Les circuits redresseurs peuvent être monophasés ou multiphasés. La plupart des redresseurs de faible puissance pour les équipements domestiques sont monophasés, mais la rectification triphasée est très importante pour les applications industrielles et pour la transmission d’énergie en COURANT CONTINU (HVDC).
redresseurs monophasésmodifier
redressage demi-ondemodifier
dans la rectification demi-onde d’une alimentation monophasée, la moitié positive ou négative de l’onde CA est passée, tandis que l’autre moitié est bloquée., Mathématiquement, c’est une fonction pas à pas (pour passage positif, bloc négatif): passer positif correspond à la fonction rampe étant l’identité sur les entrées positives, bloquer négatif correspond à être nul sur les entrées négatives. Parce que seulement la moitié de la forme d’onde d’entrée atteint la sortie, la tension moyenne est inférieure. La rectification demi-onde nécessite une seule diode dans une alimentation monophasée, ou trois dans une alimentation triphasée., Les redresseurs produisent un courant continu unidirectionnel mais pulsant; les redresseurs demi-onde produisent beaucoup plus d’ondulation que les redresseurs pleine onde, et beaucoup plus de filtrage est nécessaire pour éliminer les harmoniques de la fréquence CA de la sortie.,v>Demi-ondes
Le pas de charge tension de sortie d’un idéal de demi-ondes pour un sinusoïdale de la tension d’entrée est:
V r m s = V p e a k 2 V d c = V p e a k π {\displaystyle {\begin{aligné}V_{\mathrm {rms} }&={\frac {V_{\mathrm {pic} }}{2}}\\V_{\mathrm {dc} }&={\frac {V_{\mathrm {pic} }}{\pi }}\end{aligné}}}
où:
Vcc, Vav – le DC ou moyenne tension de sortie, Vcrête, la valeur de crête de la phase de tensions d’entrée, Vrms, la moyenne quadratique (RMS) de la valeur de la tension de sortie.,
redresseur pleine onde
redresseur pleine onde, avec tube à vide ayant deux anodes.
un redresseur pleine onde convertit la totalité de la forme d’onde d’entrée en une forme de polarité constante (positive ou négative) à sa sortie. Mathématiquement, cela correspond à la fonction de valeur absolue. La rectification pleine onde convertit les deux polarités de la forme d’onde d’entrée en courant continu pulsé (courant continu) et donne une tension de sortie moyenne plus élevée., Deux diodes et un transformateur à taraudage central, ou quatre diodes dans une configuration de pont et toute source CA (y compris un transformateur sans taraud central), sont nécessaires. Les diodes semi – conductrices simples, les diodes doubles avec une cathode commune ou une anode commune et les ponts à quatre ou six diodes sont fabriqués en tant que composants simples.
redresseur en pont de Graetz: une rectification complète à l’aide de quatre diodes.,
pour le courant alternatif monophasé, si le transformateur est à taraudage central, deux diodes dos à dos (cathode à cathode ou anode à anode, selon la polarité de sortie requise) peuvent former un redresseur pleine onde. Deux fois plus de tours sont nécessaires sur le transformateur secondaire pour obtenir la même tension de sortie que pour un pont redresseur, mais la puissance nominale est inchangée.
redresseur pleine onde utilisant un transformateur de prise centrale et 2 diodes.,3fcbb794e7″>
Les tensions de sortie moyennes et RMS à vide d’un redresseur monophasé pleine onde idéal sont:
v d C = V a V = 2 π v p e a k π V r m s = V p e a k 2 {\displaystyle {\begin{aligned}V_{\mathrm {dc} }=v_{\mathrm {av} }&={\frac {2\cdot V_{\mathrm {Peak} }}{\Pi }}\\V_{\mathrm {RMS} }&={\frac {V_{\mathrm {Peak} }}{\sqrt {2}}}\End{aligned}}}
très commun double-diode redresseur tubes à vide contenus une seule cathode commune et deux anodes à l’intérieur d’une seule enveloppe, réalisant une rectification pleine onde avec une sortie positive., Le 5U4 et le 80/5Y3 (4 broches)/(octal) étaient des exemples populaires de cette configuration.
redresseurs triphasésmodifier
les redresseurs monophasés sont couramment utilisés pour les alimentations électriques des équipements domestiques. Cependant, pour la plupart des applications industrielles et de haute puissance, les circuits redresseurs triphasés sont la norme. Comme pour les redresseurs monophasés, les redresseurs triphasés peuvent prendre la forme d’un circuit demi-onde, d’un circuit pleine onde utilisant un transformateur à taraudage central ou d’un circuit en pont pleine onde.,
Les Thyristors sont couramment utilisés à la place des diodes pour créer un circuit capable de réguler la tension de sortie. De nombreux appareils qui fournissent du courant continu génèrent en fait un courant alternatif triphasé. Par exemple, un alternateur automobile contient six diodes, qui fonctionnent comme un redresseur pleine onde pour la charge de la batterie.,
circuit demi-onde triphasé
circuit redresseur demi-onde triphasé contrôlé utilisant des thyristors comme éléments de commutation, ignorant l’inductance d’alimentation
Un circuit demi-onde triphasé non contrôlé nécessite trois diodes, dont l’une est connectée à un circuit chaque phase. C’est le type de redresseur triphasé le plus simple, mais souffre d’une distorsion harmonique relativement élevée sur les connexions AC et DC., = 3 6 6 V V L N 2 π {\displaystyle V_{\mathrm {av} }={\frac {3\cdot {\sqrt {6}}\cdot v_{\mathrm {LN} }}{2\pi }}} ≈ 1,17 V V L n {\displaystyle V_{\mathrm {LN} }}
circuit triphasé, pleine onde utilisant un transformateur à taraudage centremodifier
si l’alimentation CA est alimentée via un transformateur à taraud central, un circuit redresseur avec des performances harmoniques améliorées peut être obtenu., Ce redresseur nécessite maintenant six diodes, une connectée à chaque extrémité de chaque enroulement secondaire du transformateur. Ce circuit a un nombre d’impulsions de six et, en effet, peut être considéré comme un circuit demi-onde à six phases.
avant que les dispositifs à semi-conducteurs ne soient disponibles, Le circuit demi-onde et le circuit pleine onde utilisant un transformateur à taraudage central étaient très couramment utilisés dans les redresseurs industriels utilisant des vannes à Arc au mercure. En effet, les trois ou six entrées D’alimentation en courant alternatif pouvaient être alimentées à un nombre correspondant d’électrodes d’anode sur un seul réservoir, partageant une cathode commune.,
avec l’avènement des diodes et des thyristors, ces circuits sont devenus moins populaires et le circuit en pont triphasé est devenu le circuit le plus courant.
redresseur de pont triphasé uncontrolledEdit
alternateur automobile démonté, montrant les six diodes qui composent un redresseur de pont triphasé pleine onde.
pour un redresseur à pont triphasé non contrôlé, six diodes sont utilisées et le circuit a à nouveau un nombre d’impulsions de six. Pour cette raison, il est également communément appelé pont à six impulsions., Le circuit B6 peut être vu simplifié comme une connexion en série de deux circuits centraux à trois impulsions.
pour les applications de faible puissance, des diodes doubles en série, avec l’anode de la première diode reliée à la cathode de la seconde, sont fabriquées en un seul composant à cet effet. Certaines diodes doubles disponibles dans le commerce ont les Quatre Bornes disponibles afin que l’utilisateur puisse les configurer pour une utilisation d’alimentation fractionnée monophasée, un demi-pont ou un redresseur triphasé.
pour les applications de puissance plus élevée, un seul dispositif discret est généralement utilisé pour chacun des six bras du pont., Pour les puissances les plus élevées, chaque bras du pont peut être constitué de dizaines ou de centaines de dispositifs séparés en parallèle (où un courant très élevé est nécessaire, par exemple dans la fusion de l’aluminium) ou en série (où des tensions très élevées sont nécessaires, par exemple dans le transport de puissance en courant continu à haute tension).
