Реферат на тему трехфазный выпрямитель
Обновлено: 04.07.2024
Пример готового реферата по предмету: Электротехника
Содержание
1 Классификация и структурные схемы выпрямителей 4
2 Трехфазные выпрямители 6
2.1 Трехфазная нулевая схема и ее разновидности 6
2.2. Шестифазная нулевая схема 12
2.3 Схема две обратные звезды с уравнительным реактором 14
2.4 Трехфазная мостовая схема 15
2.5. Трёхфазные управляемые выпрямители 17
Список использованных источников 24
Выдержка из текста
Решение проблемы централизованного производства энергии, ее распределения и создания простого и надежного двигателя переменного тока принадлежит М. О. Доливо-Добровольскому. На Всемирной электротехнической выставке в 1891 г. им демонстрировалась система трехфазного переменного тока, в состав которой входили линия передачи длиной
17. км, разработанные им трехфазный генератор, трехфазный трансформатор и трехфазный асинхронный двигатель.
Питание потребителей осуществляется от источников вторичного электропитания (ИВЭ).
ИВЭ – это устройства, предназначенные для преобразования электроэнергии ИПЭ до вида и качества, обеспечивающих нормальное функционирование питаемых им потребителей. В состав ИВЭ, в соответствии с рис.В.1, кроме самого устройства ИВЭ могут входить дополнительные устройства.
- невозможность питаниями нагрузок с большими токами: при больших токах емкости существенно разряжаются, следовательно, пульсация на выходе по напряжению растёт и, следовательно, падает значение этого напряжения. Резкая зависимость от потребляемого нагрузкой тока соответствует большему (100-ни Ом) сопротивлению выпрямителя с умножением частоты.
2. Вычислить частоту fП(1) и коэффициент пульсаций kП(1) выпрямленного напряжения u 0 по основной (первой) гармонике; величину сопротивления R0 нагрузки и её мощность P0, среднее Iпр.v и эффективное Iэфф.v значения прямого тока iпр.v вентиля, действующие значения фазных ЭДС E2 и тока I2 вентильных обмоток трансформатора.
Таким образом, актуальность рассматриваемой проблемы заключается в теории и практике разработки экономичных специализированных управляемых силовых преобразователей для электролиза цветных металлов, чему и посвящена данная дипломная работа.
Любая из этих концепций не влияет на эксплуатационные характеристики или эксплуатационную надёжность трансформатора, но имеются существенные различия в процессе их изготовления. Каждый производитель выбирает концепцию, которую он считает наиболее удобной с точки зрения изготовления, и стремится к применению этой концепции на всём объёме производства.
Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две (или более) индуктивно связанные обмотки (рис. 1.1) и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной системы переменного тока в другую систему переменного тока. При этом число фаз, форма кривой напряжения (тока) и частота остаются неизменными.
При работе выпрямителя на нагрузку индуктивного характера первым элементом сглаживающего фильтра является дроссель, индуктивное сопротивление которого даже на частоте первой гармоники пульсации существенно больше результирующего сопротивления всех, стоящих за ним элементов, включая нагрузку. Режим работы на нагрузку индуктивного характера предполагает безразрывность тока, протекающего по обмотке дросселя, даже при минимальном значении тока, потребляемого аппаратурой. Данный режим характеризуется минимальными потерями во всех элементах выпрямительного устройства по сравнению с другими режимами работы (при той же мощности потребляемой аппаратурой).
Наиболее целесообразно использовать ВИД в качестве электропривода механизмов, в которых по условиям работы требуется осуществление регулирования в широком диапазоне частоты вращения. Примером здесь могут быть электроприводы станков с числовым программным управлением и промышленных роботов.
Назначение управляемого выпрямителя – преобразование напряжения, изменяющегося по синусоидальному закону в пульсирующее. Данный выпрямитель состоит из следующих составных частей: трансформатор – для преобразования напряжения питания в требуемое по величине; блок вентилей, изменяющих форму напряжения в требуемую; нулевой диод, устраняющий отрицательные выбросы напряжения на нагрузке.
Трехфазный генератор представляет собой синхронную машину. На статоре генератора размещена обмотка, состоящая из трех частей или фаз, пространственно смещенных относительно друг друга на 120o. В фазах генератора индуктируется симметричная трехфазная система ЭДС, в которой электродвижущие силы одинаковы по амплитуде и различаются по фазе на 120o. Мгновенные значения и комплексы действующих значений ЭДС соответственно равны
Для достижения поставленной цели необходимо решить несколько задач: рассмотреть устройство трехфазного синхронного генератора, принцип работы трехфазного синхронного генератора, асинхронный генератор трехфазного тока с короткозамкнутым ротором, ремонт трехфазных генераторов переменного тока, а также причины понижения мощности трехфазного генератора переменного тока.
Список использованных источников
1. Основы промышленной электроники / Под ред. В.Г. Герасимова. М.: Высш. шк., 2012, — 336 с.
2. Лабораторные работы по основам промышленной электроники / Под ред. В.Г. Герасимова. М.: Высш. шк., 2011, — 175 с.
3. Гельман М. В. Проектирование тиристорных преобразователей для электроприводов постоянного тока. Учебное пособие. –Челябинск: ЧГТУ, 2009.– 91 с.
4. Гельман М. В. Альбом схем по преобразовательной технике. –Челябинск: ЧПИ, 2012.– 60 с.
5. Чебовский О. Г. Моисеев Л. Г. Недошивин Р. П. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник. –М.: Энергоатомиздат, 2012, -401 с.
Как и обычно, в силовой электронике и электротехнике однофазное подключение нагрузок применяется при сравнительно малых мощностях. С увеличением уровня мощности используются трехфазные схемы.
Трехфазная схема выпрямителя со средней точкой изображена на рис. 4.1. В схему входит трансформатор с вторичными обмотками, соединенными звездой. Первичные обмотки соединяются звездой или треугольником. Пусть выпрямитель идеализированный, нагрузка активная.
Диоды схемы работают попеременно в течение одной трети периода переменного напряжения. В какой-либо момент времени проводит ток тот диод, потенциал анода которого по отношению к нулевой точке трансформатора выше, чем у других диодов. Переход тока с диода на диод происходит в моменты, соответствующие точкам пересечения синусоид фазных напряжений. Отсюда следует, что кривая выпрямленного напряжения схемы u d может быть получена как огибающая синусоид фазных напряжений вторичных обмоток трансформатора.
Среднее значение выпрямленного напряжения определяется на периоде повторяемости процессов в цепи нагрузки (т.е. на интервале 2 π 3 ):
U d = 1 2 π / 3 ∫ − π 3 π 3 2 ⋅ U 2 cos v d v = 3 6 2 π U 2 = 1,17 U 2 .
Амплитуда переменной составляющей выпрямленного напряжения здесь меньше, чем в схеме однофазного выпрямителя со средней точкой, а частота переменной составляющей в три раза больше частоты переменного напряжения.
К каждому из диодов на интервале закрытого состояния через соответствующий открытый диод прикладывается линейное напряжение вторичных обмоток трансформатора. Например, к диоду VD1 на интервале открытого состояния диода VD2 прикладывается напряжение U 2 A − U 2 B , а на интервале открытого состояния диода VD3 — напряжение U 2 A − U 2 C . Наибольшее значение обратного напряжения равно амплитуде линейного напряжения.
Токи диодов будут одновременно и токами вторичных обмоток трансформатора. Серьезным недостатком схемы является, подобно и схеме однофазного однополупериодного выпрямителя, вынужденное намагничивание сердечника трансформатора. Во избежание насыщения из-за вынужденного намагничивания приходится увеличивать сечение магнитопровода, что приводит к завышению массо-габаритных показателей трансформатора.
Поток вынужденного намагничивания может быть исключен введением дополнительных обмоток (т.е. усложнением трансформатора) на вторичной стороне и соединением вторичных обмоток зигзагом. Однако лучшие результаты дает применение трехфазной мостовой схемы, не имеющей потока вынужденного намагничивания и обладающей рядом других преимуществ.
Совместив, подобно схеме на рис. 3.1, в, два выпрямителя, получим двухполярный выпрямитель, как показано на рис. 4.2.
Рис. 4.2 — Совмещение двух выпрямителей со средней точкой
Между точками а и b будет сформировано удвоенное выпрямленное напряжение. При подключении нагрузки к указанным точкам и отключении нулевого вывода вторичных обмоток трансформатора получим трехфазную мостовую схему выпрямления, приведенную на рис. 4.3.
Таким образом, для обеспечения одинакового значения выпрямленного напряжения в трехфазной мостовой схеме требуется вдвое меньшее значение напряжения вторичных обмоток трансформатора, чем в трехфазной схеме выпрямления со средней точкой.
Верхнюю группу диодов схемы (см. рис. 4.3) принято называть катодной, а нижнюю — анодной.
В мостовом выпрямителе одновременно пропускают ток два диода: один с наиболее высоким потенциалом анода относительно нулевой точки трансформатора из катодной группы диодов, другой — с наиболее низким потенциалом катода из анодной группы. Временные диаграммы работы диодов приведены на рис. 4.3. На схеме нумерация диодов соответствует последовательности их вступления в работу. Так, например, на интервале v 1 − v 2 , ток пропускают диоды VD1, VD6, на интервале v 2 − v 3 — диоды VD1, VD2 и т.д.
На интервале v 1 − v 2 выпрямленное напряжение определяется разностью фазных напряжений u 2 A и u 2 B , на интервале v 2 − v 3 — u d = u 2 A − u 2 C и т.д. Таким образом, выпрямленное напряжение имеет шестикратные пульсации переменной составляющей, хотя угол проводимости каждого диода такой же, как в трехфазной схеме со средней точкой. Амплитуда переменной составляющей выпрямленного напряжения наименьшая из всех рассмотренных выпрямителей.
В трехфазном мостовом выпрямителе нет вынужденного намагничивания сердечника трансформатора, так как ток в каждой вторичной обмотке протекает дважды за период, причем в противоположных направлениях.
Обратное напряжение, прикладываемое к диодам в закрытом состоянии, по форме повторяет обратное напряжение диодов в выпрямителе со средней точкой, но по величине оно в два раза меньше (при равных значениях выпрямленного напряжения).
В управляемых трехфазных выпрямителях угол управления α отсчитывается от точек естественной коммутации (от точек пересечения фазных напряжений). Схема управляемого выпрямителя со средней точкой приведена на рис. 4.4, а. На рис. 4.4, б, в показаны кривые выпрямленного напряжения u d для режима работы на активную нагрузку при двух различных углах управления. Естественно, что при этом кривая тока нагрузки повторяет по форме кривую выпрямленного напряжения.
Имеются две характерные области управления. Первая находится в диапазоне 0 α π 6 и характеризуется режимом непрерывного выпрямленного тока (см. рис. 4.4, б), а вторая начинается при углах α > π 6 , причем в кривой выпрямленного тока в этом случае возникают паузы, в течение которых мгновенные выпрямленные токи равны нулю (см. рис. 4.4, в).
Среднее выпрямленное напряжение для первой области регулирования определяется следующим образом:
| U d = 3 2 π ∫ π 6 + α π 6 + α + 2 π 3 2 ⋅ U 2 sin v d v = 1,17 U 2 cos α = U d 0 cos α . | (4.1) |
Каждый тиристор схемы работает треть периода. Во второй области регулирования ( α > π 6 ) ток через тиристор обрывается при прохождении мгновенного выпрямленного напряжения через нуль. Длительность прохождения тока через тиристор меньше одной трети периода на величину α − π 6 .
Среднее выпрямленное напряжение в этом случае рассчитывается иначе:
| U d = 3 2 π ∫ π 6 + α π 2 ⋅ U 2 sin v d v = U d 0 1 + cos ( π 6 + α ) 3 . | (4.2) |
Верхний предел интегрирования берется равным π по той причине, что далее следует интервал, где мгновенное выпрямленное напряжение равно нулю.
Как видно из (4.2), для трехфазной схемы со средней точкой при активной нагрузке предельным углом управления (при котором U d = 0 ) является угол 150°.
При работе на активно-индуктивную нагрузку ( L d → ∞ ) ток через каждый тиристор протекает всегда одну треть периода и имеет форму прямоугольника. Переход тока с тиристора на тиристор происходит в момент подачи отпирающего импульса на очередной вступающий в работу тиристор. Как видно из рис. 4.4, г, кривая выпрямленного напряжения для углов управления α π 6 ничем не отличается от случая работы схемы на активную нагрузку. При углах управления α > π 6 , как показано на рис. 4.4, г, в кривой выпрямленного напряжения появляются интервалы, когда u d принимает отрицательные значения. В результате при L d → ∞ предельный угол управления равен 90°, а выпрямленное напряжение при любом значении α определяется по (4.1).
Схема трехфазного мостового управляемого выпрямителя приведена на рис. 4.5, а. На рис. 4.5, б, в изображены диаграммы фазных напряжений вторичных обмоток трансформатора и кривые выпрямленного напряжения для трех значений угла управления при работе схемы на активную нагрузку ( L d = 0 ).
На рис. 4.5, б штриховкой показаны выпрямленные напряжения тиристорами анодной и катодной групп (относительно общей точки вторичных обмоток трансформатора), а на рис. 4.5, в — собственно кривая выпрямленного напряжения схемы для α = 30, 60 и 90°.
Следует отметить, что для обеспечения работоспособности схемы необходимо управлять тиристорами импульсами шириной более 60° или соответствующими сдвоенными импульсами. Это объясняется тем, что при использовании одиночных импульсов с шириной меньше 60° не обеспечивается пуск выпрямителя, так как не могут включиться одновременно два тиристора в анодной и катодной группах. Кроме того, при углах управления α > 60° в кривой выпрямленного напряжения и тока появляются паузы, и, следовательно, необходимо одновременно с подачей управляющего импульса на очередной вступающий в работу тиристор подать повторный импульс на соответствующий тиристор в противоположной группе или же использовать импульсы с длительностью более 60° (порядок вступления тиристоров в работу здесь такой же, как и диодов на рис. 4.3).
Кривая выпрямленного напряжения и тока при изменении угла управления от 0 до 60° непрерывна. При углах управления более 60° выпрямленный ток прерывистый. Таким образом, при активной нагрузке мостовая схема, также как и схема со средней точкой, имеет два качественно отличных режима работы.
Для первого режима ( 0 α π 3 ) среднее выпрямленное напряжение может быть найдено следующим образом:
| U d = 3 π ∫ π 3 + α 2 π 3 + α 2 ⋅ 3 ⋅ U 2 sin v d v = 2,34 U 2 cos α = U d 0 cos α . | (4.3) |
Для второго режима ( α > π 3 ) среднее выпрямленное напряжение равно:
| U d = 3 π ∫ π 3 + α π 2 ⋅ 3 ⋅ U 2 sin v d v = U d 0 [ 1 + cos ( π 3 + α ) ] . | (4.4) |
Из (4.4) следует, что U d становится равным нулю при α = 120 ° . Это значение угла управления и является максимальным при активной нагрузке.
В случае активно-индуктивной нагрузки ( L d → ∞ ) длительность проводящего состояния тиристоров всегда составляет одну треть периода и поэтому при α > 60 ° в кривой выпрямленного напряжения появляются отрицательные участки (аналогично другим схемам выпрямления, рассмотренным выше). Выпрямленное напряжение при этом для всего диапазона регулирования определяется по формуле (4.3), а максимальный угол управления составляет величину 90°.
Рассчитанные по (4.3) и (4.4) регулировочные характеристики трехфазного мостового управляемого выпрямителя приведены на рис. 4.6.
Как видно из графиков, в первой половине полного диапазона регулирования характеристика от типа нагрузки не зависит.
Необходимые для проектирования одно- и трехфазных выпрямителей расчетные соотношения сведены в табл. 3. Хотя соотношения определены для неуправляемых выпрямителей, они пригодны и для управляемых, т.к. при крайнем значении угла управления (α = 0) управляемый выпрямитель ничем не отличается от неуправляемого. Только коэффициент пульсаций при α ≠ 0 увеличивается по сравнению с данными табл. 2.
Таблица 3 — Основные расчетные соотношения для неуправляемых идеализированных (т.е. без потерь) выпрямителей при синусоидальном входном напряжении
Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему Трехфазные выпрямители. Презентация на заданную тему содержит 22 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!
Многофазные выпрямители по сравнению с однофазными уменьшают пульсацию выпрямленного напряжения. Многофазные выпрямители по сравнению с однофазными уменьшают пульсацию выпрямленного напряжения. На рис. показана схема трехфазного выпрямителя с нулевым выводом трехфазного трансформатора.
В каждый данный момент времени ток проводит только тот диод, анод которого соединен с выводом той вторичной обмотки трансформатора, напряжение на которой положительное и наибольшее. В каждый данный момент времени ток проводит только тот диод, анод которого соединен с выводом той вторичной обмотки трансформатора, напряжение на которой положительное и наибольшее.
Мостовая схема Выпрямитель подключается к трехфазному источнику так, что диоды VD1, VD3 и VD5 образуют группу, в которой соединены все катодные выводы, а диоды VD2,VD4 и VD6 — группу, в которой соединены все анодные выводы.
В каждый данный момент времени включен тот диод первой группы, у которого анодный вывод имеет наибольший положительный потенциал относительно потенциала нейтральной точки N, а вместе с ним — диод второй группы, у которого катодный вывод имеет наибольший отрицательный потенциал относительно потенциала этой же точки. В каждый данный момент времени включен тот диод первой группы, у которого анодный вывод имеет наибольший положительный потенциал относительно потенциала нейтральной точки N, а вместе с ним — диод второй группы, у которого катодный вывод имеет наибольший отрицательный потенциал относительно потенциала этой же точки.
Чтобы проследить порядок переключения диодов, разделим один период Т работы цепи на шесть равных интервалов времени, как показано на рис. Чтобы проследить порядок переключения диодов, разделим один период Т работы цепи на шесть равных интервалов времени, как показано на рис. В течение одного периода происходит шесть переключений, т.е. в два раза больше числа фаз m = 3.
Максимальное значение выпрямленного напряжения равно амплитуде синусоидального линейного напряжения трехфазного источника √3Um, а максимальное значение выпрямленного тока Im= √3Um/RН
Мощность многофазных неуправляемых выпрямителей обычно средняя или большая (от десятков до сотен киловатт и больше при токах до 100 000 А). Коэффициент полезного действия неуправляемых выпрямителей достигает 98%.
В управляемых выпрямителях вместо неуправляемых (диоды) применяются управляемые (тиристоры, транзисторы) вентили, включение и выключение которых задастся последовательностью импульсов системы управления.
Стабилизаторы предназначены для стабилизации режима работы приемника при изменении его нагрузки и влиянии дестабилизирующих факторов.
Стабилизаторы напряжения Различают параметрические и компенсационные стабилизаторы. В параметрических стабилизаторах стабилизация постоянного напряжения на выходе осуществляется элементами с нелинейными вольт-амперными характеристиками. Одним из таких элементов является стабилитрон.
Принципиальная схема стабилизатора напряжения на основе стабилитрона и его схема замещения приведены на рис.
Где Rдиф.ст., Iст Uпор. — дифференциальное сопротивление, ток и пороговое напряжение проводимости стабилитрона; Rн и Rб — сопротивления цепи нагрузки и балластного резистора.
При изменении напряжения на входе стабилизатора напряжение на его выходе при малом значении дифференциального сопротивления стабилитрона изменяется незначительно за счет падения напряжения на балластном резисторе.
Параметрические стабилизаторы на основе стабилитронов имеют типовые значения номинального стабилизированного напряжения Uст.ном = 0,3—100 В и коэффициента стабилизации 20—50:
В компенсационных стабилизаторах стабилизация постоянного напряжения на выходе осуществляется с помощью отрицательной обратной связи по напряжению. В состав компенсационного стабилизатора любого типа входят регулирующий элемент, устройство сравнения и усилитель постоянного тока.
На рис.приведена типовая схема компенсационного стабилизатора, в котором роль устройства сравнения и усилителя постоянного тока выполняет транзистор VТ1, а регулирующего элемента, отмеченного внутри штриховой линией, — составной транзистор. На рис.приведена типовая схема компенсационного стабилизатора, в котором роль устройства сравнения и усилителя постоянного тока выполняет транзистор VТ1, а регулирующего элемента, отмеченного внутри штриховой линией, — составной транзистор.
Опорное напряжение Uоп на стабилитроне VD сравнивается через делитель напряжения на резисторах R1 и Rо.с. с напряжением обратной связи Опорное напряжение Uоп на стабилитроне VD сравнивается через делитель напряжения на резисторах R1 и Rо.с. с напряжением обратной связи пропорциональным напряжению на выходе стабилизатора. Разность этих напряжений по второму закону Кирхгофа для контура I определяет напряжение между базой и эмиттером транзистора VT1 Uбэ = Uo.с- Uoп.
Увеличение (уменьшение) напряжения на выходе стабилизатора увеличивает (уменьшает) напряжение Uбэ. Соответственно уменьшается (увеличивается) ток базы Iб составного транзистора и увеличивается (уменьшается) напряжение между его коллектором и эмиттером Uкэ, что означает стабилизацию значения напряжения Uвых.
Интегральные схемы стабилизаторов напряжения содержат встроенную защиту от перегрузки по току и перегреву, имеют ряд номинальных значений стабилизированного напряжения 1,5—18 В при токах нагрузки до 8 А.
Стабилизаторы тока В схеме стабилизатора напряжения обратную связь по напряжению следует заменить обратной связью по току, включив резистор R1, последовательно в цепь нагрузки. При этом значение напряжения обратной связи будет пропорционально значению тока нагрузки.
Стабилизированный источник тока можно реализовать также на основе интегральной схемы стабилизатора напряжения по схеме, где схема источника тока отмечена внутри штриховой линией. Стабилизированный источник тока можно реализовать также на основе интегральной схемы стабилизатора напряжения по схеме, где схема источника тока отмечена внутри штриховой линией.
Большая часть промышленного и профессионального оборудования, например, станки или сварочные аппараты используют трехфазное напряжение. Это значит, что они должны иметь в себе выпрямитель трехфазный. Обычно это устройство использует в себе трехфазный диодный мост. Обычно этих диодов шесть – по два на каждую фазу тока. Они могут обладать различными техническими характеристиками, в зависимости от мощности самого прибора, потребляемого тока и силы тока, необходимой для работы.
В статье будет рассказано о структуре трехфазного преобразователя, как он работает, на каком принципе основывается его функционирование и каких видов они бывают. В качестве дополнения, в статье приведены несколько видеороликов и одну скачиваемую статье в формате PDF.
Принцип работы и схемы
Если для маломощных схем постоянного тока применяют однотактные или мостовые однофазные выпрямители, то для питания более мощных нагрузок необходимы порой выпрямители трехфазные. Трехфазные выпрямители позволяют получать большие величины постоянных токов с малыми уровнями пульсаций выходного напряжения, что сказывается на снижении требований к характеристикам сглаживающего выходного фильтра. Итак, для начала рассмотрим однотактный трехфазный выпрямитель, изображенный на рисунке ниже:
В приведенной на рисунке однотактной схеме к выводам вторичных обмоток трехфазного трансформатора подключены всего три выпрямительных диода. Нагрузка присоединена к цепи между общей точкой, в которой сходятся катоды диодов, и общим выводом трех вторичных обмоток трансформатора. Давайте теперь рассмотрим временные диаграммы токов и напряжений, имеющих место во вторичных обмотках трансформатора и на одном из диодов трехфазного однотактного выпрямителя:
Некоторым устройствам постоянного тока требуется большее напряжение питания, чем может дать однотактная схема, приведенная выше. Поэтому в некоторых случаях больше подходит схема трехфазного двухтактного выпрямителя. Принципиальная его схема приведена на рисунке ниже. Как мы уже отмечали, требования к фильтру снижаются, вы сможете увидеть это по диаграммам. Данная схема известна как трехфазный мостовой выпрямитель Ларионова:
Взгляните теперь на диаграммы и сравните их с однотактной схемой. Выходное напряжение в мостовой схеме легко представляется в виде суммы напряжений как бы двух однотактных выпрямителей, работающих в противоположных фазах. Напряжение Ud = Ud1+Ud2. Количество фаз на выходе очевидно больше и частота пульсаций сети больше.
В данном конкретном случае – шесть фаз постоянного напряжения вместо трех, которые были в однотактной схеме. Вот почему требования к сглаживающему фильтру снижаются, и в некоторых случаях без него можно полностью обойтись.
Три фазы обмоток вкупе с двумя полупериодами выпрямления дают основную частоту пульсаций равную шестикратной частоте сети (6*50 = 300). Это видно по диаграммам напряжений и токов. Мостовое включение можно рассмотреть как объединение двух однотактных трехфазных схем с нулевой точкой, причем диоды 1, 3 и 5 — это катодная группа диодов, а диоды 2, 4 и 6 — анодная группа. Два трансформатора будто бы объединены в один. В каждый момент прохождения тока через диоды – в процессе участвуют одновременно два диода — по одному из каждой группы.
Открывается катодный диод, к которому приложен более высокий потенциал относительно анодов противоположной группы диодов, и в анодной группе открывается именно тот из диодов, потенциал к которому приложен более низкий по отношению к катодам диодов катодной группы.
Переход рабочих промежутков времени между диодами происходит в моменты естественной коммутации, диоды работают по порядку. В итоге потенциал общих катодов и общих анодов может быть измерен по верхней и нижней огибающим графиков фазных напряжений (см. диаграммы). Мгновенные значения выпрямленных напряжений равны разности потенциалов катодной и анодной групп диодов, то есть сумме ординат на диаграмме между огибающими.
Выпрямленный ток вторичных обмоток показан на диаграмме для активной нагрузки. Таким же образом можно получить от трехфазного трансформатора более шести фаз постоянного напряжения: девять, двенадцать, восемнадцать и даже больше. Чем больше фаз (чем больше пар диодов) в выпрямителе, тем меньше уровень выходных пульсаций напряжения.
Мостовой тип устройства
Трехфазная мостовая схема выпрямления использует шесть диодов (или тиристоров, если требуется управление). Выходное напряжение характеризуется тремя значениями: минимальным U, средним U и пиковым напряжением. Полноволновой трехфазный выпрямитель похож на мост Гейца. Схема полноволнового трехфазного устройства. Обычный трехфазный выпрямитель не использует нейтраль. Для сети 230 В / 400 В между двумя входами выпрямителя. Действительно, между 2 входами всегда есть составное напряжение U (= 400 В). Неконтролируемое устройство означает, что нельзя отрегулировать среднее выходное U для этого входного U. Неконтролируемое выпрямление использует диоды.
Управляемый выпрямитель позволяет регулировать среднее выходное напряжение, воздействуя на задержки срабатывания тиристора (используется вместо диодов). Эта команда требует сложной электронной схемы.
U31 = -U13U23 = -U32U21 = -U12.
Красная кривая представляет U на выходе выпрямителя, то есть на клеммах резистивной нагрузки. Это U не относится к нейтрали. Она плавает. Это U колеблется между 1,5 В max и 1,732 Вmax (корень из 3). Umax — пиковое значение одного напряжения и составляет 230×1,414 = 325 В.
Свойства трехфазного напряжения
Кривая, действующая только на резистивной нагрузке, неконтролируемое выпрямление (с диодами), не возвращается на ноль, в отличие от моночастотного устройства (мост Грейца). Таким образом, пульсация значительно ниже и размеры индуктора и / или сглаживающего конденсатора менее ограничительны, чем для моста Гейца. Для получения ненулевого выходного U требуется по меньшей мере две фазы. Минимальное, максимальное и среднее значение напряжения. Численно, для сети 230 В / 400 В выпрямленное напряжение колеблется между минимальным напряжением: 1,5 В мин = 1,5 х (1,414×230) = 488 В, и максимальным: 1,732 Вмакс = 1,732 х (1,414×230) = 563 В.
Среднее значение трехфазного выпрямленного напряжения: avg = 1,654Vmax = 1,654 x (1,414×230) = 538 В. Выходное напряжение трехфазного выходного выпрямителя (зум). 3-фазный полноволновый выпрямитель MDS 130A 400V. 5 терминалов: 3 фазы, + и -. Этот выпрямитель содержит 6 диодов. Таким образом, можно суммировать следующие моменты:
- 6 диодов, 2 диода на фазу — слабая пульсация по сравнению с одноволновым выпрямителем (мост Гейца);
- среднее значение выпрямленного напряжения: 538 В для сети 230 В / 400 В;
- нейтраль не используется трехфазным выпрямителем.
Работа диодного моста
Он состоит из четырёх диодов, и эта конфигурация подключается через нагрузку. Во время положительного полупериода входных сигналов диодов D1 и D2 в прямом направлении смещены, а D3 и D4 обращены назад. Когда напряжение, превышающее пороговый уровень диодов D1 и D2, начинает проводиться — ток начинает протекать через него, как показано на рисунке ниже на красной линии. Во время отрицательного полупериода входного сигнала AC диоды D3 и D4 смещены вперёд, а D1 и D2 обращены в обратном направлении. Ток нагрузки начинает протекать через диоды D3 и D4, когда эти диоды начинают проводить, как показано на рисунке.
В обоих случаях направление тока нагрузки одинаковое, как показано на рисунке одностороннее, что означает DC. Таким образом, при использовании мостового выпрямителя входной ток AC преобразуется в DC. Выход на нагрузке с помощью этого мостового выпрямителя имеет пульсирующий характер, но для получения чистого DC требуется дополнительный фильтр, такой как конденсатор. Такая же операция применима для различных мостовых выпрямителей, но в случае управляемых выпрямителей запускается тиристор, чтобы управлять током для нагрузки.
Режим 1 (от α до π). В положительном полупериоде подаваемого переменного сигнала SC1 T1 и T2 являются прямым смещением и могут быть включены под углом α. Напряжение нагрузки равно положительному мгновенному напряжению питания AC.
Режим 2 (π toπ + α). При wt = π входное питание равно нулю, а после π оно становится отрицательным. Но индуктивность противодействует любым изменениям для поддержания DC нагрузки и в том же направлении.
Действие схемы
Действие схемы 3-фазного полностью контролируемого мостового выпрямителя описывается в этой странице. Трехфазный полностью контролируемый мостовой выпрямитель может быть сконструирован, используя шесть тиристоров. Можно видеть, что напряжение фазы А является наивысшим из трех фазных напряжений, когда Θ находится между 30° и 150°.
Также можно видеть, что напряжение фазы В является наивысшим трехфазных напряжений, когда Θ находится в между 150 и 270° и что напряжение фазы С является наивысшим из фазных напряжений, когда Θ находится между 270 и 390° или 30° в следующем цикле.
Напряжение фазы А является самым низким трехфазных напряжений, когда Θ находится между 210 и 330°. Можно также видеть, что напряжение фазы В является самым низким из фазных напряжений, когда Θ находится между 330 и 450° или 90° в следующем цикле, и что напряжение фазы С является самым низким, когда Θ находится 90 и 210°.
Если используются диоды, диод d1 вместо s1 проводил бы напряжение от 30 до 150°, диод d3 проводил бы от 150 до 270° и диод d5 – от 270 до 390° или 30° в следующем цикле. Таким же образом, диод d4 проводил бы от 210 до 30°, диод d6 – от 330 до 450° или 90° в следующем цикле, и диод d2 проводил бы от 90 до 210°. Положительный рельс выходного напряжения моста соединяется с наивысшими сегментами конверта трехфазных напряжений и отрицательного рельса выведенного напряжения к самым низким сегментам конверта.
На любой момент кроме переходных периодов, когда электрический ток перемещен от одного диода к другому, только одна из следующих пар работает в каждый момент.
| Промежуток Θ | Работающий диод |
| 30 до 90 | D1 и D6 |
| 90 до 150 | D1 и D2 |
| 150 до 210 | D2 и D3 |
| 210 до 270 | D3 и D4 |
| 270 до 330 | D4 и D5 |
| 330 до 360 и 0 до 30 | D5 и D6 |
Если используются тиристоры, их включение может быть задержано выбором нужного угла открытия. Когда тиристоры открываются при угле 0, выход из мостового выпрямителя такой же, как из схемы с диодами. Например, видно, что d1 начинает проводить только после Θ = 30°. Действительно, он может начать проводить только после Θ = 30°, так, как он реверсивно направлен до Θ = 30°. Смещение через d1 становится равным 0, когда Θ = 30° и диод d1 начинает становиться прямонаправленным только после Θ = 30°.
Когда Va(Θ)= E*sin (Θ), диод d1 обратно направлен перед Θ = 30° и прямонаправлен когда Θ = 30°. При нулевом угле открытия тиристоров s1 открывается, когда Θ = 30°. Это означает, что если синхронизирующий сигнал нужен для открытия s1, то сигнальное напряжение Va(Θ) отстает на 30° и если угол открытия Θ, тиристор s1 запущен, когда Θ = α + 30°. Предоставляют, что проводимость непрерывна, следующая таблица представляет пару тиристоров в проводимости в любой момент.
| Промежуток Θ | Работающий диод |
| α + 30 до α + 90 | S1 и S6 |
| α + 90 до α + 150 | S1 и S2 |
| α + 150 до α + 210 | S2 и S3 |
| α + 210 до α + 270 | S3 и S4 |
| α + 270 до α + 330 | S4 и S5 |
| α + 330 до α + 360 и α + 0 до α + 30 | S5 и S6 |
Затем с изменением мгновенного угла проводящая пара соединяется с толстыми оранжевыми дугами. (на рисунке) Один способ представить себе – вообразить две щетки, которые являются 120° шириной и устройство в фазе соединенное с поведением щеток.
Щетка, которая имеет “угол открытия” написано рядом она действует как щетка соединенная с положительным рельсом и другая действует как будто бы она соединена с отрицательным рельсом. Эта диаграмма иллюстрирует, как схема выпрямителя действует как коммутатор и преобразует переменный ток в постоянный. Выходное напряжение определяется амплитудой фазового напряжения, являясь единым значением.
Читайте также: