Nguyên lý hoạt động và mạch của bộ chỉnh lưu cầu ba pha.

Người sử dụng các mạch điện 380 vôn trong gia đình cần một bộ chỉnh lưu ba pha thụ động (không điều khiển). Biết một số tính năng của thiết bị điện tử và các mạch chỉnh lưu hiện có sẽ rất hữu ích. Điều này sẽ giúp chủ sở hữu thiết bị điện vận hành thành thạo và hiệu quả hơn trong thời gian dài.

Mô tả bộ chỉnh lưu

Sự khác biệt chính giữa các thiết bị và các đối tác một pha của chúng như sau:

• những cái đầu tiên được lắp đặt trong đường dây 220 Vôn và phục vụ để có được dòng điện không đổi có cường độ không đáng kể (lên đến 50 Ampe);
• bộ chỉnh lưu ba pha được sử dụng trong các mạch mà dòng điện làm việc (chỉnh lưu) vượt quá chỉ số này đáng kể và đạt tới vài trăm ampe.
• so với các mẫu một pha, các thiết bị này có cấu trúc phức tạp hơn.

Các mạch chỉnh lưu đã biết của điện áp ba pha, cho phép đạt được mức độ gợn sóng nhỏ nhất ở đầu ra.

Trong kỹ thuật điện, chúng được gọi là "bộ chỉnh lưu cầu ba pha", bởi vì cách chúng mở điốt, được điều khiển bằng phân cực điện áp, chúng giống như một cây cầu một chiều qua sông. Chỉ có hướng của dòng các êlectron trong chúng xen kẽ với tần số 50 Hz là ô tô không thể chuyển động luân phiên về mỗi phía.

Nguyên tắc hoạt động

Nguyên tắc hoạt động của bất kỳ bộ chuyển đổi điện áp hình sin nào đều dựa trên các đặc tính chỉnh lưu của một phần tử bán dẫn đặc biệt - một diode germani hoặc silicon. Khi một dòng điện xoay chiều chạy qua nó, nửa sóng dương tự do "đi" qua điểm nối điện tử làm việc dịch chuyển theo hướng thuận. Khi tiếp xúc với nửa sóng âm, các electron gặp phải một vật cản dưới dạng một rào cản thế năng, do đó dòng điện không thể chạy qua điểm nối.

Trong các mạch chuyển mạch đơn giản nhất, một chu kỳ xử lý không hoàn chỉnh của các mức thay đổi được sử dụng, vì nửa sóng thứ hai bị mất một cách không thể phục hồi. Điều này làm giảm đáng kể sức mạnh chuyển đổi. Để bảo toàn thành phần hữu ích, các mạch chỉnh lưu 2 toàn sóng đã được phát triển, trong đó số lượng điốt được tăng lên hai.

Một "mạch toàn chu kỳ" có thể chứa 4 phần tử chỉnh lưu, nhưng đây là mạch cầu.

Bộ chỉnh lưu đa pha nửa sóng

Thoạt đầu, sẽ thuận tiện hơn khi xem xét các bộ chỉnh lưu nửa sóng ba pha, được chế tạo đơn giản, được sử dụng trong các mạch biến đổi đơn giản và rẻ tiền. Khi xây dựng chúng, một diode mạnh được lắp đặt trong mỗi giai đoạn, chỉ phục vụ nhánh này.

Tổng cộng, một mẫu chỉnh lưu nửa sóng sử dụng ba điốt bán dẫn có tải được kết nối với chúng. Sau khi nghiên cứu sơ đồ hiệu điện thế và cường độ dòng điện thu được ở đầu ra của mạch điện, có thể rút ra các kết luận sau:

• hiệu suất (hiệu quả) của một thiết bị như vậy là rất thấp;
• công suất hữu ích bị mất khi xử lý nửa sóng âm của cả ba pha;
• khi sử dụng các thiết bị như vậy, rất khó đạt được các đặc tính phụ tải cần thiết.

Tất cả những nhược điểm này của mạch nửa sóng buộc các nhà phát triển phải phức tạp hóa chúng bằng cách áp dụng nguyên tắc chuyển đổi song song kép.

Chỉnh lưu toàn sóng

Một số mẫu thiết bị điện chỉ hoạt động với một lượng lớn dòng điện chỉnh lưu chạy trong tải. Bộ chỉnh lưu nửa sóng không thể cung cấp nó, điều này được giải thích là do tổn thất đáng kể trong chúng. Để tăng khả năng tải trong mạch dòng điện ba pha, các bộ chỉnh lưu toàn sóng ngày càng được sử dụng nhiều hơn, có chứa hai điốt cho mỗi pha.

Việc đưa vào cổ điển trong trường hợp này được thực hiện theo sơ đồ Larionov, trong đó danh dự của chính bộ chỉnh lưu được đặt tên.

Phân tích các sơ đồ hoạt động của một bộ chỉnh lưu như vậy cho thấy rõ ràng những ưu điểm không thể chối cãi của nó. Trong quá trình hoạt động của các mạch này, cả hai nửa sóng âm và dương đều được sử dụng, điều này làm tăng hiệu suất của toàn bộ bộ chuyển đổi. Điều này được giải thích là do cấu trúc ba pha của mạch, cùng với việc chỉnh lưu toàn sóng, cung cấp tần số gợn sóng tăng lên gấp sáu lần. Do đó, biên độ tín hiệu ở đầu ra sau khi tụ làm mịn tăng lên đáng kể (so với bộ chỉnh lưu nửa sóng) và công suất cung cấp cho tải tăng lên.

