Benutzer von 380-Volt-Stromkreisen im Haushalt benötigen einen passiven (unkontrollierten) Dreiphasengleichrichter. Es ist sehr nützlich, einige der Merkmale eines elektronischen Geräts und vorhandene Gleichrichtungsschemata zu kennen. Dies wird dem Besitzer des Stromversorgungsgeräts helfen, es lange Zeit kompetenter und rationaler zu betreiben.
Beschreibung der Gleichrichter
Der Hauptunterschied zwischen Geräten und ihren einphasigen Analoga zeigt sich im Folgenden:
- Die ersten werden in 220-Volt-Leitungen installiert und werden verwendet, um konstante Ströme von unbedeutender Größe (bis zu 50 Ampere) zu erhalten.
- Dreiphasengleichrichter werden in Stromkreisen eingesetzt, in denen die (gleichgerichteten) Arbeitsströme diesen Indikator deutlich überschreiten und mehrere hundert Ampere erreichen.
- Im Vergleich zu einphasigen Proben weisen diese Geräte ein komplexeres Gerät auf.
Bekannte Schemata zum Gleichrichten einer dreiphasigen Spannung, um den minimalen Welligkeitspegel am Ausgang zu erhalten.
In der Elektrotechnik werden sie als „Dreiphasen-Brückengleichrichter“ bezeichnet, da sie durch das Öffnen von Dioden, die durch die Spannungspolarität gesteuert werden, einer Brücke über einen Fluss mit Einbahnstraßenverkehr ähneln. Nur die Richtung des Elektronenflusses in ihnen wechselt mit einer Frequenz von 50 Hz, auf die Autos in jeder Richtung nicht zugreifen können.
Funktionsprinzip
Das Funktionsprinzip eines sinusförmigen Spannungswandlers basiert auf den Gleichrichtereigenschaften eines speziellen Halbleiterelements - einer Germanium- oder Siliziumdiode. Wenn Wechselstrom durch ihn fließt, "passiert" die positive Halbwelle frei den arbeitenden elektronischen Übergang, der in Vorwärtsrichtung verschoben ist. Unter dem Einfluss einer negativen Halbwelle treffen Elektronen auf ein Hindernis in Form einer Potentialbarriere, so dass der Strom nicht durch den Übergang fließen kann.
In den einfachsten Schaltschemata wird ein unvollständiger Zyklus der Verarbeitung variabler Ebenen verwendet, da die zweite Halbwelle unwiederbringlich verloren geht. Dies reduziert die umgewandelte Leistung erheblich. Um die nützliche Komponente zu erhalten, wurden zwei Halbwellengleichrichtungsschemata entwickelt, bei denen die Anzahl der Dioden auf zwei erhöht wurde.
Eine "Vollzyklusschaltung" kann 4 Gleichrichterelemente enthalten, aber eine solche Schaltung gehört zur Kategorie der Brücke.
Halbwellen-Mehrphasengleichrichter
Erstens ist es bequemer, dreiphasige Einwellengleichrichter zu betrachten, die einfach herzustellen und in einfachen und kostengünstigen Wandlerschaltungen verwendet werden. Wenn sie gebaut werden, ist in jeder der Phasen eine leistungsstarke Diode installiert, die nur diesen Zweig versorgt.
Insgesamt werden in einer Halbwellenprobe einer Gleichrichtervorrichtung drei Halbleiterdioden mit daran angeschlossenen Lasten verwendet. Nachdem wir die Diagramme der Spannungen und Ströme untersucht haben, die am Ausgang eines Stromkreises erhalten wurden, können wir die folgenden Schlussfolgerungen ziehen:
- Die Effizienz (COP) der Wirkung eines solchen Geräts ist sehr gering.
- Die Nettoleistung geht verloren, wenn die negativen Halbwellen aller drei Phasen verarbeitet werden.
- Bei Verwendung solcher Geräte ist es sehr schwierig, die erforderlichen Belastungseigenschaften zu erhalten.
All diese Mängel von Halbwellenschaltungen zwangen Entwickler, sie durch Anwendung des Prinzips der doppelten Parallelumwandlung zu komplizieren.
Halbwellengleichrichter
Einige Proben von Leistungsgeräten arbeiten nur mit einer großen Menge an gleichgerichtetem Strom, der in der Last fließt.Es können keine Halbwellengleichrichter bereitgestellt werden, was durch erhebliche Verluste erklärt wird. Um die Lastkapazität in dreiphasigen Stromkreisen zu erhöhen, werden zunehmend Zwei-Halbwellen-Gleichrichtergeräte verwendet, die zwei Dioden für jede Phase enthalten.
Die klassische Einbeziehung erfolgt in diesem Fall nach dem Larionov-Schema, in dem die Gleichrichtervorrichtung selbst benannt ist.
Eine Analyse der Arbeitsdiagramme eines solchen Gleichrichters zeigt deutlich seine unbestreitbaren Vorteile. Wenn diese Schaltungen verwendet werden, werden sowohl positive als auch negative Halbwellen verwendet, was den Wirkungsgrad des gesamten Wandlers erhöht. Dies wird durch die Tatsache erklärt, dass die dreiphasige Struktur der Schaltung zusammen mit der Zwei-Halbwellen-Gleichrichtung eine sechsfache Erhöhung der Pulsationsfrequenz bewirkt. Aufgrund dessen nimmt die Amplitude des Ausgangssignals nach dem Glätten von Kondensatoren deutlich zu (im Vergleich zu einem Halbwellengleichrichter) und die auf die Last übertragene Leistung nimmt zu.
Brückengeräte
Die "dreiphasige Brückengleichrichtungsschaltung" ermöglicht es noch mehr, die Effizienz der Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung zu erhöhen. Es ist bequemer, dieses Schaltverfahren in Form einer Kombination von zwei Halbwellen-Nullpunktschaltungen darzustellen, bei denen die ungeraden Dioden die Kathodengruppe bilden und die geraden ihre Anodenkombination bilden. In einer dreiphasigen Brückenschaltung werden zwei Zweige der Verarbeitung von Halbwellen unterschiedlicher Polarität tatsächlich zu einem einzigen System zusammengefasst.
Das Funktionsprinzip eines dreiphasigen Brückengleichrichters lässt sich am einfachsten so vorstellen:
- Wenn ein Wechselpotential an seinem Eingang für jede Halbwelle wirkt, öffnen sich zwei der vier Dioden, die wie im Spiegel eingeschaltet werden.
- im ersten Fall wird die positive Halbwelle der Eingangsspannung begradigt und im zweiten Fall negativ;
- Infolgedessen hat der Ausgang einer solchen Überkreuzungsschaltung immer ein Plus an einem Pol der Brücke und ein Minus am anderen.
Sowohl in Dreiphasengleichrichterbrücken als auch in Halbwellenschaltungen an Diodenübergängen geht ein Teil der Eingangsspannung verloren (an jeder Diode - nicht mehr als 0,6 Volt).
Der Gesamtverlust pro Zyklus (positiv und negativ) in einer Dreiphasenbrücke beträgt somit 1,2 Volt. Entwickler von Gleichrichteranlagen berücksichtigen diese Verluste immer und übertreiben die Eingangsparameter im Voraus ein wenig, um die erforderliche Leistung am Ausgang zu erhalten.
Spannungsdiagramme oder Diagramme von Brückenschaltungen sind die beste Bestätigung dafür, dass diese Methode zum Anschließen von Dioden an die Gleichrichterschaltung eine maximale Energieübertragung bietet. Gleichzeitig werden kleine Spannungsverluste an den Übergängen meist durch eine bessere Filterung in den Sekundärkreisen ausgeglichen.
Merkmale einer dreiphasigen Brücke und ihre Bauoptionen
Brückenschaltungen von Drehstromgleichrichtern bieten Optionen zur Verbesserung der Parameter des Geräts. Sie können durch Einführung zusätzlicher Ventilelemente verbessert werden. Sie installieren 6, 9 oder sogar 12 Gleichrichterdioden, die nach dem "Stern" - oder "Dreieck" -Schema angeschlossen sind.
Je mehr Phasen (oder Diodenpaare) in der Gleichrichterschaltung verwendet werden, desto geringer ist die Welligkeit der Ausgangsspannung.
Betrachten Sie als Beispiel ein Gerät mit 12 Gleichrichterdioden. Eine der Gruppen von 6 Teilen ist in diesem Fall nach dem "Stern" -Schema mit einem gemeinsamen Nullpunkt und die zweite - in einem Dreieck (ohne Erde) enthalten. Da die Gleichrichter in Reihe geschaltet sind, werden die Potentiale am Ausgang des Systems summiert und die Welligkeitsfrequenz in der Last beträgt das 12-fache des Netzwerkwerts (50 Hz). Nach dem Filtern ist die dem Verbraucher zugeführte Spannung durch eine höhere Qualität gekennzeichnet.
Vergleich von einphasigen und dreiphasigen Geräten
Beim Vergleich von dreiphasigen Gleichrichtungsschemata mit einphasigen Analoga sind folgende Punkte zu beachten:
- Die ersten werden nur in 380-Volt-Stromnetzen verwendet, und die zweite Variante kann sowohl in einphasigen als auch in dreiphasigen Stromkreisen installiert werden (einer für jede der Phasen).
- 380-Volt-Gleichrichter können große Leistung umwandeln und erhebliche Ströme in der Last entwickeln.
- Andererseits ist es etwas schwieriger, einen Dreiphasengleichrichter selbst herzustellen, da er aus einer größeren Anzahl von Komponenten besteht.
Die Berechnung eines Dreiphasengleichrichters wird ebenfalls schwieriger, da in diesem Fall die Vektorkomponenten der Ströme und Spannungen berücksichtigt werden. Dies liegt daran, dass in den 380-Volt-Schaltkreisen die Phasenparameter relativ zueinander um 120 Grad verschoben sind.
Das Verständnis der Essenz eines Dreiphasengleichrichters ist ein Kinderspiel. Dazu müssen Sie sich mit den Grundlagen der Bedienung von Ventilgeräten vertraut machen und den Stromkreis auf deren Einbeziehung analysieren. Die Kenntnis des Funktionsprinzips von Gleichrichtergeräten hilft dem Benutzer, diese im Arbeitsalltag effektiver einzusetzen.
