Мостовая схема трехфазная: Трехфазная мостовая схема (схема Ларионова)

Трехфазная мостовая схема (схема Ларионова)

Трехфазная мостовая
схема (рис. 1.6, а) обладает наилучшим
коэффициентом использования трансформатора
по мощности, наименьшим обратным
напряжением на диодах и высокой частотой
пульсации (шестипульсная) выпрямленного
напряжения, что, в некоторых случаях,
позволяет использовать эту схему без
фильтра. Схема приме­няется в широком
диапазоне выпрямленных напряжений и
мощностей.

Схема трехфазного
мостового выпрямителя содержит
выпрямительный мост из шести вентилей,
в котором последовательно соединены
две трехфазные группы. В нижней группе
вентили соединены катодами (катодная
группа), а в верхней – анодами (анодная
группа). Нагрузка подключается между
точками соединения катодов и анодов
вентилей. Схема допускает соединение
как первичных, так и вторичных обмоток
трансформатора звездой или треугольником.

Диаграммы напряжений
и токов, поясняющие работу идеализированного
трехфазного мостового выпрямителя на
активную нагрузку, представлены на рис.
1.6 (б, в).

Рис.
1.6. Трехфазная мостовая схема выпрямления
(схема Ларионова) (а) и диаграммы напряжений
и токов в ней при работе на активную
нагрузку (б, в).

Каждая из двух
групп выпрямителя повторяет работу
трехфазного выпрямителя со средней
точкой, поэтому при таком же значении
напряжения вторичной обмотки трансформатора
,
как и в трехфазном выпрямителе со средней
точкой, среднее выпрямленное напряжениеданного выпрямителя будет в два раза
больше или наоборот, при том же значениивеличинабудет в два раза меньше [2, 3]:

, ,

что
сокращает число витков вторичных обмоток
трансформатора и снижает требования к
изоляции.

Максимальное
обратное напряжение вентиля данной
схемы, как и в трехфазной схеме со средней
точкой, равно амплитуде линейного
вторичного напряжения. Однако ввиду
того, что при том же значении
величинав данной схеме в два раза меньше,
соотношение здесь получается более
предпочтительным

В схеме трехфазного
выпрямителя со средней точкой ток
нагрузки создается под действием фазного
напряжения вторичной обмотки
трансформатора, а в мостовой схеме –
под действием линейного напряжения.
Ток нагрузки здесь протекает через два
вентиля: один – с наиболее высоким
потенциалом анода относительно нулевой
точки трансформатора из катодной группы,
другой – с наиболее низким потенциалом
катода из анодной группы. Иными словами,
в проводящем состоянии будут находиться
те два накрест лежащих вентиля
выпрямительного моста, между которыми
действует в проводящем направлении
наибольшее линейное напряжение.

За период напряжения
питания происходит шесть переключений
вентилей и схема работает в шесть тактов,
в связи с чем ее часто называют
шестипульсной.
Таким образом, выпрямленное напряжение
имеет шестикратные пульсации, хотя угол
проводимости каждого вентиля такой же,
как в трехфазной схеме со средней точкой,
т.е. 2π/3 (120º). Среднее значение тока
вентиля соответственно составляет
.
При этом интервал совместной работы
двух вентилей равен π/3 (60º).

Кривая тока
вторичной обмотки трансформатора
определяется токами двух вентилей,
подключенных к данной фазе. Один из
вентилей входит в анодную группу, а
другой – в катодную. Вторичный ток
является переменным с паузой между
импульсами длительностью π/3 (60º), когда
оба вентиля данной фазы закрыты.
Постоянная
составляющая во вторичном токе
отсутствует, в связи с чем поток
вынужденного подмагничивания
магнитопровода трансформатора в мостовой
схеме не создается.

На базе этой схемы
возможно построение 12-ти и 24-х пульсных
схем выпрямления, которые используют
последовательное и параллельное
соединение схем при различном сочетании
соединений («звезда» или «треугольник»)
вторичных обмоток трансформатора.

Коэффициент
использования трансформатора для
различных схем выпрямления при активной
нагрузке

Аналогично
рассмотренной схеме со средней точкой
могут быть определены габаритная
мощность и коэффициент использования
трансформатора по мощности для любых
схем выпрямления при чисто активной
нагрузке [2, 3]:

Таблица
1.1.

Схема

К

К

0,33

0,675

0,813

0,746

0,952

Sгаб
/ Pd

3,1

1,48

1,23

1,34

1,05

Трехфазная мостовая схема выпрямления при работе на активную нагрузку

Страница 84 из 106

Трехфазная мостовая схема при работе на активную нагрузку (рис. 230).

Эту схему применяют в выпрямительных устройствах, предназначенных для электропитания устройств железнодорожной автоматики и телемеханики.

Схема состоит из трехфазного трансформатора Т, первичные и вторичные обмотки которого можно соединять звездой и треугольником. В схеме имеется шесть вентилей. Катоды вентилей VI, V2 и V3 соединяют в общую точку К, которая является положительным полюсом выпрямительного устройства. Общая точка анодов А вентилей V4, V5 и V6 является отрицательным полюсом выпрямительного устройства.


Рис. 230. Трехфазная мостовая схема (а) и диаграммы напряжений и токов в трехфазной мостовой схеме (б и в)

На рис. 230, б представлены кривые фазных напряжений вторичных обмоток трансформатора иф1 = φа — φ0; иф2 — φь — φ0

мФз = φс — φо· Если потенциал нулевой точки обмоток принять равным нулю, то эти кривые будут изображать потенциалы точек а, b и с, т. е. uФ1 = φн; uф2 = φ,; и ифз — φс.

В течение времени ίλ — /2, равного ~ периода Т, наибольшим положительным потенциалом обладает точка а, а наибольшим отрицательным потенциалом — точка Ь. Поэтому ток в цепи проходит от точки а через вентиль VI, сопротивление нагрузки г и вентиль V5 к точке Ь. В течение времени t2 — t3 наибольшим положительным потенциалом обладает точка а, наибольшим отрицательным потенциалом — точка с. Поэтому ток проходит через вентили VI и V6.

За каждую часть периода через нагрузку будет проходить ток

в одном направлении — от общей точки катодов вентилей VI, V2 и V3 к анодной точке вентилей V4, V5 и V6. Кривые выпрямленного тока t0 и напряжения и0 = i0r представлены на рис. 230, в. Под каждым импульсом выпрямленного тока указаны номера одновременно работающих вентилей.

В трехфазной мостовой схеме напряжения выпрямляются за оба полупериода, т. е. в течение времени tl — t3 выпрямляется один полупериод напряжения, а за время t4 — te — второй полупериод напряжения. Следовательно, по вторичным обмоткам трансформатора токи проходят как в положительную, так и в отрицательную часть периода, в результате чего отсутствует вынужденное намагничивание сердечника трансформатора.

В трехфазной мостовой схеме выпрямленный ток достигает максимума 6 раз за период. Следовательно, частота основной гармоники выпрямленного напряжения в 6 раз больше частоты напряжения сети, т. е. /ог = 300 Гц.

Основные параметры трехфазной мостовой схемы, работающей на активную нагрузку, приведены в табл. 14.

Трехфазная мостовая схема имеет следующие преимущества перед трехфазной однополупериодной схемой: лучшее использование обмоток трансформатора и отсутствие вынужденного намагничивания сердечника, благодаря чему достигается значительное уменьшение размеров и массы трансформатора; меньшая величина и более высокая частота пульсаций выпрямленного напряжения, что позволяет значительно уменьшить размеры, массу и стоимость сглаживающего фильтра.

Основным недостатком схемы является необходимость применения шести вентилей вместо трех. Кроме того, последовательное включение двух работающих вентилей (особенно высокоомных) уменьшает напряжение с увеличением тока нагрузки. Поэтому в трехфазной мостовой схеме обычно используют полупроводниковые вентили, обладающие небольшим внутренним сопротивлением.

Трехфазный мостовой выпрямитель (схема Ларионова)

Трехфазный мостовой выпрямитель (рис. 2.2, а) можно рассматривать как со­единение двух трехфазных выпрямителей с нулевым выводом, у одного из которых диоды VD1, VD3, VD5 образуют катодную группу, а у другого диоды VD2, VD4, VD6 обра­зуют анодную группу. Трансформаторы у этих выпрямителей совмещены в один. При работе мостовой схемы ток проводят всегда два диода; один в анодной, а другой – в ка­тодной группе.

В любой момент времени в катодной группе будет открыт тот диод, по­тенциал которого по отношению к средней точке трансформатора выше (более поло­жительный) потенциала анода других диодов. В анодной группе проводит тот диод, по­тенциал, которого ниже (более отрицателен) по отношению к потенциалам катодов других диодов.

Например, в момент времени θ = θ1 (рис. 2.2, б) в катодной группе про­водит диод VD1, в анодной – VD6.

Переход тока с диода на диод в обоих группах происходит в точках естественной коммутации К1, К2, К3,…, А1, А2, А3 и т.д. Порядок вступления диодов в работу соответствует их номерам (см. рис. 2.2, б). Таким образом, по отношению к нулевой точке трансформатора потенциал общих катодов из­меряется по верхней огибающей, а потенциал общих анодов – по нижней огибающей кривых фазных напряжений ua, ub, uc.

Мгновенное выпрямленное напряжение ud (рис. 2.2, г мостового выпрямителя равно разности потенциалов катодной и анодной групп и соответствует ординатам, за­ключенным между верхней и нижней огибающими (рис. 2.2, б). Из рис. 2.2, в видно, что пульсации выпрямленного напряжении ud и тока id (см. рис. 2.2, a, при активной нагрузке ключ К замкнут) происходят с шестикратной частотой по отношению к частоте сети.

Форма выпрямленного тока и тока через диод показана на рис. 2.2, в, г, при ак­тивной нагрузке выпрямителя rв и работе выпрямителя на обмотку возбуждения (см. рис. 2.2 в, штриховая линия). Обратное напряжение имеет форму, как в нулевой схеме, но в два раза меньшей амплитуды.

Ток в каждой фазе вторичной обмотки трансформатора протекает дважды за пе­риод в противоположных направлениях. В связи с этим в мостовой схеме отсутствует вынужденное подмагничивание сердечника трансформатора. Форма первичного тока находится из условия компенсации магнитодвижущих сил (МДС) первичной и вторичной обмоток (см. рис. 2.2, д) при соединении первичной обмотки в звезду. Выпрямитель при этом на­гружен на обмотку возбуждения. Расчетные соотношения для мостовой схемы нахо­дятся из общих формул (2.1 – 2.8), при m = 6. Численные значения соответствующих ве­личин приведены в таблице 1.1.

При сравнительном анализе трехфазной нулевой и мостовой схем можно сделать те же выводы, что и для соответствующих однофазных схем.

Улучшение гармонического состава кривых выпрямленного напряжения и сете­вого тока достигается в многофазных схемах выпрямления, используемых для машин большой мощности. На практике широко применяют двенадцатифазные схемы вы­прямления (m = 12), образованные последовательным или параллельным соединением двух мостовых выпрямителей.

Трехфазная мостовая схема — выпрямление

Трехфазная мостовая схема — выпрямление

Cтраница 1

Трехфазная мостовая схема выпрямления является наиболее распространенной в области средних и больших мощностей.
[2]

Трехфазные мостовые схемы выпрямления характеризуются наилучшими показателями по сравнению с другими схемами преобразования переменного напряжения в постоянное.
[4]

Трехфазная мостовая схема выпрямления рис. 2.86 ( схема Ларионова) по сравнению с трехфазной имеет следующие, преимущества: обратное напряжение на вентиле в 2 раза меньше; лучшее использование трансформатора; отсутствие подмагничивания сердечника; меньшая величина пульсации; большая частота пульсации. Недостатком мостовой схемы по сравнению с трехфазной являются: большее количество вентилей; повышенное падение напряжения в вентильном комплекте. При средних и больших мощностях схема используется при работе на нагрузку с индуктивной реакцией. При малых мощностях эта схема иногда работает на нагрузку с емкостной реакцией. Схема применяется также и для питания чисто активной нагрузки.
[5]

Трехфазная мостовая схема выпрямления является наиболее распространенной в области средних и больших мощностей.
[7]

Трехфазная мостовая схема выпрямления ( рис. 60, а) состоит из трансформатора Т, плести диодов и нагрузки Rd. Сетевая и вентильная обмотки трансформатора могут быть соединены как в треугольник, так и в звезду, как изображено на рис. 60, а. В рассматриваемой схеме в каждый момент времена работают два диода: один из катодной группы и один из анодной. В катодной группе ток проводит тот диод, на аноде которого положительный потенциал в данный момент времени является наибольшим. В анодной группе ток проводит диод, катод которого обладает наиболее отрицательным потенциалом в данный момент времени.
[8]

Трехфазная мостовая схема выпрямления ( рис. 6.2, а) наиболее распространена в выпрямителях с падающей и жесткой характеристиками. Схему применяют для работы в комплекте с наиболее простой конструкцией трехфазных трансформаторов. На рис. 6.2, б показаны синусоиды каждой фазы, а на рис. 6.2, в — выпрямленный ток, который приобретает форму, показанную на рисунке. Пульсация его становится ше-стифазной с частотой 300 Гц. Выпрямленный ток имеет жесткую внешнюю характеристику. При увеличении индуктивного сопротивления характеристика получается падающей.
[9]

Трехфазная мостовая схема выпрямления применена для однопостовых выпрямителей с падающей характеристикой ВД-201, ВД-306, ВД-401 на токи 200, 315 и 400 А. Они изготовляются с механическим трансформаторным регулированием и благодаря простоте конструкции, надежности и легкости обслуживания широко применяются на стройках. Изменение диапазонов в этих выпрямителях обеспечивается переключением первичных, а также вторичных обмоток трансформаторов с треугольника на звезду. Плавнее регулирование в пределах диапазона осуществляется путем перемещения катушек вторичной обмотки ходовым винтом.
[11]

Трехфазная мостовая схема выпрямления ( рис. 11 а) включает две группы вентилей: анодную В1, 83 и В5 и катодную В2, В4 и В6, имеющие соответственно общий анодный вывод А и общий катодный вывод / С.
[12]

