Werkingsprincipe en circuit van een driefasige bruggelijkrichter

Gebruikers van 380 volt stroomkringen in het huishouden hebben een passieve (ongecontroleerde) driefasige gelijkrichter nodig. Het kennen van enkele kenmerken van het elektronische apparaat en de bestaande rectificatiecircuits zal zeer nuttig blijken te zijn. Dit zal de eigenaar van de elektrische apparatuur helpen om deze gedurende een lange tijd competenter en efficiënter te gebruiken.

Gelijkrichter Beschrijving:

Het belangrijkste verschil tussen de apparaten en hun enkelfasige tegenhangers is als volgt:

• de eerste zijn geïnstalleerd in 220 volt-lijnen en dienen om constante stromen van onbeduidende grootte (tot 50 ampère) te verkrijgen;
• driefasige gelijkrichters worden gebruikt in circuits waar de werkende (gelijkgerichte) stromen deze indicator aanzienlijk overschrijden en enkele honderden ampère bereiken.
• in vergelijking met enkelfasige monsters hebben deze apparaten een complexere structuur.

Bekende gelijkrichtcircuits van driefasige spanning, waardoor het minimale rimpelniveau aan de uitgang kan worden bereikt.

In de elektrotechniek worden ze "driefasige bruggelijkrichters" genoemd, omdat ze door de manier waarop ze de diodes openen, gecontroleerd door spanningspolariteit, lijken op een eenrichtingsbrug over een rivier. Alleen de richting van de elektronenstroom daarin wisselt af met een frequentie van 50 Hz, wat ontoegankelijk is voor auto's om afwisselend naar elke kant te passeren.

Operatie principe

Het werkingsprincipe van elke sinusvormige spanningsomzetter is gebaseerd op de gelijkrichtereigenschappen van een speciaal halfgeleiderelement - een germanium- of siliciumdiode. Wanneer er een wisselstroom doorheen stroomt, "passeert" de positieve halve golf vrijelijk door de werkende elektronische junctie die in de voorwaartse richting is verschoven. Bij blootstelling aan een negatieve halve golf stuiten elektronen op een obstakel in de vorm van een potentiaalbarrière, zodat er geen stroom door de junctie kan vloeien.

In de eenvoudigste schakelcircuits wordt een onvolledige cyclus van verwerking van variabele niveaus gebruikt, omdat de tweede halve golf onherstelbaar verloren gaat. Dit vermindert het vermogen van de cabrio aanzienlijk. Om de bruikbare component te behouden, werden 2-full-wave gelijkrichtcircuits ontwikkeld, waarin het aantal diodes werd verhoogd tot twee.

Een "full cycle circuit" kan 4 gelijkrichterelementen bevatten, maar dit is een brugcircuit.

Halfgolf meerfasige gelijkrichter

In eerste instantie is het handiger om driefasige halfgolfgelijkrichters te overwegen, die eenvoudig te vervaardigen zijn en worden gebruikt in eenvoudige en goedkope convertercircuits. Bij het construeren ervan wordt in elk van de fasen één krachtige diode geïnstalleerd, die alleen deze tak bedient.

In totaal gebruikt een halfgolfgelijkrichtermonster drie halfgeleiderdiodes met daaraan verbonden belastingen. Na bestudering van de diagrammen van spanningen en stromen verkregen aan de uitgang van het elektrische circuit, kunnen de volgende conclusies worden getrokken:

• de efficiëntie (efficiëntie) van een dergelijk apparaat is erg laag;
• nuttig vermogen gaat verloren bij het verwerken van negatieve halve golven van alle drie fasen;
• bij het gebruik van dergelijke apparaten is het erg moeilijk om de vereiste belastingskenmerken te verkrijgen.

Al deze nadelen van halfgolfcircuits dwongen de ontwikkelaars om ze ingewikkelder te maken door het principe van dubbele parallelle conversie toe te passen.

Dubbelzijdige gelijkrichter

Sommige voorbeelden van vermogensapparatuur werken alleen met een grote hoeveelheid gelijkgerichte stroom die in de belasting vloeit. Halfgolfgelijkrichters kunnen dit niet leveren, wat wordt verklaard door aanzienlijke verliezen daarin. Om het belastingsvermogen in draaistroomcircuits te vergroten, worden steeds vaker dubbelfasige gelijkrichters gebruikt, die voor elke fase twee diodes bevatten.

De klassieke opname in dit geval is gemaakt volgens het Larionov-schema, ter ere van wie de gelijkrichter zelf is genoemd.

Een analyse van de bedrijfsschema's van een dergelijke gelijkrichter toont duidelijk de onbetwistbare voordelen ervan aan. Tijdens de werking van deze schakelingen worden zowel positieve als negatieve halve golven gebruikt, wat het rendement van de gehele omvormer verhoogt. Dit wordt verklaard door het feit dat de driefasige structuur van de schakeling, samen met de full-wave gelijkrichting, zorgt voor een zesvoudige toename van de rimpelfrequentie. Hierdoor neemt de signaalamplitude aan de uitgang na de afvlakcondensatoren aanzienlijk toe (in vergelijking met een halfgolfgelijkrichter) en neemt het aan de belasting geleverde vermogen toe.

