Принцип на работа и схема на трифазен мостов изправител

Потребителите на електрически вериги от 380 волта в домакинството се нуждаят от пасивен (неконтролиран) трифазен токоизправител. Познаването на някои от характеристиките на електронното устройство и съществуващите коригиращи вериги ще се окаже много полезно. Това ще помогне на собственика на енергийното оборудване да го използва по-компетентно и ефективно за дълго време.

Описание на токоизправителя

Основната разлика между устройствата и техните еднофазни аналози е, както следва:

• първите са инсталирани в линии от 220 волта и служат за получаване на постоянни токове с незначителна величина (до 50 ампера);
• трифазни токоизправители се използват във вериги, където работните (изправени) токове значително надвишават този показател и достигат няколкостотин ампера.
• в сравнение с еднофазни проби, тези устройства имат по-сложна структура.

Известни коригиращи вериги с трифазно напрежение, позволяващи да се получи минималното ниво на пулсации на изхода.

В електротехниката те се наричат ​​„трифазни мостови токоизправители“, тъй като по начина, по който отварят диодите, контролирани от полярността на напрежението, те приличат на еднопосочен мост над река. Само посоката на потока от електрони в тях се редува с честота 50 Hz, което е недостъпно за автомобилите да преминават последователно към всяка страна.

Принцип на работа

Принципът на действие на всеки синусоидален преобразувател на напрежение се основава на токоизправителните свойства на специален полупроводников елемент - германий или силициев диод. Когато през него тече променлив ток, положителната полувълна свободно "преминава" през работния електронен възел, изместен в посока напред. Когато са изложени на отрицателна полувълна, електроните срещат препятствие под формата на потенциална бариера, така че токът не може да тече през кръстовището.

В най-простите комутационни вериги се използва непълен цикъл на обработка на променливи нива, тъй като втората полувълна е безвъзвратно загубена. Това значително намалява конвертируемата мощност. За да се запази полезният компонент, бяха разработени 2-вълнови ректификационни вериги, в които броят на диодите беше увеличен до два.

„Верига на пълен цикъл“ може да съдържа 4 токоизправителни елемента, но това е мостова верига.

Многофазен токоизправител с половин вълна

Отначало е по-удобно да се разгледат трифазни полуволнови токоизправители, които са лесни за производство, използвани в прости и евтини схеми на преобразуватели. При тяхното конструиране във всяка от фазите е инсталиран един мощен диод, обслужващ само този клон.

Като цяло проба на полуволнов токоизправител използва три полупроводникови диода с натоварени към тях товари. След изучаване на диаграмите на напрежения и токове, получени на изхода на електрическата верига, могат да се направят следните заключения:

• ефективността (ефективността) на такова устройство е много ниска;
• полезната мощност се губи при обработка на отрицателни полувълни и на трите фази;
• при използване на такива устройства е много трудно да се получат необходимите характеристики на натоварване.

Всички тези недостатъци на полувълновите вериги принудиха разработчиците да ги усложнят, като прилагат принципа на двойно паралелно преобразуване.

Изправител с пълна вълна

Някои проби от енергийно оборудване работят само с голямо количество изправен ток, протичащ в товара. Изправителите с половин вълна не могат да го осигурят, което се обяснява със значителни загуби в тях. За да се увеличи товароносимостта в трифазни токови вериги, все по-често се използват токоизправители с пълна вълна, съдържащи два диода за всяка фаза.

Класическото включване в случая е направено по схемата на Ларионов, в чиято чест е кръстен самият токоизправител.

Анализът на работните схеми на такъв токоизправител ясно показва неговите безспорни предимства. По време на работата на тези вериги се използват както положителни, така и отрицателни полувълни, което повишава ефективността на целия преобразувател. Това се обяснява с факта, че трифазната структура на веригата, заедно с пълновълново коригиране, осигурява шесткратно увеличение на честотата на пулсации. Поради това амплитудата на сигнала на изхода след изглаждащите кондензатори се увеличава значително (в сравнение с полувълнов токоизправител) и мощността, подавана към товара, се увеличава.

Мостови устройства

"Трифазната мостова токоизправителна верига" позволява допълнително да увеличи ефективността на преобразуване на променливо напрежение в постоянно напрежение. По-удобно е да се представи този метод на включване под формата на комбинация от две полувълнови вериги с нулева точка, в които нечетните диоди образуват катодна група, а четните образуват анодното си съединение. В трифазна мостова верига два клона за обработка на полувълни с различна полярност всъщност се обединяват в една система.

Принципът на работа на трифазен мостов изправител е най-лесно да си представим, както следва:

• когато на входа му действа променлив потенциал, за всяка полувълна се оказват отворени два от четири диода, свързани като в огледало;
• в първия случай се коригира положителната половин вълна на входното напрежение, а във втория - отрицателната;
• В резултат на това на изхода на такава кръстосана верига плюс винаги действа върху единия полюс на моста, а минус върху другия.

Както в трифазни изправителни мостове, така и в схеми с пълна вълна на диодни кръстовища, част от входното напрежение се губи (на всеки диод - не повече от 0,6 волта).

По този начин общата загуба на цикъл (положителна и отрицателна) в трифазен мост ще бъде 1,2 волта. Проектантите на токоизправителното оборудване винаги вземат предвид тези загуби и предварително зададени леко надценени входни параметри, за да получат необходимата изходна мощност.

Диаграмите или графиките на напрежението на моста са най-доброто потвърждение, че този начин на свързване на диоди към токоизправителната верига осигурява максимален пренос на енергия. В същото време малки загуби на напрежение в кръстовищата най-често могат да бъдат компенсирани поради по-доброто филтриране във вторичните вериги.

Характеристики на трифазен мост и възможности за неговото изграждане

Трифазните токоизправителни мостови вериги имат опции за подобряване на параметрите на устройството. Те могат да бъдат подобрени чрез въвеждане на допълнителни клапанни елементи. Те са оборудвани с 6, 9 или дори 12 токоизправителни диода, свързани по схемата "звезда" или "триъгълник".

Колкото повече фази (или двойки диоди) се използват във веригата на токоизправителя, толкова по-ниска е пулсацията на изходното напрежение.

Като пример, разгледайте устройство с 12 токоизправителни диода. Една от групите в размер на 6 парчета е включена в този случай съгласно схемата "звезда" с обща нулева точка, а втората - в триъгълник (без земя). Като се вземе предвид факта, че токоизправителите са свързани последователно, потенциалите на изхода на системата се сумират, а честотата на пулсации в товара се оказва 12 пъти по-висока от мрежовата стойност (50 Hertz). След филтриране, напрежението, подавано към потребителя, се характеризира с по-високо качество.

Сравнение на еднофазни и трифазни устройства

Когато сравнявате трифазни коригиращи вериги с еднофазни аналози, важно е да се отбележат следните точки:

• първите се използват само в електрически мрежи от 380 волта, а вторият тип е позволено да се инсталира както в еднофазни, така и в трифазни вериги (по една за всяка от фазите);
• токоизправители 380 волта ви позволяват да преобразувате голяма мощност и да развивате значителни токове в товара;
• от друга страна е малко по-трудно да направите трифазен токоизправител самостоятелно, тъй като той се състои от по-голям брой компоненти.

Изчисляването на трифазен токоизправител също ще бъде по-трудно, тъй като в този случай се вземат предвид векторните компоненти на ефективните токове и напрежения. Това се дължи на факта, че във веригите от 380 волта фазовите параметри се изместват един спрямо друг на 120 градуса.

Не е трудно да се разбере същността на работата на трифазен токоизправител. За да направите това, ще трябва да се запознаете с основите на клапанните устройства и да анализирате електрическата верига за тяхното свързване. Познаването на принципа на работа на токоизправителите ще помогне на потребителя да го използва по-ефективно в ежедневната работа.