¿Un puente rectificador se preocupa tanto por la frecuencia de CA?

Según tengo entendido, un puente rectificador es un conjunto de diodos que juegan un truco de lógica que mantiene la polaridad positiva.

Entonces, dentro del contexto de un transformador de CC doméstico, ¿importa cuál es la frecuencia de la onda de CA?

Supongo que hasta cierto punto, ya que la salida de CC tiene una ondulación y el suavizado debe compensar las caídas, así que imagino que hay algún tipo de rango aceptable, probablemente dictado por el condensador del depósito.

Estoy de acuerdo con las excelentes discusiones anteriores, pero la respuesta corta en su caso es "no": no importará en las frecuencias típicas de la línea eléctrica.

Respuestas (1)

Hay tres problemas en juego aquí: la ondulación del voltaje en la salida, las corrientes máximas a través del rectificador y las pérdidas de recuperación inversa de los diodos. Dentro del contexto que especificó (hogar), es poco probable que los dos últimos importen, pero los incluiré de todos modos para completar.

Primero, el voltaje de ondulación. I=C dV/dt. Si conoce la carga actual (I) y sabe cuánta ondulación es aceptable para su aplicación (dV), entonces puede extraer una relación entre la capacitancia (C) y el semiperíodo de su línea de CA (dt). ¿Cuánta ondulación es aceptable? Depende de la aplicación. Pero para un capacitor fijo, las frecuencias más altas reducirán el tamaño de la ondulación y las frecuencias más bajas la aumentarán.

En segundo lugar, las corrientes máximas. El rectificador no conduce todo el tiempo; solo conduce cuando la onda de CA es mayor que el valor del capacitor de CC. Entonces, su voltaje de CA parece una onda sinusoidal, pero la corriente que se extrae parece un gran pico justo en el pico de la onda.ingrese la descripción de la imagen aquí

Ahora, estos picos son subóptimos. No se parecen en nada a una onda sinusoidal, por lo que provocan armónicos en la línea de CA. Y la corriente RMS de esos picos es mucho más alta que la que tendría una onda sinusoidal de entrega de energía equivalente, por lo que estresan cualquier fusible o interruptor aguas arriba.

Caracterizar el pico de corriente puede ser complicado porque depende de la frecuencia de la CA, el capacitor y la inductancia de la línea de CA. Cuanto mayor es la inductancia, más anchos en el tiempo y más cortos en amplitud se vuelven los pulsos. (Para aplicaciones trifásicas de alta potencia, es común agregar un gran inductor para distribuir deliberadamente el tiempo de conducción del diodo y reducir todos esos problemas, pero no creo que sea común en cosas del hogar. En general, a la gente realmente no le importa sobre los armónicos en esos contextos). Pero a menos que esté tirando de algo cercano a la potencia nominal total del interruptor, esto no será un gran problema.

En tercer lugar, los diodos involucrados suelen tener un tiempo de recuperación inverso. Cuando un diodo pasa de tener polarización directa a polarización inversa, en realidad se necesita un tiempo finito para que deje de conducir. (Hay diodos de recuperación cero, pero generalmente no se usan para trabajos de 60 Hz). Durante ese tiempo, el diodo actúa como un cortocircuito, lo que significa que disipa mucha energía. Este tiempo suele ser del orden de microsegundos, por lo que para una línea de 60 Hz no verá mucha pérdida adicional y probablemente pueda ignorar las pérdidas de recuperación. Si estuviera operando en kilohercios, tendría que tenerlo en cuenta.

TL; DR La frecuencia importa, pero no mucho para su contexto establecido.

En realidad, entre los dos semiperíodos hay un pequeño espacio (Δt) debido a la caída de tensión directa de los diodos. En voltaje de salida bajo, esta brecha juega un papel importante en la capacidad actual del puente.
Lo que realmente importa más que el puente rectificador, además del hundimiento basado en las tapas de desacoplamiento (aunque la pregunta del autor de la pregunta no pregunta sobre esto) es el efecto de la frecuencia en el transformador . Los transformadores son menos eficientes a frecuencias más bajas, por lo que el transformador se calentará más cuando se use a una frecuencia más baja que la especificada, e incluso podría saturarse si no cumple con las especificaciones.
La corriente RMS de esos picos es mucho más alta que la que tendría una onda sinusoidal de entrega de energía equivalente, por lo que estresan cualquier fusible o interruptor aguas arriba. - Disputo esa afirmación. Si bien es cierto que el aumento de la corriente (y el subsiguiente rollof) son repentinos, el consumo real de corriente nunca será mayor que el punto más alto de la onda sinusoidal original.
@RobertHarvey No estoy seguro de lo que quiere decir con "el punto más alto de la onda sinusoidal original". No hay corriente sinusoidal para comparar en este sistema, no lo creo. Lo que digo es que si toma la entrega de energía promedio de ese pico angosto y luego la compara con una corriente sinusoidal de entrega de energía equivalente, el RMS de los picos será mayor.
@StephenCollings: una corriente sinusoidal de entrega de energía equivalente tendrá una amplitud mucho menor que la onda sinusoidal que se muestra arriba, por lo que no veo cómo estresará a los interruptores a menos que sean de alguna manera sensibles a los armónicos inducidos. En todo caso, reducirá el estrés del interruptor. Las fuentes de alimentación no son lo único que exhibe esta característica (de cambiar el ciclo de trabajo de la carga de CA); también lo hacen los circuitos de atenuación de luz.
La onda sinusoidal que se muestra arriba es voltaje. No puede comparar su amplitud con una forma de onda actual. Manzanas y naranjas, voltios y amperios. Seguro que no entiendo lo que dices...
Si, tienes razón.