Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
El instrumento de tipo rectificador mide el voltaje y la corriente alterna con la ayuda de elementos rectificadores y de instrumentos del tipo de bobina móvil de imán permanente . Sin embargo, la función principal de los instrumentos de tipo rectificador funciona como voltímetro . Ahora, debe surgir una pregunta en nuestra mente, ¿por qué usamos instrumentos de tipo rectificador ampliamente en el mundo industrial, aunque tenemos varios otros voltímetros de CA como instrumentos de tipo electrodinamómetro, instrumentos de tipo termopar, etc.? La respuesta a esta pregunta es muy simple y está escrita de la siguiente manera.
- El costo de los instrumentos del tipo electrodinamómetro es bastante alto que el de los instrumentos del tipo rectificador. Sin embargo, los instrumentos de tipo rectificador son tan precisos como los de tipo electrodinamómetro. Por lo tanto, se prefieren los instrumentos de tipo rectificador sobre los instrumentos de tipo electrodinamómetro.
- Los instrumentos de termopar son más delicados que los de tipo rectificador. Sin embargo, los instrumentos de tipo termopar se utilizan más ampliamente a frecuencias muy altas.
Antes de analizar el principio de construcción y el funcionamiento de los instrumentos de tipo rectificador , es necesario analizar en detalle las características de la corriente de voltaje del elemento rectificador ideal y práctico llamado diodo .
Analicemos primero las características ideales del elemento rectificador. Ahora bien, ¿qué es un elemento rectificador ideal? Un elemento rectificador es uno que ofrece resistencia cero si está polarizado hacia adelante y ofrece una resistencia infinita si está polarizado hacia atrás.
Esta propiedad se utiliza para rectificar los voltajes (rectificación significa convertir una cantidad alterna en cantidad directa, es decir, CA a CC). Considere el diagrama de circuito que se muestra a continuación.
En el diagrama de circuito dado, el diodo ideal está conectado en serie con la fuente de voltaje y la resistencia de carga. Ahora, cuando hacemos que el diodo esté polarizado hacia adelante, conduce perfectamente ofreciendo una ruta de resistencia eléctrica cero. Así se comporta como en cortocircuito. Podemos hacer que el diodo esté polarizado hacia adelante conectando el terminal positivo de la batería con el ánodo y el terminal negativo con el cátodo. La característica directa del elemento rectificador o diodo se muestra en la característica de corriente de voltaje.
Ahora, cuando aplicamos voltaje negativo, es decir, conectando el terminal negativo de la batería con el terminal del ánodo del diodo y el terminal positivo de la batería al terminal del cátodo del diodo. Debido a la polarización inversa, ofrece una resistencia eléctrica infinita y, por lo tanto, se comporta como un circuito abierto. Las características completas de la corriente de voltaje se muestran a continuación.
