Usuários de circuitos de potência de 380 volts no domicílio precisam de um retificador trifásico passivo (não controlado). Conhecer alguns dos recursos de um dispositivo eletrônico e os esquemas de retificação existentes será muito útil. Isso ajudará o proprietário do equipamento a operar com mais competência e racionalidade por um longo tempo.
Descrição dos retificadores
A principal diferença entre os dispositivos e seus análogos monofásicos se manifesta no seguinte:
- os primeiros são instalados em linhas de 220 volts e são utilizados para obter correntes constantes de magnitude insignificante (até 50 A);
- retificadores trifásicos são usados em circuitos em que as correntes de trabalho (retificadas) excedem significativamente esse indicador e atingem várias centenas de amperes.
- em comparação com amostras monofásicas, esses dispositivos têm um dispositivo mais complexo.
Esquemas conhecidos para retificar a tensão trifásica, permitindo obter o nível mínimo de ondulação na saída.
Na engenharia elétrica, eles são chamados de "retificadores de ponte trifásicos", porque pelo método de abertura de diodos controlados pela polaridade de tensão, eles se assemelham a uma ponte sobre um rio com tráfego unidirecional. Somente a direção do fluxo de elétrons neles alterna com uma frequência de 50 Hz, inacessível para carros alternarem em cada direção.
Princípio de funcionamento
O princípio de operação de qualquer conversor de tensão senoidal baseia-se nas propriedades de retificação de um elemento semicondutor especial - um diodo de germânio ou silício. Quando a corrente alternada flui através dela, a meia-onda positiva “passa” livremente pela transição eletrônica de trabalho, que é deslocada na direção para frente. Sob a influência de uma meia-onda negativa, os elétrons encontram um obstáculo na forma de uma barreira potencial, de modo que a corrente não pode fluir através da transição.
Nos esquemas de comutação mais simples, é utilizado um ciclo incompleto de níveis variáveis de processamento, uma vez que a segunda meia-onda é irremediavelmente perdida. Isso reduz significativamente a energia convertida. Para preservar o componente útil, foram desenvolvidos 2 esquemas de retificação de meia onda, nos quais o número de diodos foi aumentado para dois.
Um "circuito de ciclo completo" pode conter 4 elementos retificadores, mas esse circuito pertence à categoria de ponte.
Retificador multifásico de meia onda
Primeiro, é mais conveniente considerar retificadores trifásicos de meia onda simples, fáceis de fabricar e usados em circuitos conversores simples e baratos. Quando são construídos, um diodo poderoso é instalado em cada uma das fases, atendendo apenas a esse ramo.
No total, em uma amostra de meia onda de um dispositivo retificador, são utilizados três diodos semicondutores com cargas conectadas a eles. Depois de estudar os diagramas de tensões e correntes obtidas na saída de um circuito elétrico, podemos tirar as seguintes conclusões:
- a eficiência (COP) da ação desse dispositivo é muito baixa;
- a energia líquida é perdida ao processar as meias ondas negativas das três fases;
- ao usar esses dispositivos, é muito difícil obter as características de carga necessárias.
Todas essas deficiências dos circuitos de meia onda forçaram os desenvolvedores a complicá-los aplicando o princípio da dupla conversão paralela.
Retificador de meia onda
Algumas amostras de equipamentos de energia funcionam apenas com uma grande quantidade de corrente retificada fluindo na carga.É incapaz de fornecer retificadores de meia onda, o que é explicado por perdas significativas neles. Para aumentar a capacidade de carga em circuitos de corrente trifásicos, dispositivos retificadores de meia onda contendo dois diodos para cada fase são cada vez mais utilizados.
A inclusão clássica neste caso é feita de acordo com o esquema de Larionov, no qual o próprio dispositivo retificador é nomeado.
Uma análise dos diagramas de trabalho desse retificador demonstra claramente suas vantagens indiscutíveis. Quando esses circuitos são usados, meias-ondas positivas e negativas são usadas, o que aumenta a eficiência de todo o conversor. Isso é explicado pelo fato de que a estrutura trifásica do circuito, juntamente com a retificação de duas meias ondas, proporciona um aumento de seis vezes na frequência de pulsação. Devido a isso, a amplitude do sinal de saída após suavizar os capacitores aumenta notavelmente (em comparação com um retificador de meia onda), e a potência transmitida à carga aumenta.
Dispositivos de ponte
O "circuito de retificação de ponte trifásica" permite aumentar ainda mais a eficiência da conversão de tensão CA em CC. É mais conveniente apresentar este método de comutação na forma de uma combinação de dois circuitos de ponto zero de meia onda nos quais os diodos ímpares formam o grupo catódico e os pares formam sua combinação anódica. Em um circuito de ponte trifásica, duas ramificações do processamento de meias ondas de polaridade diferente são realmente combinadas em um único sistema.
O princípio de operação de um retificador de ponte trifásico é mais fácil de imaginar assim:
- quando um potencial alternativo atua na sua entrada, para cada meia onda, dois dos quatro diodos abertos, que são ligados como se fossem um espelho;
- no primeiro caso, a meia onda positiva da tensão de entrada é endireitada e, no segundo, negativa;
- como resultado, a saída desse circuito de cruzamento sempre tem um sinal de mais em um polo da ponte e um sinal de menos no outro.
Tanto em pontes retificadoras trifásicas quanto em circuitos de meia onda nas junções de diodos, uma parte da tensão de entrada é perdida (em cada diodo - não mais que 0,6 Volts).
A perda total por ciclo (positiva e negativa) em uma ponte trifásica será, portanto, de 1,2 Volts. Os desenvolvedores de equipamentos retificadores sempre levam em consideração essas perdas e, para obter a potência necessária na saída, pré-configuram parâmetros de entrada um pouco mais altos.
Diagramas de tensão ou diagramas de circuitos de ponte são a melhor confirmação de que esse método de conexão de diodos ao circuito retificador fornece a máxima transferência de energia. Ao mesmo tempo, pequenas perdas de tensão nas junções são mais frequentemente compensadas por uma melhor filtragem nos circuitos secundários.
Características de uma ponte trifásica e suas opções de construção
Os circuitos de ponte dos retificadores trifásicos têm opções para melhorar os parâmetros do dispositivo. Eles podem ser aprimorados com a introdução de elementos de válvula adicionais. Eles instalam 6, 9 ou até 12 diodos retificadores, conectados de acordo com o esquema "estrela" ou "triângulo".
Quanto mais fases (ou pares de diodos) usadas no circuito retificador, menor o nível de ondulação da tensão de saída.
Como exemplo, considere um dispositivo com 12 diodos retificadores. Um dos grupos de 6 peças é incluído neste caso, de acordo com o esquema "estrela", com um ponto zero comum e o segundo - em um triângulo (sem terra). Dado que os retificadores são conectados em série, os potenciais na saída do sistema são somados e a frequência de ondulação na carga é 12 vezes o valor da rede (50 Hz). Após a filtragem, a tensão fornecida ao consumidor é caracterizada por uma qualidade superior.
Comparação de dispositivos monofásicos e trifásicos
Ao comparar esquemas de retificação trifásicos com análogos monofásicos, é importante observar os seguintes pontos:
- os primeiros são usados apenas em redes de energia de 380 volts e a segunda variedade pode ser instalada em circuitos monofásicos e trifásicos (um para cada fase);
- Retificadores de 380 volts podem converter grandes potências e desenvolver correntes significativas na carga;
- por outro lado, é um pouco mais difícil fabricar um retificador trifásico por conta própria, pois ele consiste em um número maior de componentes.
O cálculo de um retificador trifásico também será mais difícil, pois nesse caso os componentes vetoriais das correntes e tensões são levados em consideração. Isso se deve ao fato de que, nos circuitos de 380 volts, os parâmetros de fase são deslocados um em relação ao outro em 120 graus.
Compreender a essência de um retificador trifásico é fácil. Para fazer isso, você precisará se familiarizar com o básico da operação de dispositivos de válvulas e analisar o circuito elétrico para sua inclusão. O conhecimento do princípio de operação dos dispositivos retificadores ajudará o usuário a usá-lo com mais eficiência no trabalho diário.
