Analisi delle conoscenze del settore degli armadi raddrizzatori

L'armadio raddrizzatore è un tipo di apparecchiatura di potenza che converte la corrente alternata (CA) in corrente continua (CC). È ampiamente utilizzato nella produzione industriale, nelle infrastrutture di comunicazione, nell'elettrificazione dei trasporti, nei sistemi energetici e in altri campi. La sua funzione principale è quella di elaborare unidirezionalmente la forma d'onda CA attraverso un circuito raddrizzatore e fornire potenza CC in uscita che soddisfi i requisiti di carico. Gli armadi raddrizzatori sono solitamente composti da raddrizzatori, filtri, sistemi di controllo, dispositivi di dissipazione del calore, ecc. e presentano caratteristiche ingegneristiche di alta efficienza, stabilità e funzionamento continuo. Nei sistemi di distribuzione dell'energia, gli armadi raddrizzatori vengono spesso utilizzati insieme agli armadi dei contatori elettrici o agli armadi di alimentazione elettrica per ottenere un monitoraggio della qualità e una gestione della distribuzione della potenza in ingresso. Inoltre, in alcuni scenari tecnici, il lato di uscita dell'armadio raddrizzatore integrerà una presa di alimentazione dell'armadio o una presa di alimentazione interna-all'armadio per fornire una comoda interfaccia di alimentazione CC per le apparecchiature ausiliarie nell'armadio (come unità di monitoraggio, illuminazione e ventole di raffreddamento).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Il principio di funzionamento dell'armadio raddrizzatore si basa sul circuito raddrizzatore elettronico di potenza. Secondo i diversi metodi di controllo, può essere suddiviso in due categorie: rettifica incontrollabile e rettifica controllabile. La rettifica incontrollabile utilizza diodi come elementi raddrizzatori e utilizza le loro caratteristiche di conduzione unidirezionale: quando il semiciclo positivo della corrente alternata viene applicato a entrambe le estremità del diodo, il diodo conduce e la corrente scorre attraverso il carico; quando arriva il semiciclo negativo il diodo si spegne e la corrente viene interrotta. In questo modo, l'ingresso CA viene convertito in un'uscita CC pulsante. Per ottenere una tensione CC più uniforme, viene solitamente aggiunto un circuito di filtro (come un filtro condensatore, un filtro induttore o una combinazione LC) all'armadio raddrizzatore per ridurre la componente di ondulazione nella corrente di uscita. Nelle situazioni in cui è richiesta una maggiore densità di potenza, è possibile utilizzare l'armadio di alimentazione o l'alimentatore dell'armadio dati come supplemento o alternativa all'armadio raddrizzatore per soddisfare le esigenze di alimentazione CC delle apparecchiature all'interno dell'armadio di comunicazione o dell'armadio dati.

 

La rettifica controllata utilizza elementi di commutazione controllabili come tiristori (SCR) o transistor bipolari a gate isolato (IGBT). Regolando l'angolo di fase dell'impulso di trigger (ovvero l'angolo di conduzione), è possibile controllare con precisione il valore medio della tensione di uscita. Il vantaggio della rettifica controllabile è che può realizzare una regolazione dinamica dell'uscita CC ed è adatto per scenari industriali che hanno requisiti di processo rigorosi per tensione e corrente, come galvanica, elettrolisi e regolazione della velocità del motore CC. Dal punto di vista della topologia del circuito, i circuiti raddrizzatori monofase-sono adatti per applicazioni a bassa-potenza (come la rettifica monofase-mezza-onda, monofase-fase intera-rettifica a onda), mentre i circuiti raddrizzatori trifase-sono adatti per ambienti industriali ad alta-potenza. Tra questi, il raddrizzamento a onda intera-a ponte trifase è diventato una soluzione tradizionale grazie alle piccole fluttuazioni della corrente di uscita e all'elevato utilizzo del trasformatore. La corrente continua raddrizzata presenta solitamente ancora una certa ampiezza di increspature, che devono essere attenuate dal circuito del filtro. Per i carichi con requisiti di stabilità della tensione estremamente elevati, l'armadio raddrizzatore può anche aggiungere il controllo della stabilizzazione della tensione a circuito chiuso-. Rilevando la tensione di uscita e confrontandola con il valore di riferimento, l'angolo di trigger viene regolato per ottenere un'uscita regolata.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gli armadi raddrizzatori svolgono un ruolo insostituibile in molteplici campi dell'ingegneria con le loro caratteristiche di uscita efficienti, stabili e configurabili. Nel campo industriale, i processi di galvanica ed elettrolisi richiedono una produzione a lungo-termine di potenza CC ad alta-corrente e a basso-ondulazione. Gli armadi raddrizzatori possono fornire potenza CC accuratamente controllabile per garantire l'uniformità del rivestimento e l'efficienza dell'elettrolisi. Nei sistemi di azionamento di motori CC, gli armadi raddrizzatori forniscono una tensione di armatura CC regolabile per laminatoi, gru e altre apparecchiature. Le apparecchiature di saldatura si basano su armadi raddrizzatori per convertire la rete elettrica CA in uscita CC ad alta-corrente per soddisfare i requisiti di stabilità dell'arco di saldatura. Nel campo della comunicazione, le stazioni base di comunicazione e i data center utilizzano ampiamente una barra di alimentazione dell'armadio per comunicazioni o un armadio con alimentatore come unità di distribuzione dell'alimentazione a livello di armadio-. L'armadio raddrizzatore principale front-converte la corrente CA in una tensione stabile del bus CC (solitamente -48 V o 240 V) per fornire un'alimentazione CC ininterrotta per apparecchiature della stazione base, server e switch di rete. Nel sistema di trasporto ferroviario, metropolitane, ferrovie leggere e tram utilizzano generalmente l'alimentazione di trazione CC.

 

Gli armadi raddrizzatori di trazione installati lungo la linea convertono la potenza CA della rete in 750 V o 1500 V CC per fornire potenza di trazione ai treni. Le pile di ricarica dei veicoli elettrici si basano anche su armadi raddrizzatori per convertire la rete elettrica CA in tensione CC regolabile per soddisfare le esigenze di ricarica di batterie di diversi modelli. Nel campo energetico, la potenza CC generata dai sistemi di generazione di energia fotovoltaica deve essere collegata alla rete tramite inverter, ma alcuni sistemi di accumulo dell’energia richiedono ancora armadi raddrizzatori per convertire la potenza CA in CC per la ricarica delle batterie. Dopo che il sistema di generazione di energia eolica ha emesso potenza CA dal generatore, anche questa deve essere convertita in CC attraverso l'armadio raddrizzatore e quindi collegata alla rete tramite il collegamento dell'inverter o fornita al carico CC. Nel campo della ricerca medica e scientifica, le macchine a raggi X-, le macchine CT e vari strumenti sperimentali di precisione hanno requisiti estremamente elevati in termini di ondulazione e stabilità dell'alimentazione. L'armadio raddrizzatore può essere utilizzato come alimentatore CC front-end per fornire pura alimentazione CC insieme alle successive fasi di filtraggio e stabilizzazione della tensione.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Durante il funzionamento dell'armadio raddrizzatore, i componenti di potenza (in particolare tiristori o diodi ad alta-potenza) genereranno una quantità significativa di calore. Se il calore non può essere dissipato in tempo, la temperatura di giunzione dei componenti aumenterà, compromettendo la durata dell'apparecchiatura e causandone persino guasti. Pertanto, l'armadio del raddrizzatore deve essere dotato di dispositivi affidabili di dissipazione del calore. I metodi comuni includono il raffreddamento ad aria forzata (ventilatori a flusso assiale), dissipatori di calore a convezione naturale e sistemi di raffreddamento ad acqua. La selezione specifica dipende dalla potenza nominale e dalle-condizioni ambientali del sito. In termini di progettazione della protezione, l'armadio del raddrizzatore integra protezione da sovratensione, protezione da sovracorrente, protezione da cortocircuito e monitoraggio della temperatura e altri circuiti di protezione per garantire che l'uscita possa essere interrotta rapidamente o che la corrente sia limitata in condizioni di lavoro anomale per proteggere i componenti del raddrizzatore e i carichi di back-end. Per le apparecchiature raddrizzatrici installate all'aperto o in ambienti umidi, è possibile utilizzare armadi elettrici impermeabili o armadi di alimentazione per esterni come soluzione di alloggiamento dell'armadio raddrizzatore per aumentare il livello di protezione a IP54 e superiore per resistere all'erosione di pioggia, polvere e condensa. Inoltre, negli scenari applicativi che richiedono misurazioni di corrente di grandi dimensioni, è possibile installare l'armadio da 1.000 A ct sul lato di ingresso dell'armadio raddrizzatore per campionare il trasformatore di corrente sulla linea CA in ingresso per ottenere statistiche sul consumo energetico e impostazioni di protezione.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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