MINISTERUL EDUCATIEI NATIONALECOLEGIUL TEHNIC VALERIU D. COTEA FOCSANI-VRANCEA

PROIECT DE SPECIALITATEEXAMENUL DE CERTIFICARE A CALIFICARII ABSOLVENTILOR INVATAMANTULUI LICEAL NIVEL 4

Profesor Coordonator: Elev: Chircu Adrian Clasa a XII-a J

Specializare: Tehnician electromecanicAnul scolar: 2015Tema proiectuluiREDRESOARE SI STABILIZATOARE

ARGUMENT

CUPRINSPag 1.2.Capitolul II. Convertoare sincrone de curent continuu.1. REDRESOARE I STABILIZATOARE

Pentru alimentarea aparaturii electronice sunt necesare surse de energie de curent continuu. Aceste surse pot fi surse chimice (baterii galvanice, acumulatoare) sau redresoare.

Prin redresor se nelege un circuit electronic capabil s transforme energia electric de curent continuu. Alimentarea redresoarelor se face de obicei de la reeaua de energie electric. Redresoarele de puteri mici (pan la 1 kw) se alimenteaz in curent alternativ monofazat, iar cele de puteri mari se alimenteaz in curent alternativ trifazat.

Dintre elementele componente ale redresorului, cele electronice trebuie sa aib proprietatea de a conduce unilateral, respectiv sa prezinte o caracteristic pronunat neliniar i s funcioneze in regim neliniar. Se pot folosi diode cu vid (kenotroane), diode semiconductoare, tiratroane,tiristoare etc.

Schema bloc a unui redresor (fig. 1) conine urmtoarele elemente (pornind de la sursa de energie alternativ de obicei reeaua electric):

- transformatorul de reea, cu ajutorul cruia se obine in secundar valoarea tensiunii alternative ce trebuie redresata;

- elementul redresor, cu proprieti de conducie unilaterala, la ieirea cruia se obine o tensiune (de un singur sens) pulsatorie;

- filtrul de netezire, cu rolul de a micora pulsaiile tensiunii redresate, rednd o tensiune de forma ct mai apropiat de cea continu;

- rezistena de sarcin, pe care se obine tensiunea continu.

n anumite cazuri, aceast schem bloc poate fi completat cu un etaj suplimentar de stabilizare si de reglare a tensiunii continue obinute. Sunt de asemenea, cazuri in care unele elemente ale schemei pot lipsi: de exemplu, poate lipsi transformatorul de reea sau,in cazul unor instalaii industriale care funcioneaz cu tensiunea pulsatorie, poate lipsi filtrul de netezire.

Fig. 1. Schema bloc a unui redresor.a- sursa de curent alternativ (reeaua);

b- transformatorul; c- elementul redresor;

c- filtrul; e- sarcina pe care se obine tensiunea continu.Clasificarea redresoarelor:Redresoarele se pot clasifica dup urmtoarele criterii:

dup tipul tensiunii alternative redresate (numrul de faze): - redresoare monofazate;

- redresoare polifazate (de obicei trifazate);

dup numrul de alternane ale curentului alternativ pe care le redreseaz:

- redresoare monoalternan;

- redresoare bialternan;

dup posibilitatea controlului asupra tensiunii redresate:

- redresoare necomandate;

- redresoare comandate sau reglabile;

dup natura sarcinii - redresoare cu sarcin rezistiv (R);

- redresoare cu sarcin inductive (RL);

- redresoare cu sarcin capacitive (RC).

