Trifazio tilto lygintuvo veikimo principas ir grandinė

Namų vartotojams, naudojantiems 380 voltų maitinimo grandines, reikalingas pasyvus (nekontroliuojamas) trifazis lygintuvas. Žinoti kai kurias elektroninio prietaiso savybes ir esamas taisymo grandines bus labai naudinga. Tai padės energijos įrangos savininkui ilgą laiką ją naudoti kompetentingiau ir efektyviau.

Lygintuvo aprašymas

Pagrindinis skirtumas tarp įrenginių ir jų vienfazių analogų yra toks:

• pirmieji montuojami 220 voltų linijose ir naudojami nereikšmingo dydžio (iki 50 amperų) nuolatinėms srovėms gauti;
• trifaziai lygintuvai naudojami grandinėse, kur darbinės (ištaisytos) srovės žymiai viršija šį rodiklį ir pasiekia kelis šimtus amperų.
• palyginti su vienfaziais mėginiais, šie įtaisai turi sudėtingesnę struktūrą.

Žinomos trifazės įtampos ištaisymo grandinės, leidžiančios išgauti mažiausią pulsacijos lygį.

Elektros inžinerijoje jie vadinami „trifaziais tiltų lygintuvais“, nes, atidarydami diodus, valdomus įtampos poliškumo, jie primena vienpusį tiltą per upę. Tik juose esančių elektronų srauto kryptis keičiasi su 50 Hz dažniu, kurio automobiliams negalima pasiekti pakaitomis į abi puses.

Veikimo principas

Bet kurio sinusinio įtampos keitiklio veikimo principas yra pagrįstas specialaus puslaidininkio elemento - germanio arba silicio diodo - lygintuvo savybėmis. Kai per ją teka kintama srovė, teigiama pusbanga laisvai „praeina“ per darbinę elektroninę sankryžą, pasislinkusią į priekį. Veikiami neigiamos pusės bangos, elektronai susiduria su kliūtimi potencialo barjero pavidalu, todėl srovė negali tekėti per sankryžą.

Paprasčiausiose perjungimo grandinėse naudojamas nebaigtas kintamo lygio apdorojimo ciklas, nes antroji pusės banga yra negrįžtamai prarasta. Tai žymiai sumažina kabrioleto galią. Norint išsaugoti naudingą komponentą, buvo sukurtos 2 visos bangos ištaisymo grandinės, kuriose diodų skaičius padidintas iki dviejų.

„Viso ciklo grandinėje“ gali būti 4 lygintuvo elementai, tačiau tai yra tiltinė grandinė.

Pusabangis daugiafazis lygintuvas

Iš pradžių patogiau apsvarstyti trifazius pusbangos lygintuvus, kuriuos paprasta gaminti, naudojamus paprastose ir nebrangiose keitiklių grandinėse. Juos konstruojant, kiekvienoje iš fazių yra sumontuotas vienas galingas diodas, tarnaujantis tik šiai šakai.

Iš viso pusės bangos lygintuvo pavyzdyje naudojami trys puslaidininkiniai diodai, prie kurių prijungtos apkrovos. Ištyrus įtampos ir srovės diagramas, gautas elektros grandinės išvestyje, galima padaryti šias išvadas:

• tokio prietaiso efektyvumas (efektyvumas) yra labai mažas;
• naudingoji galia prarandama apdorojant neigiamas visų trijų fazių pusės bangas;
• naudojant tokius prietaisus, labai sunku gauti reikalingas apkrovos charakteristikas.

Visi šie pusės bangos grandinių trūkumai privertė kūrėjus juos apsunkinti taikant dvigubo lygiagrečios konversijos principą.

Visos bangos lygintuvas

Kai kurie elektros įrangos pavyzdžiai veikia tik tada, kai apkrovoje teka didelis ištaisytos srovės kiekis. Pusinės bangos lygintuvai negali to suteikti, o tai paaiškinama reikšmingais nuostoliais juose. Norėdami padidinti trifazių srovės grandinių apkrovą, vis dažniau naudojami visos bangos lygintuvai, kuriuose kiekvienai fazei yra du diodai.

Klasikinis įtraukimas šiuo atveju atliekamas pagal Larionovo schemą, kurios garbei pavadintas pats lygintuvas.

Tokio lygintuvo veikimo schemų analizė aiškiai parodo neginčijamus jo pranašumus. Veikiant šioms grandinėms, naudojamos tiek teigiamos, tiek neigiamos pusės bangos, o tai padidina viso keitiklio efektyvumą. Tai paaiškinama tuo, kad trifazė grandinės struktūra kartu su visos bangos ištaisymu suteikia šešis kartus didesnį pulsacijos dažnį. Dėl to signalo amplitudė išėjime po išlyginamųjų kondensatorių žymiai padidėja (palyginti su pusės bangos lygintuvu), o apkrovai tiekiama galia padidėja.

Tiltiniai įtaisai

„Trifazė tiltinio lygintuvo grandinė“ leidžia dar labiau padidinti kintamosios įtampos pavertimo tiesiogine įtampa efektyvumą. Patogiau pavaizduoti šį įjungimo būdą dviejų pusbangos grandinių su nuliniu tašku derinio pavidalu, kai nelyginiai diodai sudaro katodo grupę, o net vienetai - jų anodo jungtį. Trifazėje tilto grandinėje dvi šakos skirtingo poliškumo pusbangėms apdoroti iš tikrųjų sujungiamos į vieną sistemą.

Trifazio tilto lygintuvo veikimo principą lengviausia įsivaizduoti taip:

• kai jo įėjime veikia kintamasis potencialas, kiekvienai pusbangei du iš keturių diodų pasirodo esantys atviri, sujungti tarsi veidrodyje;
• pirmuoju atveju ištaisoma teigiama įėjimo įtampos pusė, o antruoju - neigiama;
• Dėl to, esant tokiai skersinei grandinei, pliusas visada veikia vieną tilto ašį, o kitas - minusą.

Tiek trifaziuose lygintuvų tiltuose, tiek visos bangos grandinėse diodų sankryžose prarandama dalis įėjimo įtampos (ant kiekvieno diodo - ne daugiau kaip 0,6 voltų).

Taigi trijų fazių tilto nuostoliai per ciklą (teigiami ir neigiami) bus 1,2 V. Lygintuvų įrangos projektuotojai visada atsižvelgia į šiuos nuostolius ir iš anksto nustato šiek tiek pervertintus įvesties parametrus, kad gautų reikiamą išėjimo galią.

Tilto įtampos diagramos ar diagramos yra geriausias patvirtinimas, kad tokiu būdu prijungus diodus prie lygintuvo grandinės užtikrinamas maksimalus energijos perdavimas. Tuo pačiu metu dėl geresnio filtravimo antrinėse grandinėse dažniausiai galima kompensuoti nedidelius įtampos nuostolius sankryžose.

Trifazio tilto ypatybės ir jo konstrukcijos variantai

Trifazės lygintuvo tilto grandinės turi galimybių pagerinti prietaiso parametrus. Juos galima patobulinti įvedant papildomus vožtuvų elementus. Juose yra 6, 9 ar net 12 lygintuvų diodų, sujungtų pagal „žvaigždės“ ar „trikampio“ schemą.

Kuo daugiau lygintuvo grandinėje naudojama fazių (arba diodų porų), tuo mažesnė išėjimo įtampos bangavimas.

Pavyzdžiui, apsvarstykite įrenginį su 12 lygintuvo diodų. Viena iš 6 vienetų grupės yra šiuo atveju įtraukta pagal „žvaigždės“ schemą su bendru nuliniu tašku, o antroji - į trikampį (be žemės). Atsižvelgiant į tai, kad lygintuvai yra sujungti nuosekliai, sistemos išvesties potencialai yra susumuojami, o apkrovos bangų dažnis pasirodo 12 kartų didesnis už tinklo vertę (50 hercų). Po filtravimo vartotojui tiekiama įtampa pasižymi aukštesne kokybe.

Vienfazių ir trifazių įrenginių palyginimas

Lyginant trifazes rektifikavimo grandines su vienfaziais analogais, svarbu atkreipti dėmesį į šiuos dalykus:

• pirmieji naudojami tik 380 voltų elektros tinkluose, o antrąjį tipą leidžiama montuoti tiek vienfazėse, tiek trifazėse grandinėse (po vieną kiekvienai fazei);
• lygintuvai 380 voltų leidžia konvertuoti didelę galią ir sukurti reikšmingas srovės apkrovas;
• kita vertus, savarankiškai pagaminti trifazį lygintuvą yra šiek tiek sunkiau, nes jis susideda iš didesnio komponentų skaičiaus.

Apskaičiuoti trifazį lygintuvą taip pat bus sunkiau, nes šiuo atveju atsižvelgiama į efektyviųjų srovių ir įtampų vektorinius komponentus. Taip yra dėl to, kad 380 voltų grandinėse fazės parametrai 120 laipsnių kampu yra pasislinkę vienas kito atžvilgiu.

Nesunku suprasti trifazio lygintuvo veikimo esmę. Norėdami tai padaryti, turėsite susipažinti su vožtuvų įtaisų pagrindais ir išanalizuoti jų prijungimo elektros grandinę. Lygintuvų veikimo principo išmanymas padės vartotojui efektyviau jį naudoti kasdieniame darbe.