Df,o PAhora ya mbe¡¡rcs cómo se produce la emisión de e.lectrone' desde un cátodo ca-

liente y cómo esos electrones pueden ser atraídos por una placa metólicd que tengapolnrid.ad eléctrica posítiua. Lógicamente, debemos cornenzar a encontrarle aplicacío-nes al fenómeno descripto y la prirnera que explicarenlos es Ia rectificación, operaciónsimple pero de gran importancia por la difusión que alcanzó. En efecto, millones deaparatos de radio y telcuisión que hay et eI mundo tienen en su interior un rectífica-dor, y, por el momento, h mayoría de ellos utilízan una aóluuh diodo para realízar laoperación.

Para entrar en tetna casí no necesitamos agregar elementos a los uistos en h jorna-da anterior; ya teníamos formada la aóluuln y ahora cotnenzarenros a conocer las posi-bilidndes que la misrna nos brinda. Es importante que auancenxos lentamente en eltema para penetrar de a poco en los que siguen, que se referirón a funciones móscontplejas y que requerirán toda nuestra atención, Abordemos entonces ln tarea deldía y al final de Ia misma nos encontraremos nuéuamente para comentarh.

LA VATVULA D IODO _ RECTIF ICACION

(

La rectiticación

Repasemos Ja particularidad más impoitantcque presenta la válvula diodo y qrre yu he-o.

D¡ODO DECALENTA[4IE

DIRECTO

cA]l3DO

De acuerdo con las explicaciones anteriores sa-bemos que disponemos de un dispositivo que per-mite Ia circulación de Ia corriente eléctrica en unsolo sentido, y esto tiene importantes aplicacio-nes en la Electrónica. Estamos hablando de laváIvula electrónica, y en esta oportunidad, de laque tiene solamente dos electrodos, o sea eldiodo qlu'e nos muestra la figura 5. Haeemos lasalvedad de que p¿ua comprender el funciona-miento no haremos distingos entre el diodo quetiene filamento emisor o el otro tipo, cuyo fila-mento es solamente calefactor y tiene el tubitoemisor que llamamos cátodo.

Para que nos acostumbremos desde el principioa interpretar los esquernas, mostramos en la figu-ra I los síml¡olos de los dos üpos de diodos queacabamos de mencionar. El de la izquierda es clsímbolo del diodo cuyo filamento es emisor deeleclrones, y el de la derecha tiene el cátodo emi-sor. Estos dos diodos se llaman también, aten-diendo al tipo de emisión, diodo de calentamien-to directo, el de la izquierda, y diodo de calenta-miento indirecto, el de la derecha, El círculoenvolvente de los electrodos simula el bulbo oampolla de la valvula. Tome el lector cualc¡iriercircuito de radio o de televisión; seguramenteverá en él algun símbolo como los de la figura 8

¡' ahora sabe que se trata de válvulas diodos.

FILAMENTO

Fig. B.- Símbolos de las válvulas diodos de calentamienl<¡directo e indirecto.

explicado. Para seguir con la buena práctica dereemplazar los dibujos de los elementos que inte-gran los circuitos por sus símbolos gráficos usua-les, mostramos la figura 9. Hay allí dos esquemaso circuitos; el de la izquierda contiene el diodo,

,NTO

INDIRECTO

LA V ALV ULA DIODO -RECTIFICACION l l

la pila que alimenta su filamento, la batería que

usamos para dar polaridad positiva a la placa y

un instrumento medidor de corriente eléctrica

r<:prcsentado por un círculo atravesado por una

flccha: se trata de un amperímetro o miliamperí-

rnctro, que se conccta en serie con el circuito,

para que la corriente eléctrica pase por é1. El

osquema de la derecha cs casi igual al anterior,

pcro obsérvese que ahora la batería está al revés,

pucs tiene abajo su polo positivo y arriba el nega-

t ivo.Por kr que explicamos antes, ya sabemos lo

t¡uc ocurrirá. Cuando la placa tienc polaridadpositiva, circulará corriente, y cuando la placa

tir,rrr: polaridarl negativa, no habrá circulación detorricnte. llste comportamiento del diodo es elr¡rrc just i f icó el nombre i le váIvula'que se usa

l¡ara tl¡nominar al dispositivo o elemcnto del querr()s ()cuparnos en cste l ibro. Veamos ahora quélpl i t ar: ión importante t iene esta propiedad.

