Les schémas de redressement AC à DC les plus courants

Un redresseur est un appareil électronique conçu pour convertir l'énergie électrique du courant alternatif en courant continu. Les redresseurs sont basés sur des dispositifs semi-conducteurs à conduction unilatérale - diodes et thyristors.

À faible puissance de charge (jusqu'à plusieurs centaines de watts), la conversion du courant alternatif en courant continu est réalisée à l'aide de redresseurs monophasés. De tels redresseurs sont conçus pour alimenter divers appareils électroniques en courant continu, les enroulements d'excitation des moteurs à courant continu de petite et moyenne puissance, etc.

Pour une meilleure compréhension du fonctionnement des circuits redresseurs, nous partirons du calcul que le redresseur fonctionne sur une charge résistive.

Circuit de redressement monophasé, demi-onde (cycle unique)

La figure 1 montre le circuit de redressement le plus simple. Le circuit contient un redresseur connecté entre l'enroulement secondaire du transformateur et la charge.

Figure 1 - Redresseur simple alternance monophasé : a) circuit - diode ouverte, b) circuit - diode fermée, c) chronogrammes de fonctionnement

La tension u2 évolue de manière sinusoïdale, c'est-à-direcontient des demi-ondes positives et négatives (demi-périodes). Le courant dans le circuit de charge ne passe que par demi-cycles positifs lorsqu'un potentiel positif est appliqué à l'anode de la diode VD (Fig. 1, a). Avec la polarité inverse de la tension u2, la diode est fermée, le courant dans la charge ne circule pas, mais la tension inverse Urev est appliquée à la diode (Fig.1, b).

Che. une seule demi-onde de la tension de l'enroulement secondaire est libérée aux bornes de la charge. Le courant dans la charge ne circule que dans un sens et est un courant continu, bien qu'il ait un caractère pulsé (Fig.1, c). Cette forme de tension (courant) est appelée impulsion CC.

Les tensions et courants redressés contiennent une composante continue (utile) et une composante alternative (ondulations). Le côté qualité du fonctionnement du redresseur est évalué par la relation entre la composante utile et la tension et le courant d'excitation. Le facteur d'ondulation de ce circuit est de 1,57. La valeur moyenne de la tension corrigée pour la période Un = 0,45U2. La valeur maximale de la tension inverse de la diode Urev.max = 3,14Un.

L'avantage de ce circuit est sa simplicité, les inconvénients : mauvaise utilisation du transformateur, tension inverse importante de la diode, taux d'ondulation élevé de la tension redressée.

Circuit redresseur en pont monophasé

Il se compose de quatre diodes connectées dans un circuit en pont. L'enroulement secondaire du transformateur est connecté à une diagonale du pont et la charge à l'autre (Fig. 2). Le point commun des cathodes des diodes VD2, VD4 est le pôle positif du redresseur, le point commun des anodes des diodes VD1, VD3 est le pôle négatif.

Figure 2-Redresseur en pont monophasé : a) circuit de redressement demi-onde positif, b) redressement demi-onde négatif, c) chronogrammes de fonctionnement

La polarité de la tension dans l'enroulement secondaire change avec la fréquence du réseau d'alimentation. Les diodes de ce circuit fonctionnent par paires en série. Dans l'alternance positive de la tension u2, les diodes VD2, VD3 conduisent le courant, et la tension inverse est appliquée aux diodes VD1, VD4 et elles se ferment. Pendant l'alternance négative de la tension u2, le courant traverse les diodes VD1, VD4 et les diodes VD2, VD3 sont fermées, le courant de charge circule tout le temps dans un sens.

Le circuit est à onde pleine (push-pull), puisque les deux demi-périodes de la tension secteur Un = 0,9U2, le coefficient d'ondulation - 0,67 est réparti sur la charge.

L'utilisation d'un montage en pont à commutation de diodes permet d'utiliser un transformateur monophasé pour redresser deux alternances. De plus, la tension inverse appliquée à la diode est 2 fois moindre.

Les consommateurs de moyenne et forte puissance sont alimentés en courant continu par redresseurs triphasés, dont l'utilisation réduit la charge de courant sur les diodes et réduit le facteur d'ondulation.

Circuit redresseur en pont triphasé

Le circuit se compose de six diodes, qui sont divisées en deux groupes (Fig. 2.61, a): cathode - diodes VD1, VD3, VD5 et anode VD2, VD4, VD6. La charge est connectée entre les points de connexion des cathodes et des anodes des diodes, c'est-à-dire à la diagonale du pont debout. Le circuit est connecté à un réseau triphasé.

Figure 3 — Pont redresseur triphasé : a) circuit, b) chronogrammes de fonctionnement

A tout instant, le courant de charge traverse deux diodes.Dans le groupe cathodique, la diode avec le potentiel d'anode le plus élevé fonctionne pendant tous les tiers de la période (Fig. 3, b). Dans le groupe anodique, dans cette partie de la période, la diode dont la cathode a le plus grand potentiel négatif fonctionne. Chacune des diodes fonctionne pendant un tiers de la période. Le facteur d'ondulation de ce circuit n'est que de 0,057.

Redresseurs contrôlés - redresseurs qui, avec la correction de la tension alternative (courant), assurent la régulation de la valeur de la tension corrigée (courant).

Les redresseurs contrôlés sont utilisés pour contrôler la vitesse des moteurs à courant continu, la luminosité de la lueur des lampes à incandescence, lors de la charge des batteries, etc.

Les circuits redresseurs commandés sont construits sur des thyristors et sont basés sur le contrôle du moment d'ouverture des thyristors.

La figure 4a montre un schéma d'un redresseur commandé monophasé. Pour la possibilité de corriger deux demi-ondes de la tension secteur, un transformateur avec un enroulement secondaire biphasé est utilisé, dans lequel deux tensions avec des phases opposées sont formées. Un thyristor est activé dans chaque phase. L'alternance positive de la tension U2 redresse le thyristor VS1, la négative - VS2.

Le circuit de commande CS génère des impulsions pour ouvrir les thyristors. La synchronisation de l'impulsion d'ouverture détermine la quantité de demi-onde libérée dans la charge. Le thyristor s'ouvre lorsqu'il y a une tension positive sur l'anode et une impulsion d'ouverture sur l'électrode de commande.

Si l'impulsion arrive à l'instant t0 (Fig.4, b), le thyristor est ouvert pendant toute la demi-période et la tension maximale à la charge, si aux instants t1, t2, t3, seule une partie de la tension du réseau est libéré dans la charge.

Figure 4 — Redresseur monophasé : a) circuit, b) chronogrammes de fonctionnement

L'angle de retard, mesuré à partir du moment de l'allumage naturel du thyristor, exprimé en degrés, est appelé angle de commande ou de réglage et est noté par la lettre α. En modifiant l'angle α (déphasage des impulsions de commande par rapport à la tension des anodes des thyristors), on modifie le temps de l'état ouvert des thyristors et, par conséquent, la tension corrigée dans la charge.