Redresoare Electrice Mono Si Trifazate.docx

CUPRINS:

Argument....................................................................................................................................3 CAPITOLUL I :Redresoare-generalități.....................................................................................5 1.1.Surse de alimentare...............................................................................................................5 1.2.Clasificarea redresoarelor......................................................................................................5 1.3.Schema bloc a unui redresor.................................................................................................6 CAPITOLUL II :Redresoare monofazate necomandate.............................................................7 2.1.Redresoare monofazate monoalternata.................................................................................7 2.2.Redresoare monofazate dubla alternanta..............................................................................7 2.3.Redresor monofazat monoalternanta cu sarcina RL...........................................................10 2.4.Redresorul monofazat dubla alternanta cu sarcina RL.......................................................10 2.5.Redresorul monofaza monoalternanta cu sarcina RC.........................................................11 2.6.Redresorul monofaza dubla alternanta cu sarcina RC ......................................................13 CAPITOLUL III: Redresoare monofazate comandate.............................................................15 3.1.Redresoare monofazate comandate cu tiristoare.................................................................15 3.2.Redresor comandat cu punct median (dubla alternanta)..................................................16 3.3.Redresorul comandat in punte.............................................................................................17 CAPITOLUL IV :Redresoare trifazate.....................................................................................18 4.1. Circuite trifazate.................................................................................................................18 4.2. Conectarea în stea..............................................................................................................19 4.3. Redresorul trifazat cu punct median..................................................................................21 4.4. Redresorul trifazat în punte................................................................................................23 CAPITOLUL V : Masuri de securitatea muncii, prevenirea si stingerea incendiilor si protectia mediului in instalatii electrice....................................................................................25 5.1.Masuri generale de securitatea muncii................................................................................25 5.2.Prevenirea şi stingerea incendiilor la instalatiile electrice..................................................27 5.3.Norme de protectia mediului...............................................................................................27 Bibliografie...............................................................................................................................29

ARGUMENT

Pentru alimentarea de la reteaua de curent alternativ a unor instalatii energetice, instalatii industriale, aparate electronice de cele mai diverse tipuri si care functioneaza in curent continuu se utilizeaza, in general, sursele chimice sau redresoarele. In acest urias " imperiu electric", curentii electrici se intalnesc intr-o foarte mare gama de valori, de la milionimi de Amperi la zeci de mii de Amperi, furnizati de surse ce au tensiuni de la milivolti la milioane de volti, atat in curent continuu cat si in curent alternativ, atat la frecvente industriale, cat si la frecvente ridicate , ce pot avea , usor, valori de megahertzi, sau gigahertzi, sub puteri extrem de mici, de ordinul picovatului sau puteri enorme, de sute de megavati , cum ar fi cele furnizate de marile termocentrale sau centrale atomice. Pentru fiecare domeniu de activitate specific pentru care se utilizeaza de regula , marimi elctrice intr-o gama de 3...4 ordine de marime; in decursul timpului s-au considerat curenti tari cei de peste 10... 100 A , la tensiuni de peste 1000 V, si curenti slabi cei specifici telecomunicatiilor si radiocomunicatiilor, care se regleaza sub 1 A si la tensiuni sub 100 V. Aceasta impartire nu mai este astazi de actualitate , circuitele electronice moderne lucreaza frecvent la mii de amperi si zeci de kilovolti. Totusi se fac anumite repartizari asupra echipamentelor, deoarece sunt necesare anumite grade de protectie si volume de munca pentru fiecare structura concreta. In acest sens se convine a se mentiona ca , daca energia curentului electric poate fii dirijata cum dorim , atata timp cat sunt respectate toate legile si conditiile de functionare impuse , aceasta energie furnizata de surse si scapa de sub control la utilizatori, poate duce la aparitia unor accidente grave (incendii, avarii, sau chiar electrocutari mortale) .Pentru ca aceste situatii sa nu apara sunt necesare atat pentru utilizatori, cat si pentru profesionisti , atat cunostinte teoretice dar si cunostinte practice asupra materialelor, aparatelor, echipamentelor, si utilajelor electrice si electronice , cat si asupra tehnologiilor de fabricatie, montate, punere sub tensiune si utilizare a acestora. Proiectul meu se refera la surse de alimentare numite redresoare. Prin redresoare se intelege un circuit electronic capabil sa transforme energia electrica de curent alternativ in energie electrica de curent continuu. Redresoarele au in componenta lor transformatorul de retea, elementul redresor si filtrul de netezire.

In

lucrarea

mea

apare

clasificarea

redresoarelor:

redresorul

monofazat

monoalternanta; redresorul monofazat dubla alternanta cu transformator cu priza mediana; redresorul monofazat dubla alternanta in montaj de tip punte; redresorul monofazat monoalternanta cu sarcina RL; redresorul monofaza dubla alternanta cu sarcina RL;

3

redresorul monofaza monoalternanta cu sarcina RC; redresorul monofaza dubla alternanta cu sarcina RC. Redresoarele comandate au proprietatea de a-si varia usor anumite limite, valoarea tensiunii continue sau a curentului continuu de la iesire. Acestea sunt de trei tipuri: -redresoare monofazate comandate cu tiristoare -redresor comandat cu punct median -redresor comandat in punte. In incheiere pot sa spun ca redresoarele au varietate larga de utilizare cum ar fi: la alimentarea telefoanelor mobile, in industrie la diferite masini si aparate, Redresoarele au rolul de a marii durata de viata a bateriilor si a acumulatoarelor folosite la masinile auto dar mai pot fi folosite si pentru intrebuintarile aparatelor electrocasnice.

4

CAPITOLUL I REDRESOARE-GENERALITĂȚI 1.1.Surse de alimentare Datorita avantajelor prezentate in producere, transport si distributie, marile centrale electrice produc in prezent energie electrica numai sub forma de curent alternativ. In unele utilizari insa, curentul continu este folosit cu prioritate, uneori fiind chiar indispensabil. Astfel, curentul continu este folosit in tractiunea electrica, in industria chimica, la comenziile instalatiilor automate, instalatii de semnalizare, statii pentru incarcarea acumulatoarelor, etc. Pentru astfel de consumatori, curentul alternativ trebuie transformat in curent continuu. Larga raspandire a redresoarelor se datoreaza avantajelor pe care acestea le prezinta in exploatare, ca spre exemplu: nu au piese in miscare si deci nu sunt supuse uzurii prin frecari, pot fi puse cu usurinta si repede in serviciu fara o pregatire prealabila, au randamente mari la orice sarcina, sunt usoare si nu necesita fundatii speciale, intretinerea lor este usoara, etc. Pentru alimentarea aparaturii electronicesunt necesare surse de energie de curent continuu. Aceste surse pot fii surse chimice (baterii galvanice, acumulatoare) sau redresoare. Prin redresor se intelege un circuit electronic capabil sa transforme energia electrica de curent alternativ in energie electrica de curent continuu. Alimentarea redresoarelor se face de obicei de la reteaua de energie electrica. Redresoarele de putere mici (pana la 1 kW) se alimenteaza in curent alternativ monofazat, iar cele de putere mari se alimenteaza in curent alternativ trifazat. Dintre elementele componente ale redresorului, cele electronice trebuie sa aiba proprietatea de a conduce unilateral, respectiv sa prezinte o caracteristica pronuntata nelineara si sa functioneze in regim neliniar. Se pot folosi diode cu vid (kenotroane), diode semiconductoare, tiroatroane, tiristoare, etc. 1.2.Clasificarea redresoarelor După tipul tensiunii alternative redresate: - redresoare monofazate - redresoare trifazate După numărul de alternanţe redresate: - redresoare monoalternanţă - redresoare bialternanţă După modul de variaţie a tensiunii redresate: - redresoare necomandate – realizate cu diode, tensiunea redresată este constantă - redresoare comandate – realizate cu tiristoare , tensiunea redresată poate fi variată 5

Dupa natura sarcinii: -redresoare cu sarcina rezistiva (R); -redresoare cu sarcina inductiva (RL); -redresoare cu sarcina capacitiva (RC); 1.3.Schema bloc a unui redresor O instalaţie de redresare este formată din : 

Transformator de reţea – cu ajutorul lui se obţine în secundar valoarea tensiunii alternative ce trebuie redresată



Redresor – care transformă tensiunea alternativă în tensiune pulsatorie



Filtru de netezire – micşorează pulsaţiile tensiunii redresate, aducând-o la o formă cât mai apropiată de cea continuă



Stabilizator – care poate lipsi, dar care menţine tensiunea constantă pe rezistenţa de sarcină

Fig. 1. schema bloc a unui redresor a – sursa de curent alternativ; b – transformatorul; c – elementul redresor; d – filtrul; e – sarcina pe care se obtine tensiunea continua 6

CAPITOLUL II REDRESOARE MONOFAZATE NECOMANDATE 2.1.Redresoare monofazate monoalternate Functionarea are loc astfel: la aplicarea unei tensiuni alternative in primar, ia nastere in secundar tot o tensiune alternativa, ce se aplica pe anodul diodei redresoare. Pe durata alternantelor pozitive dioda conduce, in circiut aproape un curent proportional cu tensiunea aplicata, deci avand aceeasi forma cu ea. Pe durata alternantelor negative, dioda este blocata si curentul prin circuit este nul. Curentul prin sarcina circula deci intr-un singur sens, sub forma unor alternante. Schema electrica:

Fig.2. redresor monofazat monoalternanta cu sarcina rezistiva: a – schema electrica; b – forma de unda a tensiunii redresate. 2.2.Redresor monofazat dubla alternanta cu priza mediana Se numesc dubla alternanta pentru ca redreseaza ambele alternante a tensiunii monofazate In fig. urmatoare , este redata schema electrica a unui redresor dubla alternanta, la care tensiunea de alimentare se aplica printr-un transformator avand un secundar cu priza mediana legata de masa. Schema contine doua redresoare monoalternanta formate din: 7



infasurare L2, D1, Rs



infasurarea L2, D2, Rs

Datorita modului in care sunt conectate infasurarile, tensiunile la bornele celor doua tensiuni variaza in antifaza. La aparitia antifazei pozitive la infasurare L2 dioda D1 este polarizata direct, conduce si determina aparitia curentului care strabate rezistenta de sarcina Rs in sensul indicat. Cand se aplica alternanta negativa, dioda D1 se blocheaza, iar dioda D2 conduce. In circuitul ei apare curentul ce strabate rezistenta de sarcina in sensul in care coincide cu cel al curentului. In felul acesta la bornele sarcinii apare o tensiune de forma indicata in fig. 3.

Fig. 3. Redresor monofazat dubla alternanta folosind transformator cu priza mediana si sarcina rezistiva Pentru realizarea redresării dublă alternanţă se utilizează mai multe variante de legare aelementelor redresoare. Mai des utilizată este schema cu patru diode redresoareconectate în punte ca în figura Schema ce ofera avantajele redresorului anterior, evitand dezavantajele lui, este cea a unui redresor monofazat dubla alternanta in punte (fig. 4). Cele patru diode redresoare folosite formeaza bratele unei punti, in care alimentarea in curent alternativ se face printr-o diagonala, de la secundarul unui transformator, iar tensiunea redresata se culege la bornele unei rezistente plasata in cea de a doua diagonala. Functionarea redresorului este urmatoare: in timpul aplicarii alternantei pozitive la o extremitate a secundarului transformatorului, conduc diodele D1 si D3 care sunt polarizate direct, determinand un curent in rezistenta Rs iar diodele D2 si D4 fiind invers polarizate,sunt blocate.

8

La aparitia celei de-a doua alternante, D1 si D3 sunt blocate, pe cand D2 si D4 conduc, determinand aparitia curentului ia ce strabate in acelasi sens rezistenta de sarcina Rs. Se observa ca forma tensiunii redresate este aceeasi ca si in cazul redresorului folosind un transformator cu priza mediana, tensiunea inversa maxima pentru fiecare dioda fiind insa Uim ca si in cazul redresorului monoalternanta. Fata de redresorul precedent, acest tip de redresor prezinta avantajul unei singure infasurari secundare si al unei diode de tensiune inversa maxima de doua ori mai mic. Aceste doua avantaje sau obtinut pe seama unor diode in plus. Daca sarcina are conectata borna la masa (de exemplu punctul B), atunci infasurarea secundara este flotanta trebuind sa fie bine izolata fata de restul elementelor si fata de masa. Dezavantajele acestui montaj consta in numarul marit de diode folosit (patru) si necesitatea unei bune izolari fata de restul elementelor a capatului nelegat la masa al rezistentei de sarcina Rs.

Fig. 4. redresor monofazat dubla alternanta, in punte – avand sarcina: a – schema electrica; b – forma de unde a tensiunii redresate 9

2.3.Redresor monofazat monoalternanta cu sarcina RL In fig. 5a se prezinta schema electrica iar in fig. 5b forma de unda a curentului prin sarcina pentru acest tip de redresor. Datorita faptului ca inductanta se opune variatei de curent, cand dioda se deschide (in semialternanta pozitva a tensiunii u) curentul prin sarcina creste mai lent de cat printr-o sarcina rezistiva, inductanta introduce inertie in functionarea schemei, referitor la variatia de curent. Cand, dupa o semiperioada dioda tinde sa se blocheze si sa anuleze curentul prin circuit, in inductanta apare o tensiune contraelectromotoare e (cu sensul indicat prin semnele (+) (-) in figura) care mentine dioda in conductie pana cand intreaga energie acumulata in campul magnetic al bobinei este consumata. Pulsul de curent prin sarcina are o forma care difera de tensiunea aplicata si dureaza un interval de timp 0 mai mare decat semiperioada in intervalul de timp in care curentul prin sarcina provine din energia acumulata in campul magnetic al bobinei, o parte din aceasta energie se consuma in circuit, iar o alta parte este retrocedata retelei de alimentare. Inductanta din circuitul de sarcina poate apartine consumatorului (motoare de curent continuu, retele, etc.) sau poate fi introdusa prin prelungirea pulsului de curent in scopul netezirii acestuia.

Fig. 5. redresor monofaza monoalternanta cu sarcina RL: a – schema electrica; b – forma de unda pentru curent si tensiune

2.4.Redresorul monofazat dubla alternanta cu sarcina RL Forme de unde mult mai apropiate de cele continue, atat pentru curentul prin sarcina cat si pentru tensiunea pe sarcina, se pot obtine daca in cazul unei sarcini RL se recurge la redresarea ambelor alternante ale tensiunii de retea. Schema care se utilizeaza in acest scop este reprezentata in fig 6a formele de unda corespunzatoare acestui redresor este redata in fig 6b.In semialternanta in care conduce dioda D1 la cresterea tensiunii de retea corespunde o 10

crestere a curentului prin sarcina.cand tensiunea incepe sa scada, curentul tinde si el sa se reduca dar prin mecanismulamintit, mentine o valoare suficient de mare chiar in momentul in care tensiunea de retea se anuleaza si exista o tendinta ca dioda D1 sa se blocheze. In clipa in care tensiunea pe anodul diodei D1 devine negativa (fata de punctul median al secundarului transformatorului) tensiunea pe anodul diodei D2 devine pozitiva. Aceasta tensiune, cu concursul tensiunii contraelectromotoare (care se tinde sa mentina dioda D1 in conductie) asigura deschiderea diodei D2, dupa care procesul se repeta. In felul acesta la fiecare trecere prin 0 a tensiunii de retea, conductia trece de la o dioda la alta, fara ca prin sarcina curentul sa se mai anuleze. Forma de unda a curentului este foarte apropiata de cea continua.

Fig. 6. redresor monofaza dubla alternanta cu sarcina RL: a – schema electrica; b – forma de unda pentru curent si tensiune

2.5.Redresorul monofaza monoalternanta cu sarcina RC Dupa cum sa vazut in cazul redresoarelor cu sarcina RL, elementele capabile sa acumuleze energie electrica (in redresoarele precedente inductanta L) contribuie la imbunatatirea formei de unda a curentului redresat. In cazul redresoarelor cu sarcina RC, a carei schema electrica este reprezentata in fig. 7a, in paralel cu sarcina (rezistenta Rs) se conecteaza un condensator C. In fig. 7b este redat modul de variatie in timp a tensiunii din secundarul transformatorului, u(t)=Umsint. Deoarece condensatorul C se afla in paralel cu rezistenta de sarcina Rs , totdeauna tensiunea de pe acest condensator este egala cu tensiunea pe sarcina uc(t)=us(t)=Rsis(t), prin urmare graficele reprezentand variatia in timp a tensiunii pe condensator si a tensiunii pe sarcina sunt identice, iar graficul curentului prin sarcina is(t) are aceeasi latura (is=us/ Rs), motiv pentru care in fig. 7b nu a mai fost reprodus.

11

Fie

u 2 tensiunea de pe condensator (foarte apropiata de valoarea tensiunii de alimentare U2 

Um) in momentul de timp

t 2 , moment de timp dupa care tensiunea de alimentare u(t) devine

mai mica decat tensiunea de pe condensator. Dupa acest timp dioda D se blocheaza deoarece tensiunea de pe catodul sau (uc pozitiva) este mai mare decat tensiunea de pe anod, dioda fiind astfel polarizata invers. Dupa cum se stie sarcina acumuleaza pe armaturile unui condensator C, atunci cand intre armaturile acestuia se afla diferenta de potential U, este data de relatia Q=CU. Se deduce atunci sarcina acumulata pe condensator in momentul de timp t2: Q2=CU2 Dupa blocarea diodei grupului (Rs, C) este decuplat de la transformator si reprezinta un circuit electric independent. Deoarece la bornele rezistentei exista o tensiune (uc) prin rezistenta va circula un curent is= uc/Rs, iar prin efect electrocaloric in rezistenta Rs se va consuma energie, in dauna energieiacumulate in campul electric al condensatorului. Cu scurgerea timpului cantitatea de energie consumata va fi din ce in ce mai mare, iar rezerva de energie din condensator se va reduce din ce in ce mai mult. Cu alte cuvinte existand un curent de descarcare (is) sarcina de pe condensator va scadea si odata cu ea se va reduce si tensiunea de pe condensator. Descarcarea condensatorului continua pana in momentul de timp t3 in care tensiunea de alimentare u(t) devine egala cu tensiunea de pe condensator. Fie U1 valoarea tensiunii de pe condensator in momentul de timp t3. In consecinta sarcina de pe condensator in acest moment de timp va fi: Q1=CU1 Intre intervale de timp t2 si t3 condensatorul se descarca de la tensiunea U2 la tensiunea U1si pierde din sarcina sa o cantitate:  Q=Q2-Q1=C(U2-U1)=C  U;  U=U2-U1 Dupa momentul de timp t3 dioda se inchide si prin ea circula un plus de curent reprezentat hasurat in figura 7b. O parte din acest curent (ic din fig 7a) contribuie la reincarcarea condensatorului cu cantitatea de sarcina pe care a pierdut-o,  Q , iar o alta parte se inchide prin sarcina, asigurand curent prin aceasta in intervalul de timp in care condensatorul se incarca (acumuleaza energie). Procesul de incarcare continua pana in momentul de timp t4, in care sarcina pe condensator devine egala cu U2. dupa momentul de timp t4 fenomenele se deruleaza intocmai ca dupa momentul de timp t2. Se remarca echivalenta momentelor de timp t4 si t2 respectiv t3 si t1. Dupa cum se observa, dioda conduce un interval de timp 20 (egal cu t2- t1, t4- t3). Acest interval de timp este de regula foarte mic, neglijabil fata de perioada tensiunii alternative de retea, dar pe durata sa curentul prin dioda este foarte mare.

12

Acest curent in intervalul de timp foarte mic 20, trebuie sa reincarce condensatorul cu cantitatea de sarcina pe care acesta o pierde intr-un interval mult mai mare (t3- t2  20), sub influenta curentului de descărcare prin sarcina is. Dupa cum se observa din fig. 7b forma de unda a tensiunii redresate (curentului redresat) se apropie de cea continua , mai mult decât pentru oricare din tipurile de redresoare precedente. Fie U0 componenta continua a tensiunii redresate si I0 componenta continua a curentului redresat (I0= U0\R8). Tensiunea U0 se plaseaza aproximativ, la jumatatea intervalului dintre U2 si U1 , prin urmare U0=(U1+U2) /2. In intervalele de timp in care curentul de descarcare a redresorului este mai mare decat valoarea medie (continua) a curentului prin sarcina (I0), condensatorul se descarca ceva mai repede iar in intervalul de timp in care curentul de descarcare este mai mic decat valoarea medie, condensatorul se descarca ceva mai incet decat s-ar descarca la un curent egal cu valorea medie. In consecinta se poate presupune ca intervalul t2: t3 condensatorul se descarca aproximativ sub curent constant, egal cu valorea medie a curentului prin sarcina . In aceste conditii sarcina pierduta de condensator prin descarcare va fi:  Q = I0(t3 - t2)~I0T

Fig. 7. redresor monofaza monoalternanta cu sarcina RC: a – schema electrica; b – forme de unda pentru curenti si tensiunii; c – caracteristica externa 2.6.Redresorul monofaza dubla alternanta cu sarcina RC Acest redresor se bucura de cea mai larga utilizare in practica . In continuare pentru puteri medii , formele de unda ale tensiunii pe sarcina si curentului prin sarcina se apropie foarte mult de cele continue . Ca si redresorul monofaza dubla alternanta cu sarcina rezistiva ,

13

se poate realiza in doua variante: cu transformator cu priza mediana in secundarul transformatorului si cu punte de diode . Avand in vedere identitatea dintre cele doua variante , in cele ce urmeaza se v-a prezenta redresorul cu transformator cu priza mediana in secundar. Schema electrica a acestui redresor este reprezentata in fig. 8a . Modul de functionare rezulta din fig. 8b si este asemanator cu cel din cazul redresorului monoalternanta , cu deosebirea ca dupa momentul de timp t2, cand dioda D1se blocheaza si condensatorul tinde sa se descarce dupa curba 2-1'-1" (punctul 1" ar corespunde punctului 3 din fig. 7b) procesul de descarcare este intrerupt in momentul t'1. In semialternanta negativa

u 1 (t) apare semialternanta negativa a tensiunii u2 (t) , iar in

momentul t'1 aceasta tensiune devine mai mare decat tensiunea de pe condensator (sarcina) , ceea ce conduce la deblocarea diodei D2si la un nou ciclu de incarcare a condensatorului C. Se observa ca forma de unda este mult mai buna decat in cadrul redresorului monoalternanta , consecinta fireasca a faptului ca frecventa pulsurilor de curent de incarcare a condensatorului s-a dublat, iar timpul de descarcare a condensatorului s-a redus cu mai mult de jumatate . Daca in cazul redresorului monoalternanta periodicitatea pulsurilor de curent si a pulsatilor tensiunii redresate era caracterizata prin perioada T in cazul redresarii dubla alternanta, aceasta periodicitate este caracterizata prin T/2. In incheiere , se sublineaza faptul ca atat in fig. 8b cat si in fig.7b , curba de variatii a tensiunii pe condensator, in intervalul de timp t1/t2se plaseaza sub curba de variatie a tensiunii u(t). Diferenta dintre aceste doua tensiuni reprezinta caderea de tensiune de pe dioda , adica tensiunea de polarizare in sens direct a diodei, datorita careia prin dioda circula pulsurile de curent de incarcare a condensatorului.

