fuesen los diodos que conducen, en la resistencia de carga la corriente siempre presenta el mismo sentido de circulación.

Rectificación de la corriente alterna en el automóvil Rectificador de doble onda
Rectificación de la corriente alterna en el automóvil Rectificador de doble onda

5.3.- Desarrollo de la práctica.

Realizar el montaje práctico situando los componentes de acuerdo con el esquema de la figura anterior. Utilizar tensión de alimentación de 12V AC., aplicándola en los puntos (A,B) del circuito.

Cerrar el interruptor, medir y dibujar las formas de onda con el osciloscopio en los siguientes puntos del circuito: (A-B), (A-D), (C-B), (C-D).

Rectificador de doble onda

rect 6

Medir con el polímetro y anotar en la tabla siguiente los valores de:

V(A-B)(CA) 
V(C-D)(CC) 
IRL(CC) 

5.4.- Cuestionario.

  1. ¿Qué sucedería si quedara abierto el diodo D2?
 
 
 
  1. ¿Qué sucedería si se cortocircuitara el diodo D1?
 
 
 

5.5.- Conclusiones.

 
 
 

6.- Puente rectificador encapsulado.

Existen en el mercado multitud de puentes de diodos encapsulados. De esta manera se ahorran averías por malas conexiones y se facilita el montaje de estos circuitos. Estos puentes disponen de dos entradas de CA (~) y dos salidas (una positivo + y otra negativo-) tal y como se puede apreciar en la figura siguiente.

Rectificación de la corriente alterna en el automóvil Puente rectificador
Rectificación de la corriente alterna en el automóvil Puente rectificador

 6.1..- Desarrollo de la práctica.

Realizar el montaje práctico situando los componentes de acuerdo con el esquema. Utilizar tensión de alimentación de 12V AC., aplicándola en los puntos (A-B) del circuito.

Cerrar el interruptor, medir y dibujar las formas de onda con el osciloscopio en los siguientes puntos del circuito: (A-B), (C-D).

rect 9

Medir con el polímetro y anotar en la tabla siguiente los valores de:

 

V(A-B)(CA) 
V(C-D)(CC) 
IRL(CC) 

7.- Filtros con condensador.

Si al rectificador le añadimos un condensador en paralelo, con la resistencia de carga, figura 6 convertimos la corriente pulsatoria en corriente continua. El condensador hace el efecto de filtro.

La corriente obtenida puede presentar un rizado mas o menos acusado, rizado que es función de la constante de tiempo RL*C. Se suele emplear condensadores de grandes capacidades (electrolíticos) con el fin de que el rizado de la corriente obtenida sea lo más bajo posible, incluso se suelen asociar en paralelo formándose una batería de condensadores. En la figura siguiente se aprecia un ejemplo del rizado que puede llegar a alcanzarse si la capacidad del condensador no es lo suficientemente alta. En ella se aprecia momentos en los que el puente rectificador alimenta a la resistencia de carga, y momentos en los que es el condensador quien suministra corriente al la resistencia de carga.

Filtrado del rizado del alternador
Filtrado del rizado del alternador

0 a t1 → el rectificador conduce y se carga el condensador.

t1 a t2 → el condensador se descarga y deja de conducir el rectificador.

t2 a t3 → el rectificador conduce y se carga el condensador.

t3 a t4 → el condensador se descarga y deja de conducir el rectificador.

t4 a t5 → etc.

A la variación de tensión que aparece en la salida del filtro se denomina tensión de rizado

7.1.- Desarrollo de la práctica.

rect 11

Realizar el montaje práctico de la figura anterior situando los componentes de acuerdo con el esquema. Utilizar tensión de alimentación de 12V AC., aplicándola en los puntos (A-B) del circuito.

Cerrar el interruptor, medir y dibujar las formas de onda con el osciloscopio en los siguientes puntos del circuito: (C-D) para cada uno de los valores del condensador. (220µF y 2200 µF)

rect 12

Medir con el polímetro y anotar en la tabla anterior los valores solicitados.

8.- Aplicación en el automóvil.

El puente rectificador de doble onda trifásico y tetrafásico se utiliza actualmente en el vehículo para rectificar la corriente alterna que generan los alternadores de estos. Al utilizar más fases, el rizado de la onda disminuye, obteniéndose así una corriente prácticamente continua, que es aplicada a los consumidores directamente o entregada a la batería para ser almacenada.

Rectificador trifásico de 6 diodos

Rectificador trifásico de 9 diodos

Rectificador tetrafásico de 8 diodos

En las figuras siguientes se aprecian dos puentes rectificadores de doble onda, uno de ellos trifásico y el otro tetrafásico. No se propone aquí ninguna experiencia, ya que se deja para la siguiente práctica, en la cual se realizan todas las comprobaciones posibles a los componentes de un alternador.

Rectificación de la corriente alterna en el automóvil Puente rectificador de laternador
Rectificación de la corriente alterna en el automóvil Puente rectificador de laternador

9. Evalúa tus conocimientos sobre la Rectificación de la corriente alterna en el automóvil