Sabtrn<¡s que, cn la práctica, hay dos clases delrrrrientc cléctrica que sc denoninan: continua yalternoda. La corr iente continua es la que circulasicrnprc cn un mismo scntido y la alternada cam-bi¿r tronstantcrnente y en forma rítmica su senti-tkr dr: circulación; además, la continua mantienestr int-ensidad mientras no la alterernos voluntaria-nronte, mientras que la alternada va cambiandotlt' valor también en forma rítmica. La razón detlrrt exista y se use una corr iente que presente

lrarticularidades tan curiosas, es tema quc tratanl,rs libros de Fllectricidad y está abordado dentrotle la cr¡lección que integra este libro, pero bastetlccir que las ond¿u de radio, las sonoras y en

general todas las señales que usamos en las comu-nicaciones, son fenómenos que responden al tipo

de la corriente alternada.Si tenemos una corricnte o una tensión eléctri-

ca alternada, y queremos ver en un gráfico cómo

son sus variacionés, tenemos que hacer un gráfico

en el cual tomamos en el eje honzontal los tiem-

pos transcurridos, y hacia arriba los valores de la

iensión o la intensidad. Esto es algo así como el

gráfico de la temperatura diaria que se pone en la

cabccera de las camas de los enfermos, con una

diferencia importante; en el gráfico de la tempe-

ratura, los tiempos se toman en horas, mientras

que para represent¿r las variaciones de la corrien-

CORR¡ENTE

ÉATERIA

Fi6 9.- La poluidad de la batería de placa hace que circule o no circule la corriente de placa.

te, como son fenómenos sumamente rápidos, setoman en microsegundos. lnsistimos, no se tratade un error, hablamos de millonésimo de segun-dc y para justificar la cifra, pcnsemos que lasondas üajan por el espacio a velocidades tanenormes como 300 millones de rnetros por segun-do, o sea que en el tiempo de un microsegundohan recorrido 300 metros.

Volvamos a nuestro gráfico, que ya presenta-mos en la figura 10. Tornamos una tcnsión elóc-trica y *"rcá*os hacia arriba del eje los valoresque tiene en cada microsegutrdt) que transcurrecuando tiene polaridad positiva, y hacia abajo deleje cuando tiene polaridad ncgativa. Si fuera elgráfico de una corriente altcmada, tomaríamoshacia arriba cuando circula, por ejcnrplo, hacia laderecha, y hacia abajo cuando circula hacia laizquierda. Uniendo los puntos obtcnidos en clgrá4ico con un trazo <:ontinuo, resulta la curvaque vemos en la figrrra 10 y que se llama senoide

¡TC HAY CORRIENfE

+

12

o también sinusoide. Un cambio completo de po-laridad y de todos sus valores desde cero hasta elmáximo positivo, otra vez cero, el máximo nega-

Fig. 10,- Gráfico de variaciones y signos de una tensiónalternada.

tivo y nuevamente cero, es lo que se llama crcloy con el transcurrir del tiempo se van producien-do otros ciclos, todos iguales. La cantidad deciclos que se forman en un segundo se llama/re-cuencia. Por ejemplo, la corriente alternada queusÍunos en nuestras casas tiene 50 ciclos por se-

zundo.- La explicación precedente es muy sintética y

no servirá para los lectores que con ella quieransaber bien qué es la corriente alternada, perohemos dicho que es tema para los estuüos deElectricidad. Pero si queremos aprovechar las pro-piedades de la válvula diodo que se explicaron enla figura 9, pasemos a la figura l1 y veremos algointeresante, Alli hay un circuitó que tiene undiodo que aparece conectado en serie con unaparato de consumo, no importa de que tipo sea.A la izquierda, aparece entre los dos bomes deentrada, el símbolo de la senoide, lo que nos diceque estarnos aplicando a ese circuito una tensiónalternada. Esos bornes, por ejemplo, pueden serlos dos contactos de un tomacorriente de la ins-talación domiciliaria. Si a un circuito de consumole aplicamos una tensión alternada, circulará unacorriente eléctrica de las mismas características, osea alternada; pero en la figura II tenemos inter-calado un diodo que permite circular a la corrien-

en una sola dirección, o sea que :io permite eli ,,rtbio de sentido; luego, Ia ,',rrder¡ie que va al' nsumo circulará solamente ,.: rant, medio ciclo

ue la tensión alterna áplicad,. y du:rnte el otromedio ciclo se intemrmpirá | ',ircuiación; arribade la palabra. corriente hemc." puesto un pequeñosímbolo, oue .contiene la parte de arriba de la se-noide de la figura l0; dejando el eje horizontalpara el meüo ciclo en que teníamos curva negati-

va, o sea por debajo del eje. La operación realiza-da, de cortar la circulación de la corriente cuan-

do quiere cambiar de sentido de circulación, cosa

que podríamos decir como que quiere hacersenegativa, se llama rectificación. La corriente en elcircuito la representaríamos con un gráfico comoel de la figura 10, pero que solamente tuviera laspartes de arriba, las positivas. Tal corriente sellama pulsante.

