Redresor electronic automat pentru incarcarea bateriilor auto -

1.Prezentare

Redresoarele sant elemente care transforma curentul alternativ in current continu prin procesul de redresare, adica de conducere a curentului intr-un singur sens (unilateral).

Redresoarele pot fi realizate cu ajutorul mai multor tipuri de elemente electronice cum sint: diode cu vid, gazotroane, tuburi cu vapori de mercur, tiratroane,diode semiconductoare, tranzistore ,tiristoare etc.

Alimentarea redresoarelor se face de obicei de la reteaua de energie . Redresoarele de puteri mici (pana la 1kw) se alimenteaza in c.a monofazat iar cele de puteri mari in c.a trifazat.

Dintre elementele componente ale redresorului cele electronice trebuie sa aiba proprietatea de a conduce unilateral respectiv sa prezinte o caracteristica pronuntat neliminara si sa functioneze in regim neliniar.

Schema bloc a unui redresor contine urmatoarele elemente (pornind de la sursa de energie alternativa de obicei reteaua de energie),

-transformatorul de retea - cu ajutorul caruia se obtine in secundar valoarea tensiunii alternative ce trebuie redresata,

-elementul redresor - cu proprietati de conductie unilat la iesirea caruia se obtine o tensiune (de un singur sens),pulsatorie.

-filtrul de netezire -cu rolul de a micsora pulsatile tensiuni redresate redand o forma a tensiuni redresate cat mai apropiate de forma tensiuni continue,

-rezistenta de sarcini pe care se obtine tensiunea continua.

In unele cazuri aceasta schema bloc poate fi completata cu un etaj de stabilizare si de reglare a tensiuni continue obtinuta.

Sunt de asemenea cazuri in care unele elemente ale schemei pot lipsi de exemplu poate lipsi : transformatoare de retea, sau in cazul unor instalati industriale care functioneaza cu tensiune pulsatorie poate lipsi filtru de netezire.

Clasificarea circuitelor redresoare se poate face pe baza diverselor criterii astfel :

In functie de posibilitatea de a furniza sau nu tensiune (curent) reglabila la iesire, redresoarele se clasifica in :

-redresoare simple (necomandate)cum sant cele folosind diode cu vid sau semiconductor :

-redresoare reglabile (comandate ca de exemplu cele ce utilizeaza tiratroane sau tristore(diode comandate)

In funtie de numarul de faze al transformatorului de alimentare se disting:

-redresoare monofazate,

-redresoare polifazate, cele mai uzuale fiind cele trifazate.

Redresoarele polifazate (trifazate) pot fii:

-redresoare cu punct neutru - monoalternanta

- redresoare in punte- dubla alternanta

In functie de numaru de semialternanta redresate se deosebesc:

-redresoarele monoalternanta,la care una din semialternante este suprimata

-redresoare dubla alternanta la care se redreseaza ambele semialternante

Fig 1. Schema bloc a unui redresor

In functie de natura sarcinii redresoarele se pot clasifica in :

redresoare cu sarcina rezistiva (R)

redresoare cu sarcina inductiva (R, L)

redresoare cu sarcina capacitiva (R, C)

2. Redresoare necomandate

a) Redresoare monofazate

Aceste tipuri de redresoare se utilizeaza pentru puteri mici (pana la cateva sute de wait), unde nu interezeaza problema randamentului redresarii.

Pentru a obtine intr-un circuit electronic o tensiune si un curent mai usor de controlat se folosesc circuite de redresoare si ulterior si filtrare.

Pulsatiile de tensiune sunt aplatizate prin interioru condensatorilor , rezistorilor sau al tranzistoarelor . O alta modalitate este introducerea in circuit a unor diode de tip zener care limiteaza pragul superior .

Intru cat tensiunea de lucru mare risca sa faca strapungerea de materiale electro-izolante se folosesc tensiuni de volum mic . Pentru a obtine aceste tensiuni se folosesc transformatoare coborate de tensiune cu miez feromagnetic sau ferita.

