Αρχή λειτουργίας και κύκλωμα ενός τριφασικού ανορθωτή γέφυρας

Οι χρήστες κυκλωμάτων ισχύος 380 volt στο νοικοκυριό χρειάζονται έναν παθητικό (ανεξέλεγκτο) τριφασικό ανορθωτή. Η γνώση ορισμένων από τα χαρακτηριστικά της ηλεκτρονικής συσκευής και των υπαρχόντων κυκλωμάτων διόρθωσης θα αποδειχθεί πολύ χρήσιμη. Αυτό θα βοηθήσει τον ιδιοκτήτη του ηλεκτρικού εξοπλισμού να τον λειτουργήσει πιο αποτελεσματικά και αποτελεσματικά για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Περιγραφή ανορθωτή

Η κύρια διαφορά μεταξύ των συσκευών και των μονοφασικών ομολόγων τους είναι η εξής:

• Τα πρώτα εγκαθίστανται σε γραμμές 220 Volt και χρησιμεύουν για τη λήψη σταθερών ρευμάτων ασήμαντου μεγέθους (έως 50 Αμπέρ).
• τριφασικοί ανορθωτές χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα όπου τα λειτουργικά (διορθωμένα) ρεύματα υπερβαίνουν σημαντικά αυτόν τον δείκτη και φτάνουν αρκετές εκατοντάδες αμπέρ.
• σε σύγκριση με μονοφασικά δείγματα, αυτές οι συσκευές έχουν μια πιο περίπλοκη δομή.

Γνωστά κυκλώματα διόρθωσης τριφασικής τάσης, επιτρέποντας την απόκτηση του ελάχιστου επιπέδου κυματισμού στην έξοδο.

Στην ηλεκτρολογία, ονομάζονται «τριφασικοί ανορθωτές γεφυρών», διότι με τον τρόπο που ανοίγουν τις διόδους, που ελέγχονται από την πολικότητα τάσης, μοιάζουν με μονόδρομη γέφυρα πάνω από ένα ποτάμι. Μόνο η κατεύθυνση της ροής των ηλεκτρονίων σε αυτά εναλλάσσεται με συχνότητα 50 Hz, η οποία δεν είναι προσβάσιμη για τα αυτοκίνητα να περνούν εναλλάξ σε κάθε πλευρά.

Λειτουργική αρχή

Η αρχή της λειτουργίας οποιουδήποτε μετατροπέα ημιτονοειδούς τάσης βασίζεται στις ιδιότητες του ανορθωτή ενός ειδικού στοιχείου ημιαγωγού - μιας δίοδος γερμανίου ή πυριτίου. Όταν ένα εναλλασσόμενο ρεύμα ρέει μέσα από αυτό, το θετικό μισό κύμα "περνά" ελεύθερα μέσω της ηλεκτρονικής σύνδεσης που μετακινείται προς τα εμπρός. Όταν εκτίθενται σε αρνητικό μισό κύμα, τα ηλεκτρόνια συναντούν εμπόδιο με τη μορφή δυνητικού φράγματος, έτσι ώστε το ρεύμα να μην μπορεί να ρέει μέσω της διασταύρωσης.

Στα απλούστερα κυκλώματα μεταγωγής, χρησιμοποιείται ένας ατελής κύκλος επεξεργασίας μεταβλητών επιπέδων, καθώς το δεύτερο μισό κύμα χάνεται ανεπανόρθωτα. Αυτό μειώνει σημαντικά τη μετατρέψιμη ισχύ. Για να διατηρηθεί το χρήσιμο συστατικό, αναπτύχθηκαν κυκλώματα διόρθωσης πλήρους κύματος, στα οποία ο αριθμός των διόδων αυξήθηκε σε δύο.

Ένα "κύκλωμα πλήρους κύκλου" μπορεί να περιέχει 4 στοιχεία ανορθωτή, αλλά αυτό είναι ένα κύκλωμα γέφυρας.

Πολυφασικός ανορθωτής μισού κύματος

Αρχικά, είναι πιο βολικό να εξεταστούν οι τριφασικοί ανορθωτές μισού κύματος, οι οποίοι είναι απλοί στην κατασκευή, που χρησιμοποιούνται σε απλά και φθηνά κυκλώματα μετατροπέα. Κατά την κατασκευή τους, εγκαθίσταται μια ισχυρή δίοδος σε κάθε φάση, εξυπηρετώντας μόνο αυτόν τον κλάδο.

Συνολικά, ένα δείγμα ανορθωτή μισού κύματος χρησιμοποιεί τρεις διόδους ημιαγωγών με φορτία συνδεδεμένα σε αυτές. Μετά τη μελέτη των διαγραμμάτων τάσεων και ρευμάτων που λαμβάνονται στην έξοδο του ηλεκτρικού κυκλώματος, μπορούν να εξαχθούν τα ακόλουθα συμπεράσματα:

• η απόδοση (απόδοση) μιας τέτοιας συσκευής είναι πολύ χαμηλή ·
• Η χρήσιμη ισχύς χάνεται κατά την επεξεργασία αρνητικών μισών κυμάτων και των τριών φάσεων.
• Όταν χρησιμοποιείτε τέτοιες συσκευές, είναι πολύ δύσκολο να αποκτήσετε τα απαιτούμενα χαρακτηριστικά φορτίου.

Όλα αυτά τα μειονεκτήματα των κυκλωμάτων μισού κύματος ανάγκασαν τους προγραμματιστές να τα περιπλέξουν εφαρμόζοντας την αρχή της διπλής παράλληλης μετατροπής.

Ανορθωτής πλήρους κύματος

Ορισμένα δείγματα ηλεκτρικού εξοπλισμού λειτουργούν μόνο με μεγάλη ποσότητα διορθωμένου ρεύματος που ρέει στο φορτίο. Οι ανορθωτές μισού κύματος δεν μπορούν να το παρέχουν, κάτι που εξηγείται από σημαντικές απώλειες σε αυτούς. Για να αυξηθεί η χωρητικότητα φορτίου σε τριφασικά κυκλώματα ρεύματος, ανορθωτές πλήρους κύματος χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο, που περιέχουν δύο διόδους για κάθε φάση.

Η κλασική συμπερίληψη σε αυτήν την περίπτωση γίνεται σύμφωνα με το σχέδιο Larionov, προς τιμήν του οποίου ονομάζεται ο ίδιος ο ανορθωτής.

Μια ανάλυση των διαγραμμάτων λειτουργίας ενός τέτοιου ανορθωτή δείχνει σαφώς τα αδιαμφισβήτητα πλεονεκτήματά του. Κατά τη λειτουργία αυτών των κυκλωμάτων, χρησιμοποιούνται τόσο θετικά όσο και αρνητικά μισά κύματα, γεγονός που αυξάνει την απόδοση ολόκληρου του μετατροπέα. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι η τριφασική δομή του κυκλώματος, μαζί με την διόρθωση πλήρους κύματος, παρέχει εξαπλάσια αύξηση στη συχνότητα κυματισμού. Λόγω αυτού, το πλάτος του σήματος στην έξοδο μετά τους πυκνωτές εξομάλυνσης αυξάνεται σημαντικά (σε σύγκριση με έναν ανορθωτή μισού κύματος) και η ισχύς που παρέχεται στο φορτίο αυξάνεται.

Συσκευές γέφυρας

Το "τριφασικό κύκλωμα ανορθωτή γέφυρας" επιτρέπει την περαιτέρω αύξηση της αποτελεσματικότητας μετατροπής εναλλασσόμενης τάσης σε άμεση τάση. Είναι πιο βολικό να παρουσιάζεται αυτή η μέθοδος ενεργοποίησης με τη μορφή συνδυασμού δύο κυκλωμάτων μισού κύματος με μηδενικό σημείο, στο οποίο οι περίεργες δίοδοι σχηματίζουν μια ομάδα καθόδου, ακόμη και αυτές σχηματίζουν την ένωση ανόδου τους. Σε ένα τριφασικό κύκλωμα γέφυρας, δύο κλάδοι για την επεξεργασία μισών κυμάτων διαφορετικής πολικότητας συνδυάζονται πραγματικά σε ένα ενιαίο σύστημα.

Η αρχή της λειτουργίας ενός τριφασικού ανορθωτή γέφυρας είναι πιο εύκολο να φανταστεί κανείς ως εξής:

• όταν ένα εναλλασσόμενο δυναμικό ενεργεί στην είσοδό του, για κάθε μισό κύμα, δύο από τις τέσσερις διόδους αποδεικνύονται ανοιχτές, συνδεδεμένες σαν σε έναν καθρέφτη.
• Στην πρώτη περίπτωση, το θετικό μισό κύμα της τάσης εισόδου διορθώνεται και στη δεύτερη το αρνητικό.
• Ως αποτέλεσμα, στην έξοδο ενός τέτοιου σταυρού κυκλώματος, ένα συν ενεργεί πάντα στον έναν πόλο της γέφυρας και ένα αρνητικό στον άλλο.

Τόσο σε τριφασικές ανορθωτικές γέφυρες όσο και σε κυκλώματα πλήρους κύματος σε διασταυρώσεις διόδου, ένα μέρος της τάσης εισόδου χάνεται (σε ​​κάθε δίοδο - όχι περισσότερο από 0,6 Volts).

Η συνολική απώλεια ανά κύκλο (θετική και αρνητική) σε μια τριφασική γέφυρα θα είναι συνεπώς 1,2 Volts. Οι σχεδιαστές εξοπλισμού ανορθωτή λαμβάνουν πάντα υπόψη αυτές τις απώλειες και προκαθορίζουν ελαφρώς υπερεκτιμημένες παραμέτρους εισόδου για να λάβουν την απαιτούμενη ισχύ εξόδου.

Τα διαγράμματα ή τα διαγράμματα τάσης γέφυρας είναι η καλύτερη επιβεβαίωση ότι αυτός ο τρόπος σύνδεσης διόδων με το κύκλωμα ανορθωτή παρέχει τη μέγιστη μεταφορά ενέργειας. Ταυτόχρονα, οι μικρές απώλειες τάσης στους κόμβους μπορούν συχνά να αντισταθμιστούν λόγω του καλύτερου φιλτραρίσματος στα δευτερεύοντα κυκλώματα.

Χαρακτηριστικά μιας τριφασικής γέφυρας και επιλογές για την κατασκευή της

Τα τριφασικά κυκλώματα γεφυρών ανορθωτή έχουν επιλογές για τη βελτίωση των παραμέτρων της συσκευής. Μπορούν να βελτιωθούν με την εισαγωγή πρόσθετων στοιχείων βαλβίδας. Είναι εξοπλισμένα με διόδους ανορθωτή 6, 9 ή ακόμα και 12, συνδεδεμένες σύμφωνα με το σχήμα "αστέρι" ή "τρίγωνο".

Όσο περισσότερες φάσεις (ή ζεύγη διόδων) χρησιμοποιούνται στο κύκλωμα ανορθωτή, τόσο χαμηλότερη είναι η κυμάτωση τάσης εξόδου.

Για παράδειγμα, εξετάστε μια συσκευή με 12 διόδους ανορθωτή. Μία από τις ομάδες του ποσού των 6 τεμαχίων περιλαμβάνεται σε αυτήν την περίπτωση σύμφωνα με το σχήμα "αστέρι" με κοινό μηδέν σημείο και το δεύτερο - σε τρίγωνο (χωρίς έδαφος). Λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι οι ανορθωτές συνδέονται σε σειρά, οι δυνατότητες στην έξοδο του συστήματος αθροίζονται και η συχνότητα κυματισμού στο φορτίο αποδεικνύεται 12 φορές υψηλότερη από την τιμή δικτύου (50 Hertz). Μετά το φιλτράρισμα, η τάση που παρέχεται στον καταναλωτή χαρακτηρίζεται από υψηλότερη ποιότητα.

Σύγκριση μονοφασικών και τριφασικών συσκευών

Κατά τη σύγκριση τριών φάσεων κυκλωμάτων διόρθωσης με μονοφασικά ανάλογα, είναι σημαντικό να σημειώσετε τα ακόλουθα σημεία:

• Τα πρώτα χρησιμοποιούνται μόνο σε δίκτυα ισχύος 380 Volt και επιτρέπεται η εγκατάσταση του δεύτερου τύπου σε μονοφασικά και τριφασικά κυκλώματα (ένα για καθεμία από τις φάσεις).
• ανορθωτές 380 Volt σας επιτρέπουν να μετατρέψετε μεγάλη ισχύ και να αναπτύξετε σημαντικά ρεύματα στο φορτίο.
• από την άλλη πλευρά, είναι κάπως πιο δύσκολο να φτιάξετε έναν τριφασικό ανορθωτή μόνοι σας, καθώς αποτελείται από μεγαλύτερο αριθμό εξαρτημάτων.

Ο υπολογισμός ενός τριφασικού ανορθωτή θα είναι επίσης πιο δύσκολος, καθώς στην περίπτωση αυτή λαμβάνονται υπόψη τα στοιχεία του φορέα των πραγματικών ρευμάτων και τάσεων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι σε κυκλώματα 380 Volt οι παράμετροι φάσης μετατοπίζονται η μία την άλλη κατά 120 μοίρες.

Δεν είναι δύσκολο να κατανοήσουμε την ουσία της λειτουργίας ενός τριφασικού ανορθωτή. Για να το κάνετε αυτό, θα πρέπει να εξοικειωθείτε με τα βασικά στοιχεία των συσκευών βαλβίδων και να αναλύσετε το ηλεκτρικό κύκλωμα για τη σύνδεσή τους. Η γνώση της αρχής λειτουργίας των ανορθωτών θα βοηθήσει τον χρήστη να το χρησιμοποιήσει πιο αποτελεσματικά στην καθημερινή εργασία.