Instintivamente pensamo.r que la denominaciónde rectificación antes empleada, da idea de con-

vertir a una curva en recta, y la corriente pulsan-te tiene un grafico que no tiene nada que ver con

una línea recta. Algo falta entonces y es Io quetrataremos de inmeüato.

Pero aclaremos antes que el diodo que tenía-mos en la figura lI era del tipo de calentamientodirecto, con la pila u otra fuente eléctúca quesuministre la corriente de caldeo para el filamen-

to. Si tuviéramos un diodo de calentamiento indi

recto, el esquema sería el de la figura 12, que esmuy parecido, solo que el filamento aparece sin

unión eléctrica con el circuito de placa, ya queahora tenemos un cátodo que forma el diodo conla placa. Con esta aclaración, pasemos a mejorarnuestro circuito rectificador.

El capacitor enderezador

Todos sabemos que un capacitor es un disposi-

üvo eléctúco capaz de acumular cargas eléctricas,

las que se descargan cuando se cierra el circuitoexterior, Veamos lo que sucede si colocamos uncapacitor en nuestro circuito del rectificador dela figura 12, con lo que tenemos el de la figura

13. El capacitor gue usamos e$t¿ representadopor la letra C colocada junto al símbolo respecti-

Fig. 11.- Aplicando una tensión alterna a un diodo lacorriente en el consumo es pulsante.

vo. Para estuüar el proceso, nos ayudaremos conel grafico de la figura 14, que muestra los mediosciclos que resultan por la acción de la válvula

LA VALVI]LA DIODO_RECTIFICACION l 3

diodo, pues los meüos ciclrs negativos son eli'minados.

Durante el primer meüo ciclo positivo de latensión alterna apücada a la entrada, el diodo

El filtro completo

Ya tenemos' en el circuito de consumo' que

simbolizamos como una resistencia R en los cir'

Fie 12.- Lo mismo que pasaba en la figura ll ocurre conun diodo de calentamiento indirecto.

deja pasar corriente, la que además de circularpor el consumo que ahora represúntamos por unaresistencia R, cargará al capacitor C. Cuando latensión comienza a disminuir, a partir del puntoA, el capacitor comienza a descargarse sobre elcircuito de consumo y en lugar de bajar la curvadesde A hacia G, por efecto de la descarga delcapacitor vamos al punto B; aquí tenemos otravei tensión positiva del segundo medio ciclo y sele devuelve al capacitor la carga que perdió hastael pundo D, Luego vuelve a producirse la descar-

ga del mismo, según la parte DF, y así siguiendo.Es decir, que en vez de tener una corriente decirculación pulsante, según el grafiquito que pusi-mos a la salida en las figuras ll y 12, tenemosuna corúente que, si bien no es una recta pura,tiene pequeñas ondulaciones, como lo representael gráfico que vemos en la figura 13 y que inüca'

mos como c.c.

Fig, 13.- El capacitor deúvado sobre la carga ejerce unaacción enderezadora sobre la corriente recüficada.

cuitos, una corriente que es casi continua pura.Falta mejorar la acción del capacitor enderezadorpara lograr el éxito. Por lo pronto, si aumenta-mos la capacidad de ese capacitor, aumentaremossu posibilidad de carga y la ondulación de salidaserá menor. Por esta razón se emplean capacito-res de alta capacidad, del tipo que se denominacomo capacitores el.ectrplíücos y cuyo símboloes un poco tliferente al anterior. En Ia figura l5podemos ver esos símbolos para los capacitores C

Pero allí vemos otxo símbolo, al cual le asigna-mos la letra L. Se trata de una bobina que tienenúcleo de hierro como el de los transformadores,y que se conecta en serie con el consumo. Larazbn de esta inclusión la explicamos, si recorda-mos las propiedades de las bobinas cuando la co-rriente que las recorre es variable, Por el feiróme-no de autoinducción, estudiado en Física y Elec-tricidad. la bobina reacciona ante las variaciones

9FsS^n.,r3z\crIoR

coNDUCCION CORTE CONDUCC¡ON

Fig 14.- Aquí se demuestra el efecto enderezador del capacitor que se conectó en la figura 13.

l 4

de corriente tratando de impedirlas. Luego, lasvariaciones y ondulaciones que todavía teníanuestra corriente rectificada del esquema de la

figura 13, serán enderezadas o aplastadas, y ten-dremos una corriente de salida completamentecontinua, como la represcntamos en esta mismafigura. A esa acción aontribuye el segundo capa-citor ,1ue aparece a la salida de la bobina L y quecolabora con el efecto enderezador que hace elprimero y que ya habíamos explicado. La bobina

L, en la práctica, se llama impedancin de filtro yel conjunto de ella con los dos capacitores, es elfíltro.