Consideremos nuevamente el mismo circuito, pero la diferencia es que aquí estamos usando el elemento rectificador práctico en lugar del ideal. El elemento rectificador práctico tiene un voltaje de bloqueo directo finito y un voltaje de bloqueo inverso alto. Aplicaremos el mismo procedimiento con el fin de obtener las características de corriente de voltaje de un elemento rectificador práctico. Ahora, cuando hacemos que el elemento rectificador práctico esté polarizado hacia adelante, no conduce hasta que el voltaje aplicado no es mayor que el voltaje de ruptura directa o podemos decir voltaje de rodilla. Cuando el voltaje aplicado es mayor que el voltaje de rodilla, el diodo o elemento rectificador entrará en modo de conducción. Por lo tanto, se comporta como en cortocircuito, pero debido a cierta resistencia eléctrica, hay una caída de voltaje a través de este práctico diodo. Podemos hacer que el elemento rectificador esté polarizado hacia adelante conectando el terminal positivo de la batería con el ánodo y el terminal negativo con el cátodo. La característica directa del elemento rectificador práctico o diodo se muestra en la característica de corriente de voltaje. Ahora cuando aplicamos voltaje negativo, es decir, conectando el terminal negativo de la batería con el terminal del ánodo del diodo y el terminal positivo de la batería al terminal del cátodo del elemento rectificador. Debido a la polarización inversa, ofrece una resistencia finita y el voltaje negativo hasta que el voltaje aplicado se vuelve igual al voltaje de ruptura inversa y, por lo tanto, se comporta como un circuito abierto. Las características completas se muestran a continuación. La característica directa del elemento rectificador práctico o diodo se muestra en la característica de corriente de voltaje. Ahora cuando aplicamos voltaje negativo, es decir, conectando el terminal negativo de la batería con el terminal del ánodo del diodo y el terminal positivo de la batería al terminal del cátodo del elemento rectificador. Debido a la polarización inversa, ofrece una resistencia finita y el voltaje negativo hasta que el voltaje aplicado se vuelve igual al voltaje de ruptura inversa y, por lo tanto, se comporta como un circuito abierto. Las características completas se muestran a continuación. La característica directa del elemento rectificador práctico o diodo se muestra en la característica de corriente de voltaje. Ahora cuando aplicamos voltaje negativo, es decir, conectando el terminal negativo de la batería con el terminal del ánodo del diodo y el terminal positivo de la batería al terminal del cátodo del elemento rectificador. Debido a la polarización inversa, ofrece una resistencia finita y el voltaje negativo hasta que el voltaje aplicado se vuelve igual al voltaje de ruptura inversa y, por lo tanto, se comporta como un circuito abierto. Las características completas se muestran a continuación. Debido a la polarización inversa, ofrece una resistencia finita y el voltaje negativo hasta que el voltaje aplicado se vuelve igual al voltaje de ruptura inversa y, por lo tanto, se comporta como un circuito abierto. Las características completas se muestran a continuación. Debido a la polarización inversa, ofrece una resistencia finita y el voltaje negativo hasta que el voltaje aplicado se vuelve igual al voltaje de ruptura inversa y, por lo tanto, se comporta como un circuito abierto. Las características completas se muestran a continuación.
Ahora, el tipo de instrumentos rectificadores utiliza dos tipos de circuitos rectificadores:
Indice de contenidos
Circuitos rectificadores de media onda de instrumentos de tipo rectificador
Consideremos el circuito rectificador de media onda que se muestra a continuación en el que el elemento rectificador está conectado en serie con una fuente de voltaje sinusoidal, un instrumento de bobina móvil de imán permanente y la resistencia multiplicadora . 
La función de esta resistencia eléctrica multiplicadoraes limitar la corriente consumida por el tipo de instrumento de bobina móvil de imán permanente. Es muy esencial limitar la corriente consumida por el instrumento de bobina móvil de imán permanente porque si la corriente excede la clasificación de corriente de PMMC, destruye el instrumento. Ahora aquí dividimos nuestra operación en dos partes. En la primera parte, aplicamos voltaje de CC constante al circuito anterior. En el diagrama del circuito asumimos que el elemento rectificador es ideal.
Marquemos la resistencia del multiplicador como R, y la del instrumento de bobina móvil de imán permanente sea R 1 . El voltaje de CC produce una desviación de escala completa de magnitud I = V / (R + R1) donde V es el valor cuadrático medio del voltaje. Ahora consideremos el segundo caso, en este caso aplicaremos voltaje CA sinusoidal CA al circuito v = Vm × sin (wt) y obtendremos la forma de onda de salida como se muestra. En el semiciclo positivo el elemento rectificador conducirá y en el semiciclo negativo no conducirá. Entonces obtendremos un pulso de voltaje en el instrumento de bobina móvil que produce una corriente pulsante, por lo que la corriente pulsante producirá un par pulsante.
