REDRESOARE MONOFAZAE U FLRU APAV. OBEVE a) Sabilirea dependenţei dinre ipul redresorului (monoalernanţă, bialernanţă) şi forma ensiunii redresae. b) Deerminarea efecelor modificării valorilor rezisenţei de sarcină şi condensaorului de filraj asupra ensiunii redresae. c) Deducerea ensiunii inverse maxime pe diodele redresoare.. OMPONENE Ş APARAURĂ Penru experimenare vom folosi un monaj echipa cu paru diode redresoare, două condensaoare elecroliice, 3 rezisenţe ce compun rezisenţa de sarcină. Penru vizualizarea ensiunilor avem nevoie de un osciloscop caodic cu două canale, iar penru măsurarea valorilor medii ale ensiunii şi curenului de un volmeru, respeciv un miliampermeru de c.c.. ASPEE EOREE 1. Redresoare monoalernanță 1.1. Redresoare monoalernanță cu sarcină rezisivă ensiunea v se obţine din secundarul unui ransformaor, cu rapor de ransformare 23:1. În primarul ransformaorului ese aplicaă ensiune de la rețeaua publică de alimenare cu elecriciae. Aceasă ensiune are o formă sinusoidală, valoarea efecivă de 230V, respeciv frecvență de 50Hz. 23:1 D v [V] 14.1 230V ef 50Hz~ a) v RL -14.1 vo [V] 13.4 Fig. 1. Redresor monoalernanţă a) Schema elecrică; b) ronograme; vo b) 1
Penru a calcula ampliudinea ensiunii v, se folosesc relațiile: primar n = 23 = secundar primar 230 2 V ˆsec undar = = = 14. 1V 23 23 = 1.2. Redresoare monoalernanță cu filru capaciiv Redresoarele cu D şi R (de exemplu redresorul monoalernanţă din Fig. 1.) furnizează o ensiune de o singură polariae la ieşire dar aceasa are o variaţie (ondulaţie) considerabilă, egală cu ampliudinea semnalului de inrare. Penru a obţine o ensiune coninuă acese variaţii rebuie neezie, lucru ce se poae realiza adăugând un condensaor ca în Fig. 2., penru redresarea monoalernanţă. 23:1 D io 230V ef 50Hz~ v R Fig. 2. Redresor cu filru capaciiv ircuiul poae fi privi ca un deecor de vârf poziiv cu sarcina R. Dacă ensiunea de inrare ese alernaiv sinusoidală, înre două valori maxime succesive ale v, condensaorul se va descărca prin RL iar vo va scădea. Formele de undă în regim permanen penru circuiul din Fig. 2.. sun prezenae în Fig. 3. onsana de imp a circuiului R ese mul mai mare decâ perioada a semnalului, R >>. v vo v Fig. 3. ronograme penru redresorul monoalernanţă cu filru capaciiv î d î Facem urmăoarele precizări : Dioda D conduce penru inervale de imp scure î în apropierea valorilor maxime ale v. Se neglizează căderea de ensiune pe D în conducţie. ondensaorul se încarcă cu o caniae de sarcină elecrică egală cu cea pierduă pe duraa mul mai lungă a descărcării, d. 2
ând D (b), se descarcă prin R L şi asfel vo scade exponenţial cu consana de imp R. La sfârşiul inervalului de descărcare d care ese aproape egal cu, vo = V ˆ v unde v ese valoarea vârf la vârf a ondulaţiei ensiunii de ieşire. Dacă R >>, v ese mic. De ineres ese valoarea ondulaţiei v. Ne reaminim expresia ensiunii pe condensaor. c R v ( ) = (1 e ) V V (0) e onsiderăm momenul iniţial când începe descărcarea condesaorului (v la valoarea maximă), asfel că V ( 0) =. V ese valoarea la care ar ajunge ensiunea pe condensaor fără a ineveni în circui un imp suficien de mare. Asfel V = 0V. nervalul de imp de ineres ese cel de descărcare al condensaorului = d, când valoarea ensiunii ese: v( d ) = v Asfel obţinem: v = e Deoarece R>> puem folosi aproximarea: e R d R 1 v = v = R = e u câ consana