Трехфазная мостовая схема выпрямления может быть выполнена на управляемых вентилях в симметричном или несимметричном исполнении. Режимы работы управляемых вентилей определяются формой управляющих воздействий со стороны системы управления.
[13]

В трехфазной мостовой схеме выпрямления ( рис. 2.5, в) применяются шесть вентилей, образующих две группы: 3 вен-гиля с общим анодным выводом, а 3 — с общим катодным выводом. Нагрузка присоединяется к этим общим выводам. При активной нагрузке в любой момент времени ток проходит через два вентиля из разных групп. Пульсации выпрямленного напряжения в данной схеме меньше, чем в трехфазной нулевой.
[14]

При трехфазной мостовой схеме выпрямления обратное зажигание ртутного или пробой полупроводникового вентиля не сопровождаются подпиткой током от параллельно работающих выпрямителей, так как путей для такой подпитки нет.
[15]

Страницы:  

1

2

3

4

5




Работа трехфазного мостового выпрямителя: принцип, схемы, характеристики

Рассматриваемый выпрямитель (рис. 4.26) широко используется в устройствах большой мощности.

Опишем работу выпрямителя при подключении его к активной (рис. 4.26, а) и активноиндуктивной (рис. 4.26, б) нагрузке. Изучаемый выпрямитель подобен рассмотренному однофазному мостовому, но получает питание от трехфазного источника напряжения, содержит 6 тиристоров, представляет собой достаточно сложную систему и вследствие этого более труден для анализа.

Так как тиристоры Th Т2 и Т3 соединены катодами, принято говорить, что они составляют катодную группу тиристоров. Тиоисторы 74, Т5 и Г6, соединенные анодами, составляют анодную группу.

В однофазном мостовом выпрямителе каждый тиристор может проводить ток в паре с единственным тиристором и таких пар всего две. В трехфазном мостовом выпрямителе каждый тиристор может проводить ток в паре с одним из двух тиристоров противоположной группы. К примеру, тиристор Г, может проводить ток или в паре с тиристором Г5, или в паре с тиристором Г6. Вследствие этого имеется 6 пар тиристоров, совместно проводящих ток нагрузки.

Основная трудность при анализе выпрямителя состоит в том, чтобы определить, какая пара тиристоров находится во включенном состоянии или может в нем находиться (т. е. может быть включена импульсами управления). Подобные проблемы типичны для всех электронных устройств, содержащих нелинейные и, в частности, работающие в ключевом режиме элементы. При анализе таких устройств очень полезно выявить их характерные особенности, сужающие круг возможных сочетаний режимов работы элементов и упрощающие определение токов и напряжений.

Укажем такие особенности для рассматриваемой схемы.

— Не могут быть включены два тиристора одной группы (так как их проводящее состояние обеспечило бы протекание под действием соответствующего линейного напряжения очень большого обратного тока одного из тиристоров, что невозможно для исправного прибора).
— Если имеется пара включенных тиристоров, то напряжение ивых равно определенному линейному напряжению, причем возможны 6 вариантов:

Например, при включенных тиристорах Г, и Т5 ивых = = иаЬ а при включенных тиристорах Т4 и Т2 ивых = — иаЬ

Пусть в некоторый момент времени при включенной одной паре тиристоров ивых = и{ Тогда не может быть включена другая пара, для которой ивых = и2ии2< и{ (иначе это соответствовалооы включению тиристора, находящегося под обратным напряжением, что невозможно). Отсюда следует, что в рассматриваемой схеме исключено скачкообразное уменьшение напряжения ивых (ордината точки временной диаграммы напряжения ивых не может совершать скачки вниз). Но скачкообразное увеличение напряжения ивых вполне возможно.

Второе следствие этой особенности рассматриваемого выпрямителя состоит в том, что в случае, когда все тиристоры непрерывно получают импульсы управления (и таким образом выполняют функции диодов), в некоторый момент времени во включенном состоянии будет находиться та пара приборов, которая обеспечит наибольшее значение напряжения ивых (иначе, по крайней мере, на одном тиристоре этой пары создавалось бы существенное прямое напряжение).

Если тиристоры работают в режиме диодов (или если анализируется неуправляемый трехфазный мостовой выпрямитель, кратко рассмотренный выше), для выявления включенных в заданный момент времени приборов достаточно:

  1. по временным диаграммам выбрать из трех (uab, иЬс, иса) одно линейное напряжение, имеющее максимальное по модулю значение;
  2. выделить в трехфазной схеме однофазную мостовую, питающуюся выбранным напряжением;
  3. определить два прибора (из четырех), которые открываются выбранным напряжением.

Пример использования алгоритма.

Работа выпрямителя на активную нагрузку при нулевом угле управления. В рассматриваемом случае тиристоры выполняют функции диодов (и результаты анализа применимы также к неуправляемому выпрямителю). Рассмотрим временные диаграммы (рис. 4.27), характеризующие работу схемы. Через Um обозначено амплитудное значение линейных напряжений uab, иЬс, иса (общим обозначением всех линейных напряжений является иЛ). Ось абсцисс разделена на отрезки, каждому из которых присвоен номер, обозначаемый через л.

На временной диаграмме напряжения ивых для каждого отрезка указано совпадающее с ним линейное напряжение, а на временной диаграмме тока ieblx — совпадающий с ним ток включенной пары тиристоров. Обратимся к отрезку с номером 1. На этом отрезке максимальным по модулю является напряжение иЬс

Однофазный выпрямитель, питающийся напряжением иЬс, образуют тиристоры Т2, Г3, Г5, Т6. Так как иЬс < О, открыты тиристоры Т4 и Т5 причем аналогично выполняется анализ для других отрезков.

Частота пульсаций (частота основной гармоники пульсаций) напряжения ивых в 6 раз больше частоты напряжения питающей сети, что сильно облегчает их фильтрацию. Приведем основные соотношения, характеризующие рассматриваемый режим. Среднее значение Ucp выходного напряжения:

где U — действующее значение линейного напряжения.

Регулировочная характеристика выпрямителя при работе на активную нагрузку

Угол управления а для каждого тиристора отсчитывается от момента включения соответствующего диода неуправляемого выпрямителя (по существу это справедливо и для рассмотренного однофазного мостового, и для других управляемых выпрямителей).
Как следует из последнего выражения, при а = 2л/3
Используя полученные выражения, изобразим регулировочную характеристику графически (рис. 4.28, сплошная линия).
Работа выпрямителя на активноиндуктивную нагрузку при угле управления я/3 рад (60 эл. град.) (рис. 4.29). При построении временных диаграмм предполагалось, что индуктивность LH достаточно велика и ток нагрузки практически постоянный. Регулировочная характеристика выпрямителя при работе на активно-индуктивную нагрузку.

Наличие индуктивности обеспечивает режим непрерывного тока.

Отсюда следует, что при а = л/2, Ucp = 0. Дадим графическое изображение регулировочной характеристики (рис. 4.28, пунктир).

