Redresoare cu Diode

Clasificarea redresoarelor

Redresorul este un convertor static de putere care face conversia unei tensiuni alternative într-o tensiune continua, sensul energiei fiind de la reţeaua de c.a. spre consumatorii de c.c. Redresorul construit cu diode, datorita conducţiei unidirecţionale a acestora, furnizează curent redresat cu o singura polaritate şi, fiind necomandat, o tensiune redresată fixă, de aceeaşi polaritate. Astfel, redresorul funcţionează cu caracteristici de sarcină într-un singur cadran al sistemului de axe Ud-Id şi anume în cadranul I (la care ne vom referi în general) sau în cadranul III. Notaţiile utilizate sunt Ud pentru valoarea medie a tensiunii redresate şi Id pentru valoarea medie a curentului redresat al redresorului.

O schemă de redresor conţine, în general, un transformator (poate lipsi când redresorul se conectează direct la reţea), filtre, diodele redresoare cu elemente de protecţie ale acestora la supratensiuni si scurtcircuit (elementele de protecţie au fost analizate în capitolul 2 şi, pentru simplificarea schemei, nu vor mai fi reprezentate). Diodele conduc succesiv, după o anumită regulă, încât în timpul unei perioade corespunzătoare frecvenţei reţelei au loc un anumit număr de comutaţii ale curentului de sarcină, de la o diodă care a condus la următoarea care intră în conducţie. Numărul de comutaţii într-o perioada defineşte ordinul redresării (numărul de pulsuri) q pentru tensiunea redresată. Energia reactivă necesară comutaţiei este preluată de la reţeaua de alimentare de curent alternativ, de aceea redresoarele necomandate se mai numesc şi convertoare statice cu comutaţie naturala, cu funcţionare într-un singur cadran.

Clasificarea redresoarelor (schemelor de redresare) se poate face după mai multe criterii:

1. După felul tensiunii alternative de alimentare:

a) redresoare monofazate - sunt redresoarele alimentate de la o sursa monofazata de tensiune alternativa; din aceasta categorie fac parte redresorul monoalternanţa şi redresorul bialternanţa (cu punct median sau în punte);

b) redresoare trifazate - sunt redresoarele alimentate de la o sursa trifazata de tensiune alternativa; cele mai cunoscute conexiuni (nu neapărat şi utilizate, după cum se va vedea în continuare) sunt: redresorul trifazat cu punct median, redresorul în stea hexafazată cu punct median, redresorul trifazat în punte, redresorul cu dublă stea şi transformator interfază, redresoare duodecafazate (cu 12 pulsuri ale tensiunii redresate pe o perioada a tensiunii reţelei);

2. După posibilitatea de reglaj a tensiunii de ieşire:

a) redresoare necomandate - sunt redresoarele care furnizează o tensiune de valoare medie Ud constanta; ele sunt construite numai cu diode;

b) redresoare comandate - sunt redresoarele care furnizează o tensiune de valoare medie Ud, reglabilă ca nivel; aceste redresoare sunt construite cu dispozitive semiconductoare comandate (tiristoare sau tiristoare si diode, tranzistoare);

3. După modul de grupare a fazelor tensiunilor alternative (înfăşurărilor) care furnizează tensiunea redresata:

a) redresoare de tip paralel (Pm) la care cele m faze alternative (înfăşurări), fiecare în serie cu dioda sa, sunt grupate în stea şi apar în paralel în raport cu bornele de ieşire ale redresorului; redresorul conţine m diode, valoarea instantanee a tensiunii redresate fiind egală cu valoarea instantanee a celei mai pozitive tensiuni din cele m; din aceasta categorie fac parte redresorul monofazat bialternanţă cu punct median (P2), redresorul trifazat cu punct median (P3) şi redresorul în stea hexafazată cu punct median (P6);

b) redresoare de tip dublu paralel (DPm) la care cele m faze alternative (înfăşurări) sunt grupate tot în stea, însă se utilizează 2m diode; valoarea tensiunii redresate în fiecare moment este egală cu diferenţa dintre cea mai pozitivă şi cea mai negativă tensiune alternativă; exemple sunt: redresorul monofazat bialternanţă în punte (DP2), redresorul trifazat în punte având transformatorul cu secundarul în stea (DP3);

c) redresoare de tip serie (Sm), la care înfăşurările la bornele cărora apar tensiunile alternative sunt montate în poligon (suma celor m tensiuni este nulă, deoarece tensiunile formează un sistem echilibrat); redresorul de tip serie are 2m diode; de exemplu, redresorul trifazat în punte având transformatorul cu secundarul în triunghi este un redresor de tip serie (S3).

3.2.2. Parametrii redresoarelor

- Valorilor medii şi efective pentru mărimi specifice redresoarelor şi dezvoltarea lor în serie Fourier

Caracterizarea unei mărimi periodice x(t)=x(t+T) se face prin:

- valoare medie:

- valoarea efectivă:

Pentru descrierea performanţelor schemelor de redresare se mai utilizează:

- valoarea medie modul:

- factorul de formă modificat:

- factorul de pulsaţie modificat:

- Factorul de putere şi factorul de deplasare al redresorului

Redresorul este consumator pentru reţeaua de c.a. şi generator pentru cea de c.c.

Redresorul este alimentat de la reţeaua monofazată, respectiv trifazată cu o tensiune sinusoidală, respectiv cu un sistem simetric de tensiuni sinusoidale, dar curentul sau curenţii care îi absoarbe de la reţea nu sunt sinusoidali, datorita faptului că în orice moment curenţii din primarul transformatorului redresorului trebuie să echilibreze curenţii din secundar. Printre parametri legaţi de reţea se numără factorul de putere şi factorul de deplasare al redresorului.

a) Redresorul monofazat

Tensiunea de alimentare a transformatorului este sinusoidală: