Gli utenti di circuiti di alimentazione a 380 volt domestici hanno bisogno di un raddrizzatore trifase passivo (non controllato). Conoscere alcune delle caratteristiche di un dispositivo elettronico e gli schemi di rettifica esistenti sarà molto utile. Ciò aiuterà il proprietario dell'attrezzatura a funzionare in modo più competente e razionale per lungo tempo.
Descrizione dei raddrizzatori
La principale differenza tra i dispositivi dai loro analoghi monofase si manifesta nel modo seguente:
- i primi sono installati in linee a 220 Volt e vengono utilizzati per ottenere correnti costanti di grandezza insignificante (fino a 50 Amp);
- i raddrizzatori trifase sono utilizzati in circuiti in cui le correnti di lavoro (rettificate) superano significativamente questo indicatore e raggiungono diverse centinaia di ampere.
- rispetto ai campioni monofase, questi dispositivi hanno un dispositivo più complesso.
Schemi noti per la rettifica della tensione trifase, che consente di ottenere il livello minimo di ondulazione in uscita.
In ingegneria elettrica, sono chiamati "raddrizzatori a ponte trifase", perché con il metodo di apertura dei diodi controllati dalla polarità della tensione, assomigliano a un ponte su un fiume con traffico a senso unico. Solo la direzione del flusso di elettroni in essi si alterna con una frequenza di 50 Hz, inaccessibile alle automobili per alternare in ciascuna direzione.
Principio operativo
Il principio di funzionamento di qualsiasi convertitore di tensione sinusoidale si basa sulle proprietà di rettifica di uno speciale elemento a semiconduttore: un diodo al germanio o al silicio. Quando la corrente alternata scorre attraverso di essa, la semionda positiva "passa" liberamente attraverso la transizione elettronica di lavoro, che viene spostata in avanti. Sotto l'influenza di una semionda negativa, gli elettroni incontrano un ostacolo sotto forma di una potenziale barriera, in modo che la corrente non possa fluire attraverso la transizione.
Negli schemi di commutazione più semplici, viene utilizzato un ciclo incompleto di elaborazione dei livelli variabili, poiché la seconda semionda viene irrimediabilmente persa. Ciò riduce significativamente la potenza convertita. Per preservare la componente utile, sono stati sviluppati 2 schemi di rettifica a semionda in cui il numero di diodi è stato aumentato a due.
Un "circuito a ciclo completo" può contenere 4 elementi raddrizzatori, ma tale circuito appartiene alla categoria dei ponti.
Raddrizzatore multifase a semionda
Innanzitutto, è più conveniente considerare i raddrizzatori trifase a semionda singola che sono semplici da produrre e utilizzati in circuiti di conversione semplici ed economici. Quando vengono costruiti, un potente diodo viene installato in ciascuna delle fasi, servendo solo questo ramo.
In totale, in un campione a semionda di un dispositivo raddrizzatore, vengono utilizzati tre diodi a semiconduttore con carichi collegati ad essi. Dopo aver studiato gli schemi di tensioni e correnti ottenute all'uscita di un circuito elettrico, possiamo trarre le seguenti conclusioni:
- l'efficienza (COP) dell'azione di tale dispositivo è molto bassa;
- la potenza netta viene persa durante l'elaborazione delle semionde negative di tutte e tre le fasi;
- quando si utilizzano tali dispositivi, è molto difficile ottenere le caratteristiche di carico richieste.
Tutte queste carenze dei circuiti a semionda hanno costretto gli sviluppatori a complicarle applicando il principio della doppia conversione parallela.
Raddrizzatore a semionda
Alcuni campioni di apparecchiature di potenza funzionano solo con una grande quantità di corrente rettificata che scorre nel carico.Non è in grado di fornire raddrizzatori a semionda, il che è spiegato da perdite significative in essi. Per aumentare la capacità di carico nei circuiti di corrente trifase, vengono sempre più utilizzati dispositivi raddrizzatori a due semionde contenenti due diodi per ogni fase.
L'inclusione classica in questo caso è fatta secondo lo schema Larionov, in cui viene chiamato lo stesso dispositivo raddrizzatore.
Un'analisi dei diagrammi di funzionamento di un tale raddrizzatore dimostra chiaramente i suoi indiscutibili vantaggi. Quando vengono utilizzati questi circuiti, vengono utilizzate sia semionde positive che negative, il che aumenta l'efficienza dell'intero convertitore. Ciò è spiegato dal fatto che la struttura trifase del circuito, insieme alla rettifica a due semionde, fornisce un aumento di sei volte della frequenza delle pulsazioni. Per questo motivo, l'ampiezza del segnale di uscita dopo il livellamento dei condensatori aumenta notevolmente (rispetto a un raddrizzatore a semionda) e aumenta la potenza trasmessa al carico.
Dispositivi Bridge
Il "circuito di rettifica a ponte trifase" consente ancora di più di aumentare l'efficienza della conversione della tensione CA in CC. È più conveniente presentare questo metodo di commutazione sotto forma di una combinazione di due circuiti a punto zero a semionda in cui i diodi dispari formano il gruppo catodico e quelli pari formano la loro combinazione di anodi. In un circuito a ponte trifase, due rami dell'elaborazione di semionde di diversa polarità sono effettivamente combinati in un unico sistema.
Il principio di funzionamento di un raddrizzatore a ponte trifase è più facile da immaginare in questo modo:
- quando un potenziale alternato agisce al suo ingresso, per ogni semionda, si aprono due dei quattro diodi, che si accendono come in uno specchio;
- nel primo caso, la semionda positiva della tensione di ingresso viene raddrizzata, e nel secondo, negativa;
- di conseguenza, l'uscita di un tale circuito crossover ha sempre un vantaggio su un polo del ponte e un segno negativo sull'altro.
Sia nei ponti raddrizzatori trifase che nei circuiti a semionda in corrispondenza delle giunzioni dei diodi, una parte della tensione di ingresso viene persa (su ciascun diodo - non più di 0,6 Volt).
La perdita totale per ciclo (positiva e negativa) in un ponte trifase sarà quindi di 1,2 Volt. Gli sviluppatori di apparecchiature per raddrizzatori tengono sempre conto di queste perdite e, al fine di ottenere la potenza richiesta in uscita, sovrastimano leggermente in anticipo i parametri di ingresso.
Gli schemi di tensione o gli schemi dei circuiti a ponte sono la migliore conferma che questo metodo di collegamento dei diodi al circuito raddrizzatore fornisce il massimo trasferimento di energia. Allo stesso tempo, le piccole perdite di tensione alle giunzioni sono spesso compensate da un migliore filtraggio nei circuiti secondari.
Caratteristiche di un ponte trifase e sue opzioni di costruzione
I circuiti a ponte dei raddrizzatori trifase hanno opzioni per migliorare i parametri del dispositivo. Possono essere migliorati introducendo elementi valvola aggiuntivi. Installano 6, 9 o addirittura 12 diodi raddrizzatori, collegati secondo lo schema "stella" o "triangolo".
Più fasi (o coppie di diodi) vengono utilizzate nel circuito raddrizzatore, minore è il livello di ondulazione della tensione di uscita.
Ad esempio, si consideri un dispositivo con 12 diodi raddrizzatori. Uno dei gruppi di 6 pezzi è incluso in questo caso secondo lo schema "a stella" con un punto zero comune, e il secondo - in un triangolo (senza terra). Dato che i raddrizzatori sono collegati in serie, i potenziali all'uscita del sistema vengono sommati e la frequenza di ondulazione nel carico risulta essere 12 volte il valore di rete (50 Hz). Dopo il filtraggio, la tensione fornita al consumatore è caratterizzata da una qualità superiore.
Confronto di dispositivi monofase e trifase
Quando si confrontano gli schemi di rettifica trifase con analoghi monofase, è importante notare i seguenti punti:
- i primi sono utilizzati solo nelle reti elettriche a 380 Volt e la seconda varietà può essere installata in circuiti monofase e trifase (uno per ogni fase);
- I raddrizzatori a 380 Volt possono convertire grandi potenze e sviluppare correnti significative nel carico;
- d'altra parte, è un po 'più difficile realizzare un raddrizzatore trifase da solo, poiché è costituito da un numero maggiore di componenti.
Anche il calcolo di un raddrizzatore trifase sarà più difficile, poiché in questo caso vengono presi in considerazione i componenti vettoriali delle correnti e delle tensioni. Ciò è dovuto al fatto che nei circuiti a 380 Volt i parametri di fase vengono spostati l'uno rispetto all'altro di 120 gradi.
Comprendere l'essenza di un raddrizzatore trifase è un gioco da ragazzi. Per fare questo, dovrai familiarizzare con le basi del funzionamento dei dispositivi a valvola e analizzare il circuito elettrico per la loro inclusione. La conoscenza del principio di funzionamento dei dispositivi raddrizzatori aiuterà l'utente a utilizzarlo in modo più efficace nel lavoro quotidiano.