de imp R ese mai mare (de regulă prin alegerea unei valori mari penru ), cu aâ ondulaţia ese mai mică şi deci vo mai apropiaă de o ensiune coninuă needă. Observaţie: O inerpreare alernaivă a aproximării anerioare ese că pe perioadele d R R se consideră că descărcarea condensaorului se face la curen consan inerpreare ese valabilă penru v << v = Dacă dorim să folosim frecvenţa f a ensiunii: sau v = 1 f O ˆ V O R R O =. Aceasă R 2. Redresoare bialernanță 2.1. Redresoare bialernanță cu sarcină rezisivă Schema redresorului dublă alernanţă în pune ese prezenaă în Fig. 4. ensiunile de inrare și de ieşire sun reprezenaă în Fig 5. Pe alernanţa poziivă a v conduc D1 şi D3 (D2 şi D4 fiind blocae) iar pe alernanţa negaivă conduc D4 şi D2. Dacă pe diode se consideră 0.7V când se află în conducţie, ampliudinea ensiunii de ieşire ese cu 2 0,7V=1,4V mai mică decâ ampliudinea ensiunii de inrare. 3
D4 D1 230V ef 50Hz~ v D3 - D2 RL vo Fig. 4. Redresor dublă alernanţă în pune Fig. 5. Redresor dublă alernanță cu sarcină rezisivă - cronograme 2.1. Redresoare bialernanță cu filru capaciiv În cazul unui redresor dublă alernanţă cu filru capaciiv (Fig. 6.), raţionamenul ese similar cu cel de la redresoare monoalernanță cu filru capaciiv. ronograma ensiunii de ieșire ese reprezenaă în Fig. 7. 230V ef 50Hz~ 23:1 v D3 D4 - D1 D2 RL io vo Fig. 6. Redresor dublă alernanţă în pune cu filru capaciiv vo /2 v d Fig. 7. Redresor dublă alernanţă cu filru capaciiv 4
În aces caz avem relaţia: v = 2 fr V sau v = O 2 f Folosind aceeaşi capaciae, în cazul redresării dublă alernanţă, ondulaţia ensiunii de ieşire va fi de 2 ori mai mică decâ în cazul redresorului monoalernanță. V. EXERŢ PREGĂOARE P1. Redresor monofaza monoalernanţă P1.1. Redresor monofaza monoalernanţă cu sarcină rezisivă are sun cronogramele ensiunilor vs şi vo şi a curenului io penru circuiul din Fig. 8, dacă raporul de ransformare al ransformaorului ese n=23? um se poae calcula valoarea medie (componena coninuă) VO a ensiunii de ieşire? are ese valoarea ondulaţiei ensiunii de ieşire ΔVO (diferenţa înre valoarea maximă şi cea minimă)? are ese valoarea ensiunii inverse maxime pe dioda redresoare D? P1.2. Redresorul monofaza monoalernanţă cu filru capaciiv are sun cronogramele ensiunilor vs şi vo şi a curenului io penru circuiul din Fig. 9? um ese valoarea ondulaţiei ensiunii de ieşire, ΔVO, în comparaţie cu valoarea obţinuă la P1.1.? P2. Redresor monofaza bialernanţă P2.1. Redresor monofaza bialernanţă cu sarcină rezisivă În coninuare ne referim la circuiul din Fig. 10. are dinre cele paru diode sun în conducție, penru alernanţa poziivă a ensiunii vs? Dar penru alernanța negaivă? are sun cronogramele ensiunilor vs şi vo? um ese valoarea ondulaţiei ensiunii de ieşire, ΔVO, în comparaţie cu valoarea obţinuă la P1.1.? P2.2. Redresor monofaza bialernanţă cu filru capaciiv are sun cronogramele ensiunilor vs şi vo, penru circuiul din Fig. 11? um ese valoarea ondulaţiei ensiunii de ieşire, ΔVO, în comparaţie cu valoarea obţinuă la P2.1.? V. EXPERMENARE Ş REZULAE În experimenele din aceasă lucrare ensiunea sinusoidală ce urmează a fi redresaă se obţine din secundarul unui ransformaor de reţea, r, după cum se observă şi din figurile ce descriu monajele experimenale. Aşadar sursa de ensiune de redresa ese o sursă floană. Deoarece în primarul ransformaorului ajunge ensiunea de reţea, aveţi grijă 5