Un redresor ideal trebuie sa aiba factorul de ondulatie O. Pentru a inbunatati factorul de ondulatie vom folosi redresor dublu la care randamentul sa fie egal cat mai aproape de 1.

Redresor monofazat dubla alternanta cu transformATOR CU priza mediana .

Tensiunea de alimentare se aplica printr-un transformator avand un sensor cu priza mediana legata la masa .

Schema contine 2 redresoare mono alternanta formata din :

-infasurare 22 D₁ Rs

-infasurare 22 D ₂ Rs

Datorita modului in care sunt conectate infasurarea secundara tensiune la bornele celor doua sectiuuni variaza in anitifaza .

La aparitia alternantei pozitive la infasurarea 22 dioda D1 este polarizata direct, conduce si determina aparitia curentului I, ce strabate rezistenta de sarcina Rs in sensul indicat pe desen. In acest interval infasurat L2 fiind aplicata alternanta negativa dioda D2 este polarizata invers si curentul prin circuitul ei este nul .

Cand se aplica alternanta negativa pe L2 dioda D1 se blocheaza alternanta pozitiva apare pe L4,2 si dioda D2 va conduce.

Redresorul monofazat , monoalternanta, cu sarcina rezistiva (fig 2) cuprinde transformatorul de adaptare TA care reduce tensiunea de alimentare U_A (de obicei 220 V) la o valoare convenabila U ce se aplica circuitului format din dioda D avand rezistenta interna R_D inserata cu rezistenta de sarcina Rs.

Marimea U este o marime altenrativa sinusoidala data de expresia:

In care:

U_o este valoarea efectiva (eficace) a tensiunii;

U_m- valoarea maxima a tensiunii;

-pulsatia curentului altenativ.

Curentul debitat i_s va fi:

Fig.2 Redresorul monofazat , monoalternanta

Redresorul monofazat , dubla alternanta, cu sarcina rezistiva si transformator cu priza mediana (fig 3).Schema electrica (fig 3 ) cuprinde un transformator TA cu priza mediana , realizandu-se astfel o infasurare cu tensiunea U₁(t) alimentand prin dioda D₂ aceiasi rezistenta de sarcina .

In semialternanta pozitiva - cand borna polarizata (*) are potentialul mai ridicat decat cealalta borna - va conduce numai dioda D₁ aplicand tensiunea U₁ + U₂ (fig 1.5, b). In semialternanta negative conduce dioda D₂ aplicand tensiunea U₂ (curentul i_D2) rezistentei de sarcina , dioda D₁ fiind polarizata invers cu aceiasi tensiune U₁ + U_2.

Fig.3 Redresor monofazat, dubla alternanta si transformatorul cu priza mediana

Deoarece se allege U₁(t) = U₂(t) = U_m sin t, curentii debitati prin cele doua diode vor fi (considerand R_{D ?} R_S, deci R_D neglijabil):

Intrucat rezistenta de sarcina este alimentata in ambele alternante rezulta ca valorile medii redresate ale tensiunii si curentului vor fii duble fata de cazul precedent:

Din fig. 4 se observa ca tensiunea inversa maxima aplicata pe o dioda este :

 

iar curentul pe o dioda va fi:

Fig.4 Redresorul monofazat, dubla alternanta, in punte

Redresorul monofazat, dubla alternanta, in punte. In fig. 4 se observa ca transformatorul TA alimenteaza cu tensiune u(t) o dioagonala din puntea de diode D₁,D₂,D₃,D_4, la cealalta diagonala fiind conectata la rezistenta R_S. In semialternanta pozitiva (borna polarizata este pozitiva) si se creeaza circuitul A(+)- dioda- D_1-R_S- dioda D₃- B (-), strabatut de curentul i_p1, iar in semialternanta negativa curentul i_D2 strabate sarcina pulsurilor cu acelasi semn, forma de unda fiind aceiasi ca in fig. 3. Ca urmare , valoriile medii redresate ale tensiunii si curentului voir fi acelasi ca si in cazul precedent:

U_r = 0,9U₀ si I_r = 0 I₀.

Observatie: Spre deosebire de cazul precedent, desi curentul pe o dioda este acelasi  , tensiunea inverse maxima a unei diode este :

Acest lucru compenseaza faptul ca se folosesc patru diode ( in loc de doua) de acelasi curent, insa de tensiune inverse, pe jumatate.

Redresoare trifazate

Pentru puteri mai mari (sute sau mii de wait) se folosesc redresoarele trifazate care prezinta urmatoarele avantaje:

-asigura incarcarea simetrica (trifazata) a retelei de alimetare;

-permit obtinerea a trei pulsuri sau sase pulsuri intr-o perioada, ceea ce face ca forma undei de tensiune (curent) sa fie mai continua si sau (mai "netezita").

Redresorul trifazat cu punct neutru (fig .

Se uitilizeaza trei diode D1,D2 si D3 care asigura redresarea numai a pulsurilor positive de tensiune ale fiecarei faze Ur,Us,Ut (fig 5). Fiecare dioda va conduce in domeniile 1 sau 3 in care tensiunea de pe faza respectiva este mai mare decat tensiuniile de pe faza care respectiv este mai mare decat tensiunile de pe celelalte faze.

Din fig. 6 se observa ca tensiunea redresata variaza intre 0 Um si Um.

Fig.5 Redresorul trifazat cu punct neutru

Redresor trifazat in punte (fig 6)

In acest caz se utilizeaza sase diode D₁,D₂.D₆, care spre deosebire de cazul precedent, asigura redresarea pulsurilor positive alte tensiiuni de faza Ur,Us,Ut prin diodele D1,D2 si D3 (fig 6),situatie in care potentialul punctului A (neutru artificial) este acelasi cu al puntului neutru N, precum si redresarea pulsuriilor negative prin diodele D₄,D₅ si D₆ (in fig. 6 diagrama de sub axa absciselor) , punctul B capatand potentialul punctului neutru.

Din fig. 6 se constata deci ca redresarea in acest caz este un proces mai complex in orice moment functionand cate doua diode din fiecare set de diode D₁,D₂,D₃ (domeniile 1, 2 si 3)si respective D₄,D₅,D₆ (domeniile 4, 5 si 6)

In consecinta, tensiunea aplicata rezistentei Rs este data de diferenta dintre "infasuratoarea" A (pulsuri positive - deasupra axei abciselor)si "infasuratoarea" B (pulsuri negative - sub axa absciselor).

Fig.6 Redresoare trifazat in punte

Filtre de netezire

Formele de unda ale tensiunii si curentului redresat din cardul tuturor redresoarelor analizate prezinta un caracter pulsatoriu. Desi au aceiasi polaritate ele nu sint pur continue, ci contin o componenta variabila (de pulsatii alternative) suprapusa peste o componenta continua (medie redresata).

Pentru eliminarea sau cel putin pentru reducerea componentei variabile se introduce intre redresorul R si rezistenta de sarcina Rr un cuadripol special F (fig 7) numit filtru de netezire sau celula de filtrare .

Aceste celule cuprind in diverse montaje (fig 8) diverse elemnte electrice pasive (R,L si C).

Fig. 7

Fig.7

In (fig. 8) se reprezinta modul in care tensiunea redresata Ur monofazata, bialternanta (fig. 8) a trecut prin filtru de netezire RC (fig. 9) capata o forma mai putin ondulata (fig. 10)

Fig.8 Fig.9 Fig.10

Filtru de netezire tip RC

COLEGIUL TEHNIC TRAIAN

BUCURESTI

PROIECT PENTRU

EXAMEN DE OBTINERE

A CERTIFICATULUI

DE COMPETENTE PROFESIONALE

NIVEL 2

MOTIVATIA

Am ales acest proiect deoarece mi se pare foarte interesanta transformarea de sens din current alternativ in curent continu adica intr-un sens unilaterala.

Un redresor complex poate varia in transformarea currentului , in a putea incarca mai multe baterii de diferite masuri unele mai puternice si altele mai slabe de diferite masuri electrice.

Redresorul poate fi de mai multe tipuri:

-redresoare monofazate

-redresoare polifazate

-redresoare cu punct neutru

-redresoare in punte etc.

