REDRESOARE COMANDATE

. Reglarea tensiunii continue a unui redresor In practica este de mai multe ori necesar ca tensiunea continua U0 aplicata sarcinei conectate la

iesirea unui redresor sa poata fi reglata. O metoda simpla ar constitui-o, in principiu, utilizarea unor rezistoare variabile, montate potentiometric sau in serie la iesirea redresorului. Acest mod de reglaj este inacceptabil pentru puteri mari deoarece implica pierderi de putere activa, si totodata, provoaca inrautatirea caracteristicii de iesire U0 = f (Io) a redresorului.

O alta solutie simpla ar fi utilizarea unui transformator, sau autotransformator, cu raport de transformare reglabil, sau sa permita comanda tensiunii alternative aplicata redresorului. ªi aceasta solutie prezinta numeroase dezavantaje; reglajul se poate face numai in trepte, dictate de prizele de pe infasurarea trafo; comutarea de pe o priza pe alta este dificila in sarcina, reglarea automata este relativ greoaie etc. In prezent cel mai raspândit mod de reglare a tensiunii redresate este cel bazat pe utilizarea unor dispozitive redresoare comandate – in special tiristoare al caror moment de intrare in conductie poate fi variat, modificându-se astfel componenta continua U0 a tensiunii U de la iesire. Acest procedeu, denumit controlul de faza al dispozitivelor redresoare asigura un reglaj continuu al tensiunii U0 de la zero la maxim, fara pierderi de putere activa. Sistemul prezinta dezavantajul unui factor de putere care scade odata cu micsorarea perioadei de conductie a elementelor redresoare si al unei puteri deformante relativ importante.

. Reglarea prin control de faza a redresoarelor comandate

Pentru simplificare se va considera cazul redresorului trifazic monoalternanta in stea (fig. 15.1.20).

Montajul va folosi in locul diodelor, tiristoare (dispozitiv redresor comandat). In (fig. 15.1.21 a) sunt reprezentate formele de unda ale curentilor i1, i2, i3 prin elementele redresoare si ale tensiunii U la bornele sarcinii, pentru cazul când s-ar utiliza elemente necomandate, iar sarcina ar fi pur rezistiva. Diagrama este similara cu cea din (fig. 15.1.15). Se observa ca prima dioda este in conductie pentru valori ale fazei ωt in intervalul (- αm, αm) in jurul valorii de maxim a tensiunii e1, induse pe prima faza a secundarului transformatorului, considerata ca origine a fazelor. Pentru cazul redresorului trifazic monoalternanta αM =

3

π; in general αM =

m

π, unde m este numarul de faze al redresorului.

Valoarea medie a tensiunii redresate are valoarea:

( )m

sin2m U

tt dcos2U2

1U M

MM0

ππ

=ωωα

= ∫α

α− (15.1.7)

unde U este valoarea efectiva a tensiunii induse intr-o faza a secundarului transformatorului. Evident functionarea montajului si valorile marimilor nu se modifica daca se utilizeaza ca elemente redresoare tiristoare, insa comanda de amorsare a acestora se da exact in momentul când ar fi intrat in conductie diodele necomandate. Daca se intâ rzie cu un unghi α faza de amorsare, curentii i1, i2, i3 din elementele redresoare, si implicit tensiunea U la bornele sarcinii se schimba, obtinându-se diagramele din (fig. 15.1.21 b) pentru cazul unei sarcini pur rezistive (Ls = 0) sau acela din (fig. 15.1.21 c) pentru cazul unei sarcini inductive (ω Ls >> Rs). Dupa amorsare, tiristorul nu mai poate fi comandat pe poarta, astfel incâ t se comporta ca o dioda obisnuita si ramâne in conductie pâna ce tensiunea aplicata intre anodul si catodul sau se anuleaza si isi inverseaza polaritatea.

Definind unghiul limita

π

−π

=α−π

=αm22 Ml (15.1.8)

se pot distinge doua tipuri de situatii prezentate mai jos:

Fig. 15.1.20 Fig. 15.1.21

a) In cazul sarcinii pur rezistive daca α > αl (fig. 15.1.21 b) tiristorul pentru prima faza conduce

din momentul primirii comenzii de amorsare, la faza – (αM - α) si pâna când tensiunea e1 se anuleaza la

faza 2

π.

