หลักการทำงานและวงจรของวงจรเรียงกระแสบริดจ์สามเฟส

ผู้ใช้วงจรกำลังไฟ 380 โวลต์ในครัวเรือนจำเป็นต้องใช้วงจรเรียงกระแสสามเฟสแบบพาสซีฟ (ไม่มีการควบคุม) การรู้จักคุณสมบัติบางอย่างของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และโครงร่างการแก้ไขที่มีอยู่จะมีประโยชน์มาก สิ่งนี้จะช่วยให้เจ้าของอุปกรณ์ไฟฟ้าสามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีเหตุผลมาเป็นเวลานาน

คำอธิบายของวงจรเรียงกระแส

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างอุปกรณ์จากอะนาล็อกเฟสเดียวของพวกเขาจะปรากฏในต่อไปนี้:

• ครั้งแรกมีการติดตั้งใน 220 โวลต์สายและถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้กระแสคงที่ขนาดไม่สำคัญ (สูงถึง 50 แอมป์);
• วงจรเรียงกระแสสามเฟสจะใช้ในวงจรที่กระแส (แก้ไข) อย่างมีนัยสำคัญเกินกว่าตัวบ่งชี้นี้และถึงหลายร้อยแอมป์
• เมื่อเปรียบเทียบกับตัวอย่างเฟสเดียวอุปกรณ์เหล่านี้มีอุปกรณ์ที่ซับซ้อนกว่า

แผนการที่รู้จักกันสำหรับการแก้ไขแรงดันไฟฟ้าสามเฟสช่วยให้ได้ระดับระลอกคลื่นต่ำสุดที่เอาต์พุต

ในวิศวกรรมไฟฟ้าพวกเขาถูกเรียกว่า "วงจรเรียงกระแสบริดจ์สามเฟส" เพราะโดยวิธีการที่พวกเขาเปิดไดโอดที่ควบคุมโดยขั้วแรงดันไฟฟ้าพวกเขามีลักษณะคล้ายกับสะพานข้ามแม่น้ำที่มีการจราจรทางเดียว เฉพาะทิศทางของการไหลของอิเล็กตรอนในพวกมันเท่านั้นที่สลับกับความถี่ 50 Hz ซึ่งไม่สามารถเข้าถึงได้สำหรับรถยนต์ที่จะสลับในแต่ละทิศทาง

หลักการทำงาน

หลักการทำงานของตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าแบบไซน์ใด ๆ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติการแก้ไขขององค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์พิเศษ - เจอร์เมเนียมหรือซิลิคอนไดโอด เมื่อกระแสสลับไหลผ่านคลื่นครึ่งบวกจะ“ ผ่าน” ได้อย่างอิสระผ่านการเปลี่ยนผ่านทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำงานซึ่งจะเปลี่ยนไปในทิศทางไปข้างหน้า ภายใต้อิทธิพลของคลื่นลบครึ่งอิเล็กตรอนพบสิ่งกีดขวางในรูปแบบของสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นเพื่อให้กระแสไม่สามารถไหลผ่านการเปลี่ยนแปลง

ในโครงร่างการสลับที่ง่ายที่สุดจะใช้รอบการประมวลผลระดับตัวแปรที่ไม่สมบูรณ์เนื่องจากคลื่นครึ่งหลังที่สองหายไปอย่างถาวร สิ่งนี้จะลดพลังงานที่ถูกแปลงอย่างมาก เพื่อรักษาองค์ประกอบที่มีประโยชน์จึงมีการพัฒนารูปแบบการแก้ไขคลื่นแบบครึ่งคลื่น 2 รูปแบบซึ่งเพิ่มจำนวนไดโอดเป็นสองรูปแบบ

"วงจรเต็มวงจร" อาจมีองค์ประกอบ 4 ตัวเรียงกระแส แต่วงจรดังกล่าวเป็นของหมวดหมู่ของสะพาน

rectifier ครึ่งคลื่นหลายครึ่ง

ครั้งแรกมันสะดวกกว่าที่จะพิจารณาวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นสามเฟสที่ง่ายต่อการผลิตและใช้ในวงจรตัวแปลงที่ง่ายและราคาไม่แพง เมื่อสร้างขึ้นแล้วไดโอดอันทรงพลังจะติดตั้งในแต่ละเฟสเพื่อให้บริการเฉพาะสาขานี้

โดยรวมแล้วในตัวอย่างครึ่งคลื่นของอุปกรณ์วงจรเรียงกระแสจะใช้ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์สามตัวที่มีโหลดเชื่อมต่ออยู่ หลังจากศึกษาไดอะแกรมของแรงดันไฟฟ้าและกระแสที่ได้รับที่เอาต์พุตของวงจรไฟฟ้าเราสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้:

• ประสิทธิภาพ (COP) ของการกระทำของอุปกรณ์ดังกล่าวต่ำมาก
• กำลังสุทธิจะหายไปเมื่อประมวลผลครึ่งคลื่นลบของทั้งสามเฟส
• เมื่อใช้อุปกรณ์ดังกล่าวเป็นเรื่องยากมากที่จะได้รับคุณสมบัติโหลดที่ต้องการ

ข้อบกพร่องทั้งหมดของวงจรครึ่งคลื่นเหล่านี้บังคับให้นักพัฒนาซับซ้อนโดยใช้หลักการของการแปลงแบบคู่ขนาน

วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น

ตัวอย่างอุปกรณ์ไฟฟ้าใช้งานได้กับกระแสไฟฟ้าที่ถูกแก้ไขจำนวนมากในโหลดเท่านั้นไม่สามารถให้วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นซึ่งอธิบายได้จากการสูญเสียอย่างมีนัยสำคัญ เพื่อเพิ่มความสามารถในการโหลดในวงจรกระแสสามเฟสอุปกรณ์ตัวเรียงคลื่นสองครึ่งที่มีไดโอดสองตัวสำหรับแต่ละเฟสจะถูกใช้มากขึ้น

การรวมแบบคลาสสิกในกรณีนี้ทำตามแบบแผนการ Larionov ซึ่งมีชื่ออุปกรณ์ตัวเรียงกระแส

การวิเคราะห์ไดอะแกรมการทำงานของวงจรเรียงกระแสดังกล่าวแสดงให้เห็นถึงข้อดีอย่างชัดเจน เมื่อใช้วงจรเหล่านี้จะมีการใช้ทั้งคลื่นบวกและลบซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพของตัวแปลงทั้งหมด นี่คือคำอธิบายโดยข้อเท็จจริงที่ว่าโครงสร้างสามเฟสของวงจรพร้อมกับการแก้ไขคลื่นสองครึ่งให้เพิ่มขึ้นหกเท่าในความถี่จังหวะ ด้วยเหตุนี้แอมพลิจูดของสัญญาณเอาท์พุตหลังจากตัวเก็บประจุแบบราบเรียบเพิ่มขึ้นอย่างชัดเจน (เมื่อเทียบกับวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น) และกำลังส่งไปยังโหลดเพิ่มขึ้น

อุปกรณ์สะพาน

วงจรการแก้ไขบริดจ์แบบสามเฟสช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเป็น DC จะสะดวกกว่าที่จะนำเสนอวิธีการสลับนี้ในรูปแบบของการรวมกันของสองวงจรครึ่งคลื่นศูนย์จุดที่ไดโอดแปลก ๆ ในรูปแบบกลุ่มแคโทดและแม้กระทั่งรูปแบบการรวมกันของขั้วบวก ในวงจรบริดจ์สามเฟสนั้นการประมวลผลสองครึ่งของคลื่นครึ่งหนึ่งของขั้วที่แตกต่างกันจะรวมกันเป็นระบบเดียว

หลักการของการทำงานของวงจรเรียงกระแสบริดจ์สามเฟสนั้นง่ายที่สุดในการจินตนาการเช่นนี้

• เมื่อการสลับที่มีศักย์ไฟฟ้ากระทำที่อินพุตของมันสำหรับครึ่งคลื่นแต่ละอันไดโอดสองในสี่ตัวจะเปิดซึ่งจะเปิดเหมือนในกระจก
• ในกรณีแรกครึ่งคลื่นบวกของแรงดันอินพุตจะถูกยืดให้ตรงและในครั้งที่สองจะเป็นลบ
• เป็นผลให้วงจรเอาท์พุทของครอสโอเวอร์ดังกล่าวมีเครื่องหมายบวกที่ขั้วหนึ่งของสะพานและลบด้วยอีกขั้วหนึ่ง

ทั้งในวงจรเรียงกระแสสามเฟสและในวงจรครึ่งคลื่นที่ทางแยกไดโอดส่วนหนึ่งของแรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะหายไป (ที่แต่ละไดโอด - ไม่เกิน 0.6 โวลต์)

การสูญเสียทั้งหมดต่อรอบ (บวกและลบ) ในสะพานสามเฟสจะเป็น 1.2 โวลต์ ผู้พัฒนาอุปกรณ์เรียงกระแสจะคำนึงถึงความสูญเสียเหล่านี้เสมอและเพื่อให้ได้พลังงานที่ต้องการที่เอาต์พุตให้ตั้งค่าพารามิเตอร์อินพุตที่สูงขึ้นเล็กน้อย

ไดอะแกรมแรงดันไฟฟ้าหรือไดอะแกรมของวงจรสะพานเป็นการยืนยันที่ดีที่สุดว่าวิธีการเชื่อมต่อไดโอดกับวงจรเรียงกระแสให้การถ่ายโอนพลังงานสูงสุด ในเวลาเดียวกันการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กที่ทางแยกมักถูกชดเชยโดยการกรองที่ดีขึ้นในวงจรทุติยภูมิ

คุณสมบัติของสะพานสามเฟสและทางเลือกในการก่อสร้าง

วงจรบริดจ์ของวงจรเรียงกระแสสามเฟสมีตัวเลือกสำหรับการปรับปรุงพารามิเตอร์ของอุปกรณ์ พวกเขาสามารถปรับปรุงได้โดยการแนะนำองค์ประกอบวาล์วเพิ่มเติม พวกเขาติดตั้งไดโอดเรียงกระแส 6, 9 หรือ 12 ตัวซึ่งเชื่อมต่อกันตามรูปแบบ "ดาว" หรือ "สามเหลี่ยม"

ยิ่งเฟส (หรือคู่ไดโอด) ที่ใช้ในวงจรเรียงกระแสยิ่งระดับระลอกของแรงดันเอาต์พุตต่ำลง

ยกตัวอย่างเช่นพิจารณาอุปกรณ์ที่มีไดโอดเรียงกระแส 12 ตัว หนึ่งในกลุ่มของ 6 ชิ้นรวมอยู่ในกรณีนี้ตามโครงการ "ดาว" ที่มีจุดศูนย์ร่วมกันและที่สอง - ในรูปสามเหลี่ยม (ไม่มีโลก) เมื่อพิจารณาว่าวงจรเรียงกระแสมีการเชื่อมต่อแบบอนุกรมศักยภาพที่เอาต์พุตของระบบจะถูกรวมและความถี่คลื่นกระเพื่อมในการโหลดคือ 12 เท่าของมูลค่าเครือข่าย (50 Hz) หลังจากกรองแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับผู้ใช้ไฟฟ้าจะมีลักษณะที่มีคุณภาพสูงขึ้น

เปรียบเทียบอุปกรณ์เฟสเดียวและสามเฟส

เมื่อเปรียบเทียบโครงร่างการแก้ไขสามเฟสกับแอนะล็อกเฟสเดียวสิ่งสำคัญคือให้สังเกตประเด็นต่อไปนี้:

• ตัวแรกใช้เฉพาะในเครือข่ายพลังงาน 380 โวลต์และความหลากหลายที่สองสามารถติดตั้งได้ทั้งในเฟสเดียวและสามเฟส (หนึ่งสำหรับแต่ละเฟส);
• 380 โวลต์วงจรเรียงกระแสสามารถแปลงพลังงานขนาดใหญ่และพัฒนากระแสที่สำคัญในการโหลด;
• ในทางตรงกันข้ามมันค่อนข้างยากกว่าที่จะสร้างวงจรเรียงกระแสสามเฟสด้วยตนเองเนื่องจากประกอบด้วยส่วนประกอบจำนวนมาก

การคำนวณของวงจรเรียงกระแสสามเฟสก็จะยากขึ้นเช่นกันเนื่องจากในกรณีนี้องค์ประกอบของเวกเตอร์ของกระแสและแรงดันจะถูกนำมาพิจารณา นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าในวงจร 380 โวลต์พารามิเตอร์เฟสจะถูกเลื่อนเทียบกับ 120 องศา

การทำความเข้าใจสาระสำคัญของวงจรเรียงกระแสสามเฟสนั้นเป็นเรื่องง่าย ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องทำความคุ้นเคยกับพื้นฐานของการทำงานของอุปกรณ์วาล์วและวิเคราะห์วงจรไฟฟ้าเพื่อรวมเข้าด้วยกัน ความรู้เกี่ยวกับหลักการทำงานของอุปกรณ์ rectifier จะช่วยให้ผู้ใช้สามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการทำงานประจำวัน