Мостовий трифазний випрямляч: схема випрямлення
Первинне застосування випрямлячів полягає у виведенні джерела постійного струму (DC) з джерела змінного струму (AC). Практично всі електронні пристрої вимагають постійного струму, тому випрямляч трифазний використовуються всередині блоків живлення дуже широкого спектру електронного обладнання.
Ланцюг повного циклу
Вона являє собою схему випрямляча, яка перетворює напругу AC в постійну напругу. Ці схеми називаються Повнохвильова випрямлячем, оскільки він генерує вихідний сигнал повного циклу.
Переваги трифазних випрямлячів:
- Через їх низької вартості в порівнянні з центральним натисканням вони широко використовуються в ланцюзі харчування.
- Це можна використовувати для виявлення амплітуди модульованого радіосигналу.
- Мостові випрямлячі можуть використовуватися для подачі поляризованого напруги при зварюванні.
Трифазна схема випрямляча
Більшість промислових джерел живлення для електродвигунів і зварювальних застосувань використовують трифазну напругу AC. Це означає, що пристрій для цих ланцюгів повинен використовувати трифазний міст, який має шість діодів для забезпечення Повнохвильова випрямлення (два діода для кожної лінії трьох фаз). На цьому малюнку показана електрична трифазна мостова схема випрямлення.
На діаграмі вторинна обмотка трифазного трансформатора на діоді пристрою. 1D, 3D і 5D пов'язані один з одним, щоб забезпечити загальну точку для негативного висновку DC вихідної потужності. 2D, 4D і 6D з'єднані, щоб забезпечити загальну точку для постійного позитивного висновку вихідної потужності.
Електронна схема трифазного мостового випрямляча, де він з'єднаний із вторинною обмоткою трифазного трансформатора. Трифазні вхідні синусоїдальні хвилі (б). Шість полуволн для виходу DC. Хорошим правилом для визначення сполук на доданих пристроях є те, що вхідна напруга (U) змінного струму буде підключено до мосту, де з'єднуються анод і катод будь-яких двох діодів.
Так як це відбувається в двох точках моста, вхідний U не має певну полярність. Позитивний висновок для джерела живлення буде підключений до мосту, де два катода діодів з'єднані, а негативний висновок буде з'єднаний з мостом і з'єднуються два анода діодів.
Оскільки шість полуволн перекриваються, напруга DC не має шансів дістатися до нульової точки напруги, таким чином, середнє вихідна напруга DC дуже велике.
Трифазний Повнохвильова мостовий випрямляч використовується там, де необхідна кількість потужності DC велике, а ефективність трансформатора повинна бути високою. Оскільки вихідні сигнали полуволн перекриваються, вони забезпечують низький відсоток пульсацій.
У цій схемі вихідна пульсація в шість разів перевищує вхідну частоту. Оскільки відсоток пульсацій низький, вихідна U (DC) можна використовувати без великої фільтрації. Цей тип пристрою сумісний з трансформаторами, які з'єднані зіркою або трикутником.
Мостовий тип пристрою
Трифазна мостова схема випрямлення використовує шість діодів (або тиристорів, якщо потрібно керувати). Вихідна напруга характеризується трьома значеннями: мінімальним U, середнім U і піковим напругою.
Повнохвильова трифазний випрямляч схожий на міст Гейця.
Схема Повнохвильова трифазного пристрою. Звичайний трифазний випрямляч не використовує нейтраль. Для мережі 230 В / 400 В між двома входами випрямляча. Дійсно, між 2 входами завжди є складене напруга U (= 400 В).
Неконтрольоване пристрій означає, що не можна відрегулювати середнє вихідний U для цього вхідного U. неконтрольоване випрямлення використовує діоди.
Керований випрямляч дозволяє регулювати середнє вихідна напруга, впливаючи на затримки спрацьовування тиристора (використовується замість діодів). Ця команда вимагає складної електронної схеми.Діод поводиться як тиристор, що завантажується без затримки. Випрямлена напруга має такий вигляд.
Вихідна U трифазного вихідного напруги. Всього 7 кривих: 6 синусоид і червона крива, що з'єднує верхню частину синусоид ( «синусоїдальні шапки»). 6 синусоидов є 3 напруги, складові U між фазами і 3 однаковими напругами, але з протилежним знаком:
U31 = -U13U23 = -U32U21 = -U12.
Червона крива являє U на виході випрямляча, тобто на клемах резистивного навантаження. Це U не відноситься до нейтрали. Вона плаває. Це U коливається між 1,5 В max і 1,732 Вmax (корінь з 3).
Umax – пікове значення одного напруги і становить 230 × 1,414 = 325 В.
Властивості трифазного напруги
Крива, що діє тільки на резистивної навантаженні, неконтрольоване випрямлення (з діодами), не повертається на нуль, на відміну від моночастотного пристрої (міст Грейца). Таким чином, пульсація значно нижче і розміри індуктора і / або згладжує конденсатора менше обмежувальні, ніж для моста Гейця.
Для отримання ненульового вихідного U потрібно щонайменше дві фази. Мінімальне, максимальне і середнє значення напруги. Чисельно, для мережі 230 В / 400 В випрямлена напруга коливається між мінімальним напругою: 1,5 В хв = 1,5 х (1,414 × 230) = 488 В, і максимальним: 1,732 Вмакс = 1,732 х (1,414 × 230) = 563 В.
Середнє значення трифазного випрямленої напруги: avg = 1,654Vmax = 1,654 x (1,414 × 230) = 538 В.
Вихідна напруга трифазного вихідного випрямляча (зум). 3-фазний Повнохвильова випрямляч MDS 130A 400V. 5 терміналів: 3 фази, + і -. Цей випрямляч містить 6 діодів.
Таким чином, можна підсумувати наступні моменти:
- 6 діодів, 2 діода на фазу – слабка пульсація в порівнянні з однохвильова випрямлячем (міст Гейця);
- середнє значення випрямленої напруги: 538 В для мережі 230 В / 400 В;
- нейтраль не використовується трифазним випрямлячем.
Однофазное Повнохвильова пристрій
На малюнку показані однофазний повноводною керований випрямляч з навантаженням R.
Однофазний повністю керований випрямляч дозволяє перетворювати однофазний AC в DC. Зазвичай це використовується в різних додатках, таких як зарядка акумулятора, управління швидкістю двигунів постійного струму і передня частина ДБЖ (джерело безперебійного живлення) та SMPS (джерело живлення з перемикається режимом).
Всі чотири використовуваних пристрої – тиристори. Моменти включення цих пристроїв залежать від пускових сигналів. Вимкнення відбувається, коли струм через пристрій досягає нуля, і він зворотний зміщений, принаймні, на тривалість, рівну часу виключення пристрою, зазначеного в листі даних:
- В позитивних напівциклічні тиристорах T1 і T2 стріляють під кутом α.
- Коли T1 & T2 проводить Vo = Vs IO = is = Vo / R = Vs / R.
- У негативному напівперіоді вхідної напруги SC3 T3 і T4 запускаються під кутом (π + α).
- Тут вихідний струм і струм живлення знаходяться в протилежному напрямку. T3 & T4 відключається при 2π.
Робота діодного моста
Він складається з чотирьох діодів, і ця конфігурація підключається через навантаження.
Під час позитивного напівперіоду вхідних сигналів діодів D1 і D2 в прямому напрямку зміщені, а D3 і D4 звернені назад. Коли напруга, що перевищує пороговий рівень діодів D1 і D2, починає проводитися – струм починає протікати через нього, як показано на малюнку нижче на червоній лінії.
Під час негативного напівперіоду вхідного сигналу AC діоди D3 та D4 зміщені вперед, а D1 і D2 звернені в зворотному напрямку. Струм навантаження починає протікати через діоди D3 та D4, коли ці діоди починають проводити, як показано на малюнку.
В обох випадках напрямок струму навантаження однакове, як показано на малюнку одностороннє, що означає DC. Таким чином, при використанні мостового випрямляча вхідний струм AC перетворюється в DC. Вихід на навантаженні за допомогою цього мостового випрямляча має пульсуючий характер, але для отримання чистого DC потрібно додатковий фільтр, такий як конденсатор.Така ж операція може бути застосована для різних мостових випрямлячів, але в разі керованих випрямлячів запускається тиристор, щоб управляти струмом для навантаження.
Режим 1 (від α до π). У позитивному напівперіоді подається змінного сигналу SC1 T1 і T2 є прямим зміщенням і можуть бути включені під кутом α. Напруга навантаження одно позитивному миттєвому напрузі живлення AC.
Режим 2 (π toπ + α). При wt = π вхідний харчування дорівнює нулю, а після π воно стає негативним. Але індуктивність протидіє будь-яким змінам для підтримки DC навантаження і в тому ж напрямку.
Через це індукованого напруги SC1 T1 і T2 є передовими, незважаючи на негативне напруга живлення. Таким чином, навантаження діє як джерело і збережена енергія в індуктивності, повертається назад в джерело AC.
Режим 3 (π + α до 2π). При wt = π + α SCR T3 і T4 включаються і T1, T2 – зворотне зміщення. Таким чином, процес провідності переноситься з T1, T2 в T3, T4. При позитивному напрузі навантаження і споживанні енергії струму зберігається.
Режим 4 (від 2π до 2π + α). При wt = 2π вхідна напруга проходить через нуль.
Порівняння однофазного і трифазних пристроїв
Однофазний випрямляч, як правило, менш дорогий, ніж трифазний з однаковою номінальною потужністю, але ця перевага у витратах стає менш значним при більш високих навантаженнях. Більші випрямлячі використовуються в великих системах ДБЖ, гальванічних, електроочістітельних і анодіруются установках, великих контролерах двигуна постійного струму і т. Д.
Будь-який пристрій потужністю понад 10 кВт має мати трифазний вхід. Крім того, контролери змінного струму з регульованою частотою, які безпосередньо ректифіков мережу без трансформатора, мають трифазний випрямляч, хоча однофазний вхід можливий для двигунів менше 5 кВт.
Нижче наведено список переваг трифазного і однофазного випрямлячів з однаковою вихідною потужністю:
- Вхідний струм мережі нижче і збалансований між трьома фазами. Цей баланс важливий, якщо випрямна навантаження є значною частиною загального навантаження вашого заводу.
- Вхідні гармонійні струми менше і легше придушуються.
- Величина пульсації виходу набагато менше, а частота в 3 рази більше, ніж у однофазного випрямляча. Це значно полегшує згладжування з меншими дросселями і / або конденсаторами.
Середній струм кожного становить близько 67% від значення для однофазного випрямляча. Тому можуть використовуватися більш дрібні пристрої та їх легше розподіляти навколо радіаторів. Для невеликих пристроїв ці переваги не настільки важливі. Але для великих випрямлячів (більше 10 кВт) вони стають більш значними.