Fig. 8. redresorul monofaza dubla alternanta cu sarcina RC: a – schema electrica; b – forme de unda pentru curenti si tensiuni. 14

CAPITOLUL III REDRESOARE MONOFAZATE COMANDATE Redresoarele semicomandate si cele comandate asigura la ieşire o tensiune continua reglabila. Principala utilizare a acestor redresoare este reglarea turaţiei motoarelor de c.c. prin redresoarelor fie in indus fie incircuitul de excitaţie al motoarelor de c.c. In cazul conectăriiredresorului in indusul motorului, turaţia se reglează prin variaţia tensiunii produsa de redresor situraţia variază in acelaşi sens cu variaţia tensiunii de comanda. La conectarea redresorului in circuitulde excitaţie al motorului turaţia se reglează prin metoda fluxului de excitaţie si turaţia variază in sensinvers cu variaţia tensiunii de comanda. Cu toate ca redresoarele comandate sunt mai scumpe fata de cele semicomandate ele se utilizează mai mult deoarece pot asigura si frânarea cu recuperare deenergie in cazul motoarelor ce functioneaza in ambele sensuri de rotaţie Comutaţia directa a tiristoarelor din cadrul redresoarelor se face prin aplicarea unui impuls decomanda in circuitul poarta-catod atunci când tiristorul este polarizat direct de circuitul de forţa. Astfel prin controlul momentului amorsării pe durata polarizării directe se obţine un reglaj continuual tensiunii de ieşire. Aceasta metoda se numeşte comanda in faza a tiristoarelor. Comutaţia inversa a tiristoarelor se face prin micşorarea curentului prin circuit sub valoareacurentului de menţinere sau prin aplicarea unei tensiuni inverse. Tipuri de redresoare : - redresoare monofazate comandate cu tiristoare - redresor comandat cu punct median -redresor comandat in punte 3.1.Redresoare monofazate comandate cu tiristoare Daca in schemele de redresare anterioare se inlocuiesc diodele cu dispozitive comandate (tiristoare) se obtin redresoare comandate. In fig. 9a este prezentat un redresor monofazat monoalternanta cu tiristoare cu sarcina rezistiva, iar in fig. 9b, formele de unda ce caracterizeaza functionarea acestuia . Se observa prezenta dispozitivului de comanda pe poarta (DCP) ,care furnizeaza impulsuri de comanda conform celor din fig. 9b. Impulsurile de comanda sunt sincrone cu trecerile prin zero ale tensiunii de alimentare a redresorului si defazate cu un unghi de comand



(alfa). In timpul alternantei pozitive a tensiunii de

alimentare tiristorul este polarizat in sens direct. La aplicarea impulsului de comanda ip, 15

tiristorul se deschide si curentul circula prin rezistenta de sarcina pana la blocarea acestuia , adica pana la  t= 180° , cand tensiunea de alimentare se anuleaza, urmand polarizarea inversa a tiristorului.

Fig. 9. redresor comandat cu tiristor: a – schema electrica; b – schema tensiunii redresate cand impulsurile se aplica cu defazajul

 fata de semnalul de intrare. 3.2.Redresor comandat cu punct median (dubla alternanta) In aceasta schema si in continuare nu am mai figurat dispozitivele de comanda pe poarta (DCP). Tiristoarele T1, si T2, la primirea comenzilor de amorsare in timpul alternantelor, tensiunii de alimentare , care polarizeaza in sens direct tiristorul respectiv, se deschid alternativ . Astfel , in cazul nostru , se comanda initial T1 care conduce in prima alternanta in intervalul ( 180-  ). La  t=180°, curentul anodic al tiristorului se anuleaza , iar in continuare tiristorul se polarizeaza invers. T2conduce in cea de a doua alternanta, care il polarizeaza in sens direct s.a.m.d.

Fig. 10. redresor monofazat dubla alternanta cu priza mediana, comandat cu tiristoare: a – schema; b – formele de unda. 16

3.3.Redresorul comandat in punte Daca se comanda initial simultan grupul de tiristoare T1 - T3, care sunt polarizate in sens direct in prima alternanta considerata, aceasta intra in conductie , unghiul de conductie este (180-  ). In continuare se comanda grupul T2si T4, prin care se inchide curentul de sarcina in cea de a doua alternanta s.a.m.d. Dupa cum se observa din caracteristicile de reglare , valoarea medie a tensiunii redresate este dependenta de unghiul de comanda

 . Tensiunea medie se poate regla teoretic in limitele 0-

U  0 , practic aceasta gama de reglare este mai redusa avand in vedere faptul ca tiristorul intra in conductie numai daca curentul anodic este mai mare decat curentul de mentinere si se blocheaza inainte ca tensiunea de alimentare sa se anuleze, ceea ce corespunde scaderii curentului anodic sub valoarea sa de mentinere. Redresoarele comandate cu tiristoare , datorita modului suplu de reglare a tensiunii redresate, au o arie larga de utilizare in alimentarea instalatilor si circuitelor electronice, a motoarelor de curent continuu cu turatie variabila etc.

Fig. 11. redresorul monofazat dubla alternanta in punte, comandat cu tiristoare: a – schema; b – formele de unda.

