REDRESOARE

REDRESOARE

1. Redresoare monofazate

1.1. Redresorul monofazat monoalternanta

Avem nevoie de o sursa de curent continuu, care se poate obtine cu un redresor monofazat din curent alternativ. Se numeste monoalternanta pentru ca se redreseaza doar o alternanta.

Fig. 1.a    Fig. 1.b

Valoarea medie a lui U_in

Valoarea efectiva pentru U_in:

Valoarea maxima pentru U_in:

Presupunem ca dioda este ideala in montaj; in sens direct ea conduce si rezulta Us>0; in sens invers al curentului alternativ ea nu conduce si rezulta Us=0, deci dioda redreseaza. Calculam:

Tensiunea alternativa se descompune in componenta continua, fundamentala si armonici:

Pentru a aprecia cat de apropiata este forma tensiunii redresate fata de tensiunea alternativa (cat de buna este redresarea) se introduce factorul de ondulatie (zgomot):

Pentru alegerea diodei trebuie precizata tensiunea maxima aplicata pe dioda (care este U_m

O tensiune cu o forma imbunatatita se obtine cu redresorul bialternanta.

1.2. Redresorul dubla alternanta cu punct median

Fig. 2.a    Fig. 2.b

'*' indica in figura 2.a inceputul infasurarii.

Avem doua tensiuni de intrare: Uin si Uin

U_max=

Sarcina de intrare pe R_S va fi pozitiva, indiferent de alternanta.

Descompunerea tensiunii Us:

U_{inv max} este 2U_m (este un dezavantaj), deci trebuie folosite diode pentru tensiuni mari (cel putin 2U_m), peste V.

1.3. Redresorul dubla alternanta in punte

In alternanta pozitiva, cand tensiunea are semnul din figura 3, conduc D si D (polarizate direct), iar D si D sunt blocate si U_s=U_1n >0.

In alternanta negativa conduc D si D D si D fiind blocate si Us=-U_int >0.

Rezulta Us >0 in ambele alternante.

Us_med si sunt la fel ca la redresorul dubla alternanta cu     Fig. 3 punct median, cu diferenta ca U_{inv max}=U_max(=U_m).

Us_med=200V pentru U_ef=220V. Aparent se pierd 20V, dar nu se pierde nimic (1,2V 0), pentru ca se masoara doi parametri diferiti (o valoare medie si una efectiva) ai aceleiasi tensiuni. Daca U_alim<10V diodele nu mai pot fi considerate ideale pentru ca pe ele "cad" 0.6V =U_deschidere scade tensiunea redresata cu aproximativ 2U_D=1,2V. La U_alim>10V se poate neglija U_D

2. Redresoare monofazate cu sarcina RC

In multe cazuri se impune ca ondulatiile Us sa fie mici, acestea atenuandu-se cu un condensator pus in paralel cu sarcina.

U_intrare=U_msin(t)

Fig. a Fig. b

Functionare: Condensatorul se incarca la valoarea maxima a tensiunii de intrare si se descarca aproximativ exponential pe sarcina in timpul cand dioda e blocata.

Dioda conduce doar in intervalul t (adica in impulsuri). Amplitudinea la varf a ondulatiei poate sa fie aproximata prin scaderea tensiunii pe grupul RC pe o perioada.

Daca t<<T : U

Presupunem ca RsC>>T U; aproximam ca:
Aceeasi formula rezulta si energetic: Q=I_mT=CU

Curentul de varf pe dioda trebuie comparat cu curentul mediu repetitiv pe dioda. Presupunem ca I_DV este constant si ca t<<T I_DVt=I_ST. Intervalul de conductie (pentru dioda) incepe cand U<U_max, adica la momentul t si se termina aproximativ cand se atinge U_m, la momentul t

Daca se dezvolta cosinusul in serie .

Daca inlocuiesc in relatie I_DVt=I_St o relatie pentru verificarea diodelor in cazul condensatoarelor mari:

I_DV = curentul de varf al diodei; scade cu U si creste cu C.

Pentru redresoare dubla alternanta: , imbunatatirea conditiilor de lucru pentru dioda.

Obs: U_{inv max} 2U_m (reiese din figura) la redresorul monoalternanta dioda trebuie sa reziste la V+ o rezerva 1000V.

Mai exista si redresoare cu sarcina RLC (au si o inductanta L).

3. Redresoare monofazate cu dublare de tensiune

Pentru a obtine U_sarcina>U_max C =C ; primul redresor: C -D , al doilea: C -D . Cele doua redresoare au ca masa punctul M. Daca au punctul B ca masa 2U_m=U_S. Pe noi ne intereseaza punctul B ca masa. In alternanta directa, prin D se incarca C , iar in alternanta negativa, prin D se incarca C . Tensiunea de pe C se aduna cu cea de pe C U_s va fi 2U_m. In prezenta sarcinii, C si C se descarca putin cu cate U vom avea U_S=2U_m U=2(U_m U).

Schema a doua foloseste pentru alimentarea cu doua tensiuni (+) (-) fata de masa a unui circuit. Schema nu este propriu-zis un dublor de tensiune, totusi intre extremitati avem tensiune dubla. Schema contine doua redresoare dubla alternanta cu punct median.

D1, D4, C1- reprezinta primul redresor;

D2, D3, C2- reprezinta al doilea redresor.

A treia schema serveste pentru dublarea lui U_m (adica se obtine U_S=2U_m) si tot de la acelasi transformator se poate obtine cu alt redresor monoalternanta inca o tensiune U_S2=U_m, deoarece masa sarcinii este comuna cu o iesire a transformatorului.

Functionare - in alternanta negativa D incarca pe C

- in alternanta pozitiva tensiunea de pe C se aduna cu U_in C se incarca la 2U_m, dar conditia este ca C >C

Redresoare trifazate

Instalatiile mari consumatoare de curent continuu utilizeaza in special redresoare trifazate, care prezinta o serie de avantaje fata de cele monofazate: incarcarea retelei de alimentare este mai uniforma, reducandu-se interferentele la functionarea cu alte echipamente conectate la aceeasi retea; tensiunea redresata este mai neteda, ceea ce determina eventuala utilizare a unor filtre de netezire mai simple, factorul de utilizare al transformatorului de alimentare este mai mare, obtinandu-se pentru o putere redresata data o reducere a gabaritului si a pretului de cost.

Schemele de redresare trifazate pot fi realizate cu punct median (scheme cu 3 diode fata de nul, punctul median) si in punte (scheme cu 6 diode sau multiplu de 6).

Alimentarea circuitelor de redresare poate fi realizata cu sau fara transformator, direct de la retea. Utilizarea transformatorului in circuitul energetic al redresorului permite multiplicarea numarului m de faze secundare in scopul realizarii unor performante superioare fata de cele corespunzatoare la trei faze (m=3). Primarul transformatorului poate fi conectat atat in stea, cat si in triunghi. Pentru a reduce dezechilibrele se foloseste conexiunea in triunghi, evitandu-se astfel deformarea tensiunii in secundar.

Conexiunea in punte

Reprezinta in fapt, inserierea a doua scheme de redresare identice, cu punct median alimentate de la aceeasi sursa de energie. Fiecare faza din secundar conduce in intervalul unei perioade de doua ori si este parcursa de curent in ambele sensuri.

In figura 6 este reprezentata schema de redresare in punte trifazata. Infasurarile primare nu au fost reprezentate, transformatorul de alimentare putand avea orice conexiune in primar.

Unghiul de conductie al dispozitivelor redresoare este 2p/3. Intotdeauna conduc simultan doua diode, care au potentialul cel mai pozitiv al anodului si respectiv cel mai negativ al catodului, in intervalul considerat. Pentru un redresor trifazat in punte valoarea medie a tensiunii de iesire este dublul valorii de la un redresor trifazat in stea:

U_dpo=2*U_do=2*1,17*U₂=2,34*U₂

Conexiunile in punte nu au dezechilibru de curent continuu pe partea secundara deoarece exista circulatie alternativa de curent. Din acelasi motiv factorul de utilizare al transformatorului creste. Schemele de redresare in punte mai au avantajul ca pot fi alimentate direct de la retea, insa in acest caz circuitul de c.c. nu mai este izolat galvanic.

Redresoarele prezentate in acest capitol sunt realizate numai cu diode (redresoare necomandate) si asigura la iesire o tensiune continua de valoare medie constanta. Pentru o tensiune continua la iesire reglabila se utilizeaza redresoarele semicomandate (realizate cu diode si tiristoare) si redresoarele comandate (realizate numai cu tiristoare).