1. Colegiul tehnic edmond nicolau
Bucuresti
Redresor pentru incarcarea bateriei
Auto
Lucrare de specialitate

2. Elev: Prof.
Indrumator:
Costea Cezar Dan
Dumitrescu Viorica
Clasa XII E3
Cuprins:
1. argument
2. introducere
3. consideratii generale
4. redresor pentru incarcarea de acumulatoare
5. Alte tipuri de redresoare
6. bibliografie
2

3. 1. Argument
Am ales aceasta tema deoarece redresorul este un element principal in
electronica si diferite aplicatii electronice, el avand un rol foarte important, si in
randul automobilistilor si nu numai.
Acest element foloseste in principal la incarcarea si prelungirea duratei de
viata a acumulatorelor auto, si a altor tipuri de acumulatoare.
3

4. 2. introducere
Dupa cum s-a aratat, redresoarele sunt elemente care transforma curent
alternativ in curent continuu prin procesul de redresare, adica de conducere a
curentului intr-un singur sens (unilateral).
Redresoarele pot fi realizate cu ajutorul mai multor tipuri de elemente
electronice cum sunt: diode cu vid. gazotroane, tuburi cu vapori de mercur,
tiratroane, diode semiconductoare, tranzistoare, tiristoare etc.
• Schema bloc a unui redresor (fig. 7.3) care transforma curentul
alternativ de la sursa CA in curent continuu (CC) cuprinde in principiu:
- transformatorul de retea (TA) care reduce tensiunea retelei de Ia o valoare
oarecare la o valoare, convenabila;
- blocul redresor propriu-zis (R) reunind elementele cu conductie unilaterala,
tensiunea (curentul) obtinuta avand o forma pulsatorie;
- filtrul de netezire (F) care permite „netezirea” pulsatiilor, astfel incat tensiunea
(curentul) redresat sa aiba o forma cat mai apropiata de cea continua.
• Clasificarea circuitelor redresoare se poate face pe baza diverselor
criterii astfel:
4

5. In functie de posibilitatea de a furniza sau nu tensiune (curent)
reglabila la iesire , redresoarele se clasifica in:
- redresoare simple (necomandate), cum sunt cele folosind diode cu vid sau
semiconductoare;
- redresoare reglabile (comandate), ca de exemplu cele ce utilizeaza tiristoare
(diode, comandate).
In functie de numarul de faze al transformatorului de alimentare se
disting:
- redresoare monofazate;
- redresoare polifazate, cele mai uzuale fiind cele trifazate.
Redresoarele polifazate (trifazate) pot fi:
- redresoare cu punct neutru — monoalternanta;
- redresoare in punte — dubla alternanta.
In functie de numarul de semialternante redresate se deosebesc:
- redresoare monoalternanta, la care una clin alternante este redresata, iar
cealalta este suprimata;
- redresoare dubla alternanta, la care se redreseaza ambele alternante.
5

6. Fig. 7.3 Schema bloc a unui redresor.
In functie de natura sarcinii redresoarele se pot clasifica in:
- redresoare cu sarcina rezistiva (R);
- redresoare cu sarcina inductiva (R,L);
- redresoare cu sarcina capacitiva (R,C).
6

7. 3. Consideratii generale
In prezent pornirea electrica este generalizata pe plan national si mondial
la autoturisme, autocamioane, tractoare, combine autopropulsate, motoare sta-
bile s.a., datorita avantajelor in exploatare si sigurantei in functionare a
componentelor ei.
Consumul mare de baterii se datoreste conditiilor grele de lucru ca :
temperaturi scazute,socuri, asistenta tehnica in exploatare, din care se
subliniaza calitatea uneori necontrolata a apei distilate si a acidului,
instrumentele de verificare neadecvate, efectuarea cu intarziere a intretinerilor
tehnice.
De asemenea, durata mica de functionare a bateriilor determina greutati
in asigurarea pornirii cu implicatii privind productivitatea agregatelor in cam-
paniile de virf, consum ridicat de motorina, prin functionarea motorului in gol, si
consum mare de plumb, materie prima costisitoare.
7

8. Pentru ca bateria sa aiba o durata de exploatare cat mai ridicata, sunt necesare
preocupari privind : imbunatatirea calitatii instalatiei electrice de incarcare a
bateriei, instruirea permanenta a personalului de exploatare, cat si dotarea
unitatilor cu un minimum de aparate si utilaje pentru intretinerea echipamentului
electric al tractoarelor.
Din studiile efectuate de autori, se precizeaza ca toate deficientele ce pot
sa apara in sistemul electric al agregatelor conduc in final la deteriorarea
bateriei.
8

9. 4. REDRESOR PENTRU incarcarea de ACUMULATOARE
Redresoarele pentru incarcarea bateriilor sunt realizate cu reglaj manual
sau automat si se pot face :
— la curent constant;
— la tensiune constanta;
— la curent si tensiune constanta.
Redresoarele sunt construite pentru a incarca una sau mai multe baterii.
Deoarece tensiunea unei baterii incarcate complet atinge cca 16 V, re-
dresoarele trebuie sa poata debita curent sub aceasta tensiune pe o baterie
sau sub un multiplu de 16 V pentru redresoarele la care se pot incarca mai
multe baterii (legate in serie). Legarea in serie este necesara pentru a putea
controla curentul de incarcare.
9

10. Redresoarele industriale pentru incarcarea mai multor baterii sunt
prevazute cu dispozitive automate de mentinere a tensiunii si curentului.
Redresoarele pentru incarcarea unei singure baterii de 40—70 Ah nu sunt
prevazute cu sisteme automate de mentinere a curentului sau tensiunii, ci,
eventual, numai cu un dispozitiv simplu care intervine in cazul depasirii unui
anuanit curent. Un exemplu il constituie redresorul REDAC-625 a carui schema
este prezentata in figura IV. 1.
El poate debita un curent de maximum 6 A si este prevazut cu un
disjunctor cu bimetal, reglat pentru 6,5 A, care protejeaza bateria si redresorul
in cazurile :
— cand bateria este conectata cu polaritatea gresita;
— cand bateria tinde sa absoarba un curent mare.
Intr-un asemenea caz, disjunctorul declanseaza si anclanseaza cu
intermitenta pana la scaderea curentului de incarcare sub 6,5 A. Aceasta
functionare este semnalizata de o lampa.
Redresorul REDAC-625 poate incarca baterii de la 40 la 70 Ah si de 6 si
12 V. El nu permite reglarea curentului, deci, nu poate incarca sub curent
constant, clar are transformatorul astfel dimensionat incat curentul de incarcare
scade pe masura ce bateria se incarca.
10

11. Fig. IV.1 – Schema electrica a redresorului pentru incarcarea
unei baterii de acumulatoare REDAC-625
In acest fel, supraincarcarea unei baterii (incarcate) este atenuata, prin
curentul relativ mic, dupa depasirea tensiunii de 14,4 V.
Alte redresoare de puteri mai mari folosite pentru incarcarea unei baterii
de 40 Ah, de exemplu, pot supraincarca bateria. intr-o asemenea situatie, si
daca supraincarcarea este indelungata, bateria isi reduce durata de functionare
prin deteriorarea placilor, dupa cum s-a aratat, datorita incalzirii, dar mai ales,
3
datorita consumului mare de apa (600 cm la 100 ore), care coboara nivelul
electrolitului lasand placile descoperite, in contact cu aerul.
La astfel de redresoare, pentru a preveni supraincarcarea bateriei, este
necesar a se masura densitatea sau tensiunea, din ora in ora, catre sfirsitul
incarcarii.
Deoarece, in practica un asemenea procedeu este incomod, exista
diverse dispozitive automate electronice, care pentru a preveni supraincarcarea
limiteaza tensiunea de incarcare la o valoare reglabila continuu, in jurul valorii
11

12. 14,4 V. Un asemenea dispozitiv (fig. IV.2) s-a realizat la I.C.S.T.M.U.A. si el se
poate adapta la oricare din redresoarele de putere, pana la 10 A.
Dispozitivul nu intervine pana la atingerea tensiunii limitate, decat in cazul
unui scurtcircuit, sau conectarii gresite a bateriei, protejand bateria si re-
dresorul. Daca el se regleaza pentru 14,1—14,2 V, bateria se va incarca cu un
curent ce scade pe masura ce se incarca bateria si creste tensiunea pana la
atingerea valorii reglate, dupa care incarcarea se continua la tensiune
constanta de 14,1—14,2 V. La aceasta valoare, bateria poate ramane
conectata un timp nelimitat fara ca sa se produca supraincarcarea insotita de
fenomenele descrise anterior, inclusiv scaderea nivelului electrolitului,
3
consumul de apa fiind de cca 60 cm la 100 ore.
Incarcarea bateriei la tensiune constanta 14,4 V este folosită si pe
tractoare si autovehicule, unde bateria se incarca in permanenta.
Mentionam ca, la tensiunea de 14,4 V bateria nu se incarca complet, de
aceea, pentru probe de performante bateria trebuie incarcata sub curent con-
stant, pana la stabilizarea tensiunii care atinge cca 16 V. Pentru reincarearea
unei baterii, in perioadele de nefunctionare, este suficienta si chiar recoman-
dabila ca incarcarea sa se faca la cca 14,4 V pentru a evita consumul de apa.
Incarcarea acumulatoarelor impune o sursa de construcţie speciala care
sa permita livrarea unor curenti si tensiuni bine stabilite. Sursa prezentata în
12

13. continuare are cateva particularitati si anume: protecţie la conectarea inversa a
bateriei, limitarea automata a curentului maxim de incarcare, adaptarea
permanenta a curentului la gradul de încarcare a bateriei, oprire automata la
incheierea incarcarii, cand tensiunea la bornele bateriei atinge o valoare
maxima prestabilita. La acestea se mai adauga şi avantajul functionarii in
impulsuri, care, dupa cum se stie, contribuie la prelungirea duratei de viata a
bateriei.
Intr-adevar, la montajul prezentat in figura X.10 reglarea curentului mediu
de incarcare se face prin deschiderea intermitenta a tiristorului, comandat de
cele patru tranzistoare.
Comutatia statica reduce substantial pierderile de energie prin disipatie
termica, inevitabile în cazul redresoarelor simple, cu elemente de limitare
pasive (becuri, rezistente de putere inseriate etc.).
13

14. Sursa de tensiune continua o constituie un redresor de putere adecvata,
nefiltrat (transformator plus punte redresoare). De exemplu, pentru încarcarea
acumulatoarelor cu tensiune nominala de 12 V şi capacitatea de pana la 45 Ah
se poate folosi un transformator de 220 V/18 V, cu secundarul dimensionat
pentru un curent maxim de circa 4,5 A, Puntea redresoare poate fi monolitica
(de 10 ... 20 A) sau formata din patru diode de putere (cel puţin 10 A/100 V), in
ambele cazuri fiind necesare radiatoare pentru evitarea încalzirii periculoase la
functionare indelungata. Se recomanda ca blocul redresor sa fie verificat
separat, pe o sarcină artificiala care sa-i solicite un curent de 3,5 — 4 A, timp
de cel puţin o jumatate da ora.
14

15. Tensiunea la borne nu trebuie sa scada sub circa 20 V, iar încalzirea sa
fie acceptabila.
Tensiunea furnizata de redresor s-a luat sensibil mai mare docat
tensiunea la bornele unui acumulator de 12 V complet incarcat (circa 14,4 V).
Diferenţa aceasta este necesara pentru a compensa caderile de tensiune pe
tiristor in conductie si pe rezistenta R11 care joaca aici rolul de traductor de
curent.
In legatura cu dimensionarea rezistorului R11 se impun cateva observatii
importante. Valoarea rezistentei sale (in schema initiala 0,33 Ω) este
determinata in ceea ce priveste plaja in care poate fi reglat din P1 curentul
maxim de incarcare. Pentru comanda ferma a tranzistorului T2 prin divizorul P1
—R8 (deci pentru intrarea in actiune a limitarii automate de curent), caderea de
tensiune la bornele lui R11 trebuie sa fie de cel puţin circa 1 V. Daca dorim de
exemplu, sa alegem pragul inferior al curentului maxim de incarcare la circa 3
A, vom lua R11 = 1 V/3 A = 0,3 Ω . In unele situatii practice este util sa putem
limita curentul la o valoare chiar mai mica, de exemplu de 2 A (deci R11 = = 0,5
Ω). Dupa ce am stabilit acest prag inferior, care devine astfel un parametru dat
prin constructie, prin manevrarea potentiometrului P1 ne alegem curentul
maxim de lucru dorit. Atentie insa la configuratia divizorului P1—R8: atunci
cand cursorul potentiometrului se afla in extremitatea 2, deci cand P1 este
15

16. suntat complet, tranzistorul T2 nu se mai poate „deschide" si, prin urmare,
limitarea de curent (blocarea tiristorului) nu mai opereaza. Daca butonul
potentiome-trului nu este etalonat în prealabil, riscam astfel sa suprasolicitam
pana la distrugere tiristorul, deoarece siguranta fuzibila se arde de regula prea
tarziu (este insa utila pentru protectia transformatorului şi a bateriei).
De aceea se recomanda ca orice reajustare din P1 a curentului maxim de
incarcare sa fie urmata de o verificare orientativa prin masurarea caderii de ten-
siune pe R11. Un control vizual suplimentar este oferit in acest sens de dioda
LED, conectata la bornele lui R11, in serie cu rezistenaa de limitare R1.
La dimensionarea rezistorului R11, se va avea in vedere curentul maxim
preconizat, de circa 4—4,5 A.
Conductorul din care se realizeaza, de preferinta constantan sau
manganina, trebuie sa suporte fara incalzire periculoasa acest curent. In caz
contrar se pot rasuci impreuna doua-trei fire mai subtiri (de exemplu, doua fire
de constantan cu diametrul de 0,7 — 0,3 mm). Valoarea dorita a rezistentei se
stabileste masurand caderea de tensiune intre capete, atunci cand conductorul
este parcurs de un curent dat (de exemplu, circa 1,5 V la 3 A). Dupa realizarea
rezistorului se impune o proba in sarcina maxima, timp de o jumatate de ora.
Din punct de vedere al puterii de disipaţie a acestui rezistor, orice
supradimensionare accesibila este utila. Nu trebuie sa uitam ca la functionarea
16

17. in impulsuri, diferenta dintre valoarea medie si cea eficace poate deveni
apreciabila.
Pe cata vreme un ampermetru inseriat cu R11 (sau un voltmetru in
paralel) va indica valoarea medie a curentului (a tensiunii la borne), incalzirea
prin efect Joule este determinata de intensitatea eficace a curentului, care
poate depasi cu mult media. Oricum, rezistorul R11 se va plasa pe un perete
lateral al cutiei aparatului, distantat corespunzator, pentru o racire eficienta prin
autoventilatie.
17

18. 5. Alte tipuri de redresoare
Redresoarele se clasifica, in general, in doua mari categorii:
- redresoare simple, realizate, de obicei, cu elemente fara electrod de
comanda ;
- redresoare comandate sau reglabile, realizate cu elemente cu electrod
de comanda si care permit sa se regleze in limite largi valoarea medie a
curentului sau tensiunii redresate.
In functie de numarul de faze ale transformatorului de alimentare, redre-
soarele se clasifica in redresoare monofazate si redresoare polifazate.
REDRESORUL CU FILTRU CAPACITIV
Datele iniţiale:
Pentru a calcula un redresor, trebuie sa avem o serie de date initiale. In
general, aceste date sunt:
18

19. Curentul mediu redresat maxim sau curentul continuu maxim consumat de
sarcina: Ir0=ISmax=0.7A
Tensiunea medie redresata sau tensiunea continua pe sarcina (la curentul
Iro): Vr0 = 20V
Caderea relativa de tensiune pe rezistenta interna a redresorului (cand este
impusa de calculul stabilizatorului): λ = 0.1
Pulsatia tensiunii redresate, exprimata prin amplitudinea componentei
fundamentale a pulsatiilor: vrlm = 0.7V
S-a luat Ir0 = ISmax deoarece se foloseste un stabilizator cu element de reglare
serie fara limitare de curent. In cazul cand redresorul este urmat de un stabilizator,
tensiunea Vr0 este determinata la calculul stabilizatorului. Caderea de tensiune
I ⋅R
relativa λ poate fi definita prin relatia λ = U r 0 .
r0 ir
Adoptarea circuitului redresor:
Pentru redresoarele monofazate exista posibilitatea de a alege intre cele trei
variante: redresor monoalternanta, bialternanta cu punct de nul sau bialternanta in
punte. In cazul de fata se va utiliza ultimul tip specificat, redresor monofazat
bialternanta in punte, deoarece prezinta o serie de avantaje cum ar fi un singur
secundar si tensiune maxima inversa a diodelor mai mica.
19

20. Schema unui astfel de redresor este prezentata mai jos. Puntea este formata
din cele patru diode D1,D2,D3 şi D4. Condensatorul reprezinta filtrul capacitiv care
se adauga redresorului. In cele ce urmeaza se va calcula aceasta capacitate si se
va alege si tipul diodelor din punte.
Fig.3 Circuit redresor monofazat bialternanţă în punte
Adoptarea diodelor redresoare:
Pentru a functiona normal redresorul, diodele ce formeaza puntea trebuie sa
indeplineasca o serie de conditii. Diodele se adopta pe baza urmatoarelor date:
VRRM > 1.5 ⋅ U r 0 = 1.5 ⋅ 20 = 30V
Tensiunea inversa maxima
I 0.7
Curentul mediu redresat maxim I 0 = I FAV > m = 2 = 0.35A unde m este numarul
r 0 max
de alternante redresate si Ir0max=Ir0=ISmax
I 0 .7
Curentul de varf repetitiv maxim I FRM > 8 ⋅ m = 8 ⋅ 2 = 2.8A
r 0 max
20

21. Se alege dioda F102 care prezinta urmatoarele caracteristici: VRRM = 100V ,
I FAV = 2 A
, I FRM = 6.5A şi I FSM = 30 A
.
Redresoare monofazate (NECOMANDATE):
Se deosebesc doua categorii de redresoare monofazate
- redresoare care redreseaza o singura alternanta, numite si
redresoare monoalternanta
- redresoare care redreseaza ambele alternante, numite si redresoare
dubla alternanta.
In functie de natura sarcinii, redresoarele monofazate pot fi de mai multe
tipuri:
- redresoare cu sarcina rezistiva (R) ;
- redresoare eu sarcina inductiva (RL) ;
- redresoare cu sarcina capacitiva (RC) ;
- redresoare cu sarcina R. sau RL, sau RC, continand insa si o tensiune
contraelectromotoare F.
21

22. In figura 2 se utilizeaza un transformator fara priza mediana si un nu-
mar dublu de elemente redresoare.
Figura 1
Elementele sunt montate in punte, astfel incat curentul sa treaca
prin rezistenta de sarcina (conectata in una din diagonalele puntii)
totdeauna in acelasi sens, indiferent de polaritatea tensiunii de alimentare.
Tensiunea inversa maxima, insa, este de doua ori mai mica, deoarece in
fiecare semiperioada a tensiunii de alimentare, curentul trece prin doua
elemente redresoare legate in serie. Rezulta deci:
π
U i max = 2 ⋅ U 2 = ⋅U d
2
In figura 3 poate fi observata forma tensiunii de la intrarea in redresor,
aceasta tensiune este sinusoidala cu o frecventa a reţelei, de 50 Hz, si cu o
amplitudine de 10 V, amplitudine data de transformatorul Tr.
22

23. Figura 2
Dupa redresare tensiunea va arata aşa ca in figura 4, alternantele pozitive,
ramanand neschimbate, iar cele negative, au fost transformate in alternante
pozitive.
Figura 3
23

24. Se poate observa ca amplitudinea tensiunii redresate este mai mica decât
amplitudinea tensiunii de la intrarea in redresor cu aproximativ 1,2 V, aceasta
diferenţa datorându-se căderilor de tensiune de pe diodele care se afla in
conducţie pe timpul fiecărei alternante.
Funcţionarea redresorului in punte:
Pe timpul alternantei pozitive diodele D2 si D4 sunt in conducţie deoarece
sunt polarizate direct . Pe timpul acestei alternante , diodele D1 si D3 sunt
blocate deoarece sunt polarizate invers .Pe timpul alternantei negative , diodele
D1 si D3 vor fi polarizate direct , deci vor intra in conducţie , iar diodele D2 si D4
vor fi polarizate invers , deci vor fi blocate.
24

25. 6. bibliografie
1. Birca-Galateanu , P. Constantin , s.a. - Electronica
Industriala , Editura didactica si pedagogica industriala 1983
2. Constantin Radoi , D. Stoichescu , s.a. - Aparate, echipamente
si Instalaţii de electronica profesionala - manual pentru clasele
XS - Xlî , Editura didactica si pedagogica Bucureşti 1995
25

26. 3. Sergiu Calin , St. Popescu - Aparate , echipamente si instaiatii
de electronica industriala -Automatizări- , Editura didactica si
pedagocica Bucureşti 1992
26

27. 3. Sergiu Calin , St. Popescu - Aparate , echipamente si instaiatii
de electronica industriala -Automatizări- , Editura didactica si
pedagocica Bucureşti 1992
26