17

CAPITOLUL IV REDRESOARE TRIFAZATE 4.1. Circuite trifazate Circuitele trifazate prezintă una din modificaţiile circuitelor polifazate. Fie că trei bobine axele cărora sînt deplasate una faţă de alta cu 1200 sunt rotite într-un cîmp magnetic omogen cu viteza unghiulară ω. În aşa sistem apare forţa electromotoare trifazată. Fiecare bobină în parte prezintă un generator de curent sinusoidal cu T.E.M.

Bobina B diferă de bobina A doar prin faptul, că ea este plasată în spaţiu faţă de bobina A cu 1200. Respectiv în ea apare aceeaşi T.E.M. ca şi în bobina A cu o întîrziere în timp (fig.12) destulă pentru ca bobinaB să ocupe locul bobinei A.

Fig. 12 18

Unei perioade T îi corespund 3600 (2π). Respectiv 1200 corespunde perioadei de timp T/3. Rezultă:

Pentru bobina C T.E.M. va întîrzia cu 2T/3. Rezultă:

Generatorul trifazat real diferă de modelul prezentat mai sus prin faptul că bobinele nu sunt staţionare iar cîmpul magnetic este excitat de rotor. O particularitate a sistemului trifazat simetric este că suma valorilor instantanee a T.E.M. în orice moment de timp este egală cu zero:

Consecutivitatea fazelor prezentată este numită directă.Este suficient să schimbăm două faze cu locul şi obţinem consecutivitatea inversă a fazelor. În realitate, consecutivitatea fazelor dirijează direcţia de rotaţie pentru motoarele trifazate. Circuiteletrifazate pot fi conectate prin două metode: în stea şi în triunghi. 4.2. Conectarea în stea Conectarea în stea se obţine dacă capetele fazelor generatorului sunt conectate într-un nod comun, iar începutul lor este conectat la sarcina ce formează o stea de rezistoare (fig.13). Trei fire se conectează într-un singur punct numit neutru (N). La conectarea în stea fazele generatorului sunt serie cu fazele sarcinii. Din aceste considerente curenţii liniari (curenţii în liniile de legătură a energiei electrice) reprezintă concomitent şi curenţii fazelor (curenţii din fazele generatorului şi sarcinii):

Tensiunea dintre faza iniţială şi punctul neutru este numită tensiune de fază a sursei, iar tensiunea dintre fazele iniţiale ale generatorului– tensiune liniară:

La cuplarea în stea putem considera potenţialul neutru egal cu zero( φN = 0) . În care caz potenţialele fazelor iniţiale vor fi echivalente cu tensiunile de fază: 19

iar tensiunile liniare

Fig.13 În fig. 13 este prezentată diagrama vectorială . Rezultă că la sursa simetrică steaua tensiunilor liniare diferă în poziţie de steaua tensiunilor de fază cu 30 0, iar tensiunea liniară este de 1,3 = 1,73 ori mai mare decît tensiunea de fază. La atare conexiune avem posibilitatea de a utiliza două tensiuni –tensiunea de fază şi tensiunea liniară. De exemplu în reţeaua trifazată cu tensiune liniară 380V putem folosi tensiunea de fază:



Subliniem că tensiunea pe fiecare fază a sarcinii, precum şi curenţii fazelor, nu formează în realitate un sistem simetric din cauză că sarcinile nu pot fi absolut echivalente. 20

Fig.14

4.3. Redresorul trifazat cu punct median Schema conexiunii este dată în fig. 15, iar principalele forme de undă sunt prezentate în fig. 16.

Fig.15 Uneori se mai utilizează pentru această conexiune şi denumirea de schemă redresoare în stea sau schemă în trei pulsuri cu punct median.Funcţionarea sistemului poate fi explicată ca funcţionarea schemei redresoare monoalternanţă cu un număr arbitrar de faze. În orice moment de tip funcţionează o singură fază care posedă potenţial pozitiv faţă de punctul nul al înfăşurărilor transformatorului. Curentul circulă prin dioda fiecărei faze de parcursul a 1/m porţiuni din perioada curentului redresat. 21

Alternanţa fazelor redresoare corespunde ordinii după care variază faza secundarului transformatorului. Curentul redresat prezintă suma curenţilor fazelor ce funcţionează rînd la rînd şi corespunde cu înfăşurările f.e.m. a fazelor transformatorului de putere. Componentele constante ale tensiunii şi curentului prin sarcină sunt egale respectiv cu

Relaţiile de mai sus indică că pentru aceeaşi valoare a tensiunii U2, pe secundarul transformatorului de putere, putem obţine diferite valori ale tensiunii U0. Atunci este necesar de a analiza cîte faze putem utiliza pentru a obţine un regim optim de funcţionare a redresorului. Utilizînd relaţiile obţinem datele indicate în Tabelul 1.1.

Dacă numărul fazelor tinde spre infinit U0 / U2

1.41 . Rezultă că nu are sens de a utiliza un

număr extrem de mare a fazelor, deoarece începînd cu m=6 schema este foarte complicată, iar relaţia U0/U2 rămîne constantă. Din aceste considerente, practic se limitează la 3 faze.

22

Fig.16 Un neajuns al schemei este apariţia fluxului de magnetizare al transformatorului, format de componenta continuă a curentului ce circulă prin sarcină. Fluxul de magnetizare posedă una şi aceeaşi direcţie în toate înfăşurările şi este scurcircuitat prin aer cu corpul transformatorului. Aceasta provoacă pierderi de energie. 4.4. Redresorul trifazat în punte Schema conţine un transformator trifazat, şase diode redresoare şi sarcina (fig.17). În orice moment de timp curentul circulă prin două diode redresoare,rezistenţa sarcinii şi înfăşurările a două faze. De exemplu, în perioada de timp egală cu 1/6 din perioada curentului redresat fig. concomitent funcţionează diodele VD2-VD3 şi apoi VD2-VD5.