La deflexión producida corresponderá al valor medio de tensión. Entonces, calculemos el valor promedio de la corriente eléctrica, para calcular el valor promedio del voltaje tenemos que integrar la expresión instantánea del voltaje de 0 a 2 pi. Entonces, el valor promedio calculado de voltaje resulta ser 0.45V. De nuevo, V es el valor cuadrático medio de la corriente. Por lo tanto, concluimos que la sensibilidad de la entrada de CA es 0.45 veces la sensibilidad de la entrada de CC en el caso de un rectificador de media onda.
Circuitos rectificadores de onda completa de instrumentos tipo rectificador
Consideremos un circuito rectificador de onda completa que se muestra a continuación. 
Hemos utilizado aquí un circuito rectificador de puente como se muestra. Nuevamente dividimos nuestra operación en dos partes. En el primero analizamos la salida aplicando voltaje DC y en otro aplicaremos voltaje AC al circuito. Una resistencia multiplicadora en serie se conecta en serie con la fuente de voltaje que tiene la misma función que la descrita anteriormente. Consideremos el primer caso aquí en el que aplicamos una fuente de voltaje de CC al circuito. Ahora, el valor de la corriente de deflexión de escala completa en este caso es nuevamente V / (R + R 1 ), donde V es el valor cuadrático medio del voltaje aplicado, R es la resistencia del multiplicador de resistencia y R 1que es la resistencia eléctrica del instrumento. La R y R 1 están marcadas en el diagrama de circuito. Ahora consideremos el segundo caso, en este caso aplicaremos voltaje sinusoidal de CA al circuito que se da v = Vmsin (wt) donde Vm es el valor pico del voltaje aplicado nuevamente si calculamos el valor de la corriente de deflexión de escala completa en En este caso, aplicando un procedimiento similar, obtendremos una expresión de la corriente de escala completa como .9V / (R + R1). Recuerde que para obtener el valor promedio de voltaje debemos integrar la expresión instantánea de voltaje de cero a pi. Por lo tanto, comparando la salida de CC, llegamos a la conclusión de que la sensibilidad con la fuente de voltaje de entrada de CA es 0.9 veces mayor que en el caso de la fuente de voltaje de entrada de CC.
La onda de salida se muestra a continuación. Ahora vamos a discutir los factores que afectan el desempeño de los instrumentos tipo rectificador:
- Los instrumentos de tipo rectificador se calibran en términos de valores cuadráticos medios de la onda sinusoidal de voltajes y corriente. El problema es que la forma de onda de entrada puede tener o no el mismo factor de forma en el que se calibra la escala de estos medidores.
- Puede haber algún error debido al circuito rectificador ya que no incluimos la resistencia de los circuitos del puente rectificador en ambos casos. Las características no lineales del puente pueden distorsionar la forma de onda de corriente y voltaje.
- Puede haber variación en la temperatura debido a que cambia la resistencia eléctrica del puente, por lo que para compensar este tipo de errores debemos aplicar una resistencia multiplicadora con coeficiente de temperatura alto.
- Efecto de la capacitancia del puente rectificador: El puente rectificador tiene una capacitancia imperfecta , por lo que debido a esto pasa por alto las corrientes de alta frecuencia. Por tanto, hay una disminución en la lectura.
- La sensibilidad de los instrumentos de tipo rectificador es baja en caso de voltaje de entrada de CA.
Ventajas de los instrumentos de tipo rectificador
Las siguientes son las ventajas de los instrumentos de tipo rectificador:
- La precisión del instrumento de tipo rectificador es de aproximadamente un 5 por ciento en condiciones normales de funcionamiento.
- El rango de frecuencia de operación se puede extender a un valor alto.
- Tienen escala uniforme en el medidor.
- Tienen un valor operativo bajo de corriente y voltajes.
El efecto de carga de un voltímetro rectificador de CA en ambos casos (es decir, rectificador de diodo de media onda y rectificador de diodo de onda completa ) es alto en comparación con los efectos de carga de los voltímetros de CC, ya que la sensibilidad del voltímetro se usa en rectificación de media onda o de onda completa. es menor que la sensibilidad de los voltímetros de CC.
