Electronică Analogică

Redresoare - p3

1.2.5.6. Redresor dublăalternanţă,

comandat

• Redresoarele în punte, comandate, sunt realizate în două variante şi anume: – în punte semicomandată şi

– în punte complet comandată.

Redresor dublăalternanţă în punte

semicomandată, varianta 1

• tiristorul Th1 este comandat în alternanţa pozitivă iar tiristorul Th2 în alternanţa

negativă.

• Atunci când este comandat tiristorul Th1, curentul de sarcină iS(t) se închide prin

acesta şi dioda DR2 iar când este comandat tiristorul Th2, prin dioda DR1.

• Existenţa diodelor DR1 şi DR2 permite apariţia regimului liber a curentului de

sarcină (fenomenele producându-se similar cu cele descrise la conectarea unei diode

paralel pe sarcină) prin închiderea acestuia prin intermediul diodelor blocate până în

acel moment şi a tiristorului în conducţie atunci când tensiunea pe sarcină tinde să se

inverseze.

• Acest lucru face ca tensiunea pe sarcină să rămână permanent pozitivă.

• αC unghiul de comandă al tiristoarelor, atunci:

• pentru tiristorul Th1 : 0≤α C1 < π

•pentru tiristorul Th2 : π≤ α C2 < 2π

Evident, cele două unghiuri de comandă trebuie să fie simetrice, adică:

αC1= αC2 – π =αC

• În prima alternanţă, atunci când 0 ≤ωt <π şi tiristorul Th1 primeşte comanda, conduc tiristorul

Th1 şi dioda DR2;

• când ωt > π, tensiunea pe sarcină tinde să se inverseze şi în acest moment intră în conducţie dioda

DR1 fiind polarizată direct iar dioda DR2 se blochează fiind polarizată invers.

• Regimul liber va fi asigurat acum de tiristorul Th1 şi dioda DR1.

• În cea de-a doua alternanţă, atunci când π ≤ωt < 2π şi tiristorul Th2 primeşte comanda, conduc

tiristorul Th2 şi dioda DR1 iar

• când ωt > 2π, intră în conducţie dioda DR2 iar dioda DR1 se blochează,

• regimul liber fiind asigurat de tiristorul Th2 şi dioda DR2.

Redresor dublăalternanţă în punte

semicomandată, varianta 2

Varianta 2 a redresorului în punte semicomandată - -- Atunci

când 0 ≤ωt <π şi tiristorul Th1 primeşte comanda, conduc

tiristorul Th1 şi dioda DR2;

- când π ≤ωt <π +α , tensiunea pe sarcină tinde să se

inverseze şi în acest moment intră în conducţie diodele DR1 şi

DR2 care asigură regimul liber al curentului prin sarcină iar

tiristorul Th1 se blochează deoarece curentul prin acesta ajunge

la zero.

-În cea de-a doua alternanţă, atunci când π ≤ωt < 2π şi tiristorul

Th2 primeşte comanda, conduc tiristorul Th2 şi dioda DR1

- iar când 2π ≤ωt < 2π +α adică 0 ≤ωt <α , intră în

conducţie diodele DR1 şi DR2 iar tiristorul Th2 se

blochează.

Redresor în punte complet comandată cu diodă paralel pe sarcină

• Funcţionarea acestui redresor este similară celor prezentate cu

deosebirea că sunt comandate simultan câte două tiristoare.

• Într-o alternanţă sunt comandate tiristoarele Th1 şi Th3 iar în cealaltă

alternanţă, tiristoarele Th2 şi Th4.

• Regimul liber este asigurat de dioda paralel pe sarcină DP

Redresor în punte complet comandată

pt

pt

• datorită faptului că valoarea curentului prin sarcină este periodică, putem scrie:

Valori pt. redresor în punte semicomandată, cu

sarcină inductivă

1. Tensiunea în secundarul transformatorului

2. Tensiunea pe sarcină

3. Curentul prin sarcină

4. Impulsul de comandă pe tiristorul X1

5. Impulsul de comandă pe tiristorul X2

1.3. Redresoare polifazate

• În cazul puterilor mari de curent continuu (peste câţiva kW) sunt utilizate în

special redresoarele polifazate, care prezintă o serie de avantaje în comparaţie

cu cele monofazate:

– încărcare mai uniformă a reţelei de alimentare, ceea ce nu afectează funcţionarea

altor tipuri de instalaţii conectate la aceeaşi reţea;

– tensiunea redresată prezintă pulsaţii de valoare mai redusă, ceea ce

conduce evident la eventuala utilizare a unor filtre de netezire mai simple

şi mai ieftine;

– utilizare mai bună a transformatoarelor de alimentare pentru o putere dată.

Factorul de utilizare al transformatorului este mai ridicat şi astfel rezultă

un preţ de cost mai scăzut

• 1.3.1. Redresoare necomandate

• Redresoarele polifazate sunt redresoare alimentate cu m (m ≥ 3) faze ale

tensiunii de alimentare şi au diode ca elemente de redresare.

• Cele mai simple redresoare sunt cele trifazate (m = 3) şi din acest motiv vom

exemplifica funcţionarea acestor redresoare cu ajutorul schemelor trifazate,

extinderea pentru m > 3 fiind imediată.

• Uzual, redresoarele polifazate au numărul de faze m multiplu de trei şi doar în

situaţii speciale vom întâlni cazuri diferite de acesta.