Сравнение схем включения мощных преобразователей постоянного тока

Построение преобразователей большой мощности производится по тому же принципу что и маломощных. Существенная разница заключается лишь в том, что при питании преобразователей большой мощности осуществляется от трехфазных цепей переменного тока. Это обусловлено лучшими энергетическими показателями трехфазной сети по сравнению с однофазной для выпрямителей.

Трехфазная нулевая схема

Давайте начнем знакомство с мощными выпрямителями с трехфазной нулевой схемой включения. Она показана ниже:

При данном типе включения ток будет проходить только через ту  вторичную обмотку, на которой напряжение будет наибольшим в данный момент. Если допустить что диоды идеальные, то падение напряжения на них равно нулю, а это значит что при работе фазы с наибольшим напряжением на катоде положительный потенциал будет приложен к анодам других диодов, что делает физически невозможным протекания тока через них. Поэтому в каждый промежуток времени в течении электрических градусов будет работать только одна из фаз и выпрямленное напряжение будет иметь вид верхушек синусоид с трехфазными пульсациями. Таким образом у такого типа выпрямителя пульсность равна трем – m=3.

Коэффициент пульсаций для данного случая будет равен  . Это значит что коэффициент пульсаций для данной схемы значительно ниже чем для однофазной, где он равен 0,67.

Среднее значение выпрямленного напряжения будет равно:

Откуда можем получить:

Схема соединения «зигзаг»

Значительным недостатком трехфазных нулевых схем является то, что сердечник магнитопровода при его работе будет намагничен постоянным магнитным потоком, в следствии чего в каждой вторичной обмотке будет протекать ток, направленный только в одну сторону. Это довольно сильно ухудшает работу трансформатора и требует завышения поперечного сечения сердечника. Чтобы избежать этого недостатка вторичную обмотку трансформатора могут выполнять по так называемой схеме «зигзаг». Она приведена ниже:

При таком соединении ток каждой фазы проходит по двум обмоткам, которые принадлежат различным сердечникам и соединены таким образом, что в каждом сердечнике магнитные потоки направлены встречно и уничтожают друг друга. Но при этом вторичное напряжение формируется двумя обмотками, как указано на векторной диаграмме:

Алгебраическая сумма напряжений которых в больше той, которая прикладывается к диодам. Такое соединение приводит к увеличению мощности трансформатора и усложняет его изготовление.

Схема Ларионова или мостовая схема

Можно сделать вывод что ни нулевая схема соединения, ни зигзаг не есть достаточно универсальными схемами и обладают достаточно весомыми недостатками. Поэтому более совершенной как в выпрямителях однофазных, так и трехфазных стала схема Ларионова или как ее еще называют мостовая схема, которая показана ниже:

В мощных выпрямителях нагрузка как правило носит индуктивный характер из – за применения сглаживающих дросселей. При этом ток почти полностью сглажен:

Как видим из диаграммы ток в нагрузке будет проходить под действием линейного напряжения вторичных обмоток трансформатора последовательно через два диода моста. При этом обмотка каждой из фаз будет работать последовательно с обмоткой той фазы, по отношению к которой линейное напряжение будет в данный момент самым большим. Как мы можем убедится из диаграммы приведенной выше, что эти условия для прохождения тока будут повторятся шесть раз за период, то есть данная схема будет иметь шестифазные пульсации (m=6) с амплитудой . Каждая из вторичных обмоток трансформатора будет проводить ток треть периода в обеих направлениях. Таким образом токи вторичных напряжений изменяются и намагничивание сердечника постоянным магнитным потоком отсутствует. Токи первичной обмотки повторяют действия вторичной с учетом коэффициента трансформации.

Рассмотрим более подробно показатели этой системы:

  • Действующее напряжение вторичной обмотки:

Поскольку амплитуда выпрямленного напряжения равна , а m=6 :

  • Коэффициент трансформации будет иметь вид:
  • Среднее значение выпрямленного тока: Id (допускаем что ток полностью сглажен)
  • Действующее значение тока во вторичной обмотке трансформатора:
  • Действующее значения тока первичной обмотки:
  • Мощность трансформатора:

  • Коэффициент пульсаций:
  • Средний ток диодов:
  • Наибольшее обратное напряжение на диоде:

Для каждого диода, как и в нулевой схеме, приложенное линейное напряжение . Но соответственно к выпрямленному напряжению Ud в этом случае:

Трехфазный мостовой выпрямитель — принцип работы и схемы

Главная

Новости

Опубликовано: 06.09.2018

4.2. Трехфазные однотактные выпрямительные 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:


Как работает трёхфазный диодный мост.

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.


Диодный мост. Принцип работы схемы.

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. Вот, взгляните на схему с 12 диодами:

Здесь трехфазный трансформатор содержит две трехфазные вторичные обмотки, причем одна из групп объединена в схему «треугольник», вторая — в «звезду». Количества витков в обмотках групп отличаются в 1,73 раза, что позволяет получить со «звезды» и с «треугольника» одинаковые величины напряжения.

В данном случае сдвиг фаз напряжений в этих двух группах вторичных обмоток относительно друг друга получается равен 30°. Поскольку выпрямители включены последовательно, то выходное напряжение суммируется, и на нагрузке частота пульсаций оказывается теперь в 12 раз большей по отношению к сетевой частоте, при этом уровень пульсаций получается меньшим.


Трехфазный диодный выпрямитель | Plexim

Принцип работы

Трехфазный диодный выпрямитель преобразует трехфазное переменное напряжение на входе в постоянное напряжение на выходе. Чтобы показать принцип работы схемы, индуктивности источника и нагрузки (L s и L d ) не учитываются для простоты. Напряжение постоянного тока делится на шесть сегментов в пределах одного периода основного источника, который соответствует различным комбинациям линейного напряжения источника (V LL ).В каждом сегменте есть минимальное и максимальное напряжение постоянного тока:

  • Минимальное напряжение постоянного тока: Если одно линейное напряжение равно нулю, то напряжение постоянного тока составляет минимум В постоянного тока = В LL · sin (60 °).
  • Максимальное напряжение постоянного тока: напряжение постоянного тока увеличивается до максимального значения В постоянного тока = В LL , где два линейных напряжения равны.

Между минимальным и максимальным напряжениями постоянного тока находится среднее напряжение постоянного тока, которое определяется выражением: V DC, av = V LL · 3 / pi.Пульсации постоянного напряжения возникают с частотой, в 6 раз превышающей частоту сети. Для шести интервалов знаки фазных токов (I a , I b , I c ) даются по формуле:

Фазовый интервал Знак фазных токов
0 ° <φ <60 ° (0, -1, 1)
60 ° <φ <120 ° (1, -1, 0)
120 ° <φ <180 ° (1, 0, -1)
180 ° <φ <240 ° (0, 1, -1)
240 ° <φ <300 ° (-0, 1, 0)
300 ° <φ <360 ° (-1, 0, 1)

Влияние индукторов

Как и в случае однофазного диодного выпрямителя, включение нагрузки (L d ) и индуктивности источника (L s ) приводит к интервалу коммутации тока между двумя парами диодов.Чем больше индуктивность источника, тем больше времени требуется для коммутации тока. Например, после фазового интервала 1 (0 ° <φ <60 °) ток коммутируется с пары диодов D 5 / D 6 на D 1 / D 6 . В течение этого интервала V ca остается равным нулю, поскольку D 1 и D 5 оба являются проводящими, что приводит к уменьшению постоянного напряжения. Падение постоянного напряжения пропорционально индуктивности источника, то есть ΔV out ~ L с.

Эксперименты

  • Измените индуктивность источника с 0 мкГн на 50 мкГн и наблюдайте увеличение интервала коммутации тока, а также падение напряжения нагрузки.
  • Убедитесь, что большая индуктивность нагрузки снижает пульсации постоянного напряжения.

Что такое трехфазный выпрямитель? — Трехфазный полуволновой, двухполупериодный и мостовой выпрямитель

Определение: Трехфазный выпрямитель — это устройство, которое выпрямляет входное переменное напряжение с помощью трехфазного трансформатора и трех диодов, подключенных к каждой из трех фаз вторичной обмотки трансформатора. обмотка.

Значение 3-фазного выпрямителя

Однофазный выпрямитель также выполняет выпрямление, т.е. преобразует источник переменного тока в источник постоянного тока, но для преобразования использует только однофазную вторичную обмотку трансформатора. А диоды подключены ко вторичной обмотке однофазного трансформатора.

Недостатком такой схемы является высокий коэффициент пульсации. В случае полуволнового выпрямителя коэффициент пульсаций составляет 1,21, а в случае двухполупериодного выпрямителя коэффициент пульсаций составляет 0,482. В обоих случаях нельзя пренебрегать значением коэффициента пульсации.В то время как в случае однополупериодного выпрямителя значение довольно велико, но и в случае двухполупериодного выпрямителя значение выпрямителя значительно больше.

Таким образом, в таких схемах нам нужна схема сглаживания, чтобы убрать эту рябь. Эти колебания представляют собой составляющие переменного тока в постоянном напряжении. Это называется пульсирующим постоянным напряжением. Если это пульсирующее напряжение постоянного тока используется в нескольких приложениях, это приведет к снижению производительности устройства. Таким образом, используется схема сглаживания, фильтр работает как схема сглаживания для выпрямительной системы.

Но после этого процесса сглаживания напряжение выпрямителя в какой-то момент падает до нуля. Следовательно, если вместо однофазного трансформатора мы используем трехфазный трансформатор, коэффициент пульсаций можно значительно снизить. Одним из значительных преимуществ трехфазного трансформатора является то, что выпрямленное напряжение не падает до нуля, даже если не используется сглаживающее устройство.

Трехфазный полуволновой выпрямитель

В трехфазном однополупериодном выпрямителе три диода подключены к каждой из трех фаз вторичной обмотки трансформатора.Три фазы вторичной обмотки соединены звездой, поэтому ее также называют вторичной обмоткой, соединенной звездой.

Анодный вывод диода подключен ко вторичной обмотке трансформатора. И три фазы трансформатора соединены вместе в общей точке, называемой нейтралью. Эта нейтральная точка обеспечивает отрицательный вывод нагрузки и заземлена.

Каждый диод проводит одну треть цикла переменного тока, а оставшиеся два диода остаются разомкнутыми.Выходное напряжение постоянного тока будет между пиковым значением напряжения питания и половиной напряжения питания.

Коэффициент пульсаций для трехфазного полуволнового выпрямителя вычисляется по уравнениям ниже.

Из приведенных выше расчетов видно, что коэффициент пульсации для трехфазного полуволнового выпрямителя составляет 0,17, то есть 17%. В однофазной половине с выпрямителем значение коэффициента пульсаций составляет 1,21, а в случае однофазного двухполупериодного выпрямителя — 0,482. Таким образом, очевидно, что значение коэффициента пульсаций у трехфазного выпрямителя намного меньше по сравнению с однофазным выпрямителем.

Кроме того, частота пульсаций в трехфазном выпрямителе очень высока. Таким образом, эту рябь можно легко отфильтровать. Частота пульсаций в случае трехфазных выпрямителей в три раза больше частоты питающей сети. Благодаря этому процесс сглаживания в случае трехфазного выпрямителя намного проще, чем у однофазного выпрямителя.

Трехфазный полноволновой выпрямитель

В трехфазном двухполупериодном выпрямителе используются шесть диодов. Его еще называют 6-диодным полуволновым выпрямителем.При этом каждый диод проводит 1/6 часть цикла переменного тока. Колебания выходного постоянного напряжения меньше в трехфазных двухполупериодных выпрямителях. Выходное напряжение колеблется между максимальным значением пикового напряжения, то есть Vsmax, и 86,6% максимального напряжения.

Преимущество трехфазных двухполупериодных выпрямителей в том, что выходное напряжение регулируется и не падает до нуля. Выходное напряжение поддерживается в пределах 86,6% от максимального напряжения и пикового значения напряжения.Таким образом, это кажется регулируемым.

Основной причиной столь низких колебаний выходного напряжения является использование большого количества диодов. Целесообразно использовать 6 диодов. Это связано с тем, что при использовании более 6 диодов стоимость схемы увеличивается. Более того, сложность схемы увеличивается, и никакого существенного увеличения регулирования выходного напряжения не будет.

3-фазный мостовой выпрямитель

Тип устройства в виде моста широко используется, потому что нет необходимости в промежуточном трансформаторе ответвления в мостовом выпрямителе.Преимущество использования мостового выпрямителя заключается в том, что ток нагрузки I dc в 0,95 раза больше пикового тока, протекающего через диод.

V dc примерно в 2,34 раза больше действующего значения переменного напряжения, проходящего через вторичную обмотку трансформатора в трехфазном полуприводном выпрямителе. Каждый диод в трехфазном мостовом выпрямителе пропускает только 1/3 тока, протекающего через нагрузку.

Таким образом, этот тип перемычки более предпочтителен в различных приложениях.

Применяются для преодоления недостатков однофазного выпрямителя.Мы уже обсуждали, что однофазные выпрямители обладают высоким коэффициентом пульсаций и большими колебаниями выходного постоянного тока. Чтобы преодолеть этот недостаток, появились трехфазные трансформаторы.

Выбор фильтрующих конденсаторов для трехфазных мостовых выпрямителей

Почти все автономные импульсные источники питания с выходной мощностью более нескольких киловатт используют трехфазный мостовой выпрямитель. Обычно он состоит из шестидиодного моста и конденсатора фильтра звена постоянного тока. Правильный выбор конденсатора фильтра очень важен, так как он влияет на коэффициент мощности, входные гармонические искажения и пульсации выходного напряжения.В соответствии с очень строгим европейским стандартом IEC 61000 3 12 для трехфазных устройств общее гармоническое искажение (THD) входного тока не должно превышать 48% в диапазоне входного тока от 16 A до 75 A RMS на фазу. Для устройств с меньшей мощностью, до 16 А на фазу, еще более строгий стандарт IEC 61000 3 2 ограничивает уровень искажений входного тока на 33,8% от THD. Оба значения верны для жесткой линии электропередачи, т.е. форма входного напряжения линии электропередачи должна быть практически неискаженной. Это наихудший сценарий для трехфазного выпрямителя с точки зрения гармонических искажений и коэффициента мощности.

Стандартный однофазный мостовой выпрямитель, работающий на чисто резистивной нагрузке, без фильтрующего конденсатора, демонстрирует идеальный 100% коэффициент мощности и нулевой коэффициент нелинейных искажений. Напротив, трехфазный мостовой выпрямитель с резистивной нагрузкой показывает только 95% коэффициента мощности и 30% THD. Конденсатор фильтра шины постоянного тока любой емкости дополнительно снижает коэффициент мощности и увеличивает THD. К сожалению, импульсный источник питания не может работать без конденсатора фильтра шины, поскольку для силового инвертора требуется источник постоянного напряжения с низким импедансом как для частоты переключения, так и для всех ее гармоник.Это необходимо как для эффективного преобразования энергии, так и для снижения кондуктивных выбросов в линию электропередачи.

На рис. 1 показан типичный фрагмент схемы инвертора большой мощности, состоящий из фильтра электромагнитных помех, за которым следуют трехфазный мостовой выпрямитель и полномостовой инвертор на БТИЗ. Конденсатор фильтра шины выпрямителя состоит из параллельно соединенных C1, C2, C3, C4 и C5. Конденсаторы C3 и C4 представляют собой демпфирующие конденсаторы, устанавливаемые непосредственно в модуле IGBT. Они защищают модули IGBT от опасных скачков напряжения во время отключения IGBT.Они имеют типичную емкость около 2 мкФ, очень низкий ESL и высокий номинальный ток пульсаций RMS. Конденсаторы C2 и C5 составляют резервуар энергии шины постоянного тока для преобразования энергии. Они испытывают высокий импульсный ток разряда дважды за период переключения. Этот ток имеет форму волны и амплитуду, в чем-то похожие на абсолютное значение выходного тока инвертора. Следовательно, общее значение C2 и C5 должно быть достаточно большим, чтобы избежать сильных высокочастотных пульсаций напряжения на шине. Кроме того, они должны выдерживать очень высокие среднеквадратичные пульсации тока.

С другой стороны, излишне большое значение C2 и C5 приводит к низкому коэффициенту мощности и неприемлемым THD входного тока линии. Катушки индуктивности L1, L2 и конденсатор C1 составляют симметричный фильтр нижних частот для подавления пульсаций напряжения на шине. Резисторы R1 и R2 гасят паразитные колебания на гармониках частоты коммутации. Как и C2 и C5, C1 также вносит свой вклад в общую емкость шины с точки зрения входного коэффициента мощности и THD.

Чтобы определить количественную связь между THD и характеристиками схемы, сначала давайте определим важный параметр M как:

Где F строка — частота линии питания в Гц, C bus — общая емкость шины в мкФ, В строка — входное среднеквадратичное напряжение между линиями в В переменного тока, это выходная мощность инвертора в Вт.Как правило, чем ниже M, тем ниже THD, но тем выше высокочастотные пульсации напряжения на конденсаторах шины. В таблице 1 показаны расчетные характеристики схемы в зависимости от M при типичной частоте коммутации силового инвертора 30 кГц. В этой таблице низкая частота означает шестикратную частоту линии, то есть 300 или 360 Гц. Высокая частота означает удвоение частоты коммутации инвертора, то есть 60 кГц. Оба типа пульсаций напряжения накладываются на среднее выпрямленное линейное напряжение. Таблица позволяет разработчику источника питания быстро и легко найти подходящие компоненты схемы, избегая сложных математических уравнений.

Смоделированные формы сигналов работы схемы при сетевом напряжении 208 В переменного тока, M = 40000 (THD = 33%) и M = 100000 (THD = 48%) показаны на рисунках. 2 и 3 соответственно. Спектр фазового входного тока содержит много нечетных гармоник линейной частоты, но только 5-я, 7-я и 11-я гармоники вносят заметный вклад в THD. Пятая гармоника всегда вносит наибольший вклад в THD во всех трехфазных мостовых выпрямителях.

Высокочастотные пульсации напряжения, индуцированные током инвертора, вызывают два отрицательных эффекта: кондуктивные дифференциальные электромагнитные помехи и высокий среднеквадратичный пульсирующий ток через конденсаторы шины C2 и C5.Следовательно, эти конденсаторы должны быть выбраны так, чтобы выдерживать этот ток. В то время как высокочастотное пульсирующее напряжение обратно пропорционально частоте коммутации инвертора, среднеквадратичный ток конденсатора шины не зависит от частоты коммутации; однако это зависит от используемой топологии силового инвертора.

Силовой инвертор, работающий вместе с трехфазным мостовым выпрямителем, испытывает очень сильное изменение напряжения шины постоянного тока из-за наложения пульсаций напряжения низкой и высокой частоты.Например, если источник питания работает от промышленной трехфазной линии питания 208 В переменного тока ± 10% 60 Гц при максимально допустимом THD = 48%, мгновенное напряжение на шине может варьироваться от 220 В до 320 В во время работы. Столь широкий диапазон напряжения на шине отрицательно сказывается на работе силового инвертора. Почти все практически используемые полные мостовые схемы инвертора не могут генерировать пиковое выходное напряжение переменного тока инвертора (также известное как выходное напряжение источника питания, отраженное в первичную обмотку силового трансформатора) выше, чем напряжение на шине.По этой причине пиковое выходное напряжение инвертора следует выбирать ниже минимально возможного мгновенного напряжения на шине. Это приводит к значительному увеличению выходной мощности инвертора и пикового входного тока для поддержания требуемого уровня выходной мощности. Это, в свою очередь, приводит к снижению эффективности преобразования мощности и повышению напряжения пульсации высокочастотной шины.

Тем не менее, существуют две известные топологии полностью мостовых инверторов с понижающим / повышающим преобразователем, которые лишены этого недостатка. Первый — это относительно хорошо известный инвертор LLC, а второй — менее известный инвертор CLC.Оба могут обеспечивать пиковое выходное напряжение переменного тока выше, чем напряжение на шине, и оба используют регулировку частоты. Инвертор CLC показывает намного меньшие потери мощности переключения и более низкие высокочастотные электромагнитные помехи, чем инвертор LLC; однако он содержит дополнительный демпфирующий конденсатор на каждом IGBT в мосте.

Данные о высокочастотных пульсациях напряжения в таблице выше рассчитаны для топологии инвертора LLC или CLC. Выбранное пиковое выходное напряжение инвертора равно среднему напряжению шины постоянного тока при номинальном линейном напряжении.Это означает, что оно больше минимально возможного напряжения на шине, но ниже самого высокого. Разумный практический выбор компонентов для инвертора мощностью 25 кВт, работающего от сетевого напряжения 208 В переменного тока, составляет 230 мкФ 500 В для C1, C2, C5 (ECI UL30 или аналогичный тип), 47 мкГн 100 А для L2, L2, 4,7–10 Вт для R1, R2. В этом примере M = 100000 при полной выходной мощности. В этих условиях уровень кондуктивных электромагнитных помех соответствует всем международным промышленным требованиям даже при использовании простого одноступенчатого входного фильтра электромагнитных помех, подобного показанному на рис.1.

ССЫЛКИ

  1. Международный стандарт CEI / IEC 61000-3-12: 2004

  2. А. Соколов «Преобразователь постоянного тока в постоянный ток мощностью 100 кВт с резонансным π-фильтром». Power Electronic Technology, январь 2009 г., стр. 18 21.

Принципиальная схема, типы, работа и применение

Схема выпрямителя используется для преобразования переменного (переменного тока) в постоянный (постоянный ток). Выпрямители в основном подразделяются на три типа: полуволновые, двухполупериодные и мостовые выпрямители.Основная функция всех этих выпрямителей такая же, как преобразование тока, но они неэффективно преобразовывают ток из переменного в постоянный. Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением и мостовой выпрямитель эффективно преобразуют. Схема мостового выпрямителя — обычная часть электронных источников питания. Многие электронные схемы требуют выпрямленного источника питания постоянного тока для питания различных основных электронных компонентов от доступной сети переменного тока. Мы можем найти этот выпрямитель в широком спектре электронных устройств питания переменного тока, таких как бытовая техника, контроллеры двигателей, процессы модуляции, сварочные аппараты и т. Д.В этой статье обсуждается обзор мостового выпрямителя и его работа.

Что такое мостовой выпрямитель?

Мостовой выпрямитель — это преобразователь переменного тока в постоянный (DC), который выпрямляет входной переменный ток сети в выход постоянного тока. Мостовые выпрямители широко используются в источниках питания, которые обеспечивают необходимое постоянное напряжение для электронных компонентов или устройств. Они могут быть сконструированы с четырьмя или более диодами или любыми другими управляемыми твердотельными переключателями.

Мостовой выпрямитель

В зависимости от требований тока нагрузки выбирается соответствующий мостовой выпрямитель.Номинальные характеристики и характеристики компонентов, напряжение пробоя, диапазоны температур, номинальный переходный ток, номинальный прямой ток, требования к установке и другие факторы принимаются во внимание при выборе источника питания выпрямителя для соответствующей области применения электронной схемы.

Конструкция

Конструкция мостового выпрямителя показана ниже. Эта схема может быть сконструирована с четырьмя диодами, а именно D1, D2, D3 и D4, а также нагрузочным резистором (RL). Подключение этих диодов может быть выполнено по схеме с обратной связью для эффективного преобразования переменного (переменного тока) в постоянный (постоянный ток).Основное преимущество такой конструкции — отсутствие эксклюзивного трансформатора с центральным отводом. Таким образом, размер, как и стоимость, уменьшится.

Как только входной сигнал подается на две клеммы, такие как A и B, сигнал постоянного тока может быть получен через RL. Здесь нагрузочный резистор подключен между двумя выводами, такими как C и D. Расположение двух диодов может быть выполнено таким образом, что электричество будет проводиться двумя диодами в течение каждого полупериода. Пары диодов, такие как D1 и D3, будут проводить электрический ток в течение положительного полупериода.Точно так же диоды D2 и D4 будут проводить электрический ток в течение отрицательного полупериода.

Схема мостового выпрямителя

Основным преимуществом мостового выпрямителя является то, что он дает почти вдвое большее выходное напряжение, чем в случае двухполупериодного выпрямителя, использующего трансформатор с центральным отводом. Но этой схеме не нужен трансформатор с центральным отводом, поэтому она напоминает недорогой выпрямитель.

Схема мостового выпрямителя состоит из различных ступеней устройств, таких как трансформатор, диодный мост, фильтрация и регуляторы.Как правило, комбинация всех этих блоков называется регулируемым источником постоянного тока, питающим различные электронные устройства.

Первый каскад схемы — это трансформатор понижающего типа, который изменяет амплитуду входного напряжения. В большинстве электронных проектов используется трансформатор 230/12 В для понижения напряжения сети переменного тока с 230 В до 12 В переменного тока. Схема мостового выпрямителя

Следующим этапом является диодно-мостовой выпрямитель, в котором используются четыре или более диодов в зависимости от типа мостового выпрямителя.При выборе конкретного диода или любого другого переключающего устройства для соответствующего выпрямителя необходимо учитывать некоторые особенности устройства, такие как пиковое обратное напряжение (PIV), прямой ток If, номинальное напряжение и т. Д. Оно отвечает за создание однонаправленного или постоянного тока на нагрузке путем проведения набор диодов для каждого полупериода входного сигнала.

Так как выход после выпрямителя с диодным мостом имеет пульсирующий характер, и для его создания как чистого постоянного тока необходима фильтрация. Фильтрация обычно выполняется с одним или несколькими конденсаторами, подключенными к нагрузке, как вы можете видеть на рисунке ниже, где выполняется сглаживание волны.Этот номинал конденсатора также зависит от выходного напряжения.

Последней ступенью этого стабилизированного источника постоянного тока является регулятор напряжения, который поддерживает выходное напряжение на постоянном уровне. Предположим, микроконтроллер работает при 5 В постоянного тока, но выход после мостового выпрямителя составляет около 16 В, поэтому для снижения этого напряжения и поддержания постоянного уровня — независимо от изменений напряжения на входе — необходим регулятор напряжения.

Работа мостового выпрямителя

Как мы обсуждали выше, однофазный мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов, и эта конфигурация подключается через нагрузку.Чтобы понять принцип работы мостового выпрямителя, мы должны рассмотреть приведенную ниже схему в демонстрационных целях.

Во время положительного полупериода входных диодов переменного тока D1 и D2 смещены в прямом направлении, а D3 и D4 — в обратном. Когда напряжение, превышающее пороговый уровень диодов D1 и D2, начинает проводить — через него начинает течь ток нагрузки, как показано на пути красной линии на диаграмме ниже.

Работа схемы

Во время отрицательного полупериода входного сигнала переменного тока диоды D3 и D4 смещены в прямом направлении, а D1 и D2 — в обратном направлении.Ток нагрузки начинает течь через диоды D3 и D4, когда эти диоды начинают проводить, как показано на рисунке.

Мы можем заметить, что в обоих случаях направление тока нагрузки одинаково, то есть вверх-вниз, как показано на рисунке — так однонаправлено, что означает постоянный ток. Таким образом, с помощью мостового выпрямителя входной переменный ток преобразуется в постоянный. Выходной сигнал на нагрузке с этим мостовым выпрямителем имеет пульсирующий характер, но для получения чистого постоянного тока требуется дополнительный фильтр, такой как конденсатор.Такая же операция применима для разных мостовых выпрямителей, но в случае управляемых выпрямителей срабатывание тиристоров необходимо для подачи тока на нагрузку.

Типы мостовых выпрямителей

Двухфазные выпрямители подразделяются на несколько типов в зависимости от следующих факторов: типа источника питания, возможностей управления, конфигураций промежуточных цепей и т. Д. Мостовые выпрямители в основном подразделяются на однофазные и трехфазные. Оба эти типа далее подразделяются на неуправляемые, полууправляемые и полностью управляемые выпрямители.Некоторые из этих типов выпрямителей описаны ниже.

Однофазные и трехфазные выпрямители

Тип питания, то есть однофазное или трехфазное питание, определяет эти выпрямители. Однофазный мостовой выпрямитель состоит из четырех диодов для преобразования переменного тока в постоянный, тогда как трехфазный выпрямитель использует шесть диодов, как показано на рисунке. Это могут быть неуправляемые или управляемые выпрямители, в зависимости от компонентов схемы, таких как диоды, тиристоры и т. Д.Однофазные и трехфазные выпрямители

Неуправляемые мостовые выпрямители

В этом мостовом выпрямителе используются диоды для выпрямления входа, как показано на рисунке. Поскольку диод — это однонаправленное устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении. Такая конфигурация диодов в выпрямителе не позволяет мощности изменяться в зависимости от требований к нагрузке. Таким образом, этот тип выпрямителя используется в постоянных или фиксированных источниках питания.

Неуправляемые мостовые выпрямители

Управляемые мостовые выпрямители

В этом типе выпрямителя, преобразователя переменного / постоянного тока или выпрямителя — вместо неуправляемых диодов используются управляемые твердотельные устройства, такие как тиристоры, полевые МОП-транзисторы, IGBT и т. Д.используются для изменения выходной мощности при разных напряжениях. Посредством срабатывания этих устройств в различные моменты времени выходная мощность на нагрузке изменяется соответствующим образом.

Управляемый мостовой выпрямитель

Мостовой выпрямитель IC

Мостовой выпрямитель, такой как конфигурация выводов IC RB-156, обсуждается ниже.

Контакт-1 (фаза / линия): это входной контакт переменного тока, где можно подключить фазный провод от источника переменного тока к этому фазовому контакту.

Контакт-2 (нейтраль): Это контакт входа переменного тока, на котором можно подключить нейтральный провод от источника переменного тока к этому нейтральному контакту.

Контакт-3 (положительный): это выходной контакт постоянного тока, на котором положительное напряжение постоянного тока выпрямителя получается с этого положительного контакта.

Контакт-4 (отрицательный / заземляющий): это выходной контакт постоянного тока, на котором напряжение заземления выпрямителя получается из этого отрицательного вывода.

Технические характеристики

Подкатегории этого мостового выпрямителя RB-15 варьируются от RB15 до RB158. Из этих выпрямителей наиболее часто используется RB156. Технические характеристики мостового выпрямителя РБ-156 включают следующее.

  • Выходной постоянный ток составляет 1,5 А
  • Максимальное пиковое обратное напряжение составляет 800 В
  • Выходное напряжение: (√2 × VRMS) — 2 В
  • Максимальное входное напряжение составляет 560 В
  • Падение напряжения для каждого моста составляет 1V @ 1A
  • Импульсный ток составляет 50A

RB-156 — наиболее часто используемый компактный, недорогой однофазный мостовой выпрямитель. Эта ИС имеет самое высокое напряжение переменного тока i / p, например 560 В, поэтому ее можно использовать для однофазной сети питания во всех странах.Максимальный постоянный ток этого выпрямителя — 1,5 А. Эта микросхема — лучший выбор в проектах для преобразования переменного тока в постоянный и обеспечивает до 1,5 А.

Характеристики мостового выпрямителя

Характеристики мостового выпрямителя включают следующие:

  • Коэффициент пульсаций
  • Пиковое обратное напряжение (PIV)
  • КПД
Коэффициент пульсаций

Измерение плавности выходного сигнала постоянного тока с использованием коэффициента: называется фактором пульсации.Здесь плавный сигнал постоянного тока можно рассматривать как сигнал постоянного тока o / p, включающий небольшое количество пульсаций, тогда как сигнал постоянного тока с высокой пульсацией можно рассматривать как сигнал постоянного тока с высокой частотой, включающий высокие пульсации. Математически его можно определить как долю пульсационного напряжения и чистого постоянного напряжения.

Для мостового выпрямителя коэффициент пульсаций может быть задан как

Γ = √ (Vrms2 / VDC) -1

Значение коэффициента пульсаций мостового выпрямителя составляет 0,48

PIV (пиковое обратное напряжение)

Пиковое значение обратное напряжение или PIV может быть определено как наивысшее значение напряжения, которое исходит от диода, когда он подключен в состоянии обратного смещения в течение отрицательного полупериода.Мостовая схема включает четыре диода типа D1, D2, D3 и D4.

В положительном полупериоде два диода, такие как D1 и D3, находятся в проводящем положении, тогда как оба диода D2 и D4 находятся в непроводящем положении. Аналогично, в отрицательном полупериоде диоды, подобные D2 и D4, находятся в проводящем положении, тогда как диоды, подобные D1 и D3, находятся в непроводящем положении.

КПД

КПД выпрямителя в основном определяет, насколько эффективно выпрямитель преобразует переменный ток (переменный ток) в постоянный (постоянный ток).КПД выпрямителя можно определить как; это соотношение мощности постоянного тока и мощности переменного тока. Максимальный КПД мостового выпрямителя составляет 81,2%.

η = DC o / p Power / AC i / p Power

Форма волны мостового выпрямителя

Из принципиальной схемы мостового выпрямителя мы можем сделать вывод, что ток через нагрузочный резистор одинаков на положительной и отрицательной половине циклы. Полярность сигнала постоянного тока o / p может быть либо полностью положительной, либо отрицательной.В данном случае это абсолютно положительно. Когда направление диода меняется на противоположное, может быть достигнуто полное отрицательное напряжение постоянного тока.

Таким образом, этот выпрямитель позволяет протекать ток в течение как положительных, так и отрицательных циклов переменного тока i / p. Формы выходных сигналов мостового выпрямителя показаны ниже.

Почему он называется мостовым выпрямителем?

По сравнению с другими выпрямителями, это наиболее эффективный тип выпрямительной схемы. Это тип двухполупериодного выпрямителя, как следует из названия, в этом выпрямителе используются четыре диода, которые соединены в виде моста.Поэтому такой выпрямитель называется мостовым выпрямителем.

Почему мы используем 4 диода в мостовом выпрямителе?

В мостовом выпрямителе четыре диода используются для создания схемы, которая обеспечивает двухполупериодное выпрямление без использования трансформатора с центральным отводом. Этот выпрямитель в основном используется для обеспечения двухполупериодного выпрямления в большинстве приложений.

Расположение четырех диодов может быть выполнено в замкнутом контуре для эффективного преобразования переменного тока в постоянный. Основным преимуществом такой схемы является отсутствие трансформатора с центральным отводом, поэтому размер и стоимость будут уменьшены.

Преимущества

К преимуществам мостового выпрямителя можно отнести следующее.

  • Эффективность выпрямления двухполупериодного выпрямителя вдвое выше, чем у однополупериодного выпрямителя.
  • Более высокое выходное напряжение, более высокая выходная мощность и более высокий коэффициент использования трансформатора в случае двухполупериодного выпрямителя.
  • Пульсации напряжения низкие и более высокие частоты, в случае двухполупериодного выпрямителя требуется простая схема фильтрации
  • Во вторичной обмотке трансформатора не требуется центральный отвод, поэтому в случае мостового выпрямителя требуется более простой трансформатор .Если повышение или понижение напряжения не требуется, можно даже отказаться от трансформатора.
  • Для заданной выходной мощности в случае мостового выпрямителя можно использовать силовой трансформатор меньшего размера, поскольку ток как в первичной, так и во вторичной обмотