Třífázový mostovkový usměrňovač: rektifikační obvod

Primárním použitím usměrňovačů je výstup stejnosměrného zdroje ze zdroje střídavého proudu. Prakticky všechna elektronická zařízení vyžadují konstantní proud, takže třífázový usměrňovač se používá uvnitř napájecích zdrojů velmi širokého rozsahu elektronických zařízení.

Obvod plného cyklu

Jedná se o usměrňovač, který přeměňuje střídavé napětí na stejnosměrné napětí. Tyto obvody se nazývají fullwave usměrňovače, protože generují výstupní signál plného cyklu.

Výhody třífázových usměrňovačů:

1. Vzhledem k jejich nízké ceně ve srovnání s centrálním tlakem, jsou široce používány v napájecím obvodu.
2. To lze použít k detekci amplitudy modulovaného rádiového signálu.
3. Můstkové usměrňovače mohou být použity k napájení polarizovaného napětí během svařování.

Třífázový usměrňovač

Většina průmyslových zdrojů energie pro elektromotory a svařovací aplikace používá třífázové střídavé napětí. To znamená, že zařízení pro tyto obvody by mělo používat třífázový můstek, který má šest diod, které poskytují plnou vlnovou rektifikaci (dvě diody pro každou třífázovou linku). Na tomto obrázku je znázorněn elektrický třífázový rektifikační obvod mostu.

Na obrázku je znázorněno sekundární vinutí třífázového transformátoru na diodě přístroje. 1D, 3D a 5D jsou vzájemně propojeny, aby poskytly společný bod pro negativní výstup stejnosměrného výstupního výkonu. 2D, 4D a 6D jsou připojeny tak, aby poskytovaly společný bod pro konstantní kladný výstup výstupu.

Elektronický obvod třífázového mostového usměrňovače, kde je připojen ke sekundárnímu vinutí třífázového transformátoru. Třífázové vstupní sinusové vlny (b). Šest polovičních vln pro stejnosměrný výstup. Dobrým pravidlem pro určení připojení na diodových zařízení je to, že vstupní napětí střídavého proudu (U) bude připojeno k mostu, kde jsou připojena anoda a katoda dvou diod.

Vzhledem k tomu, že k tomu dochází ve dvou bodech mostu, vstup U nemá určitou polaritu. Pozitivní terminál pro napájení bude připojen k mostu, kde jsou připojena dvě katodové diody a záporná svorka bude připojena k mostu a jsou připojeny dvě anodové diody.

Protože se šest polovičních vln překrývá, stejnosměrné napětí nemá šanci dosáhnout nulového bodu napětí, takže průměrné výstupní napětí DC je velmi vysoké.

Používá se třífázový usměrňovač plného vlnového můstku, kde je požadované množství stejnosměrného proudu velké a účinnost transformátoru musí být vysoká. Protože se výstupní signály polovičních vln překrývají, poskytují nízké procento zvlnění.

V tomto schématu je výstupní zvlnění šestkrát vyšší než vstupní frekvence. Protože procento pulzací je nízké, výstup U (DC) může být použit bez velkého filtrování. Tento typ zařízení je kompatibilní s transformátory, které jsou spojeny hvězdou nebo trojúhelníkem.

Typ typu zařízení

Trojfázový okruh pro opravu mostů používá šest diod (nebo tyristorů, je-li vyžadována kontrola). Výstupní napětí je charakterizováno třemi hodnotami: minimální U, průměr U a špičkové napětí.

Plněvlnový třífázový usměrňovač je podobný Geithzovu můstku.

Schéma plného vlnového třífázového zařízení. Konvenční třífázový usměrňovač nepoužívá neutrál. Pro síť 230 V / 400 V mezi dvěma vstupy usměrňovače. Ve skutečnosti mezi dvěma vstupy je vždy složené napětí U (= 400 V).

Nekontrolované zařízení znamená, že pro tento vstup nelze nastavit průměrný výstup U. Nekontrolovaná oprava používá diody.

Řízený usměrňovač umožňuje regulovat průměrné výstupní napětí, které působí na zpoždění vypnutí tyristoru (použité místo diod). Tento příkaz vyžaduje komplexní elektronický obvod. Dioda se chová jako tyristor, naložený bez prodlení. Rektifikované napětí má tuto formu.

Třífázové výstupní napětí výstupu U. Celkem 7 křivek: 6 sinusoidů a červená křivka, která spojuje horní část sinusoidu ("sinusoidní uzávěry"). 6 sinusoidů jsou 3 napětí, která tvoří U mezi fázemi a 3 stejnými napětími, ale s opačným znaménkem:

U31 = -U13U23 = -U32U21 = -U12.

Červená křivka představuje U na výstupu usměrňovače, tj. Na svorkách odporové zátěže. Toto U se nevztahuje na neutrál. Koupí se. Tento U se pohybuje mezi 1,5 V max a 1,732 V max (kořen 3).

Umax je špičková hodnota jednoho napětí a je 230 × 1,414 = 325 V.

Vlastnosti třífázového napětí

Křivka působící pouze na odporovou zátěž, nekontrolovanou rektifikaci (s diodami) se na rozdíl od monofrekvenčního zařízení (mostu Greiz) nevrací na nulu. Pulsace je tedy mnohem nižší a rozměry induktoru a / nebo vyrovnávacího kondenzátoru jsou méně omezující než u Geithzova můstku.

Pro získání nenulového výstupu U jsou vyžadovány alespoň dvě fáze. Minimální, maximální a průměrné napětí. Početně pro usměrněné napětí 230 V / 400 V se mění mezi minimální napětí 1,5 V min = 1,5 x (1414 x 230) = 488 V, a maximální: 1,732 Bmax = 1,732 x (1414 x 230) = 563 B.

Průměrná hodnota třífázového usměrněného napětí: avg = 1,654Vmax = 1,654 x (1,414 × 230) = 538 V.

Výstupní napětí třífázového výstupního usměrňovače (zoom). 3-fázový plný vlnový usměrňovač MDS 130A 400V. 5 terminálů: 3 fáze, + a -. Tento usměrňovač obsahuje 6 diod.

Můžeme tedy shrnout následující body:

• 6 diod, 2 diody na jednu fázi - slabá pulzace ve srovnání s jedním vlnovým usměrňovačem (Geitzův můstek);
• průměrná hodnota rektifikovaného napětí: 538 V pro 230 V / 400 V;
• Neutrál není používán třífázovým usměrňovačem.

Jednofázové plné vlnové zařízení

Na obrázku je znázorněn jednofázový, řízený usměrňovač s plným průtokem se zátěží R.

Jednofázový plně řízený usměrňovač umožňuje konverzi jednofázového střídavého proudu na stejnosměrný proud. Obvykle se používají v různých aplikacích, jako je nabíjení baterie, regulace otáček stejnosměrných motorů, a přední část UPS (nepřerušitelný zdroj napájení) a SMPS (napájení s přepínáním).

Všechna čtyři zařízení jsou tyristory. Časování zapnutí těchto zařízení závisí na spouštěcích signálech. Vypnutí nastane, když proud přes zařízení dosáhne nuly a je obrácen alespoň po dobu, která se rovná době vypnutí zařízení uvedeného v datovém listu:

• U pozitivních polokylických tyristorů jsou T1 a T2 stříleny pod úhlem α.
• Když T1 T2 vede Vo = Vs IO = je = Vo / R = Vs / R.
• V záporném polovičním cyklu vstupního napětí jsou SC3 T3 a T4 spouštěny pod úhlem (π + α).
• Zde je výstupní proud a napájecí proud v opačném směru. T3 T4 se vypne při 2π.

Provoz diodového můstku

Skládá se ze čtyř diod a tato konfigurace je připojena prostřednictvím zátěže.

Během kladného poločasu vstupních signálů se diody D1 a D2 posunují dopředu a D3 a D4 jsou obráceny. Když se začíná provádět napětí přesahující prahovou úroveň diod D1 a D2 - začne protékat proud, jak je znázorněno na obrázku na červené čáře.

Během záporného poločasu vstupního signálu střídavého proudu se diody D3 a D4 posunou dopředu a D1 a D2 jsou obráceny. Proudový proud začíná proudit diody D3 a D4, když tyto diody začnou pracovat, jak je znázorněno na obrázku.

V obou případech je směr zatěžovacího proudu stejný, jak je znázorněno na obrázku, jednostranný, což znamená DC. Takže při použití můstkového usměrňovače se vstupní střídavý proud mění na stejnosměrný proud. Výstup na zátěži s tímto můstkovým usměrňovačem má pulzující povahu, ale pro získání čistého stejnosměrného proudu je vyžadován další filtr, jako je kondenzátor. Stejná operace platí pro různé mostové usměrňovače, ale v případě řízených usměrňovačů je spuštěn tyristor, který řídí proud pro zátěž.

Režim 1 (od a do π). V kladné polovině vlny dodaného střídavého signálu jsou SC1 T1 a T2 přímým posunem a mohou být zahrnuty pod úhlem α. Napětí zátěže se rovná pozitivnímu okamžitému napájecímu napětí střídavého proudu.

Režim 2 (π to π + α). Při wt = π je vstupní výkon nulový a po π je záporný. Ale indukčnost brání jakýmkoli změnám, aby se udrželo DC zatížení a ve stejném směru.

Kvůli tomuto indukovanému napětí jsou SC1 T1 a T2 navzdory zápornému napájecímu napětí vyspělé. Zatížení tedy působí jako zdroj a uložená energie v induktoru se vrací zpět do zdroje střídavého proudu.

Režim 3 (π + α až 2π). Pro wt = π + α SCR T3 a T4, T1 a T2 jsou zahrnuty a je zahrnut zpětný zkreslení. Proces vodivosti se tak přenáší z T1, T2 na T3, T4. Při pozitivním zatížení a spotřebě proudu zůstává proud.

Režim 4 (od 2π do 2π + α). Při wt = 2π vstupní napětí prochází nulou.

Srovnání jednofázových a třífázových zařízení

Jednofázový usměrňovač je obecně levnější než trojfázový usměrňovač se stejným jmenovitým výkonem, avšak tato nákladová výhoda je při vyšších zátěží méně významná. Větší usměrňovače se používají v rozsáhlých UPS systémech, galvanických, elektro-čisticích a anodizačních zařízeních, velkých regulátorech stejnosměrných motorů apod.

Každé zařízení s výkonem větším než 10 kW musí mít třífázový vstup. Kromě toho regulátory AC s proměnnou frekvencí, které přímo napravují síť bez transformátoru, mají třífázový usměrňovač, i když jednofázový vstup je možný u motorů menších než 5 kW.

Níže je seznam výhod třífázových a jednofázových usměrňovačů se stejným výkonem:

1. Vstupní proud sítě je nižší a vyvážený mezi třemi fázemi. Tato váha je důležitá, pokud je zatížení usměrňovače významnou součástí celkové zátěže vašeho závodu.
2. Vstupní harmonické proudy jsou menší a jednodušší je potlačit.
3. Výstupní zvlnění je mnohem menší a frekvence je 3krát větší než frekvence jednofázového usměrňovače. To značně usnadňuje vyhlazení pomocí menších tlumivků a / nebo kondenzátorů.

Průměrný proud každého z nich činí přibližně 67% hodnoty pro jednofázový usměrňovač. Proto lze použít menší zařízení a snadněji je distribuovat kolem radiátorů. U malých zařízení nejsou tyto výhody tak důležité. U velkých usměrňovačů (více než 10 kW) se však stávají významnějšími.