Kotitalouden 380 voltin virtapiirien käyttäjät tarvitsevat passiivisen (hallitsemattoman) kolmivaiheisen tasasuuntaajan. Jotkin elektronisen laitteen ominaisuuksien ja olemassa olevien oikaisujärjestelmien tuntemus on erittäin hyödyllistä. Tämä auttaa sähkölaitteen omistajaa käyttämään sitä asiantuntevammin ja järkevämmin pitkään.
Tasasuuntaajien kuvaus
Suurin ero laitteiden ja niiden yksivaiheisten analogien välillä ilmenee seuraavista:
- ensimmäiset asennetaan 220 voltin linjoihin ja niitä käytetään merkityksettömän suuruisten vakiovirtojen saamiseen (enintään 50 ampeeria);
- kolmivaiheisia tasasuuntaajia käytetään piireissä, joissa työvirrat (tasasuunnatut) ylittävät huomattavasti tämän indikaattorin ja saavuttavat useita satoja ampeereja.
- verrattuna yksivaiheisiin näytteisiin, näillä laitteilla on monimutkaisempi laite.
Tunnetut järjestelmät kolmivaiheisen jännitteen tasasuuntaamiseksi, jotta voidaan saavuttaa pienin ripple-taso ulostulossa.
Sähkötekniikassa niitä kutsutaan ”kolmivaiheisiksi siltasuuntaajiksi”, koska jännitepolaarisuuden ohjaamien diodien avaamismenetelmällä ne muistuttavat siltaa joen yli, jolla on yksisuuntainen liikenne. Ainoastaan elektronien virtaussuunta heissä vuorottelee taajuudella 50 Hz, ja autoille ei päästä vaihtamaan kumpaankin suuntaan.
Toimintaperiaate
Minkä tahansa sinimuotoisen jännitemuuntimen toimintaperiaate perustuu erityisen puolijohdeelementin - germanium- tai piidiodin - tasasuuntausominaisuuksiin. Kun vaihtovirta virtaa sen läpi, positiivinen puoliaalto “kulkee vapaasti” toimivan elektronisen siirtymävaiheen läpi, jota siirretään eteenpäin. Negatiivisen puoliaallon vaikutuksessa elektronit kohtaavat potentiaalisulun muodossa olevan esteen, joten virta ei voi kulkea muutoksen läpi.
Yksinkertaisimmissa kytkentäjärjestelyissä käytetään epätäydellistä muuttuvien tasojen prosessointisykliä, koska toinen puoli-aalto on menetetty peruuttamattomasti. Tämä vähentää merkittävästi muunnettua tehoa. Hyödyllisen komponentin säilyttämiseksi kehitettiin 2 puoliaallon tasasuuntausmenetelmää, joissa diodien lukumäärä kasvatettiin kahteen.
”Täysyklinen piiri” voi sisältää 4 tasasuuntaajaelementtiä, mutta tällainen piiri kuuluu silta-luokkaan.
Puoliaaltoinen monivaiheinen tasasuuntaaja
Ensinnäkin on helpompaa harkita kolmivaiheisia yhden puoliaallon tasasuuntaajia, jotka on helppo valmistaa ja joita käytetään yksinkertaisissa ja edullisissa muunninpiireissä. Kun niitä rakennetaan, jokaisessa vaiheessa on asennettu yksi voimakas diodi, joka palvelee vain tätä haaraa.
Tasasuuntauslaitteen puoliaallonäytteessä käytetään yhteensä kolme puolijohdediodia, joihin on kytketty kuormituksia. Tutkittuaan sähköpiirin lähdössä saatuja jännite- ja virtakaavioita voidaan tehdä seuraavat johtopäätökset:
- tällaisen laitteen toiminnan hyötysuhde (COP) on erittäin alhainen;
- nettoteho menetetään, kun prosessoidaan kaikkien kolmen vaiheen negatiivisia puoliaaltoja;
- tällaisia laitteita käytettäessä on erittäin vaikea saada vaaditut kuormitusominaisuudet.
Kaikki nämä puoli-aaltopiirien puutteet pakottivat kehittäjät vaikeuttamaan niitä soveltamalla kaksoissuuntaisen muuntamisen periaatetta.
Puoliaallon tasasuuntaaja
Jotkut voimalaitteiden näytteet toimivat vain suurella määrällä tasasuuntaista virtaa, joka virtaa kuormassa.Se ei pysty toimittamaan puoliaallon tasasuuntaajia, mikä selittyy niiden merkittävillä häviöillä. Kuormituskapasiteetin lisäämiseksi kolmivaiheisissa virtapiireissä käytetään yhä enemmän puoliaallon tasasuuntaajalaitteita, joissa on kaksi diodia kutakin vaihetta varten.
Klassinen sisällyttäminen tehdään tässä tapauksessa Larionov-järjestelmän mukaan, jossa itse tasasuuntaajalaite on nimetty.
Tällaisen tasasuuntaajan toimintakaavioiden analyysi osoittaa selvästi sen kiistattomat edut. Kun näitä piirejä käytetään, käytetään sekä positiivisia että negatiivisia puoliaaltoja, mikä nostaa koko muuntimen hyötysuhdetta. Tämä selitetään sillä, että piirin kolmivaiheinen rakenne yhdessä kahden puoliaallon tasasuuntaamisen kanssa tarjoaa kuudenkertaisen lisäyksen pulsaatiotaajuudella. Tästä johtuen lähtösignaalin amplitudi kondensaattoreiden tasoituksen jälkeen kasvaa huomattavasti (verrattuna puoliaallon tasasuuntaajaan) ja kuormaan siirretty teho kasvaa.
Siltalaitteet
"Kolmivaiheinen sillan tasasuuntauspiiri" sallii entisestään lisätä vaihtojännitteen muuntamista tasavirtaksi. On edullisempaa esittää tämä kytkentämenetelmä kahden puoliaallon nollapistepiiriyhdistelmän muodossa, joissa parittomat diodit muodostavat katodiryhmän ja parilliset muodostavat niiden anodikombinaationsa. Kolmivaiheisessa siltapiirissä kaksi polariteetin puoliaallon prosessoinnin haaraa yhdistetään tosiasiallisesti yhdeksi järjestelmäksi.
Kolmivaiheisen siltasuuntaajan toimintaperiaate on helpoin kuvitella näin:
- kun vaihtuva potentiaali toimii sisääntulossaan, jokaisella puoliaallolla, neljästä diodista avautuu kaksi, jotka kytketään päälle kuin peiliin;
- ensimmäisessä tapauksessa tulojännitteen positiivinen puoliaalto suoristetaan ja toisessa negatiivinen;
- seurauksena tällaisen ristikytkentäpiirin lähdöllä on aina plus plus sillan yhdessä navassa ja miinus toisessa.
Sekä kolmivaiheisessa tasasuuntaajasillassa että puoliaaltopiireissä diodiliitoksissa osa tulojännitteestä häviää (jokaisessa diodissa - enintään 0,6 volttia).
Kolmen vaiheen sillan kokonaishäviö sykliä kohti (positiivinen ja negatiivinen) on siten 1,2 volttia. Tasasuuntaajalaitteiden kehittäjät ottavat nämä häviöt aina huomioon ja vaaditun tehon saavuttamiseksi ulostulossa tuloparametrejä hieman yliarvioidaan etukäteen.
Jännite- tai siltapiirien kaaviot ovat paras vahvistus siitä, että tämä menetelmä diodien kytkemiseksi tasasuuntaajapiiriin tarjoaa maksimaalisen energiansiirron. Samalla pienet jännitehäviöt risteyksissä kompensoidaan useimmiten paremmalla suodatuksella toisiopiireissä.
Kolmivaiheisen sillan ominaisuudet ja sen rakennusvaihtoehdot
Kolmivaiheisten tasasuuntaajien siltapiireillä on vaihtoehtoja laitteen parametrien parantamiseksi. Niitä voidaan parantaa ottamalla käyttöön lisäventtiilielementtejä. He asentavat 6, 9 tai jopa 12 tasasuuntaajadiodia, jotka on kytketty "tähti" tai "kolmio" -järjestelmän mukaan.
Mitä enemmän vaiheita (tai diodiparia) käytetään tasasuuntaajapiirissä, sitä matalampi on lähtöjännitteen aaltoilun taso.
Tarkastellaan esimerkiksi laitetta, jossa on 12 tasasuuntaista diodia. Yksi 6 kappaleen ryhmistä sisältyy tässä tapauksessa "tähti" -mallin mukaan, jolla on yhteinen nollapiste, ja toinen - kolmioon (ilman maata). Ottaen huomioon, että tasasuuntaajat on kytketty sarjaan, järjestelmän ulostulossa olevat potentiaalit summataan ja kuormituksen aaltointitaajuus osoittautuu 12-kertaiseksi verkkoarvoon (50 Hz). Suodatuksen jälkeen kuluttajalle syötetylle jännitteelle on ominaista korkeampi laatu.
Yksivaiheisten ja kolmivaiheisten laitteiden vertailu
Kun verrataan kolmivaiheisia oikaisemismenetelmiä yksivaiheisiin analogeihin, on tärkeää huomata seuraavat seikat:
- ensimmäisiä käytetään vain 380 V: n sähköverkoissa, ja toinen vaihtoehto voidaan asentaa sekä yksivaiheisiin että kolmivaiheisiin piireihin (yksi jokaiselle vaiheelle);
- 380 voltin tasasuuntaajat voivat muuntaa suuren tehon ja kehittää merkittäviä virtauksia kuormassa;
- Toisaalta on jonkin verran vaikeampaa tehdä kolmivaiheinen tasasuuntaaja yksinään, koska se koostuu suuremmasta määrästä komponentteja.
Kolmivaiheisen tasasuuntaajan laskenta on myös vaikeampaa, koska tällöin virtojen ja jännitteiden vektorikomponentit otetaan huomioon. Tämä johtuu tosiasiasta, että 380 voltin piirissä vaiheparametrit siirtyvät toisiinsa nähden 120 astetta.
Kolmivaiheisen tasasuuntaajan ymmärtäminen on helppoa. Tätä varten sinun on perehdyttävä venttiililaitteiden toiminnan perusteisiin ja analysoitava sähköpiiri niiden sisällyttämistä varten. Tasasuuntaajalaitteiden toimintaperiaatteen tuntemus auttaa käyttäjää käyttämään sitä tehokkaammin päivittäisessä työssä.
