Redresorul monoalternanta

Redresorul monoalternanta

Configuratia redresorului monoalternanta este data in fig. 2. Tensiunea de intrare este tensiunea alternativa , cu amplitudinea si cu pulsatia . Transformatorul de retea reduce sau ridica tensiunea din secundar, fata de tensiunea din primar, in raportul . Rezistenta infasurarii primare este , iar aceea a infasurarii secundare este . Rezistenta totala a infasurarilor transformatorului, reflectata in secundar, este

(1)

Pe durata alternantei pozitive a tensiunii din primar, dioda este polarizata direct si conduce curentul , iar pe timpul alternantei negative a tensiunii de intrare, dioda blocheaza trecerea curentului. Prin urmare, pentru alternanta pozitiva, dioda va fi inlocuita cu circuitul echivalent care contine sursa de tensiune continua , in serie cu rezistenta dinamica a diodei in conductie, iar pe durata alternantei negative, comportarea diodei va fi modelata printr-un intrerupator deschis. In analiza circuitului, vor fi utilizate urmatoarele ipoteze simplificatoare de lucru:

nu exista pierderi de flux in transformator;

amplitudinea tensiunii din secundar este mult mai mare decat tensiunea de prag a diodei (

Fig. 2. Schema de principiu a redresorului monoalternanta

Ultima ipoteza permite simplificarea modelului diodei in conductie, prin neglijarea efectului tensiunii de prag a diodei. Cu aceste precizari, circuitele echivalente ale redresorului monoalternanta, pe fiecare semiperioada, se prezinta ca in fig. 3. Tensiunea din secundarul transformatorului, cu iesirea in gol, are amplitudinea . Pentru alternanta pozitiva, rezistenta totala de pierderi a circuitului echivalent este

(2)

Fig. 3. Circuitele echivalente ale redresorului monoalternanta: a. pentru alternanta pozitiva; b. pentru alternanta negativa

Curentul prin sarcina este

(3)

Valoarea de varf a curentului direct prin dioda este

. (4)

Curentul redresat are o valoare efectiva

(5)

Tensiunea la iesirea circuitului are aceeasi forma de unda ca si curentul prin sarcina

(6)

cu amplitudinea

(7)

Formele de unda ale curentului si tensiunii redresate sunt date in fig. 4.

Fig. 4. Formele de unda ale curentului redresat, tensiunii redresate si tensiunii la bornele diodei

Curentul redresat are intotdeauna acelasi sens si valoarea sa medie este diferita de zero,

(8)

Valoarea medie a tensiunii de iesire este

(9)

Plecand de la ultima relatie, in care se inlocuiesc cu expresia (7) si cu , se obtine ecuatia caracteristicii de iesire (externe) a redresorului monoalternanta,

(10)

Reprezentarea grafica a ecuatiei (10) este data in fig. 5a. Caracteristica externa poate fi transpusa direct, intr-un circuit echivalent ca acela din fig. 5b.

Fig. 5. a. Caracteristica externa a redresorului monoalternanta; b. Circuitul echivalent corespunzator caracteristicii externe

Atunci cand iesirea redresorului este in gol (), valoarea medie a tensiunii de iesire este . Rezistenta este rezistenta de iesire sau rezistenta interna a circuitului redresor.

Tensiunea la bornele diodei este

(11)

Forma de unda a tensiunii la bornele diodei este prezentata in fig. 4. Valoarea de varf a tensiunii inverse la bornele diodei este

(12)

Pentru acest tip de redresor, va fi aleasa o dioda redresoare cu valori limita absoluta electrice care indeplinesc urmatoarele conditii:

(13)

Dezvoltarile in serie Fourier ale curentului redresat si tensiunii de iesire au urmatoarele expresii:

(14)

(15)

Din (15), ca si din forma de unda, se observa ca tensiunea de iesire nu este constanta, intrucat, pe langa componenta continua, exista componente alternative neeliminate. Semnalul periodic suprapus peste valoarea medie a semnalului de iesire este numit ondulatie sau riplu (ripple voltage). Spectrul ondulatiei contine toate componentele spectrale ale semnalului de iesire, mai putin componenta continua.

Factorul de ondulatie sau de riplu este definit ca raportul dintre valoarea efectiva a componentei ondulatorii si valoarea medie a semnalului de iesire,

sau (16)

Relatia (14) arata ca

(17)

unde este componenta ondulatorie a curentului redresat. Valoarea efectiva a ondulatiei este

(18)

Folosind definitia (16), se obtine

(19)

Cu (5) si (8), factorul de ondulatie al redresorului monoalternanta este . Acest rezultat arata ca ondulatia reziduala depaseste componenta continua.

Randamentul circuitului redresor.este definit ca raportul dintre puterea medie utila la iesire si puterea medie furnizata la intrarea circuitului. În mod frecvent, acest raport care da eficienta conversiei c.a.-c.c. este exprimat in procente,

(20)

Cu

(21)

(22)

se obtine

(23)

Pentru cazul in care , se obtine

In realizarea unui circuit redresor, se urmareste obtinerea unei tensiuni medii de valoare impusa, cu un factor de ondulatie cat mai redus si cu un randament cat mai mare posibil. In raport cu aceste criterii, redresorul monoalternanta are o calitate foarte slaba: factorul de ondulatie este mare, iar randamentul este mic.

In redresoarele bialternanta, prin procesarea ambelor alternante ale tensiunii de intrare, se obtine un factor de ondulatie acceptabil si randamentul se dubleaza. Doua configuratii de redresoare bialternanta sunt folosite: redresorul cu transformator cu priza mediana si redresorul in punte.