• Pentru simplificarea analizei cantitative a proceselor de redresare vom

considera că transformatorul polifazat nu are pierderi şi nici scăpări şi că

dispozitivele redresoare sunt fără pierderi în sensul de conducţie şi cu o

rezistenţă infinită în sensul de blocare.

• De asemenea, la acestea se adaugă o inductanţă de filtraj de valoare infinită

astfel încât curentul de sarcină va fi practic constant.

• Toate aceste ipoteze simplificatoare permit o analiză cantitativă a proceselor

ce au loc în redresoarele polifazate cu rezultate suficient de bune faţă de

măsurătorile experimentale.

1.3.1.1. Redresor monoalternanţă, cu punct neutru

• Tensiunile pe fază în secundar sunt:

Formele de undă pentru redresorul

trifazat cu punct neutru

1. Tensiunea secundară U2a

2. Tensiunea secundară U2b

3. Tensiunea secundară U2c

4. Tensiunea pe sarcină

5. Tensiunea pe dioda D1

Diagrama fazorială a tensiunilor

de fază din secundarul

transformatorului de alimentare

• durata de conducţie este 2π/3 radiani pt sist. Trifazat şi 2π/m pt.sist. m fazat.

Tensiunea pe linie

Tensiunea medie pe sarcină:

Curentul mediu pe sarcină:

Curentul mediu prin diodă:

Curentul maxim prin diodă:

Tensiunea inversă maximă pe

diodă:

Curentul efectiv printr-o

înfăşurare a secundarului:

Curentul în primarul transformatorului:

• Dacă conexiunea primară a

transformatorului de alimentare este

triunghi :

• În cazul conexiunii stea curentul nu mai

poate circula independent prin înfăşurările

fazelor primare. În orice moment suma

curenţilor ce intră în punctul neutru este

zero.

• Dacă elementul redresor 1 conduce ceea ce

produce curentul i2A în secundar, vom

avea relaţiile: :

similar se pot obţine curenţii în primar şi pentru

cazul în care se găsesc în conducţie

elementele redresoare 2 şi 3.

se observă că distribuţia curenţilor în

primar este neuniformă, deci va exista o

nesimetrie în distribuţia tensiunilor

magnetomotoare, ceea ce conduce la

apariţia unui flux de magnetizare forţată.

Acest flux care se închide prin aer sau prin

carcasa transformatorului impune o creştere

a secţiunii miezurilor de fier şi a curentului

de magnetizare.

- Aceste neajunsuri pot fi evitate utilizând

conexiunea în zigzag a înfăşurării

secundare

Redresor cu conexiunea stea-stea zigzag

Curentul unui element redresor trece în acest caz prin două înfăşurări secundare, aşezate

pe miezuri diferite, asigurându-se astfel egalitatea tensiunilor magnetomotoare pe fiecare

miez în parte.

Conform diagramei fazorilor din figură, tensiunea pe fază este de √3 ori mai mare decât

tensiunea pe o singură secţiune:

Cazul transformatorului real

• Atât în cazul simulărilor pe calculator cât şi în activitatea de analiză a unui circuit de redresare se operează anumite simplificări care să permită o abordare mai simplă a calculelor.

• Componenta de circuit care necesită simplificări consistente este reprezentată de transformatorul de alimentare datorită existenţei câmpului magnetic şi a neliniarităţilor.

• Relaţiile stabilite până acum sunt pentru cazul transformatorului ideal.

• De obicei pentru analiza şi simularea transformatoarelor se utilizează mai multe metode

– modelul transformatorului perfect,

– modelul transformatorului ideal,

– modelul transformatorului cu pierderi.

• La – inductanţa de scăpări, se va opune la trecerea instantanee a curentului de pe un anod pe altul a elementelor redresoare

• Astfel, pe intervalul de timp tC = γ/ ω va avea loc o conducţie simultană a două elemente redresoare

În timpul procesului de comutaţie, cele două

înfăşurări secundare care alimentează elementele ce

conduc simultan sunt puse practic în scurtcircuit,

tensiunea de alimentare fiind egală cu

Redresor trifazat în punte

1. Tensiunea pe sarcină

2. Tensiunea secundară u2a

3. Tensiunea secundară u2b

4. Tensiunea secundară u2c

5. Curentul prin elementul redresor 1

6. Tensiunea pe elementul redresor 1

Urmărind tensiunea secundară pe cele trei faze, observăm că va

conduce elementul redresor 1, 3 sau 5 care are aplicat pe anod

tensiunea cea mai pozitivă şi elementul redresor 2, 4 sau 6 care

are aplicat pe catod tensiunea cea mai negativă.

În acest fel vor conduce simultan câte două elemente redresoare care comută câte unul la un unghi

de π/3 (sau π/m la redresoarele cu m faze).

Rezultă că perioada semnalului redresat va fi π/(3ω) sau π/(mω) la redresoarele cu m faze (dublu

faţă de redresorul polifazat cu punct neutru).

• Tensiunea inversă pe o diodă este egală cu tensiunea de linie (curba 6) care

este aproximativ egală cu tensiunea medie pe sarcină.

• Valoarea medie redresată se calculează cu relaţia, în care m = 3:

În concluzie, redresorul polifazat în punte prezintă următoarele

avantaje:

• pulsaţii mai mici ale tensiunii redresate;

• tensiunea inversă maximă pe elementele redresoare practic egală cu

tensiunea medie redresată;

• greutate mai redusă a transformatorului de alimentare.

1.3.2. Redresoare polifazate, comandate