In cele ce urmeaz ,se vor examina redresoarele necomandate, cu sarcina rezistiv, avnd ca elemente redresoare diodele semiconductoare.2. REDRESOARE MONOFAZATE:Aceste redresoare se folosesc pentru puteri medii (sute de wai). Ele pot fi att monoalternan, ct si bialternan.

a. Redresorul monofazat monoalternan

Schema electric a acestui tip de redresor este redat in figura 2, a. Funcionarea

are loc astfel:la aplicarea unei tensiuni alternative in primar, ia natere n secundar tot o tensiune alternativa, ce se aplica pe anodul diodei redresoare. Pe durata alternanelor pozitive dioda conduce, in circuit apare un curent proporional cu tensiunea aplicat, deci avnd aceeai form cu ea. Pe durata alternanelor negative, dioda este blocat si curentul prin circuit este nul. Curentul prin sarcin circul deci dintr-un singur sens, sub forma unor alternane (curent pulsatoriu).

Fig. 1.2. Redresor monofazat monoalternana cu sarcina rezistiva.a- schema electric; b- forma de und a tensiunii redresate.

n cazul acestui tip de redresor, valoarea factorului de ondulaie este:

====1,57

Valoarea randamentului devine:

Tensiunea inversa maxim este:

Uinv max = Uim

b. Redresorul monofazat dubl alternan cu transformatorul cu priz median:n figura 1.3,a este redat schema electric a unui redresor dubl alternan, la care tensiunea de alimentare se aplica printr-un transformator avnd un secundar cu priz median legat la mas. Se observ c schema conine dou redresoare monoalternan, formate din; - nfurarea L2, D1, Rs;

nfurarea L2, D2, Rs.Datorit modului in care sunt conectate nfurrile secundare, tensiunile la bornele celor dou seciuni variaz n antifaz. La apariia alternanei pozitive la nfurarea L2, dioda D1 este polarizat direct,conduce i determin apariia curentului iA care strbate rezistena de sarcin Rs in sensul indicat pe figur.

Figura 1.3. Redresor monofazat dubl alternan folosind transformator cu priz median i sarcin rezistiva: a- schema electrica; b- forma de unda tensiunii redresate.

n acest interval, in nfurarea L2 fiind aplicat alternana negativ, dioda D2 este polarizat invers si curentul prin circuitul ei este nul.

Cnd se aplic alternana negativ pe L2, dioda D1 se blocheaz i respectiv, aprnd alternana pozitiv pe L2, dioda D2 conduce. n circuitul ei apare curentul iA ce strbate Rs in sensul din figur, sens care coincide cu cel al curentului iA. n felul acesta, la bornele sarcinii apare o tensiune de forma indicat in figura 1.2., b.

O alt mbuntire o constituie valoarea randamentului redresorului, care in acest caz devine:

deci dubl fat de cazul redresorului monoalternan. Tensiunea invers maxim rezult, pentru dioda blocat, din nsumarea intre valoarea tensiunii negative aplicate pe anodul su de ctre transformator i tensiunea pozitiv aflat la bornele rezistenei de sarcin, deci pe catodul diodei blocate. Deci, n acest caz: Uinv max=2Uim

Se observ avantajele redresorului dubla alternan, constnd intr-o form de und mai apropiat de cea continu si un randament de valoare dubl, dar i dezavantajele sale, constnd intr-o schem mai complicat si mai costisitoare ( secundar cu priz median, dou diode redresoare ), ca i in condiiile mai severe impuse diodelor redresoare in privina tensiunii inverse maxim admise.c. Redresorul monofazat dubl alternan, n montaj de tip punte:Schema ce ofer avantajele redresorului anterior, evitnd dezavantajele lui, este

cea a unui redresor monofazat dubl alternan in punte (fig 1.4.).

Cele patru diode redresoare folosite formeaz braele unei puni, la care alimentarea n curent alternativ se face printr-o diagonal, de la secundarul unui transformator, iar tensionarea redresat se culege la bornele unei rezistene plasate in cea de-a doua diagonal.

Funcionarea redresorului este urmtoarea: in timpul aplicrii alternanei pozitive la o extremitate a secundarului transformatorului, conduc diodele D1 si D3, care sunt polarizate direct, determinnd un curent iA in rezistena Rs, iar diodele D2 si D4 fiind invers polarizate, sunt blocate.

