Trīsfāžu tilta taisngrieža darbības princips un shēma

380 voltu strāvas ķēžu lietotājiem mājsaimniecībā ir nepieciešams pasīvs (nekontrolēts) trīsfāžu taisngriezis. Zinot dažas no elektroniskās ierīces un esošo labošanas ķēžu īpašībām, izrādīsies ļoti noderīgi. Tas palīdzēs elektroiekārtas īpašniekam to ilgāku laiku darbināt kompetentāk un efektīvāk.

Taisngrieža apraksts

Galvenā atšķirība starp ierīcēm un to vienfāzes kolēģiem ir šāda:

• pirmie ir uzstādīti 220 voltu līnijās un kalpo, lai iegūtu nenozīmīgas lieluma pastāvīgas strāvas (līdz 50 ampēriem);
• trīsfāzu taisngrieži tiek izmantoti ķēdēs, kur darba (iztaisnotās) strāvas ievērojami pārsniedz šo rādītāju un sasniedz vairākus simtus ampēru.
• šīm ierīcēm ir sarežģītāka struktūra, salīdzinot ar vienfāzes paraugiem.

Zināmas trīsfāžu sprieguma labošanas ķēdes, kas ļauj iegūt minimālo pulsācijas līmeni izejā.

Elektrotehnikā tos sauc par "trīsfāzu tiltu taisngriežiem", jo tie, kā viņi atver diodes, kontrolējot sprieguma polaritāti, līdzinās vienvirziena tiltam pāri upei. Tikai tajos esošo elektronu plūsmas virziens mijas ar 50 Hz frekvenci, kas automašīnām ir nepieejama pārmaiņus pāriet uz katru pusi.

Darbības princips

Jebkura sinusoidālā sprieguma pārveidotāja darbības princips ir balstīts uz īpaša pusvadītāja elementa - germānija vai silīcija diode - taisngrieža īpašībām. Kad caur to plūst maiņstrāva, pozitīvais pusvilnis brīvi "iet" caur darba elektronisko mezglu, nobīdīts uz priekšu. Saskaroties ar negatīvu pusvilni, elektroni sastopas ar šķērsli potenciālās barjeras veidā, tāpēc strāva nevar plūst caur krustojumu.

Visvienkāršākajās komutācijas ķēdēs tiek izmantots nepilnīgs mainīgu līmeņu apstrādes cikls, jo otrais pusvilnis ir neatgriezeniski zaudēts. Tas ievērojami samazina konvertējamo jaudu. Lai saglabātu lietderīgo komponentu, tika izstrādātas 2-pilna viļņa taisngriešanas shēmas, kurās diodu skaits tika palielināts līdz diviem.

"Pilna cikla ķēdē" var būt 4 taisngrieža elementi, taču šī ir tilta ķēde.

Puse viļņu daudzfāžu taisngriezis

Sākumā ir ērtāk apsvērt trīsfāzu pusviļņu taisngriežus, kurus ir viegli izgatavot un kurus izmanto vienkāršās un lētās pārveidotāju ķēdēs. Veidojot tos, katrā no fāzēm tiek uzstādīts viens jaudīgs diode, kas kalpo tikai šai atzarai.

Kopumā pusviļņu taisngrieža paraugā tiek izmantotas trīs pusvadītāju diodes ar tām pieslēgtām slodzēm. Pēc elektriskās ķēdes izejas iegūto spriegumu un strāvu diagrammu izpētes var izdarīt šādus secinājumus:

• šādas ierīces efektivitāte (efektivitāte) ir ļoti zema;
• apstrādājot visu trīs fāžu negatīvos pusviļņus, tiek zaudēta lietderīgā jauda;
• lietojot šādas ierīces, ir ļoti grūti iegūt nepieciešamos slodzes raksturlielumus.

Visi šie pusviļņu ķēžu trūkumi piespieda izstrādātājus tos sarežģīt, piemērojot dubultās paralēlās pārveidošanas principu.

Pilnviļņu taisngriezis

Daži enerģijas iekārtu paraugi darbojas tikai ar lielu izlīdzinātas strāvas daudzumu, kas plūst slodzē. Pusviļņu taisngrieži to nevar nodrošināt, kas izskaidrojams ar ievērojamiem zaudējumiem tajos. Lai palielinātu slodzes jaudu trīsfāzu strāvas ķēdēs, arvien vairāk tiek izmantoti pilna viļņu taisngrieži, kas katrai fāzei satur divas diodes.

Klasiskā iekļaušana šajā gadījumā tiek veikta saskaņā ar Larionova shēmu, kurai par godu tiek nosaukts pats taisngriezis.

Šāda taisngrieža darbības diagrammu analīze skaidri parāda tā neapstrīdamās priekšrocības. Šo ķēžu darbības laikā tiek izmantoti gan pozitīvie, gan negatīvie pusviļņi, kas paaugstina visa pārveidotāja efektivitāti. To izskaidro fakts, ka ķēdes trīsfāzu struktūra kopā ar pilna viļņa iztaisnošanu nodrošina pulsācijas frekvences seškārtīgu pieaugumu. Sakarā ar to signāla amplitūda izejā pēc izlīdzināšanas kondensatoriem ievērojami palielinās (salīdzinājumā ar pusviļņu taisngriezi), un slodzei piegādātā jauda palielinās.

