In questo articolo ti diremo cos'è un raddrizzatore di corrente, i principi del suo funzionamento e i circuiti di rettifica corrente elettrica.
Raddrizzatore di corrente elettrica – circuito elettronico, progettato per convertire la corrente elettrica alternata in corrente elettrica continua (unipolare).
Nelle apparecchiature a semiconduttore, i raddrizzatori sono realizzati utilizzando diodi semiconduttori. Nelle apparecchiature più vecchie e ad alta tensione, i raddrizzatori sono realizzati utilizzando dispositivi di vuoto elettrico: i kenotron. In precedenza, i raddrizzatori al selenio erano ampiamente utilizzati.
Innanzitutto, ricordiamo cos'è la corrente elettrica alternata. Questo segnale armonico, cambiando la sua ampiezza e polarità secondo una legge sinusoidale.
Nella corrente elettrica alternata si possono convenzionalmente distinguere semicicli positivi e negativi. Tutto ciò che è di più valore zero si riferisce ai semicicli positivi (semionda positiva - in rosso) e tutto ciò che è inferiore (sotto) al valore zero - ai semicicli negativi (semionda negativa - blu).
Il raddrizzatore, a seconda della sua progettazione, "taglia" o "capovolge" una delle semionde corrente alternata, rendendo la direzione della corrente unidirezionale.
I circuiti per la costruzione di raddrizzatori di tensione di rete possono essere suddivisi in monofase e trifase, a semionda e a onda intera.
Per comodità supponiamo che la corrente elettrica alternata raddrizzata provenga dall'avvolgimento secondario del trasformatore. Questo è vero anche perché anche la corrente elettrica nelle prese domestiche di appartamenti e case proviene dal trasformatore della cabina di discesa. Inoltre, poiché l'intensità di corrente è una grandezza che dipende direttamente dal carico, quando si considerano i circuiti raddrizzatori non opereremo con il concetto di intensità di corrente, ma con il concetto di tensione, la cui ampiezza non dipende direttamente dal carico.
La figura mostra uno schema circuitale e temporale per il raddrizzamento della corrente alternata con un raddrizzatore a semionda monofase.
La figura mostra che il diodo interrompe la semionda negativa. Se capovolgiamo il diodo, scambiando i suoi terminali: anodo e catodo, all'uscita si scopre che non la semionda negativa, ma quella positiva è tagliata.
Il valore medio della tensione all'uscita di un raddrizzatore a semionda corrisponde al valore:
Uav = Umax / π = 0,318 Umax
I raddrizzatori a semionda vengono utilizzati come raddrizzatori della tensione di rete in circuiti che consumano bassa corrente e anche come raddrizzatori sorgenti di impulsi nutrizione. Sono assolutamente inadatti come raddrizzatori di tensione di rete sinusoidali per dispositivi che consumano corrente elevata.
I più comuni sono i raddrizzatori monofase a onda intera. Esistono due circuiti di tali raddrizzatori: un circuito a ponte e un circuito bilanciato.
Consideriamo il circuito a ponte di un raddrizzatore a onda intera monofase e il suo funzionamento.
Se la corrente dell'avvolgimento secondario del trasformatore scorre nella direzione dal punto “A” al punto “B”, quindi dal punto “B” la corrente scorre attraverso il diodo VD3 (il diodo VD1 non lo passa), carico Rn, diodo VD2 e ritorna all'avvolgimento del trasformatore attraverso il punto "A".
Quando la direzione della corrente nell'avvolgimento secondario del trasformatore viene invertita, la corrente in uscita dal punto “A” scorre attraverso il diodo VD4, il carico Rn, il diodo VD1 e ritorna all'avvolgimento del trasformatore attraverso il punto “B”.
Pertanto, non esiste praticamente alcun periodo di tempo in cui la tensione all'uscita del raddrizzatore è zero.
Consideriamo un circuito bilanciato di un raddrizzatore a onda intera monofase.
Fondamentalmente si tratta di due raddrizzatori a semionda collegati in parallelo in antifase, con l'inizio del secondo avvolgimento collegato all'estremità del primo avvolgimento secondario. Se in un circuito a ponte viene utilizzato un avvolgimento secondario del trasformatore durante entrambi i semicicli della tensione di rete, in un circuito bilanciato vengono utilizzati alternativamente due avvolgimenti secondari (2 e 3).
Il valore medio della tensione all'uscita del raddrizzatore a onda intera corrisponde al valore:
U av = 2*U max / π = 0,636 U max
dove: π è una costante pari a 3,14.
Di interesse è la combinazione di un ponte e di un circuito di rettifica bilanciato, a seguito del quale si ottiene un raddrizzatore a ponte bipolare, in cui un filo è comune per due tensioni di uscita (per la prima tensione di uscita è negativo e per la seconda , è positivo):
Raddrizzatori di corrente elettrica trifase (circuito Larionov)
Raddrizzatori trifase hanno migliori caratteristiche di rettifica CA - ondulazione della tensione di uscita inferiore rispetto ai raddrizzatori monofase. Ciò è dovuto al fatto che nella corrente elettrica trifase sono presenti sinusoidi diverse fasi"si sovrappongono" tra loro. Dopo aver rettificato tale tensione, le ampiezze delle diverse fasi non vengono sommate, ma l'ampiezza massima viene isolata dai valori di tutte e tre le fasi della tensione di ingresso.
La figura seguente mostra il circuito di un raddrizzatore a semionda trifase e la sua tensione di uscita (in rosso), formata alle “cime” di tre tensione di fase.
A causa della “sovrapposizione” delle fasi di tensione, la tensione di uscita di un raddrizzatore a semionda trifase presenta una profondità di ondulazione minore. Gli avvolgimenti secondari del trasformatore possono essere utilizzati solo in collegamento a stella, con un terminale “zero” dal trasformatore.
La figura seguente mostra il circuito di un raddrizzatore a ponte trifase a onda intera (circuito Larionov) e la sua tensione di uscita (in rosso).
Utilizzando le semionde positive e negative invertite della tensione trifase, la tensione di uscita (evidenziata in rosso) generata ai vertici delle sinusoidi ha la profondità di ondulazione della tensione di uscita più piccola rispetto a tutti gli altri circuiti di raddrizzamento. Gli avvolgimenti secondari del trasformatore possono essere utilizzati secondo lo schema di collegamento “stella”, senza il terminale “zero” dal trasformatore, oppure “triangolo”.
Quando si progettano alimentatori
Per selezionare i diodi raddrizzatori, utilizzare i seguenti parametri, che sono sempre indicati nei libri di consultazione:
- massimo Tensione inversa diodo – U arr. ;
— corrente massima del diodo — Imax ;
— caduta di tensione diretta sul diodo — Upr .
È necessario selezionare tutti questi parametri elencati con un margine per evitare guasti ai diodi.
