Gebruikers van 380 volt stroomkringen in het huishouden hebben een passieve (ongecontroleerde) driefasige gelijkrichter nodig. Het kennen van enkele kenmerken van een elektronisch apparaat en bestaande rectificatieschema's zal erg nuttig zijn. Dit zal de eigenaar van de stroomapparatuur helpen om deze lange tijd competenter en rationeler te gebruiken.
Beschrijving van gelijkrichters
Het belangrijkste verschil tussen apparaten van hun enkelfasige analogen komt tot uiting in het volgende:
- de eerste zijn geïnstalleerd in lijnen van 220 Volt en worden gebruikt om constante stromen van onbeduidende omvang (tot 50 Ampère) te verkrijgen;
- driefasige gelijkrichters worden gebruikt in circuits waar de werkende (gelijkgerichte) stromen deze indicator aanzienlijk overschrijden en enkele honderden ampère bereiken.
- in vergelijking met enkelfasige monsters hebben deze apparaten een complexer apparaat.
Bekende schema's voor het corrigeren van driefasige spanning, waardoor het minimale rimpelniveau aan de uitgang kan worden verkregen.
In de elektrotechniek worden ze "driefasige bruggelijkrichters" genoemd, omdat ze door de methode van het openen van dioden die worden bestuurd door spanningspolariteit, lijken op een brug over een rivier met eenrichtingsverkeer. Alleen de richting van de elektronenstroom daarin wisselt af met een frequentie van 50 Hz, ontoegankelijk voor auto's om in elke richting af te wisselen.
Operatie principe
Het werkingsprincipe van een sinusvormige spanningsomvormer is gebaseerd op de gelijkrichtende eigenschappen van een speciaal halfgeleiderelement - een germanium- of siliciumdiode. Wanneer er wisselstroom doorheen stroomt, 'gaat' de positieve halve golf vrij door de werkende elektronische overgang, die in voorwaartse richting wordt verschoven. Onder invloed van een negatieve halve golf komen elektronen een obstakel tegen in de vorm van een potentiële barrière, zodat de stroom niet door de overgang kan stromen.
In de eenvoudigste schakelschema's wordt een onvolledige cyclus van het verwerken van variabele niveaus gebruikt, omdat de tweede halve golf onherstelbaar verloren gaat. Dit vermindert het geconverteerde vermogen aanzienlijk. Om de bruikbare component te behouden, werden 2 halfgolf-rectificatieschema's ontwikkeld waarin het aantal diodes werd verhoogd tot twee.
Een “full cycle circuit” kan 4 gelijkrichterelementen bevatten, maar zo'n circuit behoort tot de categorie brug.
Halve golf meerfasige gelijkrichter
In het begin is het handiger om driefasige enkelfasige golfgelijkrichters te beschouwen die eenvoudig te vervaardigen zijn en worden gebruikt in eenvoudige en goedkope omzetcircuits. Wanneer ze zijn gebouwd, wordt in elk van de fasen één krachtige diode geïnstalleerd die alleen deze tak bedient.
In totaal worden in een halfgolfmonster van een gelijkrichtapparaat drie halfgeleiderdiodes met daarop aangesloten belastingen gebruikt. Na het bestuderen van de diagrammen van spanningen en stromen die zijn verkregen aan de uitgang van een elektrisch circuit, kunnen we de volgende conclusies trekken:
- de efficiëntie (COP) van de werking van een dergelijk apparaat is erg laag;
- netto vermogen gaat verloren bij het verwerken van de negatieve halve golven van alle drie de fasen;
- bij het gebruik van dergelijke apparaten is het erg moeilijk om de vereiste belastingskenmerken te verkrijgen.
Al deze tekortkomingen van halfgolfcircuits dwongen ontwikkelaars om ze te compliceren door het principe van dubbele parallelle conversie toe te passen.
Halve golf gelijkrichter
Sommige monsters van stroomapparatuur werken alleen met een grote hoeveelheid gelijkgerichte stroom die in de belasting stroomt.Het kan geen halfgolfgelijkrichters leveren, wat wordt verklaard door aanzienlijke verliezen daarin. Om het laadvermogen in driefasige stroomcircuits te vergroten, worden steeds vaker twee-halfgolfgelijkrichters met twee diodes voor elke fase gebruikt.
De klassieke opname in dit geval is gemaakt volgens het Larionov-schema, waarin de gelijkrichter zelf wordt genoemd.
Een analyse van de werkschema's van een dergelijke gelijkrichter laat duidelijk de onbetwistbare voordelen zien. Wanneer deze circuits worden gebruikt, worden zowel positieve als negatieve halve golven gebruikt, wat de efficiëntie van de hele omzetter verhoogt. Dit wordt verklaard door het feit dat de driefasige structuur van de schakeling, samen met twee-halve-golf-rectificatie, een zesvoudige toename van de pulsfrequentie verschaft. Hierdoor neemt de amplitude van het uitgangssignaal na afvlakcondensatoren aanzienlijk toe (in vergelijking met een halfgolfgelijkrichter) en neemt het naar de belasting overgedragen vermogen toe.
Overbrug apparaten
Met het "driefasige bruggelijkrichtingscircuit" kan de efficiëntie van het omzetten van wisselspanning in gelijkstroom nog meer worden verhoogd. Het is handiger om deze schakelmethode te presenteren in de vorm van een combinatie van twee halve golf nulpuntschakelingen waarin de oneven diodes de kathodegroep vormen en de even dioden hun anodecombinatie. In een driefasig brugcircuit worden twee takken van de verwerking van halve golven met verschillende polariteit eigenlijk gecombineerd tot één systeem.
Het werkingsprincipe van een driefasige bruggelijkrichter is het gemakkelijkst voor te stellen als volgt:
- wanneer een wisselpotentiaal op zijn ingang inwerkt, gaan voor elke halve golf twee van de vier dioden open, die als in spiegel worden ingeschakeld;
- in het eerste geval wordt de positieve halve golf van de ingangsspanning rechtgetrokken en in het tweede negatief;
- daardoor heeft de output van zo'n crossover-schakeling altijd een plus aan de ene pool van de brug en een min aan de andere.
Zowel bij driefasige gelijkrichterbruggen als bij halfgolfcircuits op diodeverbindingen gaat een deel van de ingangsspanning verloren (bij elke diode - niet meer dan 0,6 volt).
Het totale verlies per cyclus (positief en negatief) in een driefasige brug zal dus 1,2 Volt bedragen. Ontwikkelaars van gelijkrichtersapparatuur houden altijd rekening met deze verliezen en, om het vereiste vermogen aan de uitgang te verkrijgen, de ingangsparameters vooraf een beetje overschatten.
Spanningsdiagrammen of diagrammen van brugcircuits zijn de beste bevestiging dat deze methode voor het aansluiten van diodes op het gelijkrichtcircuit maximale energieoverdracht biedt. Tegelijkertijd worden kleine spanningsverliezen op de knooppunten meestal gecompenseerd door een betere filtering in de secundaire circuits.
Kenmerken van een driefasige brug en de constructieopties
Brugcircuits van driefasige gelijkrichters hebben opties om de parameters van het apparaat te verbeteren. Ze kunnen worden verbeterd door extra klepelementen te introduceren. Ze installeren 6, 9 of zelfs 12 gelijkrichterdiodes, aangesloten volgens het "ster" - of "driehoek" -schema.
Hoe meer fasen (of paren diodes) in het gelijkrichtcircuit worden gebruikt, hoe lager het rimpelniveau van de uitgangsspanning.
Overweeg bijvoorbeeld een apparaat met 12 gelijkrichterdiodes. Een van de groepen van 6 stuks is in dit geval opgenomen volgens het "ster" -schema met een gemeenschappelijk nulpunt, en de tweede - in een driehoek (zonder aarde). Aangezien de gelijkrichters in serie zijn aangesloten, worden de potentialen aan de uitgang van het systeem opgeteld en blijkt de rimpelfrequentie in de belasting 12 keer de netwerkwaarde (50 Hz) te zijn. Na filtering wordt de aan de consument geleverde spanning gekenmerkt door een hogere kwaliteit.
Vergelijking van enkelfasige en driefasige apparaten
Bij het vergelijken van driefasige rectificatieschema's met enkelfasige analogen, is het belangrijk om op de volgende punten te letten:
- de eerste worden alleen gebruikt in stroomnetwerken van 380 volt en de tweede variant kan worden geïnstalleerd in zowel enkelfasige als driefasige circuits (één voor elk van de fasen);
- 380 Volt-gelijkrichters kunnen een groot vermogen omzetten en aanzienlijke stromen in de belasting ontwikkelen;
- aan de andere kant is het iets moeilijker om zelf een driefasige gelijkrichter te maken, omdat deze uit een groter aantal componenten bestaat.
De berekening van een driefasige gelijkrichter zal ook moeilijker zijn, omdat in dit geval rekening wordt gehouden met de vectorcomponenten van de stromen en spanningen. Dit komt doordat in de 380 Volt circuits de faseparameters 120 graden ten opzichte van elkaar zijn verschoven.
Het begrijpen van de essentie van een driefasige gelijkrichter is een fluitje van een cent. Om dit te doen, moet u vertrouwd raken met de basisprincipes van de werking van klepapparaten en het elektrische circuit analyseren op hun opname. Kennis van het werkingsprincipe van gelijkrichters zal de gebruiker helpen om het effectiever te gebruiken in het dagelijkse werk.
