380 voltu strāvas ķēžu lietotājiem mājsaimniecībā ir nepieciešams pasīvs (nekontrolēts) trīsfāžu taisngriezis. Būs ļoti noderīgi zināt dažas elektroniskās ierīces funkcijas un esošās korekcijas shēmas. Tas palīdzēs elektroiekārtas īpašniekam ilgstoši to darbināt kompetenti un racionālāk.
Taisngriežu apraksts
Galvenā atšķirība starp ierīcēm no to vienfāzes analogiem izpaužas šādi:
- pirmās ir uzstādītas 220 voltu līnijās un tiek izmantotas, lai iegūtu nenozīmīga lieluma pastāvīgas strāvas (līdz 50 ampēriem);
- trīsfāzu taisngrieži tiek izmantoti ķēdēs, kur darba (rektificētās) strāvas ievērojami pārsniedz šo indikatoru un sasniedz vairākus simtus ampērus.
- salīdzinājumā ar vienfāzes paraugiem, šīm ierīcēm ir sarežģītāka ierīce.
Zināmas shēmas trīsfāzu sprieguma labošanai, kas ļauj iegūt minimālo pulsācijas līmeni izejā.
Elektrotehnikā tos sauc par “trīsfāžu tilta taisngriežiem”, jo ar diožu atvēršanas metodi, ko kontrolē sprieguma polaritāte, tie atgādina tiltu pār upi ar vienvirziena satiksmi. Tikai elektronu plūsmas virziens tajos mainās ar frekvenci 50 Hz, kas nav pieejams automašīnām, lai mainītos katrā virzienā.
Darbības princips
Jebkura sinusoidālā sprieguma pārveidotāja darbības princips ir balstīts uz īpaša pusvadītāja elementa - germānija vai silīcija diodes - taisngriešanas īpašībām. Kad caur to plūst maiņstrāva, pozitīvais pusviļnis brīvi “iziet” caur darba elektronisko pāreju, kas tiek novirzīta uz priekšu. Negatīva pusviļņa ietekmē elektroni sastopas ar šķērsli potenciāla barjera formā, lai strāva nevarētu plūst cauri pārejai.
Vienkāršākajās komutācijas shēmās tiek izmantots nepilnīgs mainīgo līmeņu apstrādes cikls, jo otrais pusvilnis tiek neatgriezeniski zaudēts. Tas ievērojami samazina pārveidoto jaudu. Lai saglabātu noderīgo komponentu, tika izstrādātas 2 pusviļņu rektifikācijas shēmas, kurās diožu skaits tika palielināts līdz divām.
“Pilna cikla shēma” var saturēt 4 taisngrieža elementus, taču šāda ķēde pieder tilta kategorijai.
Pusviļņu daudzfāzu taisngriezis
Pirmkārt, ērtāk ir apsvērt trīsfāzu viena pusviļņa taisngrieži, kuras ir vienkārši izgatavojamas un kuras tiek izmantotas vienkāršās un lētās pārveidotāju ķēdēs. Kad tie tiek būvēti, katrā no fāzēm tiek uzstādīta viena jaudīga diode, kas kalpo tikai šai filiālei.
Kopumā taisngrieža ierīces pusviļņu paraugā tiek izmantotas trīs pusvadītāju diodes ar slodzēm, kas ar tām saistītas. Izpētījuši spriegumu un strāvu diagrammas, kas iegūtas elektriskās ķēdes izejā, mēs varam izdarīt šādus secinājumus:
- šādas ierīces darbības efektivitāte (COP) ir ļoti zema;
- apstrādājot visu trīs fāžu negatīvos pusviļņus, tiek zaudēta neto jauda;
- lietojot šādas ierīces, ir ļoti grūti iegūt vajadzīgos slodzes raksturlielumus.
Visi šie pusviļņu ķēžu trūkumi piespieda izstrādātājus tos sarežģīt, piemērojot divkāršās paralēlās pārveidošanas principu.
Pusviļņu taisngriezis
Daži enerģijas aprīkojuma paraugi darbojas tikai ar lielu daudzumu rektificētas strāvas, kas plūst slodzē.Tas nespēj nodrošināt pusviļņu taisngrieži, kas izskaidrojams ar ievērojamiem zaudējumiem tajos. Kravas jaudas palielināšanai trīsfāzu strāvas ķēdēs arvien vairāk tiek izmantotas divu pusviļņu taisngrieža ierīces, kas katrai fāzei satur divas diodes.
Klasiskā iekļaušana šajā gadījumā tiek veikta saskaņā ar Larionova shēmu, kurā pati taisngrieža ierīce ir nosaukta.
Šāda taisngrieža darba diagrammu analīze skaidri parāda tā neapstrīdamās priekšrocības. Lietojot šīs shēmas, tiek izmantoti gan pozitīvie, gan negatīvie pusviļņi, kas palielina visa pārveidotāja efektivitāti. Tas izskaidrojams ar to, ka ķēdes trīsfāžu struktūra kopā ar divu pusviļņu rektifikāciju nodrošina sešas reizes lielāku pulsācijas frekvenci. Sakarā ar to izejas signāla amplitūda pēc kondensatoru izlīdzināšanas ievērojami palielinās (salīdzinājumā ar pusviļņu taisngriezi), un slodzei pārnestā jauda palielinās.
Tiltu ierīces
"Trīsfāzu tilta taisngriešanas ķēde" ļauj vēl vairāk palielināt maiņstrāvas sprieguma pārveidošanas līdzstrāvai efektivitāti. Ērtāk ir šo pārslēgšanas metodi parādīt divu pusviļņu nulles punkta ķēžu kombinācijā, kurā nepāra diodes veido katodu grupu, bet pāra - to anodu kombināciju. Trīsfāzu tilta shēmā divas dažādas polaritātes pusviļņu apstrādes filiāles faktiski tiek apvienotas vienā sistēmā.
Trīsfāzu tilta taisngrieža darbības principu ir visvieglāk iedomāties šādi:
- ja pie ieejas darbojas mainīgs potenciāls, katram pusviļņam atveras divas no četrām diodēm, kuras ieslēdzas it kā spogulī;
- pirmajā gadījumā ieejas sprieguma pozitīvais pusviļnis ir iztaisnots, bet otrajā - negatīvs;
- Rezultātā šādas krustošanas shēmas izejai vienmēr ir pluss pie viena tilta pola, bet mīnus pie otra.
Gan trīsfāzu taisngrieža tiltos, gan pusviļņu ķēdēs diožu krustojumos tiek zaudēta daļa ieejas sprieguma (pie katras diodes - ne vairāk kā 0,6 volti).
Tādējādi kopējais zaudējums vienā ciklā (pozitīvs un negatīvs) trīsfāžu tiltā būs 1,2 volti. Taisngriežu iekārtu izstrādātāji vienmēr ņem vērā šos zaudējumus un, lai iegūtu vajadzīgo jaudu pie izejas, iepriekš nedaudz pārspīlē ieejas parametrus.
Sprieguma diagrammas vai tiltu ķēžu diagrammas ir labākais apliecinājums tam, ka šī metode diožu pievienošanai taisngrieža ķēdei nodrošina maksimālu enerģijas pārnesi. Tajā pašā laikā mazus sprieguma zudumus krustojumos visbiežāk kompensē labāka filtrēšana sekundārajās ķēdēs.
Trīsfāzu tilta raksturojums un tā konstrukcijas iespējas
Trīsfāzu taisngriežu tiltu ķēdēm ir iespējas uzlabot ierīces parametrus. Tos var uzlabot, ieviešot papildu vārstu elementus. Viņi uzstāda 6, 9 vai pat 12 taisngrieža diodes, kas savienotas pēc "zvaigznes" vai "trīsstūra" shēmas.
Jo vairāk fāžu (vai diožu pāru) tiek izmantots taisngrieža ķēdē, jo zemāks ir izejas sprieguma pulsācijas līmenis.
Kā piemēru apsveriet ierīci ar 12 taisngrieža diodēm. Viena no 6 gabalu grupām šajā gadījumā ir iekļauta saskaņā ar "zvaigznes" shēmu ar kopēju nulles punktu, bet otrā - trīsstūrī (bez zemes). Ņemot vērā, ka taisngrieži ir savienoti virknē, potenciāli pie sistēmas izejas tiek summēti, un pulsācijas frekvence slodzē ir 12 reizes lielāka par tīkla vērtību (50 Hz). Pēc filtrēšanas patērētājam piegādāto spriegumu raksturo augstāka kvalitāte.
Vienfāzes un trīsfāzu ierīču salīdzinājums
Salīdzinot trīsfāzu rektifikācijas shēmas ar vienfāzes analogiem, ir svarīgi ņemt vērā šādus punktus:
- pirmās tiek izmantotas tikai 380 voltu barošanas tīklos, un otro variantu var uzstādīt gan vienfāzes, gan trīsfāžu ķēdēs (pa vienai katrai fāzei);
- 380 voltu taisngrieži var pārveidot lielu jaudu un radīt ievērojamas slodzes;
- no otras puses, trīsfāžu taisngrieža izgatavošana pati par sevi ir nedaudz grūtāka, jo tā sastāv no lielāka skaita komponentiem.
Trīsfāzu taisngrieža aprēķins arī būs grūtāks, jo šajā gadījumā tiek ņemti vērā strāvu un spriegumu vektora komponenti. Tas ir saistīts ar faktu, ka 380 voltu ķēdēs fāzes parametri ir nobīdīti attiecībā pret otru par 120 grādiem.
Izpratne par trīsfāzu taisngrieža būtību ir īslaicīga. Lai to izdarītu, jums būs jāiepazīstas ar vārstu ierīču darbības pamatiem un jāanalizē elektriskā ķēde to iekļaušanai. Zināšanas par taisngrieža ierīču darbības principu palīdzēs lietotājam to efektīvāk izmantot ikdienas darbā.
