Circuite de redresareCircuite de redresare

GeneralităţiGeneralităţi

Datorită proprietăţii de conducţie Datorită proprietăţii de conducţie unilaterală a diodei, aceasta poate fi unilaterală a diodei, aceasta poate fi folosită în procesul de redresare a folosită în procesul de redresare a curentului alternativ, obţinându-se curent curentului alternativ, obţinându-se curent continuu.continuu.

Aceasta este schema bloc a unui redresor Aceasta este schema bloc a unui redresor şi cuprinde următoare părţi componente:şi cuprinde următoare părţi componente:

T - T - TransformatorulTransformatorul ( cu rol de separare galvanică ( cu rol de separare galvanică a redresorului de reţeaua de alimentare cu energie a redresorului de reţeaua de alimentare cu energie electrică)electrică)

R - R - RedresorulRedresorul ( cu rol de obţinere a curentului ( cu rol de obţinere a curentului electric continuu, cu valoare variabilă)electric continuu, cu valoare variabilă)

F - F - Filtrul de netezireFiltrul de netezire ( cu rol de micşorare a ( cu rol de micşorare a amplitudinii pulsaţiilor tensiunii redresate)amplitudinii pulsaţiilor tensiunii redresate)

Pentru frecvenţe scăzute ale curentului alternativ se pot folosi Pentru frecvenţe scăzute ale curentului alternativ se pot folosi redresoare mecanice, dar practica a consacrat, datorită redresoare mecanice, dar practica a consacrat, datorită avantajelor din toate punctele de vedere, redresoarele avantajelor din toate punctele de vedere, redresoarele electronice, acestea putându-se clasifica astfel:electronice, acestea putându-se clasifica astfel:

1. După numărul de faze ale tensiunii redresate:1. După numărul de faze ale tensiunii redresate:● ● redresoare monofazate;redresoare monofazate;● ● redresoare polifazate.redresoare polifazate.

2. După numărul alternanţelor redresate:2. După numărul alternanţelor redresate:● ● redresoare monoalternanţă;redresoare monoalternanţă;● ● redresoare bialternanţă.redresoare bialternanţă.

3. După posibilitatea controlului tensiunii redresate:3. După posibilitatea controlului tensiunii redresate:● ● redresoare necomandate;redresoare necomandate;● ● redresoare comandate (reglabile).redresoare comandate (reglabile).

4. După natura sarcinii:4. După natura sarcinii:● ● redresoare cu sarcină rezistivă;redresoare cu sarcină rezistivă;● ● redresoare cu sarcină inductivă;redresoare cu sarcină inductivă;● ● redresoare cu sarcină capacitivă;redresoare cu sarcină capacitivă;● ● redresoare cu sarcină mixtă.redresoare cu sarcină mixtă.

Redresorul monoalternanţă monofazat Redresorul monoalternanţă monofazat cu sarcină rezistivăcu sarcină rezistivă

Schema unui astfel de redresor este prezentată în figura Schema unui astfel de redresor este prezentată în figura de mai jos şi cuprinde un transformator care asigură în de mai jos şi cuprinde un transformator care asigură în secundar tensiunea alternativă instantanee u şi dioda secundar tensiunea alternativă instantanee u şi dioda redresoare, tensiunea redresoare, redresoare, tensiunea redresoare, uuss, fiind aplicată , fiind aplicată

rezistorului de sarcină de rezistenţă Rrezistorului de sarcină de rezistenţă Rss..

Pentru analiza funcţionării redresorului, este utilă schema Pentru analiza funcţionării redresorului, este utilă schema echivalentă a montajului prezentată în figura următoare: echivalentă a montajului prezentată în figura următoare:

În această figură r are expresia:În această figură r are expresia:

Unde rUnde r1 1 şi rşi r2 2 sunt rezistenţele bobinei primare, respectiv sunt rezistenţele bobinei primare, respectiv

secundare ale transformatorului, nsecundare ale transformatorului, n11 şi n şi n2 2 fiind numărul de spire al fiind numărul de spire al

acestora. acestora.