Fig.17 23

Analogic schemei precedente putem calcula parametrii de bază ai schemei redresoare pentru m = 6: componenta constantă a curentului

componenta constantă a tensiunii

24

CAPITOLUL V MASURI DE SECURITATEA MUNCII, PREVENIREA SI STINGEREA INCENDIILOR SI PROTECTIA MEDIULUI IN INSTALATII ELECTRICE

5.1. Masuri generale de securitatea muncii Pentru evitarea accidentelor prin electrocutare, este necesară eliminarea posibilităţii de trecere a unui curent periculos prin corpul omului. Măsurile, amenajările şi mijloacele de protecţie trebuie să fie cunoscute de către tot personalul muncitor din toate domeniile de activitate. Principalele măsuri de prevenire a electrocutării la locurile de munca sunt : Asigurarea inaccesibilităţii elementelor care fac parte din circuitele electrice şi care se realizează prin : - amplasarea conductelor electrice, chiar izolate, precum şi a unor echipamente electrice, la o înălţime inaccesibilă pentru om. Astfel, normele prevăd ca înălţimea minimă la care se pozează orice fel de conductor electric să fie de 4 m, la traversarea părţilor carosabile de 6 m, iar acolo unde se manipulează materiale sau piese cu un gabarit mai mare această înălţime să depăşească cu 2-2,5 m gabaritele respective ; - izolarea electrică a conductoarelor ; - folosirea carcaselor de protecţie legate la pământ ; - îngrădirea cu plase metalice sau cu tăblii perforate, respectându-se distanţa impusă până la elementele sub tensiune. La utilizarea uneltelor şi lămpilor portative alimentate electric, sunt obligatorii : - verificarea atentă a uneltei, a izolaţiei şi a fixării sculei înainte de începerea lucrului ; - evitarea răsucirii sau a încolăcirii cablului de alimentare în timpul lucrului şi a deplasării muncitorului, pentru menţinerea bunei stări a izolaţiei ; - menajarea cablului de legătură în timpul mutării uneltei dintr-un loc de muncă în altul, pentru a nu fi solicitat prin întindere sau răsucire ; unealta nu va fi purtată ţinându-se de acest cablu ; - evitarea trecerii cablului de alimentare peste drumurile de acces şi în locurile de depozitare a materialelor (dacă acest lucru nu poate fi evitat, cablul va fi protejat prin îngropare, acoperire cu scânduri sau suspendare) ;

25

- interzicerea reparării sau remedierii defectelor în timpul funcţionării motorului sau lăsarea fără supraveghere a uneltei conectate la reţeaua electrică ; Folosirea mijloacelor individuale de protecţie şi mijloacelor de avertizare. Mijloacele de protecţie individuală se întrebuinţează de către electricieni pentru prevenirea electrocutării prin atingere directă şi pot fi împărţite în două categorii : principale şi auxiliare. Mijloacele principale de protecţie constau din : tije electroizolante, cleşti izolanţi şi scule cu mânere izolante. Izolaţia acestor mijloace suportă tensiunea de regim a instalaţiei în condiţii sigure ; cu ajutorul lor este permisă atingerea parţilor conducătoare de curent aflate sub tensiune. Mijloacele auxiliare de protecţie constau din : echipament de protecţie (mănuşi, cizme, galoşi electroizolanţi), covoraşe de cauciuc, platforme şi grătare cu picioruşe electroizolante din porţelan etc. Aceste mijloace nu pot realiza însa singure securitatea împotriva electrocutărilor. Întotdeauna este necesară folosirea simultană cel puţin a unui mijloc principal şi a unuia auxiliar. Mijloacele de avertizare constau din plăci avertizoare, indicatoare de securitate (stabilite prin standarde şi care conţin indicaţii de atenţionare), îngrădiri provizorii prevăzute şi cu plăcuţe etc. Acestea nu izolează, ci folosesc numai pentru avertizarea muncitorilor sau a persoanelor care se apropie de punctele de lucru periculoase. Deconectarea automată în cazul apariţiei unei tensiuni de atingere periculoase sau a unor scurgeri de curent periculoase. Se aplică mai ales la instalaţiile electrice care funcţionează cu punctul neutru al sursei de alimentare izolat faza de pământ. Întrerupătorul automat cu protecţie la curenţi de defect este destinat prevenirii electrocutării prin atingere indirectă. Menţionând faptul ca un curent de defect de 300-500 A poate deveni, în anumite condiţii, un factor provocator de incendii, aparatul prezentat asigură protecţia şi împotriva acestui pericol. Întrerupătorul este prevăzut cu carcase izolante, şi este echipat cu declanşatoare termice, electromagnetice şi releu de protecţie la curenţi de defect. Izolarea suplimentară de protecţie constă în executarea unei izolări suplimentare faţă de izolarea obişnuită de lucru, dar care nu trebuie să reducă calităţile mecanice şi electrice impuse izolării de lucru. Izolarea suplimentară de protecţie se poate realiza prin : - aplicarea unei izolări suplimentare între izolaţia obişnuită de lucru şi elementele bune conducătoare de electricitate ale utilajului ; 26

- aplicarea unei izolaţii exterioare pe carcasa utilajului electric ; - izolarea amplasamentului muncitorului faţă de pământ. 5.2.Prevenirea şi stingerea incendiilor la instalatiile electrice Instalatia electrică ca sursă de incendii Instalatia electrică aleasă corespunzător sarcinii nu poate fi sursă de incendii decât în cazurile când schema de alimentare cu energie electrică nu a fost dimensionatea corespunzător. Dacă conductoarele de alimentare au secţiuni prea mici, se pot încălzi până ia foc izolaţia, putând provoca incendii. Dacă schema de alimentare nu a fost prevăzută cu protecţie corespunzătoare (siguranţe fuzibile, relee de supracurent şi relee termice de suprasarcină) şi a apărut un d (scurtcircuit) sau o suprasarcină de durată, instalatia poate lua foc Modul de acţionare în cazul apariţiei incendiilor la instalatiile electrice Prima măsură este de a se scoate de sub tensiune instalatia apoi, dacă nu s-a înlăturat pericolul de incendiu, se trece la stingerea incendiului folosind stingătoare cu praf şi C02. Se pot utiliza şi stingătoare cu spumă C02 şi chiar, jeturi de apă. 5.3.Norme de protectia mediului Prezenţa componentelor periculoase în echipamentele electrice şi electronice (EEE) reprezintã o problemã importantã în faza de gestionare a deşeurilor, iar reciclarea DEEE nu se realizeazã la un nivel suficient. Colectarea selectivã este condiţia prealabilã pentru a asigura tratarea specificã şi reciclarea DEEE şi este necesarã pentru atingerea nivelului ales de protecţie a sãnãtãţii umane şi a mediului. Tratarea selectivã a materiilor şi componentelor deşeurilor de echipamente electrice şi electronice Se impune îndepãrtarea cel puþin a urmãtoarelor substanţe, preparate şi componente din orice deşeu de echipamente electrice şi electronice care face obiectul unei colectãri selective: – condensatoarele care conţin policlorobifenil (PCB), în conformitate cu Directiva Consiliului 96/59/CE din 16 septembrie 1996 privind eliminarea bifenililor policloruraţi şi a terfenililor policloruraţi (PCB/PCT)1; – componentele care conţin mercur, precum întrerupãtoarele sau lãmpile cu retroiluminare; – bateriile; – plãcile de circuit imprimat ale telefoanelor mobile, în general, şi alte dispozitive, dacã suprafaţa plãcii de circuit imprimat este mai mare de 10 cm2; – cartuşele de toner, lichid sau sub formã de pastã, precum şi tonerele de culoare; 27

– materialele plastice care conţin materiale bromurate nepropagatoare de flacãrã; – deşeurile de azbest şi componentele care conţin azbest; – tuburile catodice; – clorofluorocarburile (CFC), hidroclorofluorocarburile (HCFC) sau hidrofluorocarburile (HFC), hidrocarburile (HC); – lãmpile cu descãrcare în gaze; – ecranele cu cristale lichide (împreunã cu carcasa lor, dacã este cazul) cu o suprafaţã mai mare de 100 cm2 şi toate ecranele retroiluminate cu lãmpi de gaz cu descãrcare; – cablurile electrice externe; – componentele care conţin fibre ceramice refractare – componentele care conþin substanţe radioactive, cu excepţia componentelor care nu depãşesc în cantitate valorile de scutire stabilite în art. 3 din Directiva Consiliului 96/29/Euratom din 13 mai 1996 de stabilire a normelor de securitate de bazã privind protecţia sãnãtãţii lucrãtorilor şi a populaţiei împotriva pericolelor prezentate de radiaţiile ionizante şi în anexa la directiva respectivã; – condensatorii electrolitici care conţin substanţe periculoase (înãlţime > 25 mm, diametru > 25 mm sau volum similar în mod proporţional). Aceste substanţe, preparate şi componente sunt eliminate sau valorificate în conformitate cu art. 4 din Directiva Consiliului 75/442/CEE. 2. Componentele urmãtoare ale DEEE care fac obiectul unei colectãri selective trebuie sã fie tratate în felul urmãtor: – tuburile catodice: se îndepãrteazã învelişul fluorescent, – echipamentele ce conţin gaze care epuizeazã stratul de ozon sau care prezintã un potenţial de încãlzire globalã a climei (PIGC) mai mare de 15, precum cele din spume sau din circuitele de refrigerare: gazele se extrag şi se trateazã în mod corespunzãtor. Gazele care epuizeazã stratul de ozon se trateazã în conformitate cu Regulamentul Parlamentului European ºi al Consiliului (CE) nr. 2037/2000 din 29 iunie 2000 privind substanþele care diminueazã stratul de ozon1. – lãmpile de gaz cu descãrcare: se îndepãrteazã mercurul.

28

BIBLIOGRAFIE 1.R. Dromereschi, V. Gavril, L. Ionescu – Instalatii electrice; 2. Sabina Hîlohi, Mihai Popescu, Traian Cănescu, Constanţiu Popescu, Dragoş Simulescu, Mihai Huhulescu, Alexandru Iulian Stan - Instalaţii şi echipamente - Tehnologia meseriei, Manual pentru licee industriale clasele a IX-a şi a X-a - domeniile de activitate electrotehnică şi electronică, mine, petrol, metalurgie, construcţii-montaj, transporturi, gospodărirea apelor şi şcoli profesionale, anii I şi II, Editura Didactică şi Pedagogică R.A., Bucureşti, 1993; 3.Niculae Mira, Constantin Neguş - Instalaţii şi echipamente - Tehnologia meseriei, Manual pentru clasele a Xl-a şi a XII-a licee industriale şi de matematică-fîzică cu profilurile de electrotehnică şi electronică, mine, petrol, metalurgie, construcţii-montaj, transporturi, gospodărirea apelor şi şcoli profesionale, Editura Didactică şi Pedagogică R.A., Bucureşti, 1995; 4.Alexandru Iulian Stan, Traian Cănescu, Mihai Huhulescu, Constanţiu Popescu, Dragoş Simulescu - Aparate, echipamente şi instalaţii de electronică industrială – Tehnologia Meseriei - Manual pentru clasele a IX-a şi a X-a, licee industriale şi şcoli profesionale, meserii din domeniile : electrotehnică şi electronică, mine, metalurgie, energetică, chimie industriale, materiale de construcţii, transporturi şi industrie alimentară, Editura Didactică şi Pedagogică

29