circuit redresseur à pont pleine onde triphasé contrôlé (B6C) utilisant des thyristors comme éléments de commutation, ignorant l’inductance d’alimentation. Les thyristors pulsent dans L’ordre V1-V6.,ac {3\cdot {\sqrt {6}}\cdot V_{\mathrm {LN} }}{\pi }}} ≈ 2,34 V V L n {\displaystyle V_{\mathrm {LN} }}
3-Phase AC entrée, demi-onde et pleine onde rectifiée DC sortie formes d’onde
si le redresseur à pont triphasé fonctionne symétriquement (tension d’alimentation positive et négative), le point central du redresseur côté sortie (ou le potentiel de référence dit isolé) opposé au point central du transformateur (ou du conducteur neutre) présente une différence de potentiel sous la forme d’une tension triangulaire à mode commun., Pour cette raison, ces deux centres ne doivent jamais être connectés l’un à l’autre, sinon des courants de court-circuit circuleraient. La masse du pont redresseur triphasé en fonctionnement symétrique est ainsi découplée du conducteur neutre ou de la terre de la tension secteur. Alimenté par un transformateur, la mise à la terre du point central du pont est possible, à condition que l’enroulement secondaire du transformateur soit électriquement isolé de la tension secteur et que le point en étoile de l’enroulement secondaire ne soit pas sur terre., Dans ce cas, cependant, des courants de fuite (négligeables) circulent sur les enroulements du transformateur.
la tension de mode commun est formée à partir des valeurs moyennes respectives des différences entre les tensions de phase positive et négative, qui forment la tension continue pulsée.,k} }} · 0,25
la valeur RMS de la tension en mode commun est calculée à partir du facteur de forme pour les oscillations triangulaires:
V c o m m O n-M O D E = V ^ c O m M O n − M O d e 3 {\displaystyle V_{\mathrm {common − mode} }={\frac {{\hat {v}}_{\mathrm {common-mode} }}{\sqrt {3}}}}
Si le circuit fonctionne de manière asymétrique (comme une simple tension d’alimentation avec un seul pôle positif), les pôles positif et négatif (ou le potentiel de référence isolé) pulsent à l’opposé du centre (ou de la masse) de la tension d’entrée de manière analogue aux formes d’onde positive et négative des tensions de phase., Cependant, les différences dans les tensions de phase entraînent la tension continue à six impulsions (sur la durée d’une période). La séparation stricte du centre du transformateur du pôle négatif (sinon des courants de court-circuit circuleront) ou une éventuelle mise à la terre du pôle négatif lorsqu’il est alimenté par un transformateur isolant s’appliquent en conséquence au fonctionnement symétrique.
redresseur à pont triphasé controlledEdit
Le redresseur à pont triphasé contrôlé utilise des thyristors à la place des diodes.,xpressed en termes de tension d’Entrée Ligne À ligne:
V d C = V a V = 3 V V L L p E a K π Co cos α α {\displaystyle V_{\mathrm {dc} }=v_{\mathrm {av} }={\frac {3\cdot V_{\mathrm {LLpeak} }}{\pi }}\cdot \cos \alpha }
où:
VLLpeak, la valeur de crête de tensions d’Entrée Ligne À ligne, vpeak, valeur de crête des tensions d’entrée de phase (ligne à neutre), α, Angle de tir du thyristor (0 si des diodes sont utilisées pour effectuer la rectification)
Les équations ci-dessus ne sont valables que lorsqu’aucun courant n’est tiré de L’alimentation CA ou dans le cas théorique lorsque les connexions, En pratique, l’inductance d’alimentation entraîne une réduction de la tension de sortie CC avec une charge croissante, généralement comprise entre 10 et 20% à pleine charge.