Massima tensione inversa del diodo U arr. dovrebbe essere il doppio della tensione di uscita effettiva del trasformatore. Altrimenti è possibile una ripartizione inversa p-n, che può portare al guasto non solo dei diodi raddrizzatori, ma anche di altri elementi dei circuiti di potenza e di carico.
Valore massimo della corrente Imax I diodi selezionati dovrebbero superare la corrente effettiva del raddrizzatore di 1,5 - 2 volte. Il mancato rispetto di questa condizione porta anche al guasto prima dei diodi e poi di altri elementi del circuito.
Caduta di tensione diretta attraverso il diodo – Upr, questa è la tensione che cade attraverso il cristallo p-n transizione del diodo. Se lungo il percorso corrente sono presenti due diodi, questa caduta avviene su due p-n transizioni. In altre parole, la tensione applicata all'ingresso del raddrizzatore viene ridotta dalla caduta di tensione in uscita.
Circuiti raddrizzatori di corrente elettrica sono progettati per convertire la tensione alternata, che cambia la polarità, in tensione unipolare, che non cambia la polarità. Ma questo non basta per trasformarsi Tensione CA a permanente. Affinché possa essere convertito in costante, è necessario utilizzare filtri di potenza di livellamento, eliminando variazioni improvvise della tensione di uscita da zero a valore massimo.
Contenuto:
Nella diversità moderna elettrodomestici Come uso domestico e per altre attività, la maggior parte contiene un raddrizzatore. Ciò è dovuto alla loro continua complicazione dovuta alla maggiore funzionalità. E per la multifunzionalità sono necessari componenti elettronici che consumano corrente continua. È fornito da una fonte di alimentazione. Al suo interno si trova sempre un raddrizzatore. Successivamente parleremo di questo dispositivo in modo più dettagliato.
Quali furono i primi raddrizzatori?
Lo sviluppo della fornitura di energia elettrica è iniziato da zero. Ciò significa che non c'erano né conoscenze né, soprattutto, attrezzature per questo. Ci è voluto quasi un secolo prima che apparissero i moderni raddrizzatori a semiconduttore. Sono una conseguenza dell’infrastruttura di fornitura elettrica storicamente consolidata. E, come sai, si è sviluppato sulla base della tensione alternata.
L'alimentazione a tensione costante è più efficiente, poiché le perdite nelle linee elettriche dovute all'induttanza e alla capacità dei cavi non vengono influenzate. Ma quasi ovunque l'elettricità nella rete corrisponde alla tensione alternata. Ciò accade perché l'alimentazione è impossibile senza modificare la tensione. E questo problema è ancora risolto in modo più efficace solo da un trasformatore. La differenza nelle proprietà dei circuiti elettrici con tensione alternata e continua è stata immediatamente notata dai ricercatori.
E poiché l'avvolgimento secondario del trasformatore è un'efficace fonte di elettricità, era necessario ottenere in qualche modo una parvenza Tensione CC basato su di esso. Nella prima fase di sviluppo dell'ingegneria elettrica apparvero solo macchine elettromagnetiche. Sono stati adattati per raddrizzare la tensione. Era noto anche il fenomeno dell'elettrolisi. Veniva anche utilizzato per realizzare raddrizzatori, elettrolitici.
Raddrizzatore meccanico della tensione
La definizione di rettifica è quella di produrre una corrente elettrica unidirezionale. Il suo valore dipenderà dalla forma della tensione alternata in ciascun semiciclo. Ma una corrente elettrica unidirezionale si ottiene sia con un semiciclo positivo della tensione che con la sua valore negativo. In questo caso, il carico deve essere disconnesso dalla semionda di tensione non necessaria quando la tensione passa per lo zero. I primi raddrizzatori svolgevano questo compito utilizzando contatti meccanici.
Erano azionati da un motore sincrono o mossi da un solenoide ad azione abbastanza rapida. In entrambi i circuiti i contatti di commutazione della tensione si muovono in sincronia con la tensione. In un circuito con un motore, ruotano chiudendosi momento giusto tempo.
L'unità progettata per raddrizzare la tensione è simile al commutatore del motore durante la rotazione corrente continua. Il numero di lamelle - contatti è determinato dal numero di giri del motore sincrono. Quando la sinusoide di tensione raddrizzata passa per lo zero, entrambe le spazzole entrano in contatto con l'inizio o la fine della lamella. L'inizio della lamella coincide con la punta della freccia che indica il senso di rotazione del motore.
Il tempo di contatto delle spazzole con la lamella coincide con la durata della metà del periodo della tensione raddrizzata. Un motore sincrono ruota con precisione e ad un multiplo della frequenza della tensione di alimentazione, che raddrizza con un commutatore ad esso collegato. Ma la sua inerzia non gli consentirà di raddrizzare un brusco cambiamento nella frequenza della tensione di alimentazione. Pertanto è efficace solo come raddrizzatore della tensione di rete.
Il raddrizzatore sul solenoide chiude il contatto mentre il nucleo è retratto o viceversa. Può funzionare solo a una determinata tensione minima, sufficiente per spostare i contatti. Pertanto la parte della semionda vicina al passaggio per lo zero della tensione non verrà elaborata correttamente. Ma un tale raddrizzatore può essere reso piuttosto piccolo. Pertanto, era molto diffuso ai suoi tempi.
È ovvio che senza cambiare circuito elettrico Non è possibile alcun raddrizzamento della tensione. E le possibilità di contatto meccanico sono limitate dalla potenza della scintilla, che si verifica nel momento in cui si interrompe il circuito elettrico. Distrugge gradualmente questo contatto, più velocemente, più energia elettrica quando si apre.
Questo dispositivo funziona senza commutazione. Tuttavia, fu inventato solo dopo che fu disponibile alluminio sufficientemente puro. Questo metallo è noto per formare una sottile pellicola di ossido durevole sulla sua superficie. L'ossido di alluminio è quasi un isolante. Se immergi una lastra di alluminio in una determinata soluzione e le applichi un potenziale negativo, la pellicola collasserà. In questo caso, la corrente nella soluzione deve provenire da una piastra di ferro immersa nelle vicinanze: l'anodo.
La pellicola di ossido di alluminio si dissolverà istantaneamente in una soluzione, ad esempio fosfato di sodio. Pertanto, la superficie del catodo sarà realizzata in alluminio puro. E la corrente scorrerà senza ostacoli tra gli elettrodi immersi. Ma non appena la polarità degli elettrodi viene invertita, la superficie della piastra di alluminio si ossiderà istantaneamente. Un film con elevata resistenza non consentirà il passaggio della corrente elettrica.
Le caratteristiche energetiche di un raddrizzatore elettrolitico dipendono dal volume del recipiente, nonché dalle dimensioni e dal numero di piastre. La piastra in alluminio puro è funzionale a lungo. Un tale raddrizzatore può essere danneggiato solo mediante distruzione meccanica. È “assicurato” da un aumento di corrente dalle proprietà dell'elettrolita. Una tensione troppo alta semplicemente non verrà corretta. Ma quando tornerà al valore nominale, questo raddrizzatore continuerà a funzionare. Semplicemente non lo uccidiamo.
