Download - 1. Redresoare
1. Redresoare
1.1 Breviar teoretic
Redresoarele monofazate se împart în :
- redresoare monoalternanţă;
- redresoare bialternanţă.
1.1.1 Redresoare monoalternanță fără filtru capacitiv
În Fig. 1 este arătată schema unui redresor monoalternanţă fără filtru, iar în Fig. 2 sunt
prezentate formele de undă din circuit.
D
u1
uS
RS
u2
iSu
D
n2, r
2n1, r
1
Fig. 1 Redresor monofazat monoalternanță fără filtru
t
t
t
u2
iS
uD
U2
IM
RDIM
U2
0
0
0
Fig. 2 Formele de undă
Într-un redresor, dispozitivul semiconductor lucrează la semnal mare, neliniarităţile
dispozitivului producând efectul de redresare. Curentul mediu redresat este:
M
S
II (1)
Valoarea efectivă a curentului total este:
2
)(1 2 M
SSEF
Idtti
TI (2)
Randamentul redresării - se defineşte ca fiind raportul dintre puterea de curent
continuu şi puterea totală.
%40
1
14
12
2
2
2
S
I
S
I
SEF
S
SEFSI
SS
R
R
R
R
I
I
IRR
IR
(3)
unde Rs este rezistența de sarcină RI este rezistența internă a redresorului.
Factorul de ondulaţie - se defineşte ca fiind:
57.12U
U
S
01
(4)
Valorile maxime ale curentului şi tensiunii pe diodă, importante în alegerea acesteia,
sunt: -curentul maxim: MD II max ;
-curentul mediu: SDmed II ;
-tensiunea inversă maximă pe diodă care se atinge în momentul când dioda nu conduce:
UDmax = U2.
1.1.2 Redresoare bialternanță fără filtru capacitiv cu priză mediană
Figura 1.6 prezintă schema unui redresor dublă alternanţă cu priză mediană, iar figura
1.7 formele de undă din circuit.
D1
u1
RSu
2
iSu
D1
n2, r
2
n1, r
1
u2
D2
iD2
uS
uD2
iD1
Fig. 3 Redresor dublă alternanţă cu priză mediană
t2U
2
t
t
t
t
RDIM
IM
U2
0
0
0
0
uD1
iS
iD1
u2
iD2
Fig. 4 Forme de undă
Valoarea efectivă a curentului în sarcină este:
2
II M
SEF (5)
Randamentul redresării: - se calculează cu formula:
%80
R
R1
18
R
R1
I
I
IRR
IR
S
I2
S
I
2
SEF
S
SEFSI
2
SS
(6)
Factorul de ondulaţie este:
67.03
2
U
U
S
2o (7)
Solicitările diodei sunt:
- curentul maxim: MDnax II ;
- curentul mediu: 2
SDmed
II ;
- tensiunea inversă maximă: 2max 2 UUD .
1.1.3 Redresor dublă alternanţă în punte
În Fig. 5 se prezintă schema unui redresor dublă alternanţă în punte. În alternanţa
pozitivă conduc diodele D1 şi D4, iar în alternanţa negativă D2 şi D3, obţinându-se aceleaşi
forme de undă ca la redresorul dublă alternanţă cu priză mediană.
Întrucât la un moment dat conduc două diode avem:
TDI RR2R (8)
uS
RS
u2
iS
u1
n2, r
2n1, r
1
D2
D4
D3
D1
Fig. 5 Redresor dublă alternanţă cu punte.
Relaţiile deduse în cazul redresorului cu priză mediană se păstrează, cu excepţia
tensiunii inverse pe diodă care este: 2max UUD
1.1.4 Redresoare cu filtru capacitiv
În cele mai multe cazuri, forma de undă obţinută la ieşirea unui redresor fără filtru nu
este convenabilă pentru alimentarea aparaturii electronice, deoarece componenta variabilă a
tensiunii pe sarcină are o valoare mare. Astfel, în ambele cazuri prezentate, variaţia vârf la
vârf a componentei variabile este cuprinsă între zero şi valoarea maximă. Este necesar ca
între redresor şi sarcină să introducem un filtru Fig. 6, care are scopul de atenuare a ondulaţiei
tensiunii redresate (Fig. 7). Filtru cel mai des folosit este filtru capacitiv.
D
uS R
Su
2
iSu
D
u1
n2, r
2n1, r
1
iC
Fig. 6 Redresor monofazat monoalternanță cu filtru capacitiv
t
t
IM
U2
0
0
iD
u2
US
US
1
2
Fig. 7 Forme de undă
Caracteristica externă este data de relaţia:
S2S IC
UU
(9)
Factorul de ondulaţie se calculează cu formula:
CRU
U
SS
S
(10)
O valoare mare pentru condensator reduce ondulaţiile; pe de altă parte la curenţi mari
ondulaţiile cresc.
Curentul maxim prin diodă IDmax, se poate estima, presupunându-l constant în intervalul
de conducţie
. Deci:
2
II SmaxD (11)
CRS
2 (12)
22max 2 UUUU SD (13)
1.1.5 Redresorul dublă alternanţă cu filtru
Pentru acest tip de redresor relaţiile ce descriu funcţionarea se deduc în mod
asemănător situaţiei precedente. Avem:
Caracteristica de sarcină:
S2S IC2
UU
(14)
Fcatorul de ondulaţie:
CR2 S
(15)
Valoarea maximă a curentului prin diodă:
S
S
D RCI
I max (16)
1.2 Rezultate obținute în urma simulării
1) Se vor implementa cele 4 stabilizatoare liniare in LTSpice. La ieșire se folosește o
rezistență de 100Ω pentru a verifica funcționarea stabilizatoarelor.
Fig. 8 Redresoare
2) Să se recunoască fiecare tip de redresor.
3) Se vor vizualiza formele de unda ale tensiunii de ieșire si ale curentului de intrare. Sa
se calculeze valoarea maximă a curentului prin diodă și să se compară cu valoarea simulată.
4) Ce diferență observați intre tensiunea de ieșire in cazul redresorului mono alternanță
si cel dublă alternanță. De ce?
5) Ce se întâmplă daca se modifică valoare condensatorului de ieșire la 100u. Dar daca
sarcina crește ?
1.3 Rezultate experimentale
1) Se vor vizualiza formele de unda ale tensiunii de ieșire si ale tensiunii pe diodă.
2) Ce diferență observați intre tensiunea de ieșire in cazul redresorului mono alternanță
si cel dublă alternanță. De ce?
3) Ce se întâmplă daca se modifică valoare condensatorului de ieșire de la 100uF la
1000uF. Dar daca rezistența de sarcina scade ?