Els usuaris de circuits de potència de 380 volts a la llar necessiten un rectificador trifàsic passiu (incontrolat). Conèixer algunes de les característiques d’un dispositiu electrònic i els esquemes de rectificació existents serà molt útil. Això ajudarà al propietari dels equips d’energia a operar-lo de manera més competent i racional durant molt de temps.
Descripció dels rectificadors
La diferència principal entre els dispositius amb els seus anàlegs monofàsics es manifesta en els següents:
- els primers s’instal·len en línies de 220 Volt i s’utilitzen per obtenir corrents constants de magnitud insignificant (fins a 50 Amps);
- Els rectificadors trifàsics s’utilitzen en circuits on els corrents de treball (rectificats) superen significativament aquest indicador i arriben a diversos centenars d’amperis.
- en comparació amb mostres monofàsiques, aquests dispositius tenen un dispositiu més complex.
Esquemes coneguts per rectificar la tensió trifàsica, que permet obtenir el nivell d’ondulació mínim a la sortida.
En enginyeria elèctrica, s’anomenen “rectificadors de pont trifàsics”, ja que pel mètode d’obrir díodes controlats per la polaritat de tensió s’assemblen a un pont sobre un riu amb trànsit unidireccional. Només la direcció del flux d’electrons en ells alterna amb una freqüència de 50 Hz, inaccessible perquè els cotxes alternin en cada sentit.
Principi de funcionament
El principi de funcionament de qualsevol convertidor de tensió sinusoïdal es basa en les propietats de rectificació d’un element semiconductor especial: un germani o un díode de silici. Quan hi circula corrent altern, la mitja ona positiva passa lliurement per la transició electrònica de treball, que es desplaça en la direcció cap endavant. Sota la influència d'una mitja ona negativa, els electrons es troben amb un obstacle en forma de barrera potencial, de manera que el corrent no pot passar per la transició.
En els esquemes de commutació més senzills, s'utilitza un cicle incomplet de processament de nivells variables, ja que la segona meitat d'ona es perd irremediablement. Això redueix significativament la potència convertida. Per preservar el component útil, es van desenvolupar 2 esquemes de rectificació de mitja onada en què el nombre de díodes es va incrementar a dos.
Un "circuit de cicle complet" pot contenir 4 elements rectificadors, però aquest circuit pertany a la categoria de pont.
Rectificador de fase multipàsa
Primer, és més convenient considerar els rectificadors trifàsics d’ona de mitja ona senzills de fabricar i utilitzats en circuits convertidors simples i econòmics. Quan es construeixen, s’instal·la un diode potent a cadascuna de les fases que només serveix aquesta branca.
En total, en una mostra de mitja ona d’un dispositiu rectificador s’utilitzen tres díodes semiconductors amb càrregues connectades a ells. Després d’estudiar els esquemes de tensions i corrents obtinguts a la sortida d’un circuit elèctric, podem treure les conclusions següents:
- l'eficiència (COP) de l'acció d'aquest dispositiu és molt baixa;
- es perd la potència neta en processar les mitges ones negatives de les tres fases;
- quan s'utilitzen aquests dispositius, és molt difícil obtenir les característiques de càrrega requerides.
Totes aquestes mancances dels circuits de mitja ona van obligar els desenvolupadors a complicar-les aplicant el principi de conversió paral·lela doble.
Reductor de mitja ona
Algunes mostres d’equips d’energia funcionen només amb una gran quantitat de corrent rectificat que flueix en la càrrega.No és capaç de proporcionar rectificadors de mitja onada, cosa que s’explica amb importants pèrdues en aquests. Per augmentar la capacitat de càrrega en circuits de corrent trifàsic, s’utilitzen cada cop més dispositius rectificadors de dues mitges ones que contenen dos díodes per a cada fase.
La inclusió clàssica en aquest cas es realitza segons l’esquema de Larionov, en què s’anomena el mateix aparell rectificador.
Una anàlisi dels esquemes de treball d’un rectificador demostra clarament els seus avantatges indiscutibles. Quan s'utilitzen aquests circuits, s'utilitzen mitges ones positives i negatives, cosa que augmenta l'eficiència de tot el convertidor. Això s’explica pel fet que l’estructura trifàsica del circuit, juntament amb la rectificació de dues mitges ones, proporciona un augment de sis vegades en la freqüència de pulsació. A causa d'això, l'amplitud del senyal de sortida després de suavitzar els condensadors augmenta notablement (en comparació amb un rectificador d'ona d'ona) i augmenta la potència transmesa a la càrrega.
Dispositius Bridge
El "circuit de rectificació de tres fases del pont" permet augmentar encara més l'eficiència de convertir la tensió de corrent alterna a corrent continu. És més convenient presentar aquest mètode de commutació en forma de combinació de dos circuits de punt zero de mitja ona en què els díodes imparells formen el grup càtode i els parells formen la seva combinació d'ànodes. En un circuit de pont trifàsic, dues branques del processament de les onades mitjanes de diferent polaritat es combinen en un sol sistema.
El principi de funcionament d’un rectificador de pont trifàsic és més fàcil d’imaginar així:
- quan un potencial alternat actua a la seva entrada, per cada mitja ona, s’obren dos dels quatre díodes que s’encenen com si fossin al mirall;
- en el primer cas, la mitja ona positiva del voltatge d’entrada es redueix i, en el segon, negativa;
- en conseqüència, la sortida d'un circuit de creuament sempre té un avantatge en un pol del pont i un menys en l'altre.
Tant en ponts rectificadors trifàsics com en circuits d’ona de mitja onada en unions de diodes, es perd una part de la tensió d’entrada (a cada diode - no més de 0,6 volts).
La pèrdua total per cicle (positiva i negativa) en un pont trifàsic serà per tant de 1,2 volts. Els desenvolupadors d'equips rectificadors sempre tenen en compte aquestes pèrdues i, per obtenir la potència necessària a la sortida, superen una mica els paràmetres d'entrada per endavant.
Els esquemes de tensió o els esquemes de circuits de pont són la millor confirmació que aquest mètode de connexió de díodes al circuit rectificador proporciona una màxima transferència d’energia. Al mateix temps, les petites pèrdues de tensió a les juntes sovint es compensen amb un filtratge millor en els circuits secundaris.
Característiques d’un pont trifàsic i les seves opcions de construcció
Els circuits pont de rectificadors trifàsics tenen opcions per millorar els paràmetres del dispositiu. Es poden millorar introduint elements addicionals de vàlvules. Instal·len 6, 9 o fins i tot 12 díodes rectificadors, connectats segons l’esquema “estrella” o “triangle”.
Com més fases (o parells de díodes) s’utilitzin en el circuit rectificador, més baix és el nivell d’ondulació de la tensió de sortida.
A tall d’exemple, considereu un dispositiu amb 12 díodes rectificadors. Un dels grups de 6 peces s'inclou en aquest cas segons l'esquema "estrella" amb un punt zero comú, i el segon - en un triangle (sense terra). Tenint en compte que els rectificadors estan connectats en sèrie, els potencials a la sortida del sistema es sumen i la freqüència de ondulació de la càrrega és 12 vegades el valor de xarxa (50 Hz). Després del filtratge, la tensió subministrada al consumidor es caracteritza per una qualitat més alta.
Comparació de dispositius monofàsics i trifàsics
Per comparar esquemes de rectificació trifàsics amb analògics monofàsics, és important tenir en compte els punts següents:
- els primers només s’utilitzen en xarxes de potència de 380 volts i la segona varietat es pot instal·lar tant en circuits monofàsics com trifàsics (un per a cada fase);
- Els rectificadors de 380 volts poden convertir gran potència i desenvolupar corrents importants en la càrrega;
- d’altra banda, és una mica més difícil fer un rectificador trifàsic pel seu compte, ja que consta d’un nombre més gran de components.
També serà més difícil el càlcul d’un rectificador trifàsic, ja que en aquest cas es tenen en compte els components vectorials dels corrents i tensions. Això es deu al fet que en els circuits de 380 Volt els paràmetres de fase es desplacen els uns amb els altres en 120 graus.
Entendre l’essència d’un rectificador trifàsic és una presa de forma. Per fer-ho, haureu de familiaritzar-vos amb els fonaments bàsics del funcionament dels dispositius de vàlvules i analitzar el circuit elèctric per a la seva inclusió. El coneixement del principi de funcionament dels dispositius rectificadors ajudarà l'usuari a utilitzar-lo de manera més eficaç en el treball diari.
