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Università “Federico II” di Napoli – Dipartimento di Ingegneria Elettronica e delle TelecomunicazioniUnità di Ingegneria Biomedica - Via Claudio, 21 - 80125 Napolitel: ++39 081 5938522 fax: ++39 081 7683804 E-mail: [email protected]
(a) Raddrizzatore trifase ad una semionda.
(b) Tensione rispetto al neutro
(c) Corrente di carico
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La corrente di carico è pari al triplo della corrente media di un diodo, ovvero:
3/
3/
827,0)(
cos
2
3
Rtd
R
tEI mm
dc Scrivendo:
rmsmdcdc EERIE 17,1827,0 si ottiene una relazione tra la tensione continua in uscita e il valore efficace della tensione del trasformatore necessaria a produrla, sempre nell’ipotesi ideale che sia nulla la caduta sul diodo e nulla la reattanza del trasformatore
Raddrizzatore trifase ad una semionda: (a) corrente nel carico e nel diodo, (b) corrente e tensione del diodo
L’ondulazione avrà una frequenza fondamentale tripla della frequenza di alimentazione. Si può determinare la grandezza dell’ondulazione valutando Irms :
R
Etd
R
tEI mm
rms
838,0)(
cos
2
3 3/
3/ 2
22
L’ondulazione è data da :
%%% 171)827,0
838,0(1001)(100 22
dc
rms
I
I
Si avrà la tensione inversa di picco quando la massima tensione si presenta su un diodo interdetto.
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Impulsi di corrente nel carico resistivo di un raddrizzatore ad m fasi
Circuiti raddrizzatori ad m fasiCircuiti raddrizzatori ad m fasi
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Per un raddrizzatore ideale, con carico ohmico, si può dare un’espressione generale per la Idc:
m
m
mm
dc msen
m
R
Etd
R
tEmI
/
/)(
cos
2
Essendo Edc=IdcR si ha :m
senm
E
E
m
dc
ed i valori di questo rapporto si possono valutare in termini di m, il che mostra che Edc aumenta con il numero di fasi, sebbene l’incremento non sia grande per m maggiore di 6.
Il valore efficace della corrente per diodo vale :
)cos(2
1)(
cos
2
1 /
/ 2
22
mmsen
mR
Etd
R
tEI m
m
m
m
rms
ed il volare efficace della corrente nel carico con m impulsi per ciclo è m volte maggiore del valore precedentemente indicato. Il fattore di ondulazione per la corrente di carico vale
1)]/()/[(
)]/cos()/()/([(2/(%100%1001
2
2
msenm
mmsenmm
I
I
dc
rms
I valori del fattore di ondulazione calcolati sono :
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Fattore di utilizzazione dei trasformatoriFattore di utilizzazione dei trasformatori
)cos(2
1
2 mmsen
mR
EEmSVA mm
totale
La potenza continua è data
da Idc2R, per cui si ricava
msen
m
R
EP m
dc
22
2
)( Ne segue che il fattore di utilizzazione secondario (SUF) è:
)]/cos()/()/[(
)]/()/[(2 2
mmsenm
msenmSUF
(a) Raddrizzatore esafase. (b) Corrente nel carico e tensione rispetto al neutro. (c) Corrente e tensione su uno dei diodi
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Dal calcolo del fattore di utilizzazione secondario in funzione di m, si ottengono i seguenti valori tabellati:
Si può osservare che il massimo in corrispondenza di m=2,7 e cioè da un punto di vista più pratico in corrispondenza di m=3, ovvero per 2/m =120°. Ne segue che vengono frequentemente impiegati circuiti a stella trifase per ottenere angoli di conduzione di 120° , con le opportune modifiche onde evitare la saturazione del nucleo, come l’avvolgimento zig-zag, il doppia stella ed i circuiti ramificati che verranno studiati in seguito. Nei circuiti collegati a stella, in cui la componente continua è bilanciata, due fasi secondarie sono alimentate da una sola fase primaria. Il valore efficace della corrente nell’avvolgimento primario è dato da :
)cos(2
12
mmsen
mR
EI m
rms
ponendo 1:1 il rapporto di trasformazione delle tensioni. Se il circuito impiega p fasi primarie, per il primario il prodotto tensione-corrente (PVA), è :
)cos(2
12
mmsen
mR
pEPVA
m
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Il fattore di utilizzazione primario (PUF) allora risulta :
SUFp
m
mmsenm
msenm
p
mPUF
2)]/cos()/(/[
)/(/2 2
La presenza del fattore 1/2 è dovuta all’uso di un fase primaria per alimentare due fasi secondarie formanti angolo di 180°. La tavola che sugue fornisce un quadro riassuntivo della caratteristiche dei circuiti di questo tipo.
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Il circuito a ponte trifaseIl circuito a ponte trifase
(a) Raddrizzatore trifase a ponte ovvero ad onda intera.
(b) Tensione rispetto al neutro e corrente di carico
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(a) Raddrizzatore esafase a doppio Y.
(b) Forma d’onda della corrente nei diodi
(c) Corrente di carico e tensione interfase
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(a) Esafase parallelo a doppi Y.
(b) Triplo esafase con connessione diametrale per conduzione di 180°
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(a) Connessione trifase a zig-zag.
(b) Raddrizzatore esafase ramificato
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Voltage regulatorsVoltage regulators
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Block diagram of series voltage regulatorBlock diagram of series voltage regulator
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StabilizzazioneStabilizzazionePoiché la tensione di uscita continua Vo dipende dalla tensione continua Vi d’ingresso non stabilizzata, dalla corrente di carico Il e dalla temperatura T, la variazione Vo della tensione d’uscita di un alimentatore può essere espressa da
oppure
I tre coefficienti sono definiti come
fattore di stabilità:
resistenza di uscita:
coefficiente di temperatura:
Minore è il valore dei tre coefficienti, migliore è la stabilizzazione dell’alimentatore. La variazione Vi può essere dovuta alla variazione della tensione alternata di rete o a un filtraggio insufficiente
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Alimentatore stabilizzatoAlimentatore stabilizzato
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Alimentatore stabilizzato a transistori. Q1 è il Alimentatore stabilizzato a transistori. Q1 è il regolatore serie, Q2 è l’amplificatore di regolatore serie, Q2 è l’amplificatore di
errore e D è il diodo Zener di riferimentoerrore e D è il diodo Zener di riferimento
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Regolatore di tipo serieRegolatore di tipo serie
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Schema tipico di uno stabilizzatore di tipo Schema tipico di uno stabilizzatore di tipo serie con preregolatore e coppia Darlington serie con preregolatore e coppia Darlington
(Texas Instruments)(Texas Instruments)
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Transistorized series regulatorTransistorized series regulator