Cầu nối thiết bị

“Mạch chỉnh lưu cầu ba pha” cho phép nâng cao hơn nữa hiệu suất biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều. Sẽ thuận tiện hơn khi biểu diễn phương pháp bật này dưới dạng kết hợp của hai mạch nửa sóng với điểm 0, trong đó các điốt lẻ tạo thành nhóm catốt, và các điốt chẵn tạo thành nhóm anốt của chúng. Trong mạch cầu ba pha, hai nhánh xử lý nửa sóng có cực tính khác nhau thực sự được kết hợp thành một hệ thống duy nhất.

Nguyên lý hoạt động của chỉnh lưu cầu ba pha dễ hình dung nhất như sau:

• khi một điện thế xoay chiều tác động vào đầu vào của nó, đối với mỗi nửa sóng, hai trong số bốn điốt mở ra, được kết nối như thể trong một tấm gương;
• trong trường hợp đầu tiên, nửa sóng dương của điện áp đầu vào được chỉnh lưu, và trong trường hợp thứ hai, sóng âm;
• Kết quả là, ở đầu ra của một mạch chéo như vậy, một điểm cộng luôn hoạt động trên một cực của cây cầu, và một điểm trừ trên cực kia.

Cả trong cầu chỉnh lưu ba pha và trong mạch toàn sóng trên các điểm nối diode, một phần điện áp đầu vào bị mất (trên mỗi diode - không quá 0,6 Vôn).

Tổng tổn thất mỗi chu kỳ (tích cực và tiêu cực) trong một cầu ba pha như vậy sẽ là 1,2 Volts. Các nhà thiết kế thiết bị chỉnh lưu luôn tính đến những tổn thất này và đặt trước các thông số đầu vào được đánh giá cao hơn một chút để có được công suất đầu ra cần thiết.

Sơ đồ hoặc đồ thị điện áp cầu là xác nhận tốt nhất rằng cách kết nối điốt với mạch chỉnh lưu này cung cấp năng lượng truyền tối đa. Đồng thời, tổn thất điện áp nhỏ tại các điểm nối thường có thể được bù đắp do khả năng lọc tốt hơn trong các mạch thứ cấp.

Đặc điểm của cầu ba pha và các phương án xây dựng

Các mạch cầu chỉnh lưu ba pha có các tùy chọn để cải thiện các thông số của thiết bị. Chúng có thể được cải thiện bằng cách đưa vào các phần tử van bổ sung. Chúng được trang bị 6, 9 hoặc thậm chí 12 điốt chỉnh lưu, được kết nối theo sơ đồ "sao" hoặc "tam giác".

Càng sử dụng nhiều pha (hoặc cặp điốt) trong mạch chỉnh lưu, gợn sóng điện áp đầu ra càng giảm.

Ví dụ, hãy xem xét một thiết bị có 12 điốt chỉnh lưu. Một trong các nhóm với số lượng 6 mảnh được bao gồm trong trường hợp này theo sơ đồ "ngôi sao" với điểm 0 chung, và nhóm thứ hai - thành một hình tam giác (không có mặt đất). Có tính đến thực tế là các bộ chỉnh lưu được kết nối nối tiếp, tổng điện thế ở đầu ra của hệ thống và tần số gợn sóng trong tải hóa ra cao hơn 12 lần so với giá trị nguồn điện (50 Hertz). Sau khi lọc, điện áp cung cấp cho người tiêu dùng được đặc trưng bởi chất lượng cao hơn.

So sánh thiết bị một pha và ba pha

Khi so sánh mạch chỉnh lưu ba pha với mạch tương tự một pha, cần lưu ý những điểm sau:

• loại đầu tiên chỉ được sử dụng trong mạng điện 380 Volt, và loại thứ hai được phép lắp đặt trong cả mạch một pha và ba pha (một cho mỗi pha);
• bộ chỉnh lưu 380 Volt cho phép bạn chuyển đổi công suất lớn và phát triển dòng điện đáng kể trong tải;
• mặt khác, việc tự chế tạo bộ chỉnh lưu ba pha hơi khó khăn hơn vì nó bao gồm một số lượng lớn hơn các thành phần.

Việc tính toán bộ chỉnh lưu ba pha cũng sẽ khó khăn hơn, vì trong trường hợp này phải tính đến các thành phần vectơ của dòng điện và điện áp hiệu dụng. Điều này là do thực tế là trong các mạch 380 Volt, các thông số pha được dịch chuyển tương đối với nhau 120 độ.

Không khó để hiểu bản chất hoạt động của bộ chỉnh lưu ba pha. Để làm điều này, bạn sẽ cần phải tự làm quen với những điều cơ bản về các thiết bị van và phân tích mạch điện cho kết nối của chúng. Kiến thức về nguyên lý hoạt động của chỉnh lưu sẽ giúp người sử dụng sử dụng hiệu quả hơn trong công việc hàng ngày.