Opzioni del tubo
Tali dispositivi di rettifica meccanica ed elettrolitica esistevano per diversi decenni prima dell'avvento del tubi a vuoto. Ma erano limitati anche dalle perdite di potenza. Sebbene non correlato al passaggio. Il fatto è che affinché la lampada funzioni, è necessaria una fornitura di elettroni precedentemente creata.
Ma non hanno imparato come produrlo nelle lampade se non utilizzando un filamento luminoso. Quindi si è scoperto che, nonostante la sua velocità, una lampada a diodi convenzionale consumava troppa elettricità per la rettifica della tensione. Ma nel tempo, un potente lampada al mercurio- raddrizzatore al mercurio. Si distingueva per il fatto che in esso si verificava una scarica elettrica controllata nei vapori di mercurio. La scarica esisteva solo a una semionda di tensione.
Ciò ha permesso di aumentare la potenza del raddrizzatore a valori accettabili per uso industriale. E sulla base dei raddrizzatori al mercurio furono costruite le prime linee elettriche funzionanti a tensione costante. E in tutti gli altri apparecchi elettrici sono state utilizzate lampade-diodi elettronici. Negli anni '30 del XX secolo apparvero i primi raddrizzatori a semiconduttore basati sul selenio. Erano chiamati “raddrizzatori al selenio”.
Tuttavia, le caratteristiche di questi raddrizzatori lasciavano molto a desiderare. Pertanto, la ricerca di più efficace soluzioni tecniche continuò e culminò con l'avvento del diodo a semiconduttore. Ma i suoi vantaggi sono anche relativi. La temperatura del semiconduttore non può superare i 130–150 gradi Celsius. Per questo motivo tutti i tipi precedenti di raddrizzatori hanno la loro nicchia di condizioni alta temperatura e radiazioni. In altre condizioni operative, vengono utilizzati raddrizzatori a diodi.
Circuiti a semiconduttore
Qualsiasi raddrizzatore è un circuito. Comprende un avvolgimento secondario del trasformatore, un elemento raddrizzatore, un filtro elettrico e un carico. In questo caso è possibile ottenere la moltiplicazione della tensione. La tensione raddrizzata è la somma della tensione continua e alternata. Una componente variabile è una componente indesiderata che viene ridotta in un modo o nell'altro. Ma poiché vengono utilizzate semionde di tensione alternata, non può essere altrimenti.
L'influenza della componente variabile è valutata dal coefficiente di ondulazione.
Può essere ridotto in due modi:
- migliorare l'efficienza del filtro elettrico;
- migliorare i parametri della tensione alternata raddrizzata.
Il raddrizzatore a semionda più semplice. Interrompe una delle semionde della tensione alternata. Pertanto, il coefficiente di ondulazione in tale circuito è il più grande. Ma se una tensione trifase viene raddrizzata con un diodo in ciascuna fase, oltre allo stesso filtro, il fattore di ondulazione sarà tre volte inferiore. Tuttavia migliori caratteristiche hanno raddrizzatori a onda intera.
È possibile utilizzare entrambe le semionde della tensione alternata in due modi:
- secondo lo schema del ponte;
- secondo un circuito con un punto medio dell'avvolgimento (circuito di Mitkevich).
Confrontiamo entrambi questi circuiti per lo stesso valore di tensione raddrizzata. Il circuito a ponte utilizza meno spire dell'avvolgimento secondario del trasformatore, il che è un vantaggio. Ma allo stesso tempo sono necessari quattro diodi in un ponte raddrizzatore monofase. Il circuito del punto medio richiede il doppio delle spire dell'avvolgimento secondario del punto medio, il che rappresenta uno svantaggio. Un altro svantaggio di questo schema è la necessità di simmetria delle parti dell'avvolgimento rispetto al punto medio.
L'asimmetria sarà un'ulteriore fonte di pulsazioni. Ma questo circuito necessita solo di due diodi, il che è un vantaggio. Durante la rettifica, c'è tensione attraverso il diodo. Il suo valore quasi non cambia a seconda della corrente che scorre attraverso questo diodo. Pertanto, la potenza dissipata da un diodo a semiconduttore aumenta all'aumentare della corrente raddrizzata. Ciò è molto evidente ad alta intensità di corrente e quindi diodi semiconduttori posti sui radiatori di raffreddamento e, se necessario, soffiati.
Quando si rettifica una corrente elevata, due diodi di un circuito a punto medio saranno più economici e più compatti rispetto a quattro diodi di un ponte raddrizzatore. I circuiti raddrizzatori non sono apparsi dal nulla in passato. Sono stati inventati dagli ingegneri. Pertanto, i circuiti raddrizzatori in letteratura talvolta vengono nominati in relazione ai nomi dei loro scopritori. Il circuito a ponte viene definito “ponte Graetz completo”. Un circuito con un punto medio è un “raddrizzatore Mitkevich”.
I diodi a semiconduttore insieme ai condensatori consentono di creare circuiti in cui i condensatori vengono caricati per mezzo ciclo e scaricati nel carico per mezzo ciclo. In questo caso si sommano le tensioni che si accumulano su di essi. In questo modo si possono creare circuiti per la moltiplicazione della tensione. Il circuito raddrizzatore più semplice ed efficace, che raddoppierà la tensione, contiene due diodi e due condensatori. Si chiama schema Latour-Delon. Il suo analogo è lo schema Grenacher.
Creando il numero richiesto di celle contenenti condensatori e diodi, è possibile ottenere qualsiasi tensione multipla del loro numero. Di seguito è riportato il circuito corrispondente a questa soluzione. Ogni cella contiene un condensatore e un diodo.
L'articolo esamina in dettaglio solo alcune tipologie di raddrizzatori maggiormente utilizzate.
Quando si sceglie un dispositivo, è necessario concentrarsi sui parametri della tensione di carico. Questo è l'unico modo per ottenere un efficace raddrizzamento della tensione.
Produzione e distribuzione energia elettrica effettuato principalmente in corrente alternata, per la facilità di trasformazione della tensione. Tuttavia, una parte significativa dell'energia elettrica prodotta (30-35%) viene utilizzata in corrente continua, anche per la trasmissione a distanza.
Raddrizzatoreè un dispositivo elettrico progettato per convertire la tensione alternata in tensione continua.
Elementi principali i raddrizzatori a semiconduttore sono un trasformatore e valvole, con l'aiuto dei quali viene assicurato un flusso di corrente unidirezionale nel circuito di carico, a seguito del quale la tensione alternata viene convertita in una tensione pulsante. Per attenuare le ondulazioni della tensione rettificata, un filtro livellatore elettrico è collegato ai terminali di uscita del raddrizzatore. Per regolare o stabilizzare la tensione e la corrente raddrizzate del consumatore, un regolatore o stabilizzatore è collegato ai terminali di uscita del filtro (lo stabilizzatore può anche essere acceso sul lato CA del raddrizzatore).
Modalità e parametri operativi singoli elementi raddrizzatore, filtro, regolatore e stabilizzatore sono coerenti con date condizioni funzionamento di un consumatore DC, quindi il compito principale della teoria dei dispositivi raddrizzatori si riduce a determinare le relazioni di progettazione che lo consentono data modalità lavoro del consumatore per determinare i parametri elettrici degli elementi dello stabilizzatore, del regolatore, del filtro, nonché delle valvole e del trasformatore raddrizzatore e quindi selezionare questi elementi dal catalogo o, se necessario, calcolarli.
Schema strutturale e classificazione dei raddrizzatori.
Il raddrizzatore può essere rappresentato sotto forma di uno schema a blocchi generalizzato (Fig. 1) e uno schema a blocchi con tensioni e correnti che vi fluiscono (Fig. 1.1), che comprende:
- trasformatore di potenza (PT),
- blocco valvole (VB),
- dispositivo di filtraggio (FU),
- circuito di carico (N), che può includere uno stabilizzatore di tensione (SN).
Riso. 1. Schema a blocchi generalizzato del raddrizzatore.
Riso. 1.1. Schema a blocchi di un raddrizzatore con tensioni e correnti che circolano al suo interno.
Trasformatore di potenza serve per abbinare le tensioni di ingresso e di uscita del raddrizzatore. Possibile vari collegamenti avvolgimenti del trasformatore secondo vari schemi raddrizzamento. Tensione secondaria del trasformatore U 2 determina il valore della tensione raddrizzata UN(O U d).
Il trasformatore consente l'isolamento galvanico simultaneo della rete di alimentazione U 1 , IO 1 con frequenza F 1 e caricare il circuito con UN, ION(O U d, Id). IN Ultimamente In connessione con l'opportunità emergente di sviluppare e produrre inverter ad alta tensione funzionanti ad alte frequenze e con rettifica diretta della tensione di rete, vengono utilizzati circuiti di rettifica senza trasformatore, in cui il blocco valvole è collegato direttamente alla rete di alimentazione primaria.
Blocco valvole rettifica la corrente alternata collegando la tensione secondaria della fase corrispondente del trasformatore al circuito di corrente continua. Il blocco valvole utilizza solitamente diodi semiconduttori o gruppi basati su di essi. All'uscita del blocco valvole si ottiene una tensione a segno costante con alto livello ondulazione, determinata solo dal numero di fasi della rete di alimentazione e dal circuito di rettifica selezionato.
Dispositivo di filtraggio fornisce il livello richiesto di ondulazione di corrente raddrizzata nel circuito di carico. Come FU vengono utilizzati un resistore collegato in serie o un'induttanza di livellamento e condensatori collegati in parallelo. A volte le FU sono costruite in base a qualcosa di più schemi complessi. Nei raddrizzatori a bassa potenza non è necessaria l'installazione di un resistore o di un induttore.
Quando si utilizzano circuiti di raddrizzamento multifase (molto spesso trifase), il livello di ondulazione diminuisce naturalmente e le condizioni operative della FU sono facilitate.
Regolatore di tensione serve a ridurre gli influssi esterni, quali: variazioni della tensione di alimentazione, variazioni di temperatura, frequenza, ecc.
I raddrizzatori a semiconduttore possono essere classificati in base alle seguenti caratteristiche:
1) per potenza in uscita (bassa potenza - fino a 600 W, media potenza - fino a 100 kW e ad alta potenza- più di 100 kW);
2) dal numero di fasi della sorgente (monofase, multifase);
3) in base alla frequenza del polso ( R) raddrizzatore, determinato dal numero di semicicli del flusso di corrente nell'avvolgimento secondario del trasformatore durante l'intero periodo di tensione U 1 ;
4) dal numero di impulsi di segno costante nella curva di tensione raddrizzata U 2 durante il periodo della tensione di alimentazione:
- semionda;
- onda intera;
- M-mezza onda.
I raddrizzatori possono essere costruiti su valvole controllate (tiristori, transistor) - raddrizzatori controllati e su valvole non controllate (diodi) - raddrizzatori non controllati.
Per il funzionamento e il calcolo del raddrizzatore, la natura del carichi acceso all'uscita del raddrizzatore. Esistono le seguenti modalità operative del raddrizzatore:
a) su carico attivo;
b) per carico attivo-induttivo;
c) per carico attivo-capacitivo;
Diverse forme di correnti consumate dalla rete e la loro durata con diversi tipi di carico del raddrizzatore portano al fatto che i metodi per calcolare i raddrizzatori differiscono in modo significativo.
Il calcolo del raddrizzatore si riduce alla scelta del circuito di rettifica, del tipo di diodi, della determinazione dei carichi elettromagnetici sugli avvolgimenti del trasformatore, dei diodi e degli elementi filtranti di livellamento, nonché degli indicatori di energia.
La scelta del circuito raddrizzatore dipende da una serie di fattori che devono essere presi in considerazione a seconda dei requisiti del dispositivo raddrizzatore. Questi includono:
Valori di tensione e potenza raddrizzata;
Frequenza e grandezza dell'ondulazione della tensione raddrizzata;
Il numero di diodi e l'entità della tensione inversa su di essi;
Coefficiente azione utile(efficienza);
Fattore di potenza e altri indicatori energetici.
Quando si calcola il raddrizzatore Grande importanza ha anche fattore di utilizzo della potenza del trasformatore, che è definito come:
,
Dove U d, Id- valori medi di tensione e corrente raddrizzate, U1, io 1- valori effettivi di tensione e corrente primaria, U2, io 2- valori efficaci di tensione e corrente secondaria.
All'aumentare del fattore di utilizzo del trasformatore, le dimensioni del raddrizzatore nel suo complesso diminuiscono e l'efficienza aumenta.
Schemi di rettifica di base.
Raddrizzatori monofase.
I circuiti raddrizzatori di alimentazione monofase vengono utilizzati principalmente per alimentare i consumatori domestici ( elettrodomestici) e utilizzano trasformatori monofase in cui la corrente scorre attraverso due fili: fase e zero. Gli avvolgimenti primari e secondari dei trasformatori di tali raddrizzatori sono monofase.
Circuito monofase a semionda.
Un circuito monofase a semionda (Fig. 1.2, a) viene solitamente utilizzato per rettificare correnti fino a diverse decine di milliampere e nei casi in cui non è richiesto un elevato grado di livellamento della tensione raddrizzata. Questo circuito è caratterizzato da un basso fattore di utilizzo della potenza del trasformatore e da grandi ondulazioni della tensione raddrizzata.
I diagrammi di tensione e corrente che spiegano il funzionamento di un raddrizzatore a semionda per un carico attivo, tenendo conto delle perdite nel trasformatore e nella valvola, sono presentati in Fig. 1.2, b.
Riso. 1.2. Circuito di rettifica monofase a semionda (a) e diagrammi di tensioni e correnti al suo interno quando si opera su un carico attivo (b).
Sotto l'influenza dell'EMF dell'avvolgimento secondario e2 corrente del circuito di carico id può verificarsi solo durante quei semicicli in cui l'anodo del diodo ha un potenziale positivo rispetto al catodo. Il diodo fa passare corrente io vd nella prima metà del ciclo, nella seconda metà del ciclo, quando il potenziale dell'anodo diventa negativo, la corrente nel circuito uguale a zero. Tensione raddrizzata u d in qualsiasi momento inferiore alla FEM dell'avvolgimento secondario e2, poiché parte della tensione viene persa resistenze attive trasformatore e valvola aperta (tenuto in considerazione dalla resistenza R). Massima tensione inversa della valvola Uarmax, come si può vedere dalla figura. 1.2, b, raggiunge il valore di ampiezza della FEM dell'avvolgimento secondario E 2m.
Il diagramma della corrente primaria del trasformatore è simile al diagramma della corrente secondaria se trascuriamo la corrente magnetizzante ed escludiamo da essa la componente continua Id, che si trova nell'avvolgimento primario non si trasforma. Nel nucleo del trasformatore, a causa della componente costante della corrente dell'avvolgimento secondario, viene creato un ulteriore flusso magnetico costante, che satura il nucleo. Questo fenomeno è chiamato - magnetizzazione forzata del nucleo del trasformatore componente di corrente costante, che è il principale svantaggio di questo circuito. A causa della saturazione, la corrente magnetizzante del trasformatore aumenta più volte rispetto alla corrente in ingresso modalità normale magnetizzazione del nucleo. Un aumento della corrente magnetizzante provoca un aumento della sezione del filo dell'avvolgimento primario, che si traduce in un aumento delle dimensioni del trasformatore e delle dimensioni del raddrizzatore nel suo complesso.
Circuito a onda intera con un punto medio (circuito di Mitkevich).
Un raddrizzatore monofase a onda intera con un terminale centrale (zero) dell'avvolgimento secondario del trasformatore (Fig. 1.3, a) viene utilizzato nei dispositivi a bassa tensione. Permette di dimezzare il numero di diodi e quindi di ridurre le perdite, ma ne ha di più basso coefficiente l'utilizzo di un trasformatore e, quindi, dimensioni maggiori rispetto ad un raddrizzatore a ponte monofase, di cui si parlerà di seguito. La tensione inversa attraverso i diodi è maggiore in questo circuito che in un circuito a ponte.
Un elemento necessario di questo raddrizzatore è un trasformatore con due avvolgimenti secondari. Un raddrizzatore del punto medio è essenzialmente bifase perché l'avvolgimento secondario di un trasformatore del punto medio produce due fem, uguali in grandezza ma opposte in direzione. Pertanto, lo schema di collegamento degli avvolgimenti è tale che le tensioni di uguale grandezza ai terminali degli avvolgimenti secondari rispetto al punto medio vengono sfasate di 180º.
I diagrammi di tensione e corrente che spiegano il funzionamento di un raddrizzatore a onda intera con un'uscita media su un carico attivo, tenendo conto delle perdite nel trasformatore e nelle valvole, sono presentati in Fig. 1.3, b.
Riso. 1.3. Circuito di rettifica a onda intera con un punto medio (a) e diagrammi di tensioni e correnti al suo interno quando si opera su un carico attivo (b).
Gli avvolgimenti secondari del trasformatore sono collegati agli anodi delle valvole VD 1 e VD 2. Le tensioni sugli avvolgimenti secondari del trasformatore w 21 e w 22 sono in controfase. Pertanto, i diodi del circuito VD 1 e VD 2 conducono corrente alternativamente, ciascuno durante il corrispondente semiciclo della tensione di alimentazione. Durante il primo semiciclo, l'anodo del diodo VD 1 ha un potenziale positivo e corrente io vd1 lo attraversa il carico ed il semiavvolgimento secondario w 21 del trasformatore. Durante la seconda metà del ciclo, l'anodo del diodo VD 2 ha un potenziale positivo, la corrente io vd2 lo attraversa, il carico e il semiavvolgimento secondario w 22 del trasformatore, e nel circuito di carico la corrente id passa nella stessa direzione del primo tempo.
Pertanto, a differenza del più semplice raddrizzatore a semionda, in un raddrizzatore a punto medio, la corrente raddrizzata passa attraverso il carico durante entrambi i semicicli della corrente alternata, ma ciascuna metà dell'avvolgimento secondario del trasformatore viene caricata di corrente solo durante mezzo ciclo. Come risultato della controdirezione di m.m.f. Componenti continue delle correnti degli avvolgimenti secondari io 21 E io 22 nel nucleo del trasformatore non c'è magnetizzazione forzata.
Consideriamo calcolo del fattore di utilizzo della potenza del trasformatore per raddrizzatore senza perdite con carico attivo usando l'esempio di un circuito a onda intera con un punto medio.
Tensione di uscita u d viene rimosso in questo circuito tra il punto medio (zero) del trasformatore e il punto di connessione comune dei catodi di entrambe le valvole. Tensione di carico media
quelli. tra il valore medio della tensione raddrizzata e valore effettivo esiste la stessa relazione che collega il valore medio ed efficace della corrente sinusoidale.
Corrente media attraverso il carico: Io d = U d/Strada
Dall'attuale id attraversa alternativamente i diodi, la corrente media attraverso ciascun diodo sarà:
io vd = io d / 2,
La tensione inversa viene applicata al diodo spento mentre l'altro diodo conduce. Poiché il massimo applicato a un diodo chiuso in questo circuito è doppio tensione di picco il lato secondario, quindi
Grandezza U d nel calcolo viene dato il raddrizzatore, quindi troviamo il valore efficace della tensione sull'avvolgimento secondario del trasformatore
Valore efficace della corrente dell'avvolgimento secondario del trasformatore
Potenza complessiva degli avvolgimenti secondari del trasformatore
Potenza complessiva dell'avvolgimento primario del trasformatore
S1 = U1/io 1 ; U1 = U2/n ; Io 1 = n io 2 ;
Fattore di utilizzo della potenza del trasformatore in un circuito a onda intera con un punto medio
Pertanto, la potenza complessiva del trasformatore in un circuito a onda intera con un punto medio è 1,48 volte maggiore della potenza nel carico.
Circuito a ponte (circuito di Graetz).
Un circuito a ponte monofase (Fig. 1.4, a) è caratterizzato da un elevato fattore di utilizzo della potenza del trasformatore e pertanto può essere consigliato per l'uso in dispositivi ad alta potenza con tensioni di uscita da decine a centinaia di volt; le increspature sono le stesse del diagramma precedente. In effetti, il funzionamento di un circuito a ponte durante ogni semiciclo non è diverso dal circuito con punto medio trasformatore, solo che qui non è una valvola a far passare la corrente, ma due valvole collegate in serie, e per ogni semiciclo non vengono utilizzate metà separate dell'avvolgimento secondario, ma un avvolgimento, che aumenta l'efficienza dell'utilizzo del trasformatore. Vantaggi: tensione inversa 2 volte inferiore sui diodi, dimensioni più piccole, fattore di utilizzo del trasformatore più elevato rispetto a un circuito con un punto medio. Lo svantaggio è che la caduta di tensione sui diodi è 2 volte maggiore.
I diagrammi di tensione e corrente che spiegano il funzionamento di un raddrizzatore a ponte monofase per un carico attivo, tenendo conto delle perdite nel trasformatore e nelle valvole, sono presentati in Fig. 1.4, b. Tensione di uscita u d con un carico puramente attivo, come nel circuito con l'uscita del punto medio del trasformatore, ha la forma di semionde di tensione unipolare tu 2 (Fig. 1.3, b). Ciò si ottiene sbloccando alternativamente i diodi VD 1, VD 4 e VD 2, VD 3. I diodi VD 1 e VD 4 sono aperti a mezza onda di tensione tu 2 polarità positiva (mostrata in Fig. 1.4, ma senza parentesi), garantendo il collegamento dell'avvolgimento secondario del trasformatore con il carico e creando tensione su di esso u d stessa polarità della tensione tu 2 . A metà onda di tensione tu 2 polarità negativa (mostrata in Fig. 1.4 e tra parentesi), i diodi VD 2 e VD 3 sono aperti, collegando la tensione tu 2 ad un carico con la stessa polarità dell'intervallo precedente.
Riso. 1.4. Circuito di rettifica a ponte monofase (circuito di Graetz) (a) e diagrammi di tensioni e correnti in esso contenute quando si opera su un carico attivo (b).
A causa dell'identità delle curve u d Per raddrizzatori senza perdite(a ponte e con punto medio) valgono le stesse relazioni tra la tensione raddrizzata U d e il valore della tensione effettiva U2.
, 
,
pertanto, le increspature sono le stesse del diagramma precedente.
Attuale Id è distribuito equamente tra coppie di diodi e la corrente di ciascun diodo è determinata allo stesso modo del circuito precedente.
La tensione inversa viene applicata simultaneamente a due diodi non conduttori sull'intervallo di conduttività degli altri due diodi e viene determinato il suo valore massimo valore di ampiezza voltaggio tu 2
,
quelli. è la metà nel circuito del punto medio.
La corrente nel carico scorre durante entrambi i semicicli della tensione alternata, così come la corrente nell'avvolgimento secondario del trasformatore, che ha la forma di un'onda sinusoidale. Valore efficace della corrente dell'avvolgimento secondario del trasformatore
,
ciò è dovuto al fatto che, a differenza di un circuito con un punto medio, la corrente io 2 qui è sinusoidale, non pulsante.
Tenendo conto del fatto che il trasformatore ha un solo avvolgimento secondario, per un circuito a ponte la potenza complessiva degli avvolgimenti primario e secondario sarà la stessa e la potenza complessiva complessiva S gag è uguale alla potenza complessiva dell'avvolgimento primario del trasformatore nel circuito precedentemente discusso con un punto medio, cioè 1.23P d .
Sui diagrammi schematici ponte a diodi può essere raffiguratoè ritratto in modi diversi e in molti casi semplificato(come mostrato nella foto a sinistra). Di solito, tale immagine serve a semplificare forma generale diagramma schematico o per mostrarlo in questo caso viene utilizzato il gruppo diodi. Assemblaggio diodi- questi sono 4 diodi con gli stessi parametri situato in un edificio comune. Il gruppo diodi è una parte tecnologicamente più avanzata perché occupa meno spazio sul circuito stampato.
Raddrizzatori trifase.
Il circuito raddrizzatore di alimentazione trifase viene utilizzato principalmente per alimentare consumatori di media e alta potenza.
L'avvolgimento primario dei trasformatori di tali raddrizzatori è costituito da tre fasi ed è collegato a stella o a triangolo. Anche l'avvolgimento secondario del trasformatore (potrebbero essercene diversi) è trifase. Utilizzando appositi circuiti per il collegamento dell'avvolgimento secondario e dell'intero raddrizzatore, è possibile ottenere una tensione raddrizzata con un numero di ondulazioni per periodo multiplo di tre. Con un aumento del numero di ondulazioni nella tensione raddrizzata, il dimensioni lisciare gli elementi filtranti, oppure non ce n'è più bisogno. I raddrizzatori di alimentazione trifase caricano uniformemente la rete corrente trifase, e sono caratterizzati da un elevato fattore di utilizzo del trasformatore.
Circuito neutro trifase (stella-stella).
Il circuito di un raddrizzatore trifase con punto medio (zero) comprende un trasformatore con avvolgimenti secondari collegati a stella. I terminali degli avvolgimenti secondari sono collegati agli anodi delle tre valvole. Il carico è collegato al punto di connessione comune dei catodi della valvola e al terminale centrale degli avvolgimenti secondari (Fig. 1.5, a).
I diagrammi di tensione e corrente che spiegano il funzionamento di un raddrizzatore trifase idealizzato con un punto medio su un carico attivo sono presentati in Fig. 1.5, b. In un circuito ideale, senza tenere conto delle induttanze di dispersione degli avvolgimenti del trasformatore e assumendo che le valvole siano ideali, commutazione di corrente, cioè. La transizione della corrente da una valvola all'altra avviene istantaneamente e in qualsiasi momento la corrente passa solo su una valvola, il cui anodo ha il potenziale più alto.
Riso. 1.5. Circuito di rettifica zero trifase (stella-stella) (a) e diagrammi di tensioni e correnti al suo interno quando si opera su un carico attivo (b).
In un circuito raddrizzatore trifase del punto medio, la corrente di carico viene creata dalla tensione di fase dell'avvolgimento secondario del trasformatore. Durante il periodo della tensione di alimentazione, una corrente unipolare scorre una volta attraverso ciascun avvolgimento secondario, con l'intervallo di conduzione di ciascuna valvola pari a 2π/3 (120º). Una valvola aperta collega la tensione della fase corrispondente al carico. Di conseguenza, nel carico agisce una tensione pulsante unipolare u d , che rappresenta sezioni delle tensioni di fase degli avvolgimenti secondari e contiene tre increspature per periodo.
Vantaggi dello schema: un numero limitato di diodi e, di conseguenza, una bassa caduta di tensione ai loro capi e quindi possono essere utilizzati per il raddrizzamento basso voltaggio A maggiore potenza(oltre 500 W); alta frequenza di ondulazione della tensione raddrizzata - tre frequenze della rete di alimentazione, che, in alcuni casi, consente l'utilizzo di questo circuito senza filtro.
Screpolatura: significativa tensione inversa sui diodi, basso utilizzo del trasformatore dovuto al fenomeno della magnetizzazione del circuito magnetico.
Circuito a ponte trifase (circuito di Larionov).
Il circuito a ponte trifase (Fig. 1.6, a) ha la migliore efficienza energetica del trasformatore, la tensione inversa più bassa sui diodi e un'elevata frequenza di ondulazione (sei impulsi) della tensione raddrizzata, che, in alcuni casi, consente il utilizzo di questo circuito senza filtro. Lo schema è utilizzato in vasta gamma tensioni e potenze raddrizzate.
Il circuito raddrizzatore a ponte trifase contiene un ponte raddrizzatore di sei valvole, in cui due gruppi trifase sono collegati in serie. Nel gruppo inferiore, le valvole sono collegate da catodi (gruppo catodico) e nel gruppo superiore da anodi (gruppo anodico). Il carico è collegato tra i punti di connessione dei catodi e degli anodi delle valvole. Il circuito consente il collegamento sia dell'avvolgimento primario che di quello secondario del trasformatore con una stella o un triangolo.
I diagrammi di tensione e corrente che spiegano il funzionamento di un raddrizzatore a ponte trifase idealizzato per un carico attivo sono presentati in Fig. 1.6 (b, c).
Riso. 1.6. Circuito di rettifica a ponte trifase (circuito Larionov) (a) e diagrammi di tensioni e correnti in esso contenute quando si opera su un carico attivo (b, c).
Ciascuno dei due gruppi raddrizzatori ripete il funzionamento di un raddrizzatore trifase con punto medio, quindi allo stesso valore di tensione dell'avvolgimento secondario del trasformatore U2 , come in un raddrizzatore trifase del punto medio, la tensione raddrizzata media U d di questo raddrizzatore sarà grande il doppio o viceversa, con lo stesso valore U d grandezza U2 sarà il doppio.
In un circuito raddrizzatore trifase con un punto medio, la corrente di carico viene creata sotto l'azione della tensione di fase dell'avvolgimento secondario del trasformatore e in un circuito a ponte - sotto l'azione della tensione di linea. La corrente di carico qui scorre attraverso due valvole: una con il potenziale anodico più alto rispetto al punto zero del trasformatore del gruppo catodico, l'altra con il potenziale catodico più basso del gruppo anodico. In altre parole si trovano in stato di conduzione quelle due valvole a ponte raddrizzatore incrociato tra le quali agisce la massima tensione lineare nella direzione di conduzione.
Durante il periodo della tensione di alimentazione, si verificano sei commutazioni delle valvole e il circuito funziona in sei cicli di clock, motivo per cui viene spesso chiamato sei impulsi. Pertanto, la tensione raddrizzata ha un'ondulazione sei volte maggiore, sebbene l'angolo di conduzione di ciascuna valvola sia lo stesso di quello in circuito trifase con un punto medio, cioè 2π/3 (120º). In questo caso, l'intervallo collaborazione due valvole è uguale a π/3 (60º).
La curva di corrente dell'avvolgimento secondario del trasformatore è determinata dalle correnti delle due valvole collegate ad una determinata fase. Una delle valvole è inclusa nel gruppo anodico e l'altra nel gruppo catodico. La corrente secondaria si alterna con una pausa tra gli impulsi di durata π/3 (60º), quando entrambe le valvole di una data fase sono chiuse. Non c'è alcuna componente continua nella corrente secondaria e quindi nel circuito a ponte non si crea un flusso di magnetizzazione forzata del circuito magnetico del trasformatore.
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Contenuto:IN reti elettriche Viene utilizzata prevalentemente la corrente alternata, che alimenta la maggior parte dei consumatori industriali e domestici. Tuttavia, ce ne sono molti dispositivi elettrici- registratori, ricevitori e altri dispositivi basati su semiconduttori o lampade. Richiedono solo corrente continua per funzionare. Inoltre, viene utilizzato in molti processi di produzione industriale.
La generazione predominante di corrente alternata è associata alla comodità della sua trasformazione in significati diversi fatica. Per gli altri cosa positiva viene considerata la trasmissione di corrente alternata attraverso linee elettriche con perdite minime. Pertanto, tutte le trasformazioni necessarie vengono eseguite dai raddrizzatori CA, che consentono di ottenere il necessario lavoro normale elettrodomestici.
Principio di funzionamento del raddrizzatore di corrente
La funzione principale di un raddrizzatore di corrente è convertire la tensione alternata in tensione continua. Il principio di funzionamento di questi dispositivi si basa sulle proprietà della corrente alternata, la cui entità e direzione cambiano nel tempo.
Secondo il valore standard, il cambio di direzione della corrente nella rete è di 50 volte in un secondo. Questa oscillazione è una frequenza ed è di 50 hertz o cicli. Cioè, il valore della corrente elettrica in certo periodo raggiunge lo zero per poi aumentare gradualmente fino al suo valore massimo. Questo processo si ripete costantemente e avviene in forma periodica. Il valore attuale cambia costantemente secondo la legge sinusoidale.
Il compito principale del raddrizzatore è ottenere una tensione costante stabile che non cambi la sua grandezza e direzione. Il processo di rettifica stesso prevede il funzionamento di una valvola che consente alla corrente di fluire in una sola direzione. A causa della conduttività unidirezionale della valvola, il passaggio della corrente attraverso di essa avviene esclusivamente a semicicli positivi. Durante i periodi negativi non c'è corrente nel circuito.
In presenza di una semionda positiva, la resistenza nella valvola è minima, il che garantisce il libero passaggio della corrente. La semionda negativa è soggetta ad una notevole resistenza, è ritardata e non passa attraverso la valvola. Come risultato del collegamento della valvola al circuito, la corrente alternata sarà completamente assente. I cambiamenti nella corrente rimanente nel circuito influenzeranno solo la sua grandezza e la direzione rimarrà invariata. Questa è la cosiddetta corrente primaria o pulsante. Può essere utilizzato per caricare la batteria, ma non è adatto per alimentare, ad esempio, apparecchiature radioelettroniche. È necessario eseguire una procedura di livellamento in modo che la corrente pulsante si trasformi in . A questo scopo viene utilizzato un filtro speciale.
Un condensatore con grande capacità. La corrente raddrizzata viene livellata o filtrata caricando il condensatore con la corrente proveniente dalla valvola. Di conseguenza, viene creata una certa fornitura di elettricità. Quando la corrente che passa attraverso la valvola diminuisce e la tensione diminuisce sul carico alla fine di ogni semiciclo positivo, il condensatore rilascia l'energia accumulata.
Raddrizzatori a semionda
Non tutti i filtri sono in grado di eliminare completamente le improvvise increspature della corrente. Per questi scopi sono necessari filtri più avanzati che forniscano solo piccole ondulazioni CC al carico. Tali ondulazioni non hanno un'influenza decisiva sulle funzioni di base del dispositivo elettronico che riceve energia attraverso il raddrizzatore.
Al massimo dispositivi semplici si applica. Il principio principale del suo funzionamento è utilizzare solo semicicli positivi per la rettifica. La corrente raddrizzata e la tensione di rete hanno stessa frequenza pulsazioni. Pertanto, per appianarli in un raddrizzatore a semionda, dovrebbe essere utilizzato buon filtro. Utilizzando questi dispositivi, le apparecchiature vengono alimentate con un basso consumo di corrente. In caso di aumento valori attuali, è necessario utilizzare filtri più complessi.
Funzionamento dei raddrizzatori a onda intera
La corrente alternata è diventata più diffusa, utilizzando due valvole contemporaneamente. Il flusso di corrente nel carico avviene sempre in una direzione.
Il circuito di rettifica funziona come segue. IN certo tempo su uno dei terminali dell'avvolgimento secondario del trasformatore la tensione sarà positiva rispetto all'altro terminale. La corrente attraversa la prima valvola con poca resistenza, dopodiché viaggia lungo il carico fino al punto medio dell'avvolgimento secondario. Questa situazione persisterà per tutto il semiciclo positivo. Quando la corrente al primo terminale del trasformatore cambia, la tensione diventerà negativa. Non passerà corrente attraverso la prima valvola a causa della sua elevata resistenza. La seconda estremità dell'avvolgimento avrà una tensione positiva e la corrente inizierà a fluire attraverso la seconda valvola, il carico, con uscita al punto medio dell'avvolgimento secondario del trasformatore.
Questo circuito di raddrizzamento di corrente consente l'utilizzo di due semicicli di tensione. Alta frequenza l'ondulazione facilita notevolmente il filtraggio della tensione raddrizzata.
Come funziona la rettifica AC?
Raddrizzamento vibrazioni elettriche , questo è il processo mediante il quale un'oscillazione alternata di ingresso viene convertita in un'oscillazione di uscita di un solo segno (Figura 1.5). Il processo di rettifica viene utilizzato nei dispositivi di alimentazione (alimentatori) e nei demodulatori.
La rettifica viene sempre eseguita utilizzando elementi non lineari che hanno la proprietà di trasmissione unidirezionale della corrente elettrica. Grazie a queste proprietà, all'uscita dell'elemento raddrizzatore si ottiene una corrente dello stesso segno.
Per la rettifica, vengono utilizzati diodi a semiconduttore e a vuoto (kenotron), diodi a scarica di gas (gastron), tiratroni, elementi di silicio e selenio, tiristori e altri elementi con proprietà non lineari, a seconda dell'applicazione, i valori delle tensioni raddrizzate e correnti assorbite dal carico. A basso consumo dispositivi elettronici I diodi a semiconduttore vengono spesso utilizzati per la rettifica.
Il nome "raddrizzatore" viene utilizzato principalmente per i circuiti che convertono la corrente alternata in corrente continua. Il raddrizzatore è anche l'elemento stesso con proprietà unidirezionali utilizzato nel processo di raddrizzatura.
Raddrizzatore a semionda Questo è chiamato raddrizzatore, all'uscita del quale, dopo il processo di rettifica, rimangono oscillazioni dello stesso segno. Il circuito di un raddrizzatore a semionda eccitato da un segnale sinusoidale è mostrato in Figura 1.6.
Un diodo collegato in modo tale da pilotare corrente solo durante i semicicli positivi dell'oscillazione di ingresso, cioè quando la tensione al suo anodo è maggiore del potenziale del catodo. Il valore medio dell'oscillazione ottenuto come risultato del raddrizzamento di una tensione sinusoidale con un valore efficace e un valore massimo è pari a
.
Ad esempio, rettificando una tensione con un valore efficace, dopo la rettifica otteniamo una tensione.
Durante il semiciclo negativo, il diodo non conduce corrente e l'intera tensione fornita al raddrizzatore agisce sul diodo come tensione inversa del raddrizzatore. Quando si cambia la direzione di accensione del diodo, questo condurrà in semicicli negativi e non condurrà in semicicli positivi.
Il circuito raddrizzatore in esame è chiamato sequenziale. Il nome è dovuto al fatto che il carico è collegato in serie ad un elemento non lineare (valvola).
Raddrizzatore a onda intera si chiama raddrizzatore in cui, dopo il processo di raddrizzamento, rimangono tratti dell'oscillazione in ingresso aventi lo stesso segno. Dopo aver cambiato il segno, ad essi vengono aggiunti i tratti con il segno opposto.
Il diagramma schematico di un raddrizzatore a onda intera controllato da un segnale sinusoidale proveniente da un trasformatore è mostrato nella Figura 1.7.
Durante i periodi di tempo in cui viene applicata una tensione positiva all'anodo del diodo D1, è presente una tensione negativa all'anodo del diodo D2 e viceversa. Questo perché il punto medio dell'avvolgimento secondario del trasformatore è messo a terra e quindi è a potenziale zero. Con una tensione a semionda positiva sull'avvolgimento secondario, il diodo D1 lascia passare la corrente, ma il diodo D2 no.
Con una semionda negativa, una tensione positiva agisce sul diodo D2, che conduce, ma il diodo D1 polarizzato inversamente non conduce. Il valore medio della tensione ottenuto all'uscita di un raddrizzatore a onda intera è 2 volte maggiore della tensione ottenuta all'uscita di un raddrizzatore a semionda.
Parametri tecnici del raddrizzatore:
- Fattore di ondulazione del raddrizzatoreè il rapporto tra il valore massimo della componente di tensione alternata all'uscita del raddrizzatore e il valore della sua componente costante su questa uscita. Nella maggior parte delle applicazioni è preferibile mantenere il fattore di ondulazione il più basso possibile. La riduzione dell'ondulazione si ottiene utilizzando filtri appropriati.
- Fattore di utilizzo del trasformatore nel circuito raddrizzatore, è definito come il rapporto tra due potenze: potenza di uscita CC e potenza nominale avvolgimento secondario del trasformatore.
- Efficienza, è un parametro che caratterizza l'efficienza del circuito raddrizzatore nel convertire la tensione CA in CC. L'efficienza di un raddrizzatore è espressa come il rapporto tra la potenza CC fornita al carico e la potenza CA in ingresso. L'efficienza è determinata per un carico resistivo.
- 
Ondulazione della frequenza del raddrizzatore, questa è la frequenza fondamentale della componente alternata esistente all'uscita del raddrizzatore. Nel caso di un raddrizzatore a semionda, la frequenza di ripple è uguale alla frequenza di oscillazione in ingresso. Maggiore è la frequenza di pulsazione, più facile sarà filtrare le increspature.
