A háztartás 380 voltos áramkörének felhasználói passzív (nem ellenőrzött) háromfázisú egyenirányítót igényelnek. Nagyon hasznos lehet az elektronikus eszköz és a meglévő kijavítási rendszerek néhány tulajdonságának ismerete. Ez elősegíti az erőmű tulajdonosát, hogy ezt hosszú időn át szakszerűbben és ésszerűbben üzemeltesse.
Az egyenirányítók leírása
Az eszközök közötti fő különbség az egyfázisú analógoktól a következőkben nyilvánul meg:
- az elsőket 220 V-os vezetékekbe telepítik, és jelentéktelen nagyságrendű állandó áramok elérésére (50 amperig);
- háromfázisú egyenirányítókat használnak azokban az áramkörökben, ahol a működési (egyenirányított) áram jelentősen meghaladja ezt a mutatót, és több száz amperre esik.
- az egyfázisú mintákkal összehasonlítva ezeknek az eszközöknek bonyolultabb eszközük van.
Ismert sémák a háromfázisú feszültség helyesbítésére, lehetővé téve a minimális hullámosítási szint elérését a kimeneten.
Az elektrotechnikában ezeket "háromfázisú híd-egyenirányítóknak" nevezzük, mivel azáltal, hogy a feszültség polaritás által vezérelt diódakat nyitnak, hasonlítanak egy folyó feletti hídhoz, egyirányú forgalommal. Csak az elektronok áramlási iránya váltakozik bennük 50 Hz frekvenciával, amelyhez az autók nem férhetnek hozzá, hogy váltakozhassanak minden irányban.
Működési elve
Bármely szinuszos feszültségváltó működési elve egy speciális félvezető elem - egy germánium vagy szilícium-diod - egyenirányító tulajdonságain alapszik. Amikor váltakozó áram áramlik rajta, a pozitív félhullám szabadon „áthalad” a működő elektronikus átmeneten, amely előrefelé tolódik. A negatív félhullám hatására az elektronok potenciális gát formájában akadályba ütköznek, így az áram nem tud átfolyni az átmeneten.
A legegyszerűbb kapcsolási sémákban a változó szintek feldolgozásának hiányos ciklusát alkalmazzák, mivel a második félhullám helyrehozhatatlanul elveszik. Ez jelentősen csökkenti a konvertált teljesítményt. A hasznos komponens megőrzése érdekében 2 félhullámú egyenirányítási sémát dolgoztak ki, amelyben a diódák számát kettőre növelték.
A „teljes ciklusú áramkör” 4 egyenirányító elemet tartalmazhat, de egy ilyen áramkör a híd kategóriájába tartozik.
Félhullámú többfázisú egyenirányító
Először: kényelmesebb fontolóra venni a háromfázisú egy-félhullámú egyenirányítókat, amelyek gyártása egyszerű, és amelyeket egyszerű és olcsó átalakító áramkörökben használnak. Amikor építenek, mindegyik fázisban egy erős dióda van telepítve, amely csak ezt az ágat szolgálja.
Összességében egy egyenirányító eszköz félhullámú mintájában három félvezető diódát használunk, amelyekhez kapcsolódó terhelések vannak. Miután megvizsgáltuk az elektromos áram kimenetén kapott feszültségek és áramok diagramjait, a következő következtetéseket vonhatjuk le:
- egy ilyen eszköz működésének hatékonysága (COP) nagyon alacsony;
- a nettó teljesítmény elveszik a három fázis negatív félhullámának feldolgozásakor;
- ilyen eszközök használatakor nagyon nehéz megszerezni a szükséges terhelési jellemzőket.
A félhullámú áramkörök ezen hiányosságai arra kényszerítették a fejlesztőket, hogy bonyolítsák őket a kettős párhuzamos átalakítás elvének alkalmazásával.
Félhullámú egyenirányító
Néhány energiaellátó berendezés mintája csak nagy mennyiségű egyenirányító árammal működik, amely a terhelésben áramlik.Félhullámú egyenirányítókat nem tud biztosítani, ezt a jelentős veszteségek magyarázzák. A háromfázisú áramkörök terhelhetőségének növelése érdekében egyre több félhullámú egyenirányítót használnak, amelyek mindegyik fázisra két diódát tartalmaznak.
A klasszikus beépítés ebben az esetben a Larionov séma szerint történik, amelyben maga az egyenirányító eszközt nevezik.
Az ilyen egyenirányító munkavázlatainak elemzése egyértelműen megmutatja annak vitathatatlan előnyeit. Ezen áramkörök használatakor mind a pozitív, mind a negatív félhullámokat használják, ami növeli az egész konverter hatékonyságát. Ez azzal magyarázható, hogy az áramkör háromfázisú felépítése és a két félhullámú kiegyenlítés együtt hatszorosára növeli a pulzációs frekvenciát. Emiatt a kimeneti jel amplitúdója a simítókondenzátorok után észrevehetően növekszik (összehasonlítva egy félhullámú egyenirányítóval), és a terheléshez továbbított teljesítmény növekszik.
Bridge eszközök
A "háromfázisú híd egyenirányító áramkör" még tovább növeli a váltóáramú feszültség egyenáramúvá történő átalakításának hatékonyságát. Kényelmesebb, ha ezt a kapcsolási módszert két félhullámú nullapontú áramkör kombinációjának formájában mutatjuk be, amelyben a páratlan diódák képezik a katódcsoportot, a párosak pedig az anód-kombinációjukat. Egy háromfázisú hídáramkörben a különböző polaritású félhullámok feldolgozásának két ágát valójában egyetlen rendszerbe egyesítik.
A háromfázisú híd-egyenirányító működésének elvét a legkönnyebb elképzelni:
- amikor váltakozó potenciál működik a bemenetén, minden félhullámra nyitva áll a négy dióda közül kettő, amelyek úgy vannak bekapcsolva, mintha tükör lenne;
- az első esetben a bemeneti feszültség pozitív félhulláma kiegyenlítődik, a második esetben pedig negatív;
- Ennek eredményeként egy ilyen keresztirányú áramkör kimenete mindig pluszot ad a híd egyik pólusán, és mínusz a másiknál.
Mind a háromfázisú egyenirányító hidakban, mind a félvezetékes áramkörökben diódák csomópontjainál a bemeneti feszültség egy része elveszik (minden dióda esetében - legfeljebb 0,6 V).
Így a háromfázisú híd ciklusonkénti teljes vesztesége (pozitív és negatív) 1,2 V lesz. Az egyenirányító berendezések fejlesztői mindig figyelembe veszik ezeket a veszteségeket, és a kimenetnél a szükséges teljesítmény elérése érdekében előre beállítanak valamivel magasabb bemeneti paramétereket.
A feszültségdiagramok vagy a hídáramkörök diagramjai bizonyítják a legjobb bizonyítékot arra, hogy a diódáknak az egyenirányító áramkörhöz történő csatlakoztatása a maximális energiaátvitelt eredményezi. Ugyanakkor a kis feszültségveszteségeket a csomópontokon általában a szekunder áramkörök jobb szűrése kompenzálja.
A háromfázisú híd jellemzői és kivitelezési lehetőségei
A háromfázisú egyenirányítók hídáramkörei lehetőséget kínálnak az eszköz paramétereinek javítására. Javítható további szelepelemek bevezetésével. Telepítenek 6, 9 vagy akár 12 egyenirányító diódát, amelyeket a "csillag" vagy "háromszög" séma szerint csatlakoztatnak.
Minél több fázist (vagy diódapárt) használnak az egyenirányító áramkörben, annál alacsonyabb a kimeneti feszültség hulláma.
Példaként vegye figyelembe a 12 egyenirányító diódával rendelkező készüléket. A 6 darabból álló csoportok egyikét ebben az esetben a "csillag" séma szerint egy közös nulla ponttal, a második pedig egy háromszögben (föld nélkül) tartalmazzák. Tekintettel arra, hogy az egyenirányítók sorosan vannak csatlakoztatva, a rendszer kimenetén lévő potenciálokat összegezzük, és a terhelés frekvenciája a hálózati érték 12-szerese (50 Hz). A szűrés után a fogyasztó számára biztosított feszültséget magasabb minőség jellemzi.
Az egyfázisú és a háromfázisú eszközök összehasonlítása
A háromfázisú rektifikációs sémák és az egyfázisú analógok összehasonlításakor fontos a következő pontokat megjegyezni:
- az elsőket csak 380 voltos hálózatokban használják, a második változat telepíthető mind egyfázisú, mind háromfázisú áramkörökbe (minden fázisra egy);
- 380 voltos egyenirányítók képesek átalakítani a nagy teljesítményt, és jelentős áramot képesek kifejteni a terhelésben;
- másrészt kissé nehezebb elkészíteni egy háromfázisú egyenirányítót, mivel nagyobb számú alkatrészből áll.
A háromfázisú egyenirányító kiszámítása szintén nehezebb lesz, mivel ebben az esetben figyelembe veszik az áramok és a feszültségek vektorkomponenseit. Ennek oka az a tény, hogy a 380 voltos áramkörökben a fázisparaméterek egymással szemben 120 fokkal eltolódnak.
A háromfázisú egyenirányító lényegének megértése pillanat alatt. Ehhez meg kell ismerkednie a szelepegységek működésének alapjaival, és elemeznie kell az elektromos áramkört azok beépítése érdekében. Az egyenirányító eszközök működési elvének ismerete elősegíti a felhasználó számára, hogy hatékonyabban használja azt a mindennapi munkában.
