Οι χρήστες κυκλωμάτων ισχύος 380 volt στο νοικοκυριό χρειάζονται έναν παθητικό (ανεξέλεγκτο) τριφασικό ανορθωτή. Η γνώση ορισμένων χαρακτηριστικών μιας ηλεκτρονικής συσκευής και των υπαρχόντων συστημάτων διόρθωσης θα είναι πολύ χρήσιμη. Αυτό θα βοηθήσει τον ιδιοκτήτη του ηλεκτρικού εξοπλισμού να τον λειτουργήσει πιο αποτελεσματικά και λογικά για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Περιγραφή ανορθωτών
Η κύρια διαφορά μεταξύ συσκευών από τα μονοφασικά ανάλογα τους εκδηλώνεται στα ακόλουθα:
- Τα πρώτα εγκαθίστανται σε γραμμές 220 Volt και χρησιμοποιούνται για τη λήψη σταθερών ρευμάτων ασήμαντου μεγέθους (έως 50 Amps).
- τριφασικοί ανορθωτές χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα όπου τα λειτουργικά (διορθωμένα) ρεύματα υπερβαίνουν σημαντικά αυτόν τον δείκτη και φτάνουν αρκετές εκατοντάδες αμπέρ.
- σε σύγκριση με μονοφασικά δείγματα, αυτές οι συσκευές έχουν μια πιο περίπλοκη συσκευή.
Γνωστά σχήματα για την αποκατάσταση της τριφασικής τάσης, επιτρέποντας την απόκτηση του ελάχιστου επιπέδου κυματισμού στην έξοδο.
Στην ηλεκτρολογία, ονομάζονται «τριφασικοί ανορθωτές γεφυρών», επειδή με τη μέθοδο ανοίγματος διόδων που ελέγχονται από πολικότητα τάσης, μοιάζουν με γέφυρα πάνω από ένα ποτάμι με μονόδρομη κίνηση. Μόνο η κατεύθυνση της ροής ηλεκτρονίων σε αυτά εναλλάσσεται με συχνότητα 50 Hz, απρόσιτη για εναλλαγή αυτοκινήτων σε κάθε κατεύθυνση.
Λειτουργική αρχή
Η αρχή λειτουργίας οποιουδήποτε μετατροπέα ημιτονοειδούς τάσης βασίζεται στις ανορθωτικές ιδιότητες ενός ειδικού στοιχείου ημιαγωγού - μιας δίοδος γερμανίου ή πυριτίου. Όταν το εναλλασσόμενο ρεύμα ρέει μέσα από αυτό, το θετικό μισό κύμα «περνά» ελεύθερα μέσω της ηλεκτρονικής μετάβασης που λειτουργεί, η οποία μετατοπίζεται προς τα εμπρός. Υπό την επίδραση ενός αρνητικού μισού κύματος, τα ηλεκτρόνια αντιμετωπίζουν ένα εμπόδιο με τη μορφή ενός δυνητικού φράγματος, έτσι ώστε το ρεύμα να μην μπορεί να ρέει μέσω της μετάβασης.
Στα απλούστερα σχήματα μεταγωγής, χρησιμοποιείται ένας ατελής κύκλος μεταβλητών επιπέδων επεξεργασίας, καθώς το δεύτερο μισό κύμα χάνεται ανεπανόρθωτα. Αυτό μειώνει σημαντικά τη μετατρεπόμενη ισχύ. Για να διατηρηθεί το χρήσιμο συστατικό, αναπτύχθηκαν 2 σχήματα διόρθωσης μισού κύματος στα οποία ο αριθμός των διόδων αυξήθηκε σε δύο.
Ένα «κύκλωμα πλήρους κύκλου» μπορεί να περιέχει 4 στοιχεία ανορθωτή, αλλά ένα τέτοιο κύκλωμα ανήκει στην κατηγορία της γέφυρας.
Πολυφασικός ανορθωτής μισού κύματος
Πρώτον, είναι πιο βολικό να εξεταστούν τριφασικοί ανορθωτές ενός μισού κύματος που είναι απλοί στην κατασκευή και χρησιμοποιούνται σε απλά και φθηνά κυκλώματα μετατροπέα. Όταν κατασκευάζονται, μια ισχυρή δίοδος εγκαθίσταται σε κάθε φάση, εξυπηρετώντας μόνο αυτόν τον κλάδο.
Συνολικά, σε ένα δείγμα μισού κύματος μιας συσκευής ανορθωτή, χρησιμοποιούνται τρεις δίοδοι ημιαγωγών με φορτία συνδεδεμένα σε αυτές. Αφού μελετήσουμε τα διαγράμματα τάσεων και ρευμάτων που λαμβάνονται στην έξοδο ενός ηλεκτρικού κυκλώματος, μπορούμε να εξαγάγουμε τα ακόλουθα συμπεράσματα:
- η απόδοση (COP) της δράσης μιας τέτοιας συσκευής είναι πολύ χαμηλή.
- Η καθαρή ισχύς χάνεται κατά την επεξεργασία των αρνητικών μισών κυμάτων και των τριών φάσεων.
- Κατά τη χρήση τέτοιων συσκευών, είναι πολύ δύσκολο να ληφθούν τα απαιτούμενα χαρακτηριστικά φορτίου.
Όλες αυτές οι αδυναμίες κυκλωμάτων μισού κύματος ανάγκασαν τους προγραμματιστές να τις περιπλέξουν εφαρμόζοντας την αρχή της διπλής παράλληλης μετατροπής.
Ανορθωτής μισού κύματος
Ορισμένα δείγματα ηλεκτρικού εξοπλισμού λειτουργούν μόνο με μεγάλη ποσότητα διορθωμένου ρεύματος που ρέει στο φορτίο.Δεν είναι σε θέση να παρέχει ανορθωτές μισού κύματος, κάτι που εξηγείται από σημαντικές απώλειες σε αυτούς. Για να αυξηθεί η χωρητικότητα φορτίου σε τριφασικά τρέχοντα κυκλώματα, χρησιμοποιούνται συσκευές ανορθωτή δύο μισών κυμάτων που περιέχουν δύο διόδους για κάθε φάση.
Η κλασική συμπερίληψη σε αυτήν την περίπτωση γίνεται σύμφωνα με το σχήμα Larionov, στο οποίο ονομάζεται η ίδια η συσκευή ανορθωτή.
Μια ανάλυση των διαγραμμάτων εργασίας ενός τέτοιου ανορθωτή δείχνει σαφώς τα αδιαμφισβήτητα πλεονεκτήματά του. Όταν χρησιμοποιούνται αυτά τα κυκλώματα, χρησιμοποιούνται τόσο θετικά όσο και αρνητικά μισά κύματα, γεγονός που αυξάνει την αποτελεσματικότητα ολόκληρου του μετατροπέα. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι η τριφασική δομή του κυκλώματος, μαζί με διόρθωση δύο μισών κυμάτων, παρέχει εξαπλάσια αύξηση στη συχνότητα παλμών. Λόγω αυτού, το πλάτος του σήματος εξόδου μετά την εξομάλυνση των πυκνωτών αυξάνεται σημαντικά (σε σύγκριση με έναν ανορθωτή μισού κύματος) και η ισχύς που μεταδίδεται στο φορτίο αυξάνεται.
Συσκευές γέφυρας
Το "τριφασικό κύκλωμα διόρθωσης γέφυρας" επιτρέπει ακόμη περισσότερο την αύξηση της απόδοσης μετατροπής τάσης AC σε DC. Είναι πιο βολικό να παρουσιάζεται αυτή η μέθοδος εναλλαγής με τη μορφή συνδυασμού δύο κυκλωμάτων μηδενικού σημείου μισού κύματος στα οποία οι περίεργες δίοδοι σχηματίζουν την ομάδα καθόδου και οι ομοιόμορφες σχηματίζουν τον συνδυασμό ανόδου τους. Σε ένα τριφασικό κύκλωμα γέφυρας, δύο κλάδοι επεξεργασίας μισών κυμάτων διαφορετικής πολικότητας συνδυάζονται πραγματικά σε ένα ενιαίο σύστημα.
Η αρχή της λειτουργίας ενός τριφασικού ανορθωτή γέφυρας είναι πιο εύκολο να το φανταστεί κανείς έτσι:
- όταν ένα εναλλασσόμενο δυναμικό ενεργεί στην είσοδό του, για κάθε μισό κύμα, ανοίγουν δύο από τις τέσσερις διόδους, οι οποίες είναι ενεργοποιημένες σαν στον καθρέφτη.
- Στην πρώτη περίπτωση, το θετικό μισό κύμα της τάσης εισόδου ισιώνεται και στη δεύτερη αρνητικό.
- Ως αποτέλεσμα, η έξοδος ενός τέτοιου κυκλώματος crossover έχει πάντα ένα πλεονέκτημα στον έναν πόλο της γέφυρας και ένα μείον στον άλλο.
Τόσο σε τριφασικές ανορθωτικές γέφυρες όσο και σε κυκλώματα μισού κύματος σε συνδέσεις διόδων, ένα μέρος της τάσης εισόδου χάνεται (σε κάθε δίοδο - όχι περισσότερο από 0,6 Volts).
Η συνολική απώλεια ανά κύκλο (θετική και αρνητική) σε μια τριφασική γέφυρα θα είναι συνεπώς 1,2 Volt. Οι προγραμματιστές εξοπλισμού ανορθωτή λαμβάνουν πάντα υπόψη αυτές τις απώλειες και, προκειμένου να αποκτήσουν την απαιτούμενη ισχύ στην έξοδο, υπερεκτιμούν λίγο τις παραμέτρους εισόδου εκ των προτέρων.
Τα διαγράμματα τάσης ή τα διαγράμματα κυκλωμάτων γέφυρας είναι η καλύτερη επιβεβαίωση ότι αυτή η μέθοδος σύνδεσης διόδων στο κύκλωμα ανορθωτή παρέχει μέγιστη μεταφορά ενέργειας. Ταυτόχρονα, οι μικρές απώλειες τάσης στους κόμβους αντισταθμίζονται συχνότερα με καλύτερο φιλτράρισμα στα δευτερεύοντα κυκλώματα.
Χαρακτηριστικά μιας τριφασικής γέφυρας και των κατασκευαστικών της επιλογών
Τα κυκλώματα γεφυρών τριών φάσεων ανορθωτών έχουν επιλογές για τη βελτίωση των παραμέτρων της συσκευής. Μπορούν να βελτιωθούν με την εισαγωγή πρόσθετων στοιχείων βαλβίδας. Εγκαθιστούν 6, 9 ή ακόμα και 12 διόδους ανορθωτή, συνδεδεμένες σύμφωνα με το σχήμα "αστέρι" ή "τρίγωνο".
Όσο περισσότερες φάσεις (ή ζεύγη διόδων) χρησιμοποιούνται στο κύκλωμα ανορθωτή, τόσο χαμηλότερο είναι το επίπεδο κυματισμού της τάσης εξόδου.
Για παράδειγμα, σκεφτείτε μια συσκευή με 12 διόδους ανορθωτή. Μία από τις ομάδες των 6 τεμαχίων περιλαμβάνεται σε αυτήν την περίπτωση σύμφωνα με το σχήμα "αστέρι" με κοινό σημείο μηδέν και το δεύτερο - σε τρίγωνο (χωρίς γη). Δεδομένου ότι οι ανορθωτές συνδέονται σε σειρά, τα δυναμικά στην έξοδο του συστήματος αθροίζονται και η συχνότητα κυματισμού στο φορτίο αποδεικνύεται 12 φορές μεγαλύτερη από την τιμή δικτύου (50 Hz). Μετά το φιλτράρισμα, η τάση που παρέχεται στον καταναλωτή χαρακτηρίζεται από υψηλότερη ποιότητα.
Σύγκριση μονοφασικών και τριφασικών συσκευών
Κατά τη σύγκριση τριών φάσεων σχήματα διόρθωσης με μονοφασικά ανάλογα, είναι σημαντικό να σημειώσετε τα ακόλουθα σημεία:
- Τα πρώτα χρησιμοποιούνται μόνο σε δίκτυα ισχύος 380 Volt και η δεύτερη ποικιλία μπορεί να εγκατασταθεί τόσο σε μονοφασικά όσο και σε τριφασικά κυκλώματα (ένα για καθεμία από τις φάσεις).
- Οι ανορθωτές 380 Volt μπορούν να μετατρέψουν μεγάλη ισχύ και να αναπτύξουν σημαντικά ρεύματα στο φορτίο.
- από την άλλη πλευρά, είναι κάπως πιο δύσκολο να κατασκευαστεί ένας τριφασικός ανορθωτής από μόνος του, καθώς αποτελείται από μεγαλύτερο αριθμό εξαρτημάτων.
Ο υπολογισμός ενός τριφασικού ανορθωτή θα είναι επίσης πιο δύσκολος, καθώς στην περίπτωση αυτή λαμβάνονται υπόψη τα συστατικά του φορέα των ρευμάτων και των τάσεων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι στα κυκλώματα 380 Volt οι παράμετροι φάσης μετατοπίζονται ο ένας τον άλλον κατά 120 μοίρες.
Η κατανόηση της ουσίας ενός τριφασικού ανορθωτή είναι ένα γρήγορο. Για να το κάνετε αυτό, θα πρέπει να εξοικειωθείτε με τα βασικά στοιχεία της λειτουργίας των συσκευών βαλβίδων και να αναλύσετε το ηλεκτρικό κύκλωμα για τη συμπερίληψή τους. Η γνώση της αρχής λειτουργίας συσκευών ανορθωτή θα βοηθήσει τον χρήστη να το χρησιμοποιήσει πιο αποτελεσματικά στην καθημερινή εργασία.