l’inductance d’alimentation a pour effet de ralentir le processus de transfert (appelé commutation) d’une phase à l’autre. En conséquence, à chaque transition entre une paire de dispositifs, il y a une période de chevauchement au cours de laquelle trois (plutôt que deux) dispositifs dans le pont conduisent simultanément. L’angle de chevauchement est généralement désigné par le symbole μ (ou u), et peut être de 20 à 30° à pleine charge., id= »9e7e4daa8e »>
Trois-contrôle de phase redresseur en pont de Graetz à alpha=20° avec chevauchement angle de 20°
Trois-contrôle de phase redresseur en pont de Graetz à alpha=40° avec chevauchement angle de 20°
Douze impulsions bridgeEdit
Douze pouls pont redresseur à l’aide de thyristors que les éléments de commutation., Un pont à six impulsions se compose des thyristors pairs, l’autre est l’ensemble Impair.
bien que meilleurs que les redresseurs monophasés ou les redresseurs demi-ondes triphasés, les circuits redresseurs à six impulsions produisent toujours une distorsion harmonique considérable sur les connexions CA et CC. Pour les redresseurs de très haute puissance, la connexion en pont à douze impulsions est généralement utilisée. Un pont à douze impulsions se compose de deux circuits de pont à six impulsions connectés en série, avec leurs connexions AC alimentées par un transformateur d’alimentation qui produit un déphasage de 30° entre les deux ponts., Cela annule de nombreuses harmoniques caractéristiques produites par les ponts à six impulsions.
le déphasage à 30 degrés est généralement réalisé en utilisant un transformateur avec deux ensembles d’enroulements secondaires, un en étoile (wye) et un en delta.
la Tension multipliant rectifiersEdit
Commutable pont complet/doubleur de tension.,
Le redresseur demi-onde simple peut être construit en deux configurations électriques avec les diodes pointant dans des directions opposées, une version connecte la borne négative de la sortie directement à l’alimentation CA et l’autre connecte la borne positive de la sortie directement à l’alimentation CA. En combinant les deux avec un lissage de sortie séparé, il est possible d’obtenir une tension de sortie de près du double de la tension D’entrée AC de crête. Cela fournit également un robinet au milieu, ce qui permet l’utilisation d’un tel circuit comme une alimentation à rail divisé.,
Une variante consiste à utiliser deux condensateurs en série pour le lissage de sortie sur un pont redresseur puis à placer un commutateur entre le point médian de ces condensateurs et l’une des bornes D’entrée CA. Avec l’interrupteur ouvert, ce circuit agit comme un redresseur de pont normal. Avec l’interrupteur fermé, il agit comme un redresseur doublant la tension. En d’autres termes, cela permet de dériver facilement une tension d’environ 320 V (±15%, env.) DC de n’importe quelle alimentation secteur 120 V ou 230 V dans le monde, cela peut ensuite être alimenté dans une alimentation à découpage relativement simple., Cependant, pour une ondulation désirée donnée, la valeur des deux condensateurs doit être deux fois la valeur de l’unique requise pour un redresseur à Pont normal; lorsque le commutateur est fermé, chacun doit filtrer la sortie d’un redresseur à demi-onde, et lorsque le commutateur est ouvert, les deux condensateurs sont connectés en série avec une valeur équivalente à la
multiplicateur de tension Cockcroft Walton
des étages de diode et de condensateur en cascade peuvent être ajoutés pour créer un multiplicateur de tension (circuit Cockroft-Walton)., Ces circuits sont capables de produire un potentiel de tension de sortie CC jusqu’à environ dix fois la tension D’entrée CA de crête, en pratique limité par des problèmes de capacité de courant et de régulation de tension., Les multiplicateurs de tension à diodes, fréquemment utilisés comme étage de poussée arrière ou source primaire haute tension (HT), sont utilisés dans les alimentations laser HT, les dispositifs d’alimentation tels que les tubes cathodiques (CRT) (comme ceux utilisés dans la télévision à tube cathodique, les écrans radar et sonar), les dispositifs d’amplification de photons trouvés dans les tubes multiplicateurs d’images et de photos (PMT), et les dispositifs de radiofréquence à magnétron (RF) utilisés dans les émetteurs radar et les fours à micro-ondes., Avant l’introduction de l’électronique à semi-conducteurs, les récepteurs à tubes à vide sans transformateur alimentés directement par le courant alternatif utilisaient parfois des doubleurs de tension pour générer environ 300 VDC à partir d’une ligne électrique de 100 à 120 V.