Tilta ierīces

"Trīsfāzu tilta taisngriežu ķēde" var vēl vairāk uzlabot mainīgā sprieguma pārveidošanas par tiešo spriegumu efektivitāti. Ērtāk ir attēlot šo ieslēgšanas metodi divu pusviļņu ķēžu kombinācijas veidā ar nulles punktu, kurā nepāra diodes veido katoda grupu, un pat tās veido anoda savienojumu. Trīsfāzu tilta ķēdē divas filiāles ar dažādu polaritāti pusviļņu apstrādei faktiski tiek apvienotas vienā sistēmā.

Trīsfāžu tilta taisngrieža darbības principu ir visvieglāk iedomāties šādi:

• kad pie ieejas darbojas mainīgs potenciāls, katram pusvilnim divas no četrām diodēm izrādās atvērtas, savienotas it kā spogulī;
• pirmajā gadījumā ieejas sprieguma pozitīvais pusvilnis tiek iztaisnots, bet otrajā - negatīvs;
• Rezultātā šādas šķērssavienojuma izejā pluss vienmēr iedarbojas uz vienu tilta stabu, bet mīnus - uz otru.

Gan trīsfāzu taisngriežu tiltos, gan pilna viļņu ķēdēs uz diodes krustojumiem tiek zaudēta daļa no ieejas sprieguma (uz katra diode - ne vairāk kā 0,6 volti).

Tādējādi trīsfāžu tilta kopējie zaudējumi vienā ciklā (pozitīvi un negatīvi) būs 1,2 volti. Taisngriežu iekārtu projektētāji vienmēr ņem vērā šos zaudējumus un iepriekš iestata nedaudz pārvērtētus ievades parametrus, lai iegūtu nepieciešamo izejas jaudu.

Tilta sprieguma diagrammas vai diagrammas ir labākais apstiprinājums tam, ka šāds diodu savienošanas veids ar taisngrieža ķēdi nodrošina maksimālu enerģijas pārnesi. Tajā pašā laikā mazos sprieguma zudumus krustojumos visbiežāk var kompensēt labākas filtrēšanas dēļ sekundārajās ķēdēs.

Trīsfāžu tilta iezīmes un tā konstrukcijas iespējas

Trīsfāžu taisngrieža tilta ķēdēm ir iespējas uzlabot ierīces parametrus. Tos var uzlabot, ieviešot papildu vārstu elementus. Tie ir aprīkoti ar 6, 9 vai pat 12 taisngrieža diodēm, kas savienotas saskaņā ar shēmu "zvaigzne" vai "trīsstūris".

Jo vairāk taisngriežu ķēdē tiek izmantotas fāzes (vai diodu pāri), jo zemāka ir izejas sprieguma viļņošanās.

Kā piemēru ņemiet vērā ierīci ar 12 taisngrieža diodēm. Viena no grupām 6 gabalu apjomā šajā gadījumā ir iekļauta saskaņā ar "zvaigznītes" shēmu ar kopēju nulles punktu, bet otrā - trijstūrī (bez zemes). Ņemot vērā faktu, ka taisngrieži ir savienoti virknē, sistēmas izejas potenciāls tiek summēts, un pulsācijas frekvence slodzē izrādās 12 reizes lielāka par tīkla vērtību (50 herciem). Pēc filtrēšanas patērētājam piegādāto spriegumu raksturo augstāka kvalitāte.

Vienfāzes un trīsfāžu ierīču salīdzinājums

Salīdzinot trīsfāzu rektifikācijas ķēdes ar vienfāzes analogiem, ir svarīgi ņemt vērā šādus punktus:

• pirmie tiek izmantoti tikai 380 voltu elektrotīklos, un otro tipu ir atļauts uzstādīt gan vienfāzes, gan trīsfāžu ķēdēs (pa vienai katrai no fāzēm);
• taisngrieži 380 volti ļauj pārveidot lielu jaudu un attīstīt ievērojamas strāvas slodzē;
• no otras puses, patstāvīgi izveidot trīsfāžu taisngriezi ir nedaudz grūtāk, jo tas sastāv no lielāka komponentu skaita.

Trīsfāzu taisngrieža aprēķināšana būs arī sarežģītāka, jo šajā gadījumā tiek ņemti vērā efektīvo strāvu un spriegumu vektoru komponenti. Tas ir saistīts ar faktu, ka 380 voltu ķēdēs fāzes parametri tiek pārvietoti viens pret otru par 120 grādiem.

Nav grūti saprast trīsfāžu taisngrieža darbības būtību. Lai to izdarītu, jums būs jāiepazīstas ar vārstu ierīču pamatiem un jāanalizē to savienojuma elektriskā ķēde. Zināšanas par taisngriežu darbības principu palīdzēs lietotājam to efektīvāk izmantot ikdienas darbā.