Curentul in sarcina si tensiunea U la bornele acestuia sunt nule din acest moment si pâna când tiristorul de pe faza a doua primeste comanda de amorsare, la faza (αM + α). Valoarea medie a tensiunii redresate este:

( ) ( )

π

−α−π

=ωωα

=α ∫π

α−α− msin1

2

2m Utt dcos2U

2

1U 2

M0

M

(15.1.9)

( )2/,παα l∈ Pentru α < αl tiristorul de pe faza a doua primeste comanda de amorsare inainte ca e1 sa se anuleze,

tiristorul de pe prima faza blocându-se in acest moment. In aceasta situatie curentul in sarcina si tensiunea la bornele acestuia nu se anuleaza in nici un moment, iar valoarea medie a tensiunii redresate este:

( ) ( )( )

) (0 ; ;cosU

cosm

sin2m U

tt dcos2U2

1U

l0

M0

M

M

α∈αα

=απ

π=ωω

α=α ∫

α+α

α−α− (15.1.10)

b) Pentru o sarcina inductiva (ωLs >> Rs), curentul din sarcina ramâne practic constant, fiecare tiristor ramânând in conductie pâna ce tiristorul de pe faza urmatoare primeste comanda de amorsare,

indiferent de valoarea lui α (0, 2

π ). In acest caz, pentru α > αl

(fig. 15.1.21 c), tiristorul de pe faza intâ i are tensiunea anod-catod pozitiva si conduce, chiar când tensiunea e1 de pe prima faza este negativa. Rezulta ca exista intervale in care tensiunea de la iesire u este negativa. Valoarea ei medie U0 (α) este data tot de relatia (15.1.10) insa α poate lua valori pâna la π/2. In (fig. 15.1.22) este reprezentata valoarea tensiunii continue U0 (α) a unui redresor comandat prin control de faza, in functie de unghiul α, pentru sarcina inductiva (linie plina) si pentru sarcina pur rezistiva (linie punctata), pt. m = 2 (redresor monofazat dubla alternanta), m = 3 (redresor trifazat) si m = 6 (redresor hexafazat).

Fig. 15.1.22

Fig. 15.1.23 Fig. 15.1.24

Introducerea unei diode de nul in paralel cu sarcina, ca in

(fig. 15.1.23), anuleaza tensiunea u la iesire in intervalele când, pentru α > αl ar fi negativa. In acest fel, dependenta componentei continue U0 de unghiul de aprindere α este si pentru sarcina inductiva similara cu aceea stabilita pentru sarcina rezistiva având forma reprezentata cu linie punctata in (fig. 15.1.22).

In plus, in acest caz este posibila operarea cu

∈ π

πα ,

2 , curentul de sarcina fiind mentinut de

inductanta mare a sarcinii si inchizându-se prin dioda in intervalele in care elementele redresoare sunt blocate. Prezenta diodei de nul determina o serie de avantaje: reducerea pulsatiei tensiunii redresate, micsorarea puterii reactive absorbite din retea, protejarea elementelor redresoare la suprasarcinile ce apar la deconectarea elementelor inductive. Tot pentru protejarea la suprasarcini, tiristoarele sunt, câ teodata,

montate cu câ te doua diode auxiliare, ca in (fig. 15.1.24), iar in paralel cu bobinele mari se introduc rezistente de tirit.

15.1.5.3. Comanda fazei de amorsare a tiristoarelor In (fig. 15.1.25) este reprezentat, un redresor monoalternanta cu tiristor, comandat cu o tensiune

sinusoidala pe poarta. Defazajul acesteia fata de tensiunea de alimentare este reglat prin valoarea lui R. Dioda D evita conductia inversa prin circuitul de poarta al tiristorului, iar rezistenta Rp limiteaza curentul portii.

Fig. 15.1.25

In (fig. 15.1.26) este reprezentata o schema tipica de redresor monofazat bialternanta cu tiristoare,

comandat de impulsurile produse de un transistor unijonctiune. In timpul semiperioadei in care tensiunea pe sectiunea AO a transformatorului este pozitiva, prin dioda D1 in conductie si rezistorul R1, se aplica o tensiune de alimentare diodei Zener, care intra in conductie si astfel tensiunea la bornele MN este mentinuta practic constanta la valoarea Uz, egala cu tensiunea de prag a diodei Zener. Aceasta tensiune se aplica pe circuitul R2C si pe circuitul tranzistorului unijonctiune T blocat.

Condensatorul C se incarca, tensiunea uc crescând catre Uz (fig. 15.1.27). Când uc ajunge la valoarea de prag Up, tranzistorul unijoctiune intra brusc in conductie, tensiunea la bornele rezistorului R4 creste brusc si pe poarta tiristorului T1 se aplica un impuls de comanda care il trece in conductie, cu unghiul de intâ rziere α. In acest moment tensiunea UAN la bornele tiristorului cade la o valoare redusa si dioda Zener iese din conductie, tranzistorul T se blocheaza si condensatorul C ramâne descarcat. In semiperioada urmatoare, când tensiunea BO este pozitiva procesul se repeta, impulsul de comanda declansând tiristorul T2. Reglarea unghiului α si, implicit, a tensiunii continue U0 la bornele rezistorului de sarcina Rs se face prin variatia rezistentei R2 care determina viteza de incarcare a condensatorului C. Schemele de redresoare comandate permit reglarea nu numai a marimii ci si a sensului tensiunii redresate. In (fig. 15.1.28) este reprezentat schematic un astfel de redresor comandat reversibil pentru care semnul tensiunii de iesire este pozitiv când sunt actionate tiristoarele T1, T2, T3 si negativ când sunt comandate tiristoarele T4, T5, T6.

Fig. 15.1.26

Fig. 15.1.27

Fig. 15.1.28