Trojfázový mostový usmerňovač: rektifikačný obvod

Primárnym použitím usmerňovačov je výstup jednosmerného zdroja zo zdroja striedavého prúdu. Takmer všetky elektronické zariadenia vyžadujú konštantný prúd, takže trojfázový usmerňovač sa používa vo vnútri napájacích zdrojov veľmi širokého rozsahu elektronických zariadení.

Obvod plného cyklu

Je to obvod usmerňovača, ktorý premieňa striedavé napätie na jednosmerné napätie. Tieto obvody sa nazývajú usmerňovač s plnou vlnou, pretože vytvára výstupný signál plného cyklu.

Výhody trojfázových usmerňovačov:

1. Vzhľadom na ich nízke náklady v porovnaní s centrálnym tlakom, sú široko používané v napájacom okruhu.
2. To sa môže použiť na detekciu amplitúdy modulovaného rádiového signálu.
3. Modulové usmerňovače môžu byť použité pri napájaní polarizovaného napätia počas zvárania.

Trojfázový obvod usmerňovača

Väčšina priemyselných zdrojov energie pre elektromotory a zváracie aplikácie používa trojfázové striedavé napätie. To znamená, že zariadenie pre týchto obvodov je nutné použiť trojfázový mostík, ktorý má šesť diód pre dvojcestnom usmernenie (dve diódy v každom riadku troch fáz). Tento obrázok znázorňuje elektrický trojfázový obvod na rektifikáciu mostov.

Diagram znázorňuje sekundárne vinutie trojfázového transformátora na dióde zariadenia. 1D, 3D a 5D sú spojené, aby poskytli spoločný bod pre negatívny výstup jednosmerného výstupného výkonu. 2D, 4D a 6D sú pripojené tak, aby poskytovali spoločný bod pre konštantný kladný výstup výstupu.

Elektronický obvod trojfázového mostového usmerňovača, kde je pripojený k sekundárnemu vinutiu trojfázového transformátora. Trojfázové vstupné sínusové vlny (b). Šesť polovičných vĺn pre výstup DC. Dobré pravidlo pre určenie zlúčenín, aby dióda zariadenie, je to, že vstupné napätie (U) na striedavý prúd, ktoré majú byť pripojené k mostíku, ktoré sú spojené s anódou a katódou akýchkoľvek dvoch diód.

Vzhľadom na to, že k tomu dochádza na dvoch miestach mostu, vstup U nemá určitú polaritu. Kladná svorka napájacieho zdroja je pripojený k mostíku, v ktorom sú obe diódy pripojený ku katóde a záporný pól je spojený s mostíkom a dvoma diódami spojených anódy.

Pretože šesť polovičných vĺn sa prekrýva, jednosmerné napätie nemá šancu dosiahnuť nulový bod napätia, takže priemerné DC výstupné napätie je veľmi vysoké.

Používa sa trojfázový usmerňovač s plným vlnovým mostíkom, kde je požadované množstvo jednosmerného prúdu veľké a účinnosť transformátora musí byť vysoká. Pretože sa výstupné signály polovĺn prekrývajú, poskytujú nízke percento zvlnenia.

V tejto schéme je zvlnenie výstupu šesťkrát vyššie ako vstupná frekvencia. Pretože percento pulzácií je nízke, výstup U (DC) môže byť použitý bez veľkého filtrovania. Tento typ zariadenia je kompatibilný s transformátormi, ktoré sú spojené hviezdou alebo trojuholníkom.

Typ typu zariadenia

Trojfázový okruh na rektifikáciu mostov používa šesť diód (alebo tyristorov, ak je potrebná kontrola). Výstupné napätie je charakterizované troma hodnotami: minimálne U, priemerné U a špičkové napätie.

Plnlnový trojfázový usmerňovač je podobný Geithzovmu mostíku.

Schéma zariadenia s plnou vlnou s trojfázovým zariadením. Bežný trojfázový usmerňovač nepoužíva neutrál. Pre sieť 230 V / 400 V medzi dvoma vstupmi usmerňovača. V skutočnosti medzi 2 vstupmi je vždy zložené napätie U (= 400 V).

Nekontrolované zariadenie znamená, že pre tento vstup nie je možné nastaviť priemerný výstup U. Nekontrolovaná rektifikácia používa diódy.

Riadený usmerňovač umožňuje regulovať priemerné výstupné napätie, ktoré pôsobí na oneskorenie vypnutia tyristora (používané namiesto diód). Tento príkaz vyžaduje zložitý elektronický obvod. Dióda sa správa ako tyristor, ktorý sa naloží bez oneskorenia. Rektifikované napätie má túto formu.

Výstupné trojfázové výstupné napätie U. Celkom 7 kriviek: 6 sinusoid a červená krivka, ktorá spája hornú časť sínusoidu ("sínusové uzávery"). 6 sínusov sú 3 napätia, ktoré tvoria U medzi fázami a 3 rovnaké napätie, ale s opačným znamienkom:

U31 = -U13U23 = -U32U21 = -U12.

Červená krivka predstavuje U na výstupe usmerňovača, to znamená na svorkách odporového zaťaženia. Tento U sa nevzťahuje na neutrál. Pláva. Tento U sa pohybuje medzi 1,5 V max a 1,732 V max (koreň 3).

Umax je špičková hodnota jedného napätia a je 230 × 1,414 = 325 V.

Vlastnosti trojfázového napätia

Krivka pôsobiace iba na odporové záťaži, nekontrolované rektifikácie (s diódami), nevráti na nulu, na rozdiel od monofrequency zariadení (most Greiz). To znamená, že zvlnenie je oveľa nižšia a rozmery cievky a / alebo vyhladzovací kondenzátor sú menej obmedzujúce, než pre Geytsa most.

Na získanie nenulového výstupu U sú potrebné najmenej dve fázy. Minimálne, maximálne a priemerné napätie. Početne pre usmernenej napätie 230 V / 400 V sa mení medzi minimálne napätie 1,5 V min = 1,5 x (1414 x 230) = 488 V, a maximálna: 1,732 bmax = 1,732 x (1414 x 230) = 563 V.

Priemerná hodnota trojfázového usmerňovacieho napätia: avg = 1,654Vmax = 1,654 x (1,414 × 230) = 538 V.

Výstupné napätie trojfázového výstupného usmerňovača (priblíženie). 3-fázový plný vlnový usmerňovač MDS 130A 400V. 5 terminálov: 3 fázy, + a -. Tento usmerňovač obsahuje 6 diód.

Preto môžeme zhrnúť nasledujúce body:

• 6 diód, 2 diódy na jednu fázu - slabá pulzácia v porovnaní s jednopólovým usmerňovačom (Geitzov most);
• priemerná hodnota rektifikovaného napätia: 538 V pre 230 V / 400 V;
• Neutrálny nie je používaný trojfázovým usmerňovačom.

Jednofázové zariadenie s plnou vlnou

Na obrázku je znázornený jednofázový riadený usmerňovač s plným prietokom so záťažou R.

Jednofázový plne kontrolovateľný usmerňovač umožňuje konverziu jednofázového striedavého prúdu na DC. Zvyčajne sa používajú v rôznych aplikáciách, ako je nabíjanie akumulátora, regulácia otáčok jednosmerných motorov, a predná časť UPS (neprerušiteľný zdroj napájania) a SMPS (napájanie s prepínaním).

Všetky štyri použité zariadenia sú tyristory. Časovanie zapnutia týchto zariadení závisí od spúšťacích signálov. Vypnutie nastane, keď prúd cez zariadenie dosiahne nulu a je obrátený aspoň počas doby, kedy sa vypne zariadenie uvedené v technickom liste:

• V pozitívnych polo cyklických tyristoroch sú T1 a T2 zastrelené v uhle α.
• Keď T1 T2 vedie Vo = Vs IO = je = Vo / R = Vs / R.
• V zápornom polnom cykle vstupného napätia sa SC3 T3 a T4 spúšťajú pod uhlom (π + α).
• Tu je výstupný prúd a napájací prúd v opačnom smere. T3 T4 sa vypne pri 2π.

Prevádzka diódového mosta

Skladá sa zo štyroch diód a táto konfigurácia je pripojená pomocou záťaže.

Počas kladného polkruhu vstupných signálov sa diódy D1 a D2 posunú v smere dopredu a D3 a D4 sú obrátené. Ak sa začne vykonávať napätie presahujúce prahovú úroveň diód D1 a D2 - prúd začína pretekať, ako je znázornené na obrázku nižšie na červenej línii.

Počas záporného polčasu vstupného signálu AC sa diódy D3 a D4 posunú dopredu a D1 a D2 sú obrátené. Zaťažovací prúd začne prúdiť cez diódy D3 a D4, keď sa tieto diódy začnú správať, ako je znázornené na obrázku.

V oboch prípadoch je smer zaťažovacieho prúdu rovnaký, ako je znázornené na obrázku, jednostranný, čo znamená DC. Preto pri použití mostového usmerňovača sa vstupný prúd AC prevedie na DC. Výstup na zaťaženie s týmto mostíkovým usmerňovačom má pulzačnú povahu, ale na vytvorenie čistého DC je potrebný ďalší filter, napríklad kondenzátor. Rovnaká operácia platí aj pre rôzne mostové usmerňovače, avšak v prípade riadených usmerňovačov sa aktivuje tyristor na reguláciu prúdu pre zaťaženie.

Režim 1 (od a do π). V pozitívnej polovici vlny dodaného striedavého signálu sú SC1 T1 a T2 priame posuny a môžu byť zahrnuté pod uhlom α. Napätie záťaže sa rovná kladnému okamžitému napájaciemu napätiu.

Režim 2 (π to π + α). Pri wt = π je vstupný výkon nula a po π sa stáva záporný. Ale indukčnosť bráni akýmkoľvek zmenám na udržanie DC záťaže a tým istým smerom.

Z dôvodu tohto indukovaného napätia sú SC1 T1 a T2 napriek negatívnemu napájaciemu napätiu. Záťaž pôsobí ako zdroj a uložená energia v induktore sa vráti späť do zdroja striedavého prúdu.

Režim 3 (π + α až 2π). Pre wt = π + α SCR T3 a T4, T1 a T2 sú zahrnuté a je zahrnutá reverzná odchýlka. Proces vodivosti sa teda prenáša z T1, T2 na T3, T4. Pri kladnom napätí záťaže a prúde zostáva prúd.

Režim 4 (od 2π do 2π + α). Pri wt = 2π vstupné napätie prechádza nulou.

Porovnanie jednofázových a trojfázových zariadení

Jednofázový usmerňovač je všeobecne lacnejšie ako trojfázovým menovitým výkonom rovnaké, ale táto cenová výhoda sa stáva menej výrazný pri vyššom zaťažení. Väčšia usmerňovače sa používajú vo veľkých UPS systémy, elektrolytické, eloxovanie a elektroochistitelnyh zariadení, veľké jednosmerné regulátory motorov a tak ďalej. D.

Každé zariadenie s výkonom viac ako 10 kW musí mať trojfázový vstup. Okrem toho regulátory regulovaných AC, ktorá priamo rektifikovaný siete bez transformátora, sú tri fázy usmerňovač, aj keď jednofázový vstup je možné pre motory menším ako 5 kW.

Nižšie je uvedený zoznam výhod trojfázových a jednofázových usmerňovačov s rovnakým výstupným výkonom:

1. Vstupný prúd siete je nižší a vyvážený medzi týmito tromi fázami. Táto váha je dôležitá, ak je zaťaženie usmerňovača významnou súčasťou celkového zaťaženia vašej továrne.
2. Vstupné harmonické prúdy sú menšie a ľahšie sa potlačujú.
3. Výstup zvlnenia je oveľa menší a frekvencia je 3 krát väčšia ako frekvencia jednofázového usmerňovača. To značne uľahčuje vyhladzovanie menších tlmiviek a / alebo kondenzátorov.

Priemerný prúd každého z nich je približne 67% hodnoty pre jednofázový usmerňovač. Preto je možné používať menšie zariadenia a ľahšie sa distribuovať okolo radiátorov. Pre malé zariadenia tieto výhody nie sú také dôležité. Pre veľké usmerňovače (viac ako 10 kW) sa však stávajú významnejšími.