Os esquemas de retificação CA para CC mais comuns

Um retificador é um dispositivo eletrônico projetado para converter energia elétrica de corrente alternada em corrente contínua. Os retificadores são baseados em dispositivos semicondutores com condução unilateral - diodos e tiristores.

Em baixa potência de carga (até várias centenas de watts), a conversão de corrente alternada em corrente contínua é realizada usando retificadores monofásicos. Esses retificadores são projetados para alimentar vários dispositivos eletrônicos com corrente contínua, enrolamentos de excitação de motores CC de pequena e média potência, etc.

Para uma compreensão mais fácil do funcionamento dos circuitos retificadores, partiremos do cálculo de que o retificador trabalha com uma carga resistiva.

Circuito de retificação monofásico, meia onda (ciclo único)

A Figura 1 mostra o circuito de retificação mais simples. O circuito contém um retificador conectado entre o enrolamento secundário do transformador e a carga.

Figura 1 - Retificador monofásico de meia onda: a) circuito - diodo aberto, b) circuito - diodo fechado, c) diagramas de temporização da operação

A tensão u2 varia de maneira senoidal, ou seja,contém meias ondas positivas e negativas (meios períodos). A corrente no circuito de carga passa apenas em semiciclos positivos quando um potencial positivo é aplicado ao ânodo do diodo VD (Fig. 1, a). Com a polaridade reversa da tensão u2, o diodo é fechado, a corrente na carga não flui, mas a tensão reversa Urev é aplicada ao diodo (Fig. 1, b).

Che. apenas uma meia onda da tensão do enrolamento secundário é liberada através da carga. A corrente na carga flui apenas em uma direção e é uma corrente contínua, embora tenha um caráter pulsante (Fig. 1, c). Essa forma de tensão (corrente) é chamada de pulso CC.

As tensões e correntes retificadas contêm um componente DC (útil) e um componente AC (ondulações). O lado da qualidade da operação do retificador é avaliado pela relação entre o componente útil e a excitação de tensão e corrente. O fator de ondulação deste circuito é 1,57. O valor médio da tensão corrigida para o período Un = 0,45U2. O valor máximo da tensão reversa do diodo Urev.max = 3,14Un.

A vantagem deste circuito é sua simplicidade, as desvantagens: mau uso do transformador, grande tensão reversa do diodo, alta taxa de ondulação da tensão retificada.

Circuito retificador de ponte monofásica

Consiste em quatro diodos conectados em um circuito de ponte. O enrolamento secundário do transformador é conectado a uma diagonal da ponte e a carga à outra (Fig. 2). O ponto comum dos cátodos dos diodos VD2, VD4 é o pólo positivo do retificador, o ponto comum dos ânodos dos diodos VD1, VD3 é o pólo negativo.

Figura 2-Ponte retificadora monofásica: a) circuito de retificação de meia onda positiva, b) retificação de meia onda negativa, c) diagramas de temporização da operação

A polaridade da tensão no enrolamento secundário muda com a frequência da rede de alimentação. Os diodos neste circuito operam em pares em série. No semiciclo positivo da tensão u2, os diodos VD2, VD3 conduzem corrente e a tensão reversa é aplicada aos diodos VD1, VD4 e eles fecham. Durante o semiciclo negativo da tensão u2, a corrente flui através dos diodos VD1, VD4 e os diodos VD2, VD3 são fechados. A corrente de carga flui o tempo todo em uma direção.

O circuito é de onda completa (push-pull), pois os dois meios-períodos da tensão de rede Un = 0,9U2, o coeficiente de ondulação - 0,67 são distribuídos pela carga.

O uso de um circuito de ponte de comutação de diodo permite que um transformador monofásico seja usado para retificar dois semiciclos. Além disso, a tensão reversa aplicada ao diodo é 2 vezes menor.

Os consumidores de média e alta potência são alimentados com corrente contínua de retificadores trifásicos, cujo uso reduz a carga atual nos diodos e reduz o fator de ondulação.

Circuito retificador de ponte trifásica

O circuito consiste em seis diodos, que são divididos em dois grupos (Fig. 2.61, a): cátodo — diodos VD1, VD3, VD5 e ânodo VD2, VD4, VD6. A carga é conectada entre os pontos de conexão dos cátodos e ânodos dos diodos, ou seja, à diagonal da ponte permanente. O circuito está conectado a uma rede trifásica.

Figura 3 — Ponte retificadora trifásica: a) circuito, b) diagramas de temporização da operação

Em qualquer instante de tempo, a corrente de carga flui através de dois diodos.No grupo do cátodo, o diodo com maior potencial anódico opera durante cada terço do período (Fig. 3, b). No grupo do anodo, nesta parte do período, funciona o diodo cujo catodo tem o maior potencial negativo. Cada um dos diodos opera por um terço do período. O fator de ondulação deste circuito é apenas 0,057.

Retificadores controlados - retificadores que, juntamente com a correção da tensão (corrente) alternada, fornecem a regulação do valor da tensão (corrente) corrigida.

Os retificadores controlados são usados ​​​​para controlar a velocidade dos motores DC, o brilho do brilho das lâmpadas incandescentes, ao carregar baterias, etc.

Os circuitos retificadores controlados são construídos em tiristores e são baseados no controle do momento de abertura dos tiristores.

A Figura 4a mostra um diagrama de um retificador monofásico controlado. Para a possibilidade de corrigir duas meias ondas da tensão da rede, é utilizado um transformador com enrolamento secundário bifásico, no qual são formadas duas tensões com fases opostas. Um tiristor é ligado em cada fase. O semiciclo positivo da tensão U2 retifica o tiristor VS1, o negativo - VS2.

O circuito de controle CS gera pulsos para abrir os tiristores. O tempo do pulso de abertura determina quanto da meia onda é liberado na carga. O tiristor abre quando há uma tensão positiva no ânodo e um pulso de abertura no eletrodo de controle.

Se o pulso chegar no tempo t0 (Fig. 4, b), o tiristor fica aberto por todo o meio ciclo e a tensão máxima na carga, se nos tempos t1, t2, t3, apenas parte da tensão da rede é lançado na carga.

Figura 4 — Retificador monofásico: a) circuito, b) diagramas de temporização da operação

O ângulo de atraso, medido a partir do momento de ignição natural do tiristor, expresso em graus, é chamado de ângulo de controle ou ajuste e é indicado pela letra α. Ao alterar o ângulo α (deslocamento de fase dos pulsos de controle em relação à tensão dos ânodos dos tiristores), alteramos o tempo do estado aberto dos tiristores e, consequentemente, a tensão corrigida na carga.