La apariia celei de-a doua alternane, D1 si D3 sunt blocate, pe cnd D2 si D4 conduc, determinnd apariia curentului iA ce strbate in acelai sens rezistena de sarcin Rs. Se observ c forma tensiunii redresate este aceeai ca i n cazul redresorului folosind un transformator cu priz median, tensiunea invers maxim pentru fiecare diod fiind ns Uim ca si n cazul redresorului monoalternan.

Dezavantajele acestui montaj constau n numrul mrit de diode folosite ( patru ) si necesitatea unei bune izolri fat de restul elementelor a captului nelegat la mas al rezistenei de sarcin Rs

(a) (b)

Figura 1.4. Redresor monofazat dubl alternan in punte avnd sarcin rezistiv: a- schema electric; b- forma de und a tensiunii redresaDesfurarea lucrrii

1. Realizai montajul din figur fr condensator.

2. Conectai sondele osciloscopului n punctele AB i CD.

3. Msurai amplitudinile semnalelor.

4. Desenai formele de und.

5. Conectai condensatorul ntre bornele EF i msurai U2.

6. Desenai forma de und obinut.

Proiect:

Proiectai un stabilizator pentru o surs de alimentare a crui consum al sarcinii variaz ntre 20 i 200mA la 9V, alimentarea efectundu-se de la reeaua de c.a., care poate avea variaii de tensiune de (-15... (10)% din tensiunea nominal.

Se va proiecta stabilizatorul din montajul cu schema de principiu din figura de mai jos:

Montajul este format din transformatorul Tr, un redresor dubl alternan cu priz median, un filtru capacitiv i un stabilizator cu reacie serie.

Tensiunea furnizat de transformatorul Tr, cu priz median, de 2x12Uef, este redresat prin intermediul diodelor D1, D2, de tip 1N4001. Rezistorul R1 = 1( limiteaz vrfurile de curent care pot aprea datorit capacitii C1= 500(F. Tensiunea de ondulaie este redus prin intermediul filtrului R2 - C2 (2,4( - 500(F).

Dioda stabilizatoare DZ este alimentat prin rezistorul R3, care asigur i polarizarea bazei tranzistorului T.

1. Se determin tensiunea minim la intrarea stabilizatorului, necesar funcionrii normale, (n cazul tensiunii de reea minime i a curentului de sarcin maxim),din condiia impus tranzistorului serie s nu intre n regiunea de saturaie.

Uimin = ( U0 ( (Uce))V = ( U0 ( (46))V =9 ( 5 =14V.

innd seama de plaja de valori admis pentru variaia tensiunii reelei, printr-o regul de trei simpl se determin att tensiunea nominal ct i tensiunea maxim care se aplic la intrarea stabilizatorului:

Ui= 16V i UiMax= 18V.

2. Se estimeaz cderea de tensiune i puterea maxim disipat pe tranzistorul serie:

UCEMax = UiMax U0 = 18 - 9 = 9V.

PDMax = (UiMax U0)I0Max = ( 18 - 9) 0,2 = 1,8W.

Se alege tranzistorul BD 135 cu caracteristicile:

IcMax = 1,5A , h21E =45...95, Ptot= 12,5W.

3. Se determin tensiunea necesar diodei Zener DZ, aplicnd legea a II-a a lui Kirchhoff pe ochiul de ieire:

Uz = U0 - uBE = 9V - 0,6V = 8,4V.

4. Se calculeaz rezistena R3 , de polarizare a diodei Zener i a bazei tranzistorului (pentru a se asigura curentul minim prin diod Izm i curentul de comand al bazei tranzistorului IB), pentru dou categorii de diode Zener:

pentru diode Zener de mic putere (Pmax = 0,3W, Izm= 2...5mA, de exemplu DZ2V7...DZ15). Se consider dioda DZ10 cu caracteristicile: Uzm=9,4V; UzT=10V; IzT= 5mA; IzM=28mA.

Se alege R3 = 430(( 5%. pentru diode Zener de 1...5W, cu Izm = 5...30mA (PL3V3Z....PL200Z; 4DZ10...180); se consider dioda PL10V1Z, cu caracteristicile: Uzm = 9,4V; UzT =10V; IzT = 50mA; IzM = 94mA.

Se alege R3 = 300(( 5%.

5. Se calculeaz curentul maxim prin dioda Zener, IzM, i puterea disipat de aceasta (cnd tensiunea la intrarea stabilizatorului are valoarea maxim UiMax) pentru cele dou situaii menionate la punctul anterior:

pentru dioda Zener de putere mic:

Pdz = UzT . IzMax = 10. 0,020 = 200mW ( PzM pentru dioda Zener de putere:

IzMax = 28mA ( IzM Pdz = 280mW ( PzM.

6. Se alege tipul de diod Zener n funcie de Uz i de IzM.

Avnd n vedere c n ambele situaii de mai sus curentul maxim i puterea disipat de diod nu depesc valorile limit din catalog, se alege dioda de putere mai mic (n criteriul de alegere intrnd i costul diodei).

Se alege dioda DZ10.

Se determin pe caracteristica acerstei diode curentul minim de polarizare i rezistena diferenial RzT.

Se corecteaz printr-un calcul exact mrimile R3 i IzM, innd seama de caracteristica diodei Zener.

7. Se calculeaz limitele pn la care schema propus stabilizeaz.

Schema stabilizeaz atta timp ct tensiunea la bornele diodei Zener rmne constant i egal cu UzT; aceast tensiune este constant atta timp ct prin diod trece un curent superior celui (de cot (, adic peste 2...4mA.

Curentul, Iz, prin dioda Zener scade pn sau sub valoarea Izm din dou cauze:

a)tensiunea la intrarea stabilizatorului, Ui este prea mic :

- la Ui = Uim = 14V :

i

Iz = I1 - IB = 10 - 5 =5mA;

rezult c n aceast situaie dioda Zener este strbtut de un curent suficient pentru ca s funcioneze normal.

b)consumul de curent de ieire este prea mare:

Creterea curentului de sarcin peste 200mA conduce la acelai efect: la cureni mari de colector, curentul de baz al tranzistorului serie crete mult, nu numai din aceast cauz ci i din cauza scderii parametrului h21E. Astfel, pentru tranzistoare de putere cu h21E mic, IB poate depi Iz, fcnd ca prin diod s nu mai treac curentul minim de stabilizare.

Observaie: Pentru rezolvarea acestei probleme se poate folosii, fie o diod Zener de putere, fie un tranzistor cu parametrul h21E mai mic. O alt soluie este utilizarea unui montaj Darlington n locul tranzistorului Q.

Grupa1 : Proiectai un stabilizator pentru o surs de alimentare a crui consum al sarcinii variaz ntre 20 i 150mA la 8V, alimentarea efectundu-se de la reeaua de c.a., care poate avea variaii de tensiune de (-15... (10)% din tensiunea nominal.

Grupa2 : Proiectai un stabilizator pentru o surs de alimentare a crui consum al sarcinii variaz ntre 20 i 150mA la 10V, alimentarea efectundu-se de la reeaua de c.a., care poate avea variaii de tensiune de (-15... (10)% din tensiunea nominal.

Grupa3 : Proiectai un stabilizator pentru o surs de alimentare a crui consum al sarcinii variaz ntre 20 i 150mA la 12V, alimentarea efectundu-se de la reeaua de c.a., care poate avea variaii de tensiune de (-15... (10)% din tensiunea nominal.

Grupa4 : Proiectai un stabilizator pentru o surs de alimentare a crui consum al sarcinii variaz ntre 20 i 250mA la 8V, alimentarea efectundu-se de la reeaua de c.a., care poate avea variaii de tensiune de (-15... (10)% din tensiunea nominal.

