Los usuarios de circuitos de alimentación de 380 voltios en el hogar necesitan un rectificador trifásico pasivo (no controlado). Conocer algunas de las características de un dispositivo electrónico y los esquemas de rectificación existentes serán muy útiles. Esto ayudará al propietario del equipo de energía a operarlo de manera más competente y racional durante mucho tiempo.
Descripción de rectificadores
La principal diferencia entre los dispositivos de sus análogos monofásicos se manifiesta en lo siguiente:
- los primeros se instalan en líneas de 220 voltios y se utilizan para obtener corrientes constantes de magnitud insignificante (hasta 50 amperios);
- Los rectificadores trifásicos se utilizan en circuitos donde las corrientes de trabajo (rectificadas) exceden significativamente este indicador y alcanzan varios cientos de amperios.
- en comparación con las muestras monofásicas, estos dispositivos tienen un dispositivo más complejo.
Esquemas conocidos para rectificar el voltaje trifásico, lo que permite obtener el nivel mínimo de ondulación en la salida.
En ingeniería eléctrica, se les llama "rectificadores de puente trifásicos", porque por el método de abrir diodos controlados por polaridad de voltaje, se asemejan a un puente sobre un río con tráfico unidireccional. Solo la dirección del flujo de electrones en ellos alterna con una frecuencia de 50 Hz, inaccesible para que los automóviles alternen en cada dirección.
Principio de operación
El principio de funcionamiento de cualquier convertidor de voltaje sinusoidal se basa en las propiedades de rectificación de un elemento semiconductor especial: un diodo de germanio o silicio. Cuando la corriente alterna fluye a través de él, la media onda positiva "pasa" libremente a través de la transición electrónica de trabajo, que se desplaza hacia adelante. Bajo la influencia de una media onda negativa, los electrones encuentran un obstáculo en forma de una barrera potencial, de modo que la corriente no puede fluir a través de la transición.
En los esquemas de conmutación más simples, se usa un ciclo incompleto de procesamiento de niveles variables, ya que la segunda media onda se pierde irremediablemente. Esto reduce significativamente el poder convertido. Para preservar el componente útil, se desarrollaron 2 esquemas de rectificación de media onda en los que el número de diodos se aumentó a dos.
Un "circuito de ciclo completo" puede contener 4 elementos rectificadores, pero dicho circuito pertenece a la categoría de puente.
Rectificador multifase de media onda
Al principio, es más conveniente considerar los rectificadores trifásicos de media onda simple que son fáciles de fabricar y se utilizan en circuitos convertidores simples y económicos. Cuando se construyen, se instala un diodo potente en cada una de las fases, que sirve solo a esta rama.
En total, en una muestra de media onda de un dispositivo rectificador, se utilizan tres diodos semiconductores con cargas conectadas a ellos. Después de estudiar los diagramas de voltajes y corrientes obtenidos en la salida de un circuito eléctrico, podemos sacar las siguientes conclusiones:
- la eficiencia (COP) de la acción de dicho dispositivo es muy baja;
- la potencia neta se pierde al procesar las medias ondas negativas de las tres fases;
- Cuando se utilizan dichos dispositivos, es muy difícil obtener las características de carga requeridas.
Todos estos defectos de los circuitos de media onda obligaron a los desarrolladores a complicarlos aplicando el principio de la conversión de doble paralelo.
Rectificador de media onda
Algunas muestras de equipos de potencia funcionan solo con una gran cantidad de corriente rectificada que fluye en la carga.No puede proporcionar rectificadores de media onda, lo que se explica por pérdidas significativas en ellos. Para aumentar la capacidad de carga en los circuitos de corriente trifásicos, se utilizan cada vez más dispositivos rectificadores de dos ondas que contienen dos diodos para cada fase.
La inclusión clásica en este caso se realiza de acuerdo con el esquema Larionov, en el que se nombra el dispositivo rectificador.
Un análisis de los diagramas de trabajo de dicho rectificador demuestra claramente sus ventajas indiscutibles. Cuando se usan estos circuitos, se usan medias ondas positivas y negativas, lo que aumenta la eficiencia de todo el convertidor. Esto se explica por el hecho de que la estructura trifásica del circuito, junto con la rectificación de dos medias ondas, proporciona un aumento de seis veces en la frecuencia de pulsación. Debido a esto, la amplitud de la señal de salida después de suavizar los condensadores aumenta notablemente (en comparación con un rectificador de media onda), y aumenta la potencia transmitida a la carga.
Dispositivos de puente
El "circuito de rectificación de puente trifásico" permite aún más aumentar la eficiencia de la conversión de voltaje de CA a CC. Es más conveniente presentar este método de conmutación en forma de una combinación de dos circuitos de punto cero de media onda en los que los diodos impares forman el grupo de cátodos, y los pares forman su combinación de ánodos. En un circuito puente trifásico, dos ramas del procesamiento de medias ondas de diferente polaridad se combinan en un solo sistema.
El principio de funcionamiento de un puente rectificador trifásico es más fácil de imaginar así:
- cuando un potencial alterno actúa en su entrada, para cada media onda, dos de los cuatro diodos se abren, que se encienden como si estuvieran en espejo;
- en el primer caso, la media onda positiva del voltaje de entrada se endereza, y en el segundo, negativa;
- Como resultado, la salida de dicho circuito cruzado siempre tiene un más en un polo del puente y un menos en el otro.
Tanto en los puentes rectificadores trifásicos como en los circuitos de media onda en las uniones de diodos, se pierde una parte del voltaje de entrada (en cada diodo, no más de 0,6 voltios).
La pérdida total por ciclo (positiva y negativa) en un puente trifásico será, por lo tanto, de 1,2 voltios. Los desarrolladores de equipos rectificadores siempre tienen en cuenta estas pérdidas y, para obtener la potencia requerida en la salida, exageran un poco los parámetros de entrada de antemano.
Los diagramas de voltaje o los diagramas de los circuitos puente son la mejor confirmación de que este método de conectar diodos al circuito rectificador proporciona la máxima transferencia de energía. Al mismo tiempo, las pequeñas pérdidas de voltaje en las uniones se compensan con mayor frecuencia mediante un mejor filtrado en los circuitos secundarios.
Características de un puente trifásico y sus opciones de construcción.
Los circuitos puente de rectificadores trifásicos tienen opciones para mejorar los parámetros del dispositivo. Se pueden mejorar mediante la introducción de elementos de válvula adicionales. Instalan 6, 9 o incluso 12 diodos rectificadores, conectados de acuerdo con el esquema "estrella" o "triángulo".
Cuantas más fases (o pares de diodos) se usen en el circuito rectificador, menor será el nivel de ondulación del voltaje de salida.
Como ejemplo, considere un dispositivo con 12 diodos rectificadores. Uno de los grupos de 6 piezas se incluye en este caso de acuerdo con el esquema "estrella" con un punto cero común, y el segundo, en un triángulo (sin tierra). Dado que los rectificadores están conectados en serie, se suman los potenciales en la salida del sistema, y la frecuencia de ondulación en la carga resulta ser 12 veces el valor de la red (50 Hz). Después del filtrado, el voltaje suministrado al consumidor se caracteriza por una mayor calidad.
Comparación de dispositivos monofásicos y trifásicos.
Al comparar esquemas de rectificación trifásica con análogos monofásicos, es importante tener en cuenta los siguientes puntos:
- los primeros se usan solo en redes de alimentación de 380 voltios, y la segunda variedad se puede instalar en circuitos monofásicos y trifásicos (uno para cada una de las fases);
- Los rectificadores de 380 voltios pueden convertir gran potencia y desarrollar corrientes significativas en la carga;
- Por otro lado, es algo más difícil hacer un rectificador trifásico por sí solo, ya que consta de una mayor cantidad de componentes.
El cálculo de un rectificador trifásico también será más difícil, ya que en este caso se tienen en cuenta los componentes vectoriales de las corrientes y tensiones. Esto se debe al hecho de que en los circuitos de 380 voltios, los parámetros de fase se desplazan entre sí en 120 grados.
Comprender la esencia de un rectificador trifásico es muy fácil. Para hacer esto, debe familiarizarse con los conceptos básicos del funcionamiento de los dispositivos de válvula y analizar el circuito eléctrico para su inclusión. El conocimiento del principio de funcionamiento de los dispositivos rectificadores ayudará al usuario a utilizarlo de manera más eficaz en el trabajo diario.