Bridge-apparaten

Het "driefasige bruggelijkrichtercircuit" maakt het mogelijk om de efficiëntie van het omzetten van wisselspanning naar gelijkspanning verder te verhogen. Het is handiger om deze manier van inschakelen weer te geven in de vorm van een combinatie van twee halvegolfcircuits met een nulpunt, waarin oneven diodes een kathodegroep vormen en even diodes hun anode-unie. In een driefasig brugcircuit worden twee takken voor het verwerken van halve golven van verschillende polariteit in feite gecombineerd tot een enkel systeem.

Het werkingsprincipe van een driefasige bruggelijkrichter is het gemakkelijkst als volgt voor te stellen:

• wanneer een wisselpotentiaal aan zijn ingang werkt, blijken voor elke halve golf twee van de vier diodes open te zijn, verbonden als in een spiegel;
• in het eerste geval wordt de positieve halve golf van de ingangsspanning gelijkgericht en in het tweede geval de negatieve;
• Als gevolg hiervan werkt aan de uitgang van een dergelijke kruisschakeling altijd een plus op de ene pool van de brug en een min op de andere.

Zowel in driefasige gelijkrichtbruggen als in dubbelfasige circuits op diodeovergangen gaat een deel van de ingangsspanning verloren (op elke diode - niet meer dan 0,6 Volt).

Het totale verlies per cyclus (positief en negatief) in een draaistroombrug zal dus 1,2 Volt zijn. Ontwerpers van gelijkrichterapparatuur houden altijd rekening met deze verliezen en stellen licht overschatte ingangsparameters vooraf in om het vereiste uitgangsvermogen te verkrijgen.

Brugspanningsdiagrammen of -plots zijn de beste bevestiging dat deze manier van aansluiten van diodes op het gelijkrichtercircuit maximale energieoverdracht biedt. Tegelijkertijd kunnen kleine spanningsverliezen op de knooppunten meestal worden gecompenseerd door een betere filtering in de secundaire circuits.

Kenmerken van een driefasige brug en opties voor de constructie ervan

Driefasige gelijkrichtbrugcircuits hebben opties om de parameters van het apparaat te verbeteren. Ze kunnen worden verbeterd door extra klepelementen te introduceren. Ze zijn uitgerust met 6, 9 of zelfs 12 gelijkrichtdiodes, aangesloten volgens het "ster"- of "driehoeksschema".

Hoe meer fasen (of paren diodes) in het gelijkrichtcircuit worden gebruikt, hoe lager de uitgangsspanningsrimpel.

Beschouw als voorbeeld een apparaat met 12 gelijkrichtdiodes. Een van de groepen in een hoeveelheid van 6 stuks is in dit geval opgenomen volgens het "ster" -schema met een gemeenschappelijk nulpunt, en de tweede - in een driehoek (zonder grond). Rekening houdend met het feit dat de gelijkrichters in serie zijn geschakeld, worden de potentialen aan de uitgang van het systeem opgeteld en blijkt de rimpelfrequentie in de belasting 12 keer hoger te zijn dan de netwaarde (50 Hertz). Na filtering wordt de aan de consument geleverde spanning gekenmerkt door een hogere kwaliteit.

Vergelijking van eenfasige en driefasige apparaten

Bij het vergelijken van driefasige gelijkrichtcircuits met enkelfasige analogen, is het belangrijk om op de volgende punten te letten:

• de eerste worden alleen gebruikt in 380 volt-stroomnetwerken en het tweede type mag worden geïnstalleerd in zowel enkelfasige als driefasige circuits (één voor elk van de fasen);
• gelijkrichters 380 Volt stellen u in staat om groot vermogen om te zetten en aanzienlijke stromen in de belasting te ontwikkelen;
• aan de andere kant is het iets moeilijker om zelf een driefasige gelijkrichter te maken, omdat deze uit een groter aantal componenten bestaat.

De berekening van een driefasige gelijkrichter zal ook moeilijker zijn, omdat in dit geval rekening wordt gehouden met de vectorcomponenten van de effectieve stromen en spanningen. Dit komt doordat in 380 Volt-circuits de faseparameters 120 graden ten opzichte van elkaar zijn verschoven.

Het is niet moeilijk om de essentie van de werking van een driefasige gelijkrichter te begrijpen. Om dit te doen, moet u vertrouwd raken met de basisprincipes van klepapparaten en het elektrische circuit analyseren voor hun aansluiting. Kennis van het werkingsprincipe van gelijkrichters zal de gebruiker helpen om het efficiënter te gebruiken in het dagelijkse werk.