Redresoarele pot fi realizate cu mai multe tipuri de elemente cum ar fi: 

- diode cu vid,

-gazotroane,

-tuburi cu vapori de mercur,

-tiratroane,

- diode semiconductoare,

-tranzistoare,

-tristoare etc..

PROTECTIA IMPOTRIVA ELECTROCUTARII

LA ECHIPAMENTE MOBILE

Art.297. Se considera echipament electric mobil echipamentul conectat la sursa de alimientare printr-un racord mobil, schimbarea locului de functionare a lui efectandu-se numai cu scoaterea de sub tensiune a sa, inclusive a racordului mobil.

Art.298. Alimentarea cu energie electrica este permisa a se efectua atit din retele electrice isolate fata de pamanat cat si de retele electrice legate la pamant.

Art.299. Protectia impotriva electrocutarii prin atingere directa trebuie sa se faca prin realizarea si mentinerea unui grad de protectie al echipamentelor de cel putin IP-3.

Art.300. Securitatea impotriva electrocutarii prin atingere indirecta, cand alimentarea echipamentelor se face din retele electrice legate la paman, trebuie asigurata de urmatoarele protectii: a) legarea la nul ca mijloc principal de protectie si legarea la pamant ca mijloc suplimentar;

b) legarea la nul ca mijloc principal de protectie automata impotriva curentilor de defect (PACD) mijloc suplimentar;

c) legarea la pamant ca mijloc principal de protectie automata impotriva curentilor de defect (PACD) ca mijloc suplimentar;

Art.301. Securitatea impotriva electrocutari prin atingerea indirecta, in cazul cand alimentarea echipamentelor se face din retele electrice izolate fata de pamant si se face cu urmatoarele protectii;

-Legarea la pamant ca mijloc principal de protectie dispozitiv pentru semnalizarea sau deconectarea puneri simple la pamant, ca mijloc suplimentar.

Protectia maximala de curent trebuie sa deconecteze cazul unei puneri la pamant duble.

Art.302. Proteciile prin legare la pamant si legarea nul trebuie sa indeplineasca conditiile din STAS 6616-786119-85.

Art.303. Racordul mobil al echipamentelor electrice va realize numai din cablu tip MCG sau MCGI.

Art.304. Conductoarele de protectie pentru echipamentele din clasa I de protectie trebuie sa fie continute cablurile de alimentare si nu in exteriorul lui.

Art.305. Cablurile de alimentare pentru echipamentele din clasele de protectie II si III nu trebuie sa contina conductoare de protectie.

Art.306. Pozarea cablurilor de alimentare trebuie facuta in asa fel incit sa nu se deterioreze invelisurile exterioare. In nici un caz pozarea nu se va face in locuri in care cablurile pot fi traversate de mijloace de transport.

Art.307. Cablurile de alimentare nu trebuie expuse in locurile de racordare (fise si echipamente) unor solicitari tractiune, forfecare, rasucire si strivire.

Art.308. La locurile de racordare a conductoarelor de protectie trebuie prevazute o rezerva suficienta pentru ca in cazul smulgerii conductoarelor, ele sa fie solicitate ultimele.

Art.309. Locul de amplasare a prizelor pentru conectarea fiselor este admis la o inaltime de 1.30 m fata pardoseala; in zona prizelor este necesara sa existe un spatiu liber pentru a nu impedica manevrarea fisleor.

C U P R I N S

1. PREZENTARE

2.MOTIVATIA

.PROTECTIA IMPOTRIVA ELECTROCUTARI

LA ECHIPAMENTE MOBILE

Bibliografie

AUTORII

PROF.DR.ING.SERGIU CALIN

ING.AUREL,PASCU,PROF.GR.I

CONF.DR.ING.STELIAN POPESCU

NUMELE CARTI

ECHIPAMENTE ELECTRONICE PENTRU AUTOMATIZARI (manual pentru licee industriale si de matematica-fizico cu profiluri de electrotehnica si matematica-electrotehnica,clasa a xii-a).

ANU

EDITURA

DIDACTICA SI PEDAGOCICA,BUCURESTI