Classificazione dei raddrizzatori a semiconduttore

Un dispositivo progettato per convertire l'energia di una sorgente di corrente alternata in corrente continua è chiamato raddrizzatore. Il raddrizzatore può essere rappresentato sotto forma di uno schema a blocchi mostrato in fig. 1.

Caratterizziamo gli elementi principali dello schema:

a) un trasformatore di potenza serve per abbinare la tensione di ingresso e di uscita del raddrizzatore e la separazione elettrica dei singoli circuiti raddrizzatori (cioè separa la rete di alimentazione e la rete di carico);

b) un blocco valvole fornisce un flusso unidirezionale di corrente nel circuito di carico, a seguito del quale la tensione alternata viene convertita in una tensione pulsante;

v) filtro di livellamento progettato per ridurre le ondulazioni di tensione nel carico al valore richiesto;

G) Regolatore di tensione, utilizzato per stabilizzare il valore medio della tensione raddrizzata al variare della tensione di alimentazione o al variare della corrente di carico.

Riso. 1 — Schema a blocchi del raddrizzatore

La relazione tra i parametri nel raddrizzatore dipende in gran parte dal circuito del raddrizzatore.Sotto circuito raddrizzatore comprendere lo schema di collegamento degli avvolgimenti del trasformatore e la procedura per collegare le valvole agli avvolgimenti secondari del trasformatore.

I circuiti raddrizzatori (raddrizzatori) sono classificati in base alle seguenti caratteristiche principali:

1. In base al numero di fasi dell'alimentazione in corrente alternata, distingue tra raddrizzatori monofase e raddrizzatori trifase.

2. Con il metodo di collegamento delle valvole all'avvolgimento secondario del trasformatore - zero circuiti utilizzando il punto zero (medio) dell'avvolgimento secondario del trasformatore e circuiti a ponte in cui il punto zero è isolato o gli avvolgimenti secondari del trasformatore sono delta collegato.

Circuito raddrizzatore a ponte monofase

Diagrammi temporali di tensioni e correnti di un raddrizzatore a ponte

Con una polarità positiva della tensione sull'avvolgimento secondario del trasformatore (la polarità è indicata senza parentesi) nell'intervallo 0 — υ1 (0 — π), la corrente è trasportata dai diodi D1 e D2. La caduta di tensione sui diodi nell'intervallo di conduzione è prossima allo zero (valvole ideali), pertanto al carico viene applicata una semionda positiva della tensione sull'avvolgimento secondario del trasformatore, creando su di esso una tensione ud = u2. Nell'intervallo υ1 — υ2 (π — 2π) la polarità delle tensioni u1 e u2 sarà invertita, il che porterà allo sblocco dei diodi D3 e D4. In questo caso la tensione u2 sarà collegata al carico con la stessa polarità dell'intervallo precedente. Pertanto la tensione di uscita ud con carico puramente resistivo del raddrizzatore a ponte ha la forma di semionde di tensione unipolari (ud = u2).

3.I consumi energetici dei raddrizzatori di carico sono suddivisi in bassa potenza (unità di kW), media potenza (decine di kW) e alta potenza (Ppot> 100 kW).

4. Indipendentemente dalla potenza del raddrizzatore, tutti i circuiti sono suddivisi in ciclo singolo o mezzo ciclo e due cicli (onda intera).

Ciclo singolo: si tratta di circuiti in cui la corrente passa attraverso gli avvolgimenti secondari del trasformatore una volta per periodo (mezzo periodo o parte di esso). Tutti i circuiti zero sono singoli.

Un circuito raddrizzatore a onda intera monofase con l'uscita del punto zero del trasformatore

Diagrammi di temporizzazione di un raddrizzatore monofase a uscita zero con carico attivo

La rettifica dell'onda completa nel circuito si ottiene realizzando un trasformatore con due avvolgimenti secondari. Gli avvolgimenti sono collegati in serie e hanno un punto zero comune (centro). Le estremità libere degli avvolgimenti secondari del trasformatore sono collegate agli anodi delle valvole D1 e D2 e ​​i catodi delle valvole collegate tra loro formano il polo positivo del raddrizzatore. Il polo negativo del raddrizzatore è il punto di connessione comune (neutro) degli avvolgimenti secondari. Pertanto, il trasformatore serve in questo circuito sia per abbinare l'ampiezza della tensione di alimentazione e la tensione nel carico, sia per creare un punto medio (zero). È ovvio che le tensioni ai terminali degli avvolgimenti secondari del trasformatore u1 e u2 (o EMF e1 ed e2) sono le stesse in grandezza e sono spostate rispetto al punto zero di 180 °, cioè sono in antifase.

In ogni istante di tempo, questo diodo conduce una corrente il cui potenziale anodico è positivo.Pertanto, nell'intervallo 0 - π, il diodo D1 è aperto e la tensione di fase dell'avvolgimento secondario del trasformatore ud = u2-1 viene applicata alla resistenza di carico Rn (Rd). Il diodo D2 nell'intervallo 0 - π è chiuso perché gli viene applicata una tensione negativa. Alla fine dell'intervallo, le tensioni e le correnti nel circuito sono zero.

Nel successivo intervallo operativo del circuito π - 2π, le tensioni degli avvolgimenti primario e secondario invertono la loro polarità, in modo che il diodo D2 sia aperto e il diodo D1 sia chiuso. Inoltre, i processi nella catena di correzione sono iterativi. La curva di tensione rettificata ud è costituita da semionde unipolari della tensione di fase dell'avvolgimento secondario del trasformatore. La forma della corrente di carico con un carico puramente resistivo segue la forma della tensione. I diodi D1 e D2 conducono corrente in serie per mezzo periodo.

5. Previo accordo:

a) raddrizzatori a bassa potenza, di norma monofase, utilizzati nei sistemi di controllo, per alimentare singoli blocchi di apparecchiature elettroniche, in apparecchiature di misura, ecc.;

b) i raddrizzatori di media e alta potenza servono come sorgenti di alimentazione per impianti industriali.

6. Gli schemi di raddrizzamento sono divisi in semplici e complessi. I circuiti semplici includono circuiti monofase e trifase, neutro e a ponte. In circuiti complessi (o complessi), diversi circuiti semplici sono collegati in serie o in parallelo.

7. Secondo il tipo (natura) del carico. I circuiti raddrizzatori monofase sono caratterizzati da una significativa pulsazione della tensione raddrizzata. Per ridurre l'ondulazione di tensione sul carico, vengono utilizzati filtri di livellamento basati sugli elementi reattivi delle bobine (L) e condensatori (C). La natura del circuito di ingresso del filtro livellatore insieme al carico determina il tipo di carico sul raddrizzatore. Si distingue tra funzionamento raddrizzatore per carico attivo (R — NG), carico attivo-induttivo (RL — NG), carico attivo e filtro capacitivo (RC — NG).

Comune a tutti i raddrizzatori è il loro utilizzo principalmente con RL — NG. Ciò è dovuto al fatto che i raddrizzatori a bassa potenza funzionano molto spesso con un filtro LC e i raddrizzatori ad alta potenza con un filtro L.

7. Per controllo, distinguere tra raddrizzatori non controllati e controllati.

dottorato di ricerca Kolyada L.I.