Namų ūkio 380 voltų elektros grandinių vartotojams reikia pasyvaus (nekontroliuojamo) trifazio lygintuvo. Žinoti kai kurias elektroninio prietaiso savybes ir esamas taisymo schemas bus labai naudinga. Tai padės elektrinės įrangos savininkui ilgą laiką ją eksploatuoti kompetentingiau ir racionaliau.
Lygintuvų aprašymas
Pagrindinis skirtumas tarp prietaisų nuo jų vienfazių analogų pasireiškia taip:
- pirmieji montuojami į 220 voltų linijas ir yra naudojami pastovioms nereikšmingo stiprumo srovėms (iki 50 amperų) gauti;
- trifaziai lygintuvai naudojami tose schemose, kur darbinės (ištaisytos) srovės žymiai viršija šį rodiklį ir siekia kelis šimtus amperų.
- palyginti su vienfaziais pavyzdžiais, šie įrenginiai turi sudėtingesnį įrenginį.
Žinomos schemos, kaip ištaisyti trifazę įtampą, leidžiančią išgauti mažiausią pulsavimo lygį.
Elektros inžinerijoje jie vadinami „trifaziais tiltų lygintuvais“, nes atidarant diodus, valdomus įtampos poliškumu, jie primena tiltą per upę, kurio eismas yra vienpusis. Juose kinta tik elektronų srauto kryptis su 50 Hz dažniu, neprieinama automobiliams kintama kiekviena kryptimi.
Veikimo principas
Bet kurio sinusoidinio įtampos keitiklio veikimo principas grindžiamas specialiojo puslaidininkinio elemento - germanio ar silicio diodo - ištaisančiomis savybėmis. Kai per ją teka kintama srovė, teigiama pusinė banga laisvai „praeina“ per darbinį elektroninį perėjimą, kuris pasislenka į priekį. Neigiamos pusės bangos įtakoje elektronai susiduria su kliūtimi potencialaus barjero pavidalu, kad srovė negalėtų tekėti per perėjimą.
Paprasčiausiose perjungimo schemose naudojamas nepilnas kintamų lygių apdorojimo ciklas, nes negrįžtamai prarandama antroji bangos pusė. Tai žymiai sumažina konvertuotą galią. Norint išsaugoti naudingą komponentą, buvo sukurtos 2 pusiau bangos ištaisymo schemos, kuriose diodų skaičius padidintas iki dviejų.
„Viso ciklo grandinėje“ gali būti 4 lygintuvo elementai, tačiau tokia grandinė priklauso tilto kategorijai.
Pusiau bangos daugiafazis lygintuvas
Pirma, patogiau apsvarstyti trijų fazių vienpusių bangų lygintuvus, kuriuos nesunku gaminti ir kurie naudojami paprastose ir nebrangiose keitiklių grandinėse. Kai jie statomi, kiekvienoje fazėje įmontuojamas vienas galingas diodas, aptarnaujantis tik šią šaką.
Iš viso lygintuvo įtaiso pusiau bangos pavyzdyje naudojami trys puslaidininkiniai diodai su prie jų prijungtomis apkrovomis. Ištyrę įtampų ir srovių, gautų iš elektros grandinės išėjimo, diagramas, galime padaryti šias išvadas:
- tokio prietaiso veikimo efektyvumas (COP) yra labai žemas;
- grynoji galia prarandama apdorojant neigiamas visų trijų fazių bangas;
- naudojant tokius įtaisus labai sunku gauti reikiamas apkrovos charakteristikas.
Visi šie pusiau bangų grandinių trūkumai privertė kūrėjus juos komplikuoti pritaikant dvigubos lygiagrečios konversijos principą.
Pusiau bangos lygintuvas
Kai kurie galios įrenginių pavyzdžiai veikia tik esant dideliam rektifikuotos srovės srautui, tekančiam apkrovoje.Jis negali pateikti pusiau bangų lygintuvų, o tai paaiškinama dideliais nuostoliais juose. Norint padidinti apkrovos galią trifazėse srovės grandinėse, vis dažniau naudojami dviejų pusių bangų lygintuvo įtaisai, turintys po du diodus kiekvienai fazei.
Klasikinis įtraukimas šiuo atveju atliekamas pagal Larionovo schemą, kurioje įvardijamas pats lygintuvo įtaisas.
Tokio lygintuvo darbinių schemų analizė aiškiai parodo neginčijamus jo pranašumus. Kai naudojamos šios grandinės, naudojamos tiek teigiamos, tiek neigiamos pusės bangos, o tai padidina viso keitiklio efektyvumą. Tai paaiškinama tuo, kad trifazė grandinės struktūra kartu su dviejų pusių bangos ištaisymu suteikia šešis kartus didesnį pulsacijos dažnį. Dėl to pastebimai padidėja išėjimo signalo amplitudė po išlyginamųjų kondensatorių (palyginti su pusiau bangos lygintuvu), o apkrovai perduodama galia padidėja.
Tiltiniai įtaisai
„Trifazis tilto ištaisymo kontūras“ leidžia dar labiau padidinti kintamos įtampos konvertavimo į nuolatinę srovę efektyvumą. Patogiau šį perjungimo būdą pateikti dviejų pusinės bangos nulinio taško grandinių derinio pavidalu, kuriame nelyginiai diodai sudaro katodo grupę, o lyginiai sudaro jų anodų derinį. Trifazėje tilto grandinėje dvi skirtingo poliškumo pusbangių apdorojimo šakos yra sujungtos į vieną sistemą.
Trifazio tiltinio lygintuvo veikimo principą lengviausia įsivaizduoti taip:
- kai kintamasis potencialas veikia jo įėjime, kiekvienai pusės bangai atidaromi du iš keturių diodų, kurie įjungiami tarsi veidrodyje;
- pirmuoju atveju teigiama įėjimo įtampos pusinė banga yra ištiesinta, o antruoju - neigiama;
- dėl to tokios kryžminės grandinės išėjimas visada turi pliusą viename tilto poliuje, o minusą kitame.
Tiek trifaziuose lygintuvo tiltuose, tiek pusiau bangų grandinėse diodų sankryžose prarandama dalis įėjimo įtampos (kiekviename diode - ne daugiau kaip 0,6 volto).
Taigi bendras nuostolis per ciklą (teigiamas ir neigiamas) trifaziame tiltelyje bus 1,2 voltai. Lygintuvų įrangos kūrėjai visada atsižvelgia į šiuos nuostolius ir, norėdami išgauti reikiamą galią, iš anksto šiek tiek pervertina įvesties parametrus.
Įtampos arba tiltų grandinių schemos yra geriausias patvirtinimas, kad šis diodų prijungimo prie lygintuvo grandinės būdas užtikrina maksimalų energijos perdavimą. Tuo pačiu metu mažus įtampos nuostolius sankryžose dažniausiai kompensuoja geresnis filtravimas antrinėse grandinėse.
Trifazio tilto ypatybės ir jo konstrukcijos galimybės
Trifazių lygintuvų tiltų grandinės turi galimybes patobulinti įrenginio parametrus. Juos galima patobulinti įvedant papildomus vožtuvų elementus. Jie montuoja 6, 9 ar net 12 lygintuvų diodus, sujungtus pagal „žvaigždės“ ar „trikampio“ schemą.
Kuo daugiau fazių (arba diodų porų) naudojama lygintuvo grandinėje, tuo žemesnė išėjimo įtampos banga.
Kaip pavyzdį apsvarstykite įrenginį su 12 lygintuvų diodais. Viena iš 6 vienetų grupių šiuo atveju yra įtraukta pagal „žvaigždės“ schemą, turinčią bendrą nulio tašką, o antroji - į trikampį (be žemės). Atsižvelgiant į tai, kad lygintuvai yra sujungti nuosekliai, sistemos išvesties potencialai yra susumuojami, o krūvio dažnis apkrovoje yra 12 kartų didesnis už tinklo vertę (50 Hz). Po filtravimo vartotojui tiekiama įtampa pasižymi aukštesne kokybe.
Vienfazių ir trifazių įtaisų palyginimas
Lyginant trijų fazių rektifikacijos schemas su vienfaziais analogais, svarbu atkreipti dėmesį į šiuos dalykus:
- pirmieji naudojami tik 380 voltų elektros tinkluose, o antrieji gali būti montuojami tiek vienfazėse, tiek trifazėse grandinėse (po vieną kiekvienai fazei);
- 380 voltų lygintuvai gali konvertuoti didelę galią ir sukurti didelę apkrovos srovę;
- kita vertus, savarankiškai padaryti trifazį lygintuvą yra šiek tiek sunkiau, nes jį sudaro daugiau komponentų.
Apskaičiuoti trifazį lygintuvą taip pat bus sunkiau, nes tokiu atveju atsižvelgiama į srovių ir įtampų vektorinius komponentus. Taip yra dėl to, kad 380 voltų grandinėse fazių parametrai pasislenka vienas kito atžvilgiu 120 laipsnių.
Trifazio lygintuvo esmės supratimas yra trumpas. Norėdami tai padaryti, turėsite susipažinti su vožtuvų įtaisų veikimo pagrindais ir išanalizuoti elektros grandinę, kad jie būtų įtraukti. Žinios apie lygintuvo įtaisų veikimo principą padės vartotojui veiksmingiau jį naudoti kasdieniniame darbe.
