Korisnici strujnih krugova od 380 volti u kućanstvu trebaju pasivni (nekontrolirani) trofazni ispravljač. Poznavanje nekih značajki elektroničkog uređaja i postojećih programa ispravljanja bit će vrlo korisno. Ovo će pomoći vlasniku elektroenergetske opreme da ga kompetentnije i racionalnije upravlja dulje vrijeme.
Opis ispravljača
Glavna razlika između uređaja od njihovih jednofaznih analoga očituje se u sljedećem:
- prvi su instalirani u vodovima od 220 Volta i koriste se za dobivanje konstantnih struja beznačajne veličine (do 50 Ampera);
- trofazni ispravljači koriste se u krugovima u kojima radne (ispravljane) struje značajno premašuju ovaj pokazatelj i dosežu nekoliko stotina ampera.
- u usporedbi s jednofaznim uzorcima, ti uređaji imaju složeniji uređaj.
Poznate su sheme za ispravljanje trofaznog napona, koji omogućuju postizanje minimalne razine valovitosti na izlazu.
U elektrotehnici se nazivaju "trofazni ispravljači mosta", jer metodom otvaranja dioda kontroliranih naponskim polaritetom nalikuju mostu preko rijeke s jednosmjernim prometom. Samo se smjer protoka elektrona u njima izmjenjuje s frekvencijom od 50 Hz, nedostupnom automobilima da se izmjenjuju u svakom smjeru.
Princip rada
Princip rada bilo kojeg sinusoidnog pretvarača napona temelji se na ispravljačkim svojstvima posebnog poluvodičkog elementa - germanija ili silicijske diode. Kada kroz njega prolazi izmjenična struja, pozitivni pol-val slobodno "prolazi" kroz radni elektronički prijelaz, pomaknut u smjeru prema naprijed. Pod utjecajem negativnog pola vala, elektroni nailaze na prepreku u obliku potencijalne barijere, tako da struja ne može teći kroz prijelaz.
U najjednostavnijim shemama prebacivanja koristi se nepotpuni ciklus obrade varijabilnih razina, jer se drugi poluslav nepovratno gubi. Time se značajno smanjuje pretvorena snaga. Da bi se očuvala korisna komponenta, razvijene su dvije polu-valne ispravljačke sheme u kojima je broj dioda povećan na dvije.
„Krug punog ciklusa“ može sadržavati 4 ispravljačka elementa, ali takav krug spada u kategoriju mosta.
Polvučni višefazni ispravljač
Prvo, prikladnije je razmotriti trofazne jednofazne ispravljače koji su jednostavni za proizvodnju i koji se koriste u jednostavnim i jeftinim pretvaračima. Kad su izgrađene, ugrađuje se po jedna snažna dioda u svakoj od faza, koja služi samo ovoj grani.
Ukupno, u uzorku pola vala ispravljačkog uređaja koriste se tri poluvodičke diode s opterećenjima spojenim na njih. Nakon proučavanja dijagrama napona i struje dobivenih na izlazu električnog kruga, možemo izvući sljedeće zaključke:
- učinkovitost (COP) djelovanja takvog uređaja je vrlo niska;
- neto snaga se gubi prilikom obrade negativnih polu-valova u sve tri faze;
- pri korištenju takvih uređaja vrlo je teško dobiti tražene karakteristike opterećenja.
Svi ovi nedostaci poluvalnih krugova prisilili su programere da ih kompliciraju primjenom načela dvostruke paralelne pretvorbe.
Polvučni ispravljač
Neki uzorci energetske opreme djeluju samo s velikom količinom ispravljene struje koja teče u opterećenju.Ne može osigurati polu valne ispravljače, što se objašnjava značajnim gubicima u njima. Za povećanje nosivosti u trofaznim strujnim krugovima sve se više koriste uređaji za dva vala ispravljača koji sadrže dvije diode za svaku fazu.
Klasična uključenost u ovom slučaju izrađena je prema Larionovljevoj shemi po kojoj je sam uređaj ispravljača nazvan.
Analiza radnih dijagrama takvog ispravljača jasno pokazuje njegove nesporne prednosti. Kada se koriste ovi krugovi, koriste se i pozitivni i negativni polusnalovi, što povećava učinkovitost cijelog pretvarača. To se objašnjava činjenicom da trofazna struktura kruga, zajedno s dvo-valovnim ispravljanjem, omogućuje šesterostruko povećanje frekvencije pulsacije. Zbog toga se amplituda izlaznog signala nakon izglađivanja kondenzatora znatno povećava (u usporedbi s poluvalnim ispravljačem), a snaga koja se prenosi na opterećenje raste.
Uređaji za most
"Trofazni ispravljački krug mosta" omogućava još više povećanje učinkovitosti pretvaranja izmjeničnog napona u istosmjerni. Pogodnije je predstaviti ovu metodu prebacivanja u obliku kombinacije dva polutovna nulte točke u kojima neparne diode tvore katodnu skupinu, a parne čine svoju kombinaciju anoda. U trofaznom krugu mosta dvije grane obrade polu-valova različite polarnosti zapravo su kombinirane u jedinstveni sustav.
Princip rada trofaznog ispravljača mosta najlakše je zamisliti ovako:
- kad izmjenični potencijal djeluje na njegovom ulazu, za svaki pola vala otvaraju se dvije od četiri diode koje su uključene kao u zrcalu;
- u prvom slučaju je pozitivni pola-val ulaznog napona ispravljen, a u drugom negativni;
- kao rezultat, izlaz takvog križnog kruga uvijek ima plus na jednom polu mosta, a na drugom minus.
Kako u trofaznim ispravljačkim mostovima, tako i u poluvalnim krugovima na diodnim spojnicama, dio ulaznog napona se gubi (na svakoj diodi - ne više od 0,6 Volta).
Ukupni gubitak po ciklusu (pozitivan i negativan) u trofaznom mostu iznosit će 1,2 Volta. Programeri ispravljačke opreme uvijek uzimaju u obzir ove gubitke i, kako bi dobili potrebnu snagu na izlazu, unaprijed malo precjenjuju ulazne parametre.
Napon dijagrama ili dijagrama krugova mosta najbolja su potvrda da ova metoda povezivanja dioda na ispravljački krug omogućuje maksimalni prijenos energije. Istovremeno se mali gubici napona na spojnicama najčešće nadoknađuju boljim filtriranjem u sekundarnim krugovima.
Značajke trofaznog mosta i njegove mogućnosti gradnje
Mostni krugovi trofaznih ispravljača imaju mogućnosti poboljšanja parametara uređaja. Mogu se poboljšati uvođenjem dodatnih elemenata ventila. Ugrađuju 6, 9 ili čak 12 ispravljačkih dioda, povezanih prema shemi "zvijezda" ili "trokut".
Što se više faza (ili pari dioda) koristi u ispravljačkom krugu, to je niža razina valovitosti izlaznog napona.
Kao primjer, uzmite uređaj s 12 ispravljačkih dioda. Jedna od skupina od 6 komada uključena je u ovom slučaju prema shemi "zvijezda" s zajedničkom nultu točku, a druga - u trokutu (bez zemlje). S obzirom da se ispravljači povezuju serijski, potencijali na izlazu sustava zbrajaju se, a frekvencija valjka u opterećenju ispada da je 12 puta veća od mrežne vrijednosti (50 Hz). Nakon filtriranja, napon koji se isporučuje potrošaču karakterizira viša kvaliteta.
Usporedba jednofaznih i trofaznih uređaja
Pri uspoređivanju trofaznih shema ispravljanja s jednofaznim analogima, važno je napomenuti sljedeće točke:
- prve se koriste samo u naponskim mrežama od 380 V, a druga se može instalirati u jednofaznim i trofaznim krugovima (po jedan za svaku od faza);
- Ispravljači napona 380 Volti mogu pretvoriti veliku snagu i razviti značajne struje u opterećenju;
- s druge strane, nešto je teže napraviti trofazni ispravljač samostalno, jer se sastoji od većeg broja komponenata.
Izračun trofaznog ispravljača također će biti teži, jer se u ovom slučaju uzimaju u obzir vektorske komponente struje i napona. To je zbog činjenice da se u krugovima od 380 Volta fazni parametri pomiču jedan za drugim za 120 stupnjeva.
Razumijevanje suštine trofaznog ispravljača je kratko. Da biste to učinili, morate se upoznati s osnovama rada ventilovskih uređaja i analizirati električni krug na njihovo uključivanje. Poznavanje principa rada ispravljačkih uređaja pomoći će korisniku da ga učinkovitije koristi u svakodnevnom radu.