să nu aingeţi aceasă pare a ransformaorului când ese pus sub ensiune, deoarece exisă pericol de elecrocuare! 1. Redresor monofaza monoalernanţă 1.1. Redresor monofaza monoalernanţă cu sarcină rezisivă Experimenare Se consruieşe circuiul din Fig. 8. r D ma 230V c.a. ~ v S 810Ω R 1 220Ω R 2 v O 100Ω R 3 Penru 3 combinații ale rezisențelor de sarcină (R1 R2 R3, R2R3, R3), se vor efecua urmăoarele eape: u osciloscopul cu două canale, calibra, în modul de lucru Y-, se vizualizează vs şi vo. u un volmeru de cc. se deermină componena coninuă VO a ensiunii de ieşire a redresorului. De pe osciloscop, se măsoară (cieșe) ondulaţia ΔVO a ensiunii de ieşire. u miliampermerul de cc. sea pe valoarea 200mA, se măsoară componena coninuă a curenului prin sarcină O. Rezulae Fig. 8. Redresor monoalernanţă ronogramele vs() şi vo() penru rezisența de sarcină R1 R2 R3. Se compleează abelul 1 - liniile cu = 0µF. 1.2. Redresorul monofaza monoalernanţă cu filru capaciiv Experimenare Se consruieşe circuiul din Fig. 9. r D ma 230V c.a. ~ v S 810Ω R 1 220Ω R 2 v O 100Ω R 3 Fig. 9. Redresor monoalernanţă cu filru capaciiv 6
a) =100µF Experimenul se desfăşoară urmărind aceeaşi paşi ca la experimenul 1.1. b) =1000µF Experimenul se desfăşoară în mod similar cu cel de la experimenul 1.1. Rezulae a) =100µF ronogramele vs() şi vo() penru rezisența de sarcină R1 R2 R3. Se compleează abelul 1 - liniile cu = 100µF. b) =1000µF Se compleează abelul 1 - liniile cu = 1000µF. RL [Ω] [µf] 0 O [ma] 100 1000 0 VO [V] 100 1000 0 ΔVO[V] 100 1000 abelul 1 R1R2R3 R2R3 R3 2. Redresor monofaza bialernanţă 2.1. Redresor monofaza bialernanţă cu sarcină rezisivă Experimenare Se consruieşe circuiul din Fig. 10. r 230V c.a. ~ v S D4 D3 D1 D2 ma - 810Ω R 1 220Ω R 2 100Ω R 3 v O Fig. 10. Redresor bialernanţă Penru 3 combinații ale rezisențelor de sarcină (R1 R2 R3, R2R3, R3), se vor efecua urmăoarele eape: u osciloscopul cu două canale, calibra, în modul de lucru Y-, se vizualizează vs şi vo. 7
u un volmeru de cc. se deermină componena coninuă VO a ensiunii de ieşire a redresorului. De pe osciloscop, se măsoară (cieșe) ondulaţia ΔVO a ensiunii de ieşire. u miliampermerul de cc. sea pe valoarea 200mA, se măsoară componena coninuă a curenului prin sarcină O. Rezulae onsruiţi abelul 2 (idenic cu abelul 1) în care se vor cenraliza daele obţinue la redresorul bialernanţă. ronogramele vs() şi vo() penru rezisența de sarcină R1 R2 R3. Se compleează abelul 2 - liniile cu = 0µF. 2.2. Redresor monofaza bialernanţă cu filru capaciiv Experimenare Se consruieşe circuiul din Fig. 11. r 230V c.a. ~ v S D4 D3 D1 D2 ma 810Ω R 1 220Ω R 2 100Ω R 3 v O Fig. 11. Redresor bialernanţă cu filru capaciiv a) =100µF Experimenele se desfăşoară în mod similar cu 2.1. b) =1000µF Experimenele se desfăşoară în mod similar cu 2.1. Rezulae a) =100µF ronogramele vs() şi vo() penru rezisența de sarcină R1 R2 R3. Se compleează abelul 2 - liniile cu = 100µF. b) =1000µF Se compleează abelul 2 - liniile cu = 1000µF. 8
BBLOGRAFE 1. Olean, G., Dispoziive si circuie elecronice. Dispoziive elecronice, Risoprin, luj- Napoca, SBN 973-656-433-9, 316 pag, 2003, reipariă în 2004 2. hp://www.bel.ucluj.ro/dce/didacic/de/de.hm 3. Dascălu, D., Dispoziive şi circuie elecronice, Ediura Didacică şi Pedagogică, Bucureşi, 1982, pag. 329-339. Fig. 12. Monaj experimenal 9