Raddrizzatori trifase Raddrizzatore trifase a semi-onda

Raddrizzatori trifase
Vengono utilizzate per potenze maggiori
Consentono di migliorare le forme d’onda di tensione
e corrente sia lato rete (corrente più prossima ad una
sinusoide), sia lato carico (tensione più costante).
Le configurazioni possono essere:
’ Raddrizzatore a semi-onda
’ Raddrizzatore ad onda intera (ponte)
La configurazione più utilizzata è quella a ponte
Raddrizzatore trifase a semi-onda
Lato “alto”
v + (t)
i(t)
D1
D2
D3
v(t)
neutro
0
eS1(t) eS2(t) eS3(t)
R
Raddrizzatore trifase a semi-onda
La conduzione avviene per il diodo con l’anodo
collegato al morsetto di rete che presenta il maggior
potenziale, ovvero, la maggior tensione stellata
v(t) = v+(t) = max{eSk (t)}
conduce il diodo fase k
La tensione di uscita risulta l’inviluppo delle eSk (t)
Raddrizzatore trifase a semi-onda
2/3 π
v + (t)
v(t)
0
ωt
eS2 (t)
eS3 (t)
eS1 (t)
Armonica fondamentale:
Æ 150 Hz
Raddrizzatore trifase a semi-onda
Ne consegue che ogni diodo conduce per 1/3 di
periodo:
conduzione
per diodo
T
2
⇔ π ⇔ 120°
3
3
Si ha in questo caso la conduzione di un solo diodo
alla volta. Il funzionamento è assimilabile a quello del
raddrizzatore monofase con presa centrale.
Un’eventuale L nel carico non influenza la conduzione dei diodi
Un’eventuale L lato rete influenza la conduzione dei diodi
Raddrizzatore trifase a semi-onda
Esaminare le varie casistiche:
• carico R-E
• carico R-L (calcolo correnti medie)
• carico Io
• carico R-L-E
Raddrizzatore trifase a semi-onda
Tensione di uscita:
Valor medio, Vdc
Vdc
v(α) ≅ ESM cos (α)
- π/3 ≤ α ≤ π/3
3ESM π / 3
3 π/3
=
v(α )dα =
cos αdα
2π - π / 3
2π - π / 3
∫
Vdc =
∫
3 ESM
[senα] -ππ/ /33 = 3 3 ESM = 3 VSM
2π
2π
2π
Vdc =
3 2
VS = 0.67 VS = 1.17 ES
2π
Raddrizzatore trifase a semi-onda
Tensione di uscita:
Picco-picco, Vpp
v(α) ≅ ESM cos (α)
- π/3 ≤ α ≤ π/3
Vpp = ESM [cos (0) - cos (π/3)]
Vpp = ESM [1 -1/2] = 0.5 ESM
Vpp= 0.605 Vdc
Raddrizzatore trifase a semi-onda
2/3 π
v(t)
0
ωt
is1 (t)
eS1 (t)
Manca la semionda negativa lato rete:
Æ Le correnti hanno una componente continua
Raddrizzatore trifase a semi-onda
Lato “basso”
v − (t)
D1
i(t)
D2
D3
v(t)
neutro
0
eS1(t) eS2(t) eS3(t)
R
Raddrizzatore trifase a semi-onda
La conduzione avviene per il diodo con il catodo
collegato al morsetto di rete che presenta il minor
potenziale, ovvero, la minor tensione stellata
v(t) = v−(t) = min{eSk (t)}
conduce il diodo fase k
La tensione di uscita risulta l’inviluppo delle −eSk (t)
Raddrizzatore trifase a semi-onda
2/3 π
0
ωt
v(t)
v − (t)
eS2 (t)
eS3 (t)
eS1 (t)
Armonica fondamentale:
Æ 150 Hz
Raddrizzatore trifase a ponte
Lato “alto”
v + (t)
i(t)
D1
D2
D3
v(t)
eS1(t)
R
eS2(t)
eS3(t)
D4
vS(t)
D5
D6
Lato “basso”
v − (t)
Raddrizzatore trifase a ponte
La conduzione avviene per la coppia di diodi collegati
ai morsetti di rete che presentano la maggior differenza
di potenziale, ovvero, la maggior tensione concatenata:
eSk(t) = max{eSj (t)} conduce il diodo “alto” fase k
eSh (t) = min{eSj (t)} conduce il diodo “basso” fase h
Raddrizzatore trifase a ponte
2/3 π
v + (t)
v(t)
ωt
v − (t)
eS3 (t)
eS1 (t)
eS2 (t)
Raddrizzatore trifase a ponte
Esempio:
eS1 = max{eSj}
eS3 = min{eSj}
i(t)
D1
D2
D3
v(t)
eS1(t)
R
eS2(t)
eS3(t)
D4
vS(t)
D5
D6
v(t) = eS1(t) – eS3(t)
= vS13(t)
Raddrizzatore trifase a ponte
Ne consegue che ogni diodo conduce per 1/3 di
periodo:
T
2
⇔ π ⇔ 120°
3
3
conduzione
per diodo
Durante la conduzione dei diodi su ogni lato (alto÷basso)
vi è la commutazione tra due diodi sull’atro lato
Raddrizzatore trifase a ponte
π/3
v(t)
Vdc
Vpp
ωt
vS31(t)
vS12(t)
vS23(t)
Armonica fondamentale:
Æ 300 Hz
Raddrizzatore trifase a ponte
Tensione di uscita:
Valor medio, Vdc
Vdc
v(α) ≅ VSM cos (α)
- π/6 ≤ α ≤ π/6
VSM π / 6
1 π/6
v(α)dα =
=
cos αdα
π / 3 -π / 6
π / 3 -π / 6
Vdc =
∫
∫
VSM
[senα] -ππ/ /66 = 3 VSM = 0.955 VSM
π/3
π
Vdc =
3 2
VS = 1.35 VS
π
Raddrizzatore trifase a ponte
Tensione di uscita:
Picco-picco, Vpp
v(α) ≅ VSM cos (α)
- π/6 ≤ α ≤ π/6
Vpp = VSM [cos (0) - cos (π/6)]
Vpp = VSM [1 -√3/2] = 0.134 VSM
Vpp= 0.141 Vdc
Raddrizzatore trifase a ponte
2/3 π
eS1 (t)
is1 (t)
D1
D1
D4
Sono presenti entrambe le semionde (+) e (−) :
Æ La corrente lato rete è alternata
ωt
DF = cos ϕ1 = 1
PF < 1
Raddrizzatore trifase a ponte
Altri casi (vedi PSpice):
• carico RL, RE, RLE, RC
• carico Idc = cost
• correnti lato rete