Grupa5 : Proiectai un stabilizator pentru o surs de alimentare a crui consum al sarcinii variaz ntre 20 i 250mA la 10V, alimentarea efectundu-se de la reeaua de c.a., care poate avea variaii de tensiune de (-15... (10)% din tensiunea nominal.

Grupa6 : Proiectai un stabilizator pentru o surs de alimentare a crui consum al sarcinii variaz ntre 20 i 250mA la 12V, alimentarea efectundu-se de la reeaua de c.a., care poate avea variaii de tensiune de (-15... (10)% din tensiunea nominal.

TypeVZ (Nom)IztRztRz at ...Current(mA)LeakageuALeakageVoltagePeakCurrent (mA)Cont.Current (mA)

1N47283.37610400115011375275

1N47293.66910400110011260252

1N47303.9649.0400110011190234

1N47314.3589.040015011070217

1N47324.7538.05001101970193

1N47335.1497.05501101890178

1N47345.6455.06001102810162

1N47356.2412.07001103730146

1N47366.8373.57001104660133

1N47377.5344.07000.5105605121

1N47388.2314.57000.5106550110

1N47399.1285.07000.5107500100

1N474010257.07000.25107.645491

1N474111238.07000.2558.441483

1N4742122197000.2559.138076

1N47431319107000.2559.934469

1N47441517147000.25511.430461

1N47451615.5167000.25512.228557

1N47461814207500.25513.725050

1N47472012.5227500.25515.222545

1N47482211.5237500.25516.720541

1N47492410.5257500.25518.219038

1N4750279.5357500.25520.617034

1N4751308.54010000.25522.815030

1N4752337.54510000.25525.113527

1N4753367.05010000.25527.412525

1N4754396.56010000.25529.711523

1N4755436.07015000.25532.711022

1N4756475.58015000.25535.89519

1N4757515.09515000.25538.89018

1N4758564.511020000.25542.68016

1N4759624.012520000.25547.17014

1N4760683.715020000.25551.76513

1N4761753.317520000.25556.06012

1N4762823.020030000.25562.25511

1N4763912.825030000.25569.25010

1N47641002.535030000.25576.0459

BIBLIOGRAFIE

1. M. MoregaBioelectromagnetism, Matrixrom, 2000

2. VasilescuBiofizica medicalaEDP 1977

3. A. Policec, T.D. Gligor, Gh. CioclodaElectronica medicalEditura Dacia, 1983

4. Wikipedia

a).

t

Us

Us

0

2

3

b).

EMBED Equation.3

D1

D2

U2

U1

Rs

L`2

L``2

U1

i`a

i``a

(+)

-

-

(-)

+

(-)

US

0

EMBED Equation.3

2 EMBED Equation.3

3 EMBED Equation.3

4 EMBED Equation.3

US

EMBED Equation.3

(a)

(a)

US

EMBED Equation.3

0

EMBED Equation.3

2 EMBED Equation.3

3 EMBED Equation.3

4 EMBED Equation.3

U1

t

U2

t

Uc

t

A

U1 D1 D2

220V~ -- + E C

U2

D4 D3 C1 R

TR. B

F D

U1

t

U2

t

Uc

t

Ui

R3

I1

Io

Rs

Uz

Uo

DZ

IB

R2

UBE

T

IZ

R1

C1

C2

D1

D2

Tr

_1494185334.unknown

_1494185343.unknown

_1494185345.unknown

_1494185347.unknown

_1494185348.unknown

_1494185346.unknown

_1494185344.unknown

_1494185338.unknown

_1494185340.unknown

_1494185341.unknown

_1494185342.unknown

_1494185339.unknown

_1494185336.unknown

_1494185337.unknown

_1494185335.unknown

_1494185329.unknown

_1494185332.unknown

_1494185333.unknown

_1494185331.unknown

_1494185327.unknown

_1494185328.unknown

_1494185326.unknown