Tensión inversa de crestaVamos a explicar un detalle muy importante

que tiene que ver con los diodos rectificadores,sean válvulas electrónicas o de otro tipo, cornolos que serán estudiados en otro tomo de estacolección. Tiene que ver con la máxima tensiónque se produce entre la placa y el cátodo del rec-

Fig. 15.- La acción enderezado¡a se compleménta con el filtro formado por la inductancia y los capacitores.

Fig. ló.- Explicación gráfica de lo que se llama tensión de pico inverso.

LA VALVU LA DIO DO -RECTIFICACION t 5

tificador, y que debe ser tenida en cuenta Paraevitar que se deteriore. En efecto, cuando entre

dos puntos de un circuito eléctrico abierto apare-

TENSloll

['in¡. 17.- En este gráfico se puede determinar el valor de latensión máxima de pico inverso.

ce una elevación de tensión, segun la distanciar¡re haya entre esos puntos puede producirse unadcscarga en forma de chispa con alta temperafu-ra. liso, en el caso dc las válvulas, ocasiona des-prcndimiento del matenal emisor del cátodo, quellcea a inutilizar la válvula.

tf,,,nemos el circuito de la figura 16, completa-rncntc similar al de la 13, y veamos qué es lo quetx:urrc cuando en la fuente o eñtrada estamos encl instante del medio ciclo negativo, o sea que laplaca del diodo tiene tensión negativa; punto Arlc la figura 17. Fln ese mismo instante, la tensióncn cl circuito de salida, punto superior del con-

.junto R y C, es el valor de la tensión rectificadaVcc y en la entrada tenemos el valor máxirno,tambión llamado de cresta o de pico, Vca. Luego,

en el cátodo de la válvula, tenemos una tensiónpositiva Vcc, punto B de la figura l7 y en la pla-

c¿r rlna negativa Vr'a, pun¡o A de la misma figura'l'ls cüdcnte que cntrc la placa y el cátodo habrá

rrna tensión igu:rl a la suma de amhos valores,

dado por la mcdida BA de la figura 17, que sellarna VPI (iniciales de volt-pico-inverso) o máxi-rrra tcnsión inversa de cresta.

Obsérvese que la tensión inversa de cresta

rnáxirna es grandes, ya que es más que el doble

de la tensión continua gue tenemos en el circuitorI' saliü o de consumo. Y como sabemos que el

ralor dc pico o cresta de la tensión alternada es

nrayor que el v¿üor quc indica un voltímetro co-

nectado para meürla, que siempre marca el pro-medio cuadrático de la senoide que es el 7Wo delvalor de pico, tenemos que recordar esto parautilizar rectificadores. Veamos en cifras lo queresulta:

Si deseamos recüficar una tensión alternada de220 volt, cifra que representa el meüo cuadráti-co o ualor eficaz, qu,e es la que indica el voltíme-tro, el valor de pico de esa tensión será 1,4 vecesla cifra anterior, o sea 308 volt. Ahora vearnoscuál puede ser el máximo valor de la tensión con-tinua en el circuito de consumo; si recordamos elefecto enderezador del filtro, figura 14, y supo-nemos que la eficacia del mismo,sea tal que latensión continua alcance a una recta horizontalque pase por los puntos A y D de esa figura, taltensión conünua será igual al valor de pico de laalternada, o sea 308 volt. Luego, la máxima ten-sión inversa de pico será de 308+:l0B: 616 volt.Esta cifra de 616, comparada con la tensión al-ternada de entrada, tomada como valor eficaz,220 volt, da una relación de 2,8 veces; luego, enresumen, el diodo debe ser capaz de soportar unatensión intersa de pico igual a 2,8 veces la ten-sión af ternada eficaz que le apliquemos para rec-tificar. En la práctica, para quedar con un mar-gen de seguridad, se toma una cifra de 3 en lugarde 2,8 y entonces decimos que el rectificador seelegirá con una VPI de 3 veces la tensión alterna

Fig. lB.- Esquema básico de la rectificación de onda com-pleta utilizando dos válvulas diodos

a rectificar. En el caso de rectificadores para lalínea electrica de 220 volt, tendríamos una VPIde 660 volt y el diodo que coloquemos debe ser

+

t6

capaz de soportar esa cifra o, no habiendo mode'

los que den ese valor exacto, tomaremos uno que

tenga una cifra maYor.

Rectificación de onda comPleta

Todos Ios circuitos de rectificailores que

hemos üsto hasta ahora se llaman de medin

onda, porque insertado el üodo en el circuito

Fig. 19.- La acción enderezadora del- capacitor es másefectiva en la rectificación de onda completa.

solo permite el pasaje de corriente durante medio

ciclo de la tensión alternada aplicada; para relle-

nar el hueco del medio ciclo faltante, se usa la

acción enderezadora del capacitor, A fin de no

emplear capacitores de tan alta capacidad y obte-

tt.i rt "

corriente conünua más pura, sin ondula-

ciones, se utilizan los rectificadores llamados de

ondn completn, ouyo esquema básico podemos

ver en la figura lB. Utiliza dos üodos, v la fuen-

te de alterna debe presentar un punto medio o

T, cuyo bobinado primario se conecta a la línea

y cuyo secundario va al circuito rectificador.

Veamos lo que ocurre durante los dos medios

ciclos de la tensión alterna aplicada. Durante

medio ciclo, tendremos Positivo el punto A, y

durante el otro medio ciclo, será positivo el

punto B. Cuando es positivo el punto A, el diodo

áuperior deja pasar corriente desde A hasta D, y

tle aquí se cierra el circuito hacia el punto O a

travéJ ile la carga R, circuito de consumo. En ese

intervalo el üodo inferior üene su placa negativa

y no deja pasar corriente. Durante el medio ciclo

que sigue se hace positivo el punto B y negativo

.i A,""on lo que-la corriente solo pasa por el -"..

üodo inferior desde B por D hacia O, también

circulando por la carga R. En resumen, el diodo

supeúor deja pasar corriente durante medio ciclo,

gra{ico a, el cliodo inferior deja pasar corriente

durante otro medio ciclo, gráfico b, pero por la

carga R pasa corriente durante el ciclo entero'

gráfico d.Podemos llevar a un gráfico el resultado obte-

vez que se obtiene una línea enderezada más

rectá que la anterio¡.

Para completar el panorama presentamos el cir-

cuito real de un rectificador de onda completa en

la figura 20. En lugar de dos válvulas diodos,

ACCION DEL CAPACITOR

Fig 20.- Circuito de un rectificador de onda completa con una válvula doble diodo.

neutro O, que sea el centro eléctrico entre los

extremos A;, B' Esto se logra insertando entre-la

línea de alternada y el circuito, un transformador

suele usarse una válwla que contiene dos diodos

juntos, pero ello se logra con un solo filamento y

dos plu"""; constructivamente se logra esto colo-

LA V ALV ULA DIO DO _ RECTI FIC ACI ON 17

cando dos cilindros en la ampolla, y el filamento

es largo y pasa dentro de los dos cilinilros. El

transformador T se hace con un bobinado prima'

rio para conectar a la línea eléctrica, y dos securt-

darios; uno es el que teníamos .en la figura 18,

tiene punto medio y cada mitad debe entregar la

tensión Vca que necesitamos rectificar. El otro

bobinado entrega la tensión Vf para alimentar el

filamento de la válvula, y en este caso puede no

haber cátodo, porque no perjudica la acción de

los potenciales altemos en el filamento, ya que

hay un filtro a la salida del rcctificador. La

acción filtrante enderezadora de los dos capacito-

res C y de la bobina o impedancia L ya ha sido

explicada al ocup4rnos de la figura 15, de modo

que tenemos el rectificador completo. Dandocifras, si necesitamos en el circuito de consümoR, una tensión continua de 250 volt, a un consu-mo de 100 miliampór, usaremos una rectificadoratipo 5Y3 por ejemplo, y adquiriremos un traneformador T qo. entregue 500 volt, con puntomedio en el bobinado grande y 5 volt para el fi-lamento; las corrientes máximas de esos bobina-dos serán de 100 miliamper para el grande y 2¿rmper para el de filamento. Los capacitores delfiltro tendran una capacidad de 40 microfaradcada uno, con aislación de trabajo para 350 voltpor razones de seguridad, y la impedancia será del0 henry como mínimor apta para 100 miliamperde pasaje.