2

1

212

n

nrrr

Aplicând teorema a II-a lui Kirchhoff în ochiul de reţea al schemei Aplicând teorema a II-a lui Kirchhoff în ochiul de reţea al schemei echivalente rezultă:echivalente rezultă:

De unde :De unde :

RelaRelaţia de mai sus este valabilă doar când dioda conduce, în restul ţia de mai sus este valabilă doar când dioda conduce, în restul timpului curentul în circuit fiind nul. Variaţiile în timp a tensiunii u şi a timpului curentul în circuit fiind nul. Variaţiile în timp a tensiunii u şi a curentului i sunt prezentate în figura următoare:curentului i sunt prezentate în figura următoare:

tUViRRu mdS sin)(

S

dm

RR

VtUi

sin

În cursul unei perioade dioda suportă o tensiune inversă maximă În cursul unei perioade dioda suportă o tensiune inversă maximă egala cu Uegala cu Umm, în timpul perioadei negative, când dioda nu conduce. , în timpul perioadei negative, când dioda nu conduce.

Curentul maxim suportat de diodă este:Curentul maxim suportat de diodă este:

Se defineşte Se defineşte factorul de ondulaţiefactorul de ondulaţie ca: ca:

Randamentul procesului de redresare se poate calcula (pentru o Randamentul procesului de redresare se poate calcula (pentru o diodă ideală), astfel:diodă ideală), astfel:

Aşs cum se observă, randamentul este destul de scăzut, fapt Aşs cum se observă, randamentul este destul de scăzut, fapt datorat prezenţei armonicilor superioare sau, din punct de vedere datorat prezenţei armonicilor superioare sau, din punct de vedere fenomonologic, neutilizării uneia din alternanţe. La un redresor real fenomonologic, neutilizării uneia din alternanţe. La un redresor real randamentul este, de fapt, chiar mai scăzut.randamentul este, de fapt, chiar mai scăzut.

S

m

RR

UI

max

2U~

U

%6,40441

222

2

m

S

S

m

U

R

R

U

Redresorul monofazat bialternanţă cu Redresorul monofazat bialternanţă cu sarcină rezistivăsarcină rezistivă

Pentru îmbunătăţirea randamentului redresării, este necesară redresarea Pentru îmbunătăţirea randamentului redresării, este necesară redresarea ambelor alternanţe, fapt ce se poate realiza folosind montajul următor:ambelor alternanţe, fapt ce se poate realiza folosind montajul următor:

Forma tensiunii redresate este:Forma tensiunii redresate este:

Făcând analiza Fourier a tensiunii redresate, se obţine:Făcând analiza Fourier a tensiunii redresate, se obţine:

În acest caz expresia factorului de ondulaţie este:În acest caz expresia factorului de ondulaţie este:

Redresorul dublă alternanţă este mai avantajos faţă de cel Redresorul dublă alternanţă este mai avantajos faţă de cel monoalternanţă deoarece randamentul său este dublu, iar factorul monoalternanţă deoarece randamentul său este dublu, iar factorul de oscilaţie se reduce aproximativ la jumătate.de oscilaţie se reduce aproximativ la jumătate.

Există şi unele dezavantaje cum ar fi: gabarit mai mare (înfaşurarea Există şi unele dezavantaje cum ar fi: gabarit mai mare (înfaşurarea secundară a transformatorului dublă) şi se folosesc două diode în secundară a transformatorului dublă) şi se folosesc două diode în loc de una (acestea având tensiunea inversă maximă dublă faţă de loc de una (acestea având tensiunea inversă maximă dublă faţă de cea a diodei redresorului monoalternanţă.cea a diodei redresorului monoalternanţă.

tt

RR

RUu

S

SmS

4cos

15

42cos

3

42

%7,663

223

4

m

m

U

U

Pentru a elimina aceste dezavantaje, în practică se Pentru a elimina aceste dezavantaje, în practică se foloseşte un alt tip de redresor dublă alternanţă: foloseşte un alt tip de redresor dublă alternanţă: redresorul în punte.redresorul în punte.

Redresorul monofazat cu sarcină RLRedresorul monofazat cu sarcină RL

Schema corespunzătoare acestui tip de redresor, în varianta Schema corespunzătoare acestui tip de redresor, în varianta monoalternanţă este:monoalternanţă este:

Ca urmare a faptului că prin inductanţă trece un curent variabil, se Ca urmare a faptului că prin inductanţă trece un curent variabil, se produce fenomenul de autoinducţie, constând în apariţia la bornele produce fenomenul de autoinducţie, constând în apariţia la bornele elementului inductiv a unei tensiuni autoinduse, date de relaţia:elementului inductiv a unei tensiuni autoinduse, date de relaţia:

dt

diLe

Aplicând a doua teoremă a lui Kirchhoff în circuitul de redresare Aplicând a doua teoremă a lui Kirchhoff în circuitul de redresare pentru cât dioda (ideală) conduce, se obţine:pentru cât dioda (ideală) conduce, se obţine:

Forma curentului redresat i este:Forma curentului redresat i este:

În practică, pentru filtrare se folosesc bobine cu inductanţă cât mai În practică, pentru filtrare se folosesc bobine cu inductanţă cât mai mare, singurele limitări fiind impuse de gabaritul acestora şi de mare, singurele limitări fiind impuse de gabaritul acestora şi de obţinerea unui factor de calitate al lor cât mai ridicat.obţinerea unui factor de calitate al lor cât mai ridicat.

tUiRdt

diLU mS sin

Redresorul monofazat cu sarcină RCRedresorul monofazat cu sarcină RC Schema corespunzătoare acestui tip de redresor, în varianta Schema corespunzătoare acestui tip de redresor, în varianta

monoalternanţă este:monoalternanţă este:

Forma tensiunii la bornele rezistorului de sarcină este:Forma tensiunii la bornele rezistorului de sarcină este:

Tensiunea la bornele diodei este uTensiunea la bornele diodei este udd==u-uu-uss, astfel încât aceasta este polarizată atât pozitiv , astfel încât aceasta este polarizată atât pozitiv

cât şi negativ. Dioda conduce numai atât timp cât este polarizată pozitiv, deci când ucât şi negativ. Dioda conduce numai atât timp cât este polarizată pozitiv, deci când u >>uuss, ,

în rest ea este blocată şi condensatorul se descarcă pe Rîn rest ea este blocată şi condensatorul se descarcă pe RSS..

Din relaţiile: CDin relaţiile: C=dq/du=dq/ducc; i; iCC=dq/dt, =dq/dt, rezultă:rezultă:

Dacă dioda (presupusă ideală) conduce, iDacă dioda (presupusă ideală) conduce, i==iiRR+i+iCC, rezultă:, rezultă:

După înlocuirea lui iDupă înlocuirea lui iRR şi i şi iCC rezultă: rezultă:

Unde:Unde:

În restul timpului, cât dioda nu conduce, condensatorul se descarcă pe RÎn restul timpului, cât dioda nu conduce, condensatorul se descarcă pe R SS, tensiunea , tensiunea

variind la bornele sale conform relaţiei: variind la bornele sale conform relaţiei:

dt

duCi C

C

tR

Ui

C

mR sin

tCR

UiS

m sin1 2

2

SCRtg

SCR

t

CSC eUuu

Redresorul cu dublare de tensiuneRedresorul cu dublare de tensiune Schema de principiu a unui astfel de redresor este prezentată în Schema de principiu a unui astfel de redresor este prezentată în

figura următoare:figura următoare:

După cum se vede ea derivă din cea a unui redresor în punte, la După cum se vede ea derivă din cea a unui redresor în punte, la care două din diodele redresoare au fost înlocuite cu câte un care două din diodele redresoare au fost înlocuite cu câte un condensator.condensator.

Funcţionarea acestui redresor este următoarea: când conduce Funcţionarea acestui redresor este următoarea: când conduce dioda Ddioda D11 se încarcă condensatorul C se încarcă condensatorul C11 la tensiunea U la tensiunea Umm, iar când , iar când

conduce dioda Dconduce dioda D22 se încarcă condensatorul C se încarcă condensatorul C22 la tensiunea U la tensiunea Umm..

TeTensiunea la bornele lui Rnsiunea la bornele lui RSS este egal este egalăă cu cea la bornele cu cea la bornele

grupgrupării în serie a celor două condensatoare. Deci, dacă ării în serie a celor două condensatoare. Deci, dacă rezistenţa proprie a redresorului este mult mai mică rezistenţa proprie a redresorului este mult mai mică decât Rdecât RSS, constanta de timp la descărcare este mult mai , constanta de timp la descărcare este mult mai

mare decât cea la încărcare, astfel încât pe rezistenţa de mare decât cea la încărcare, astfel încât pe rezistenţa de sarcină va exista permanent o tensiune doar cu puţin sarcină va exista permanent o tensiune doar cu puţin mai mică decât dublul tensiunii maxime furnizate de mai mică decât dublul tensiunii maxime furnizate de secundarul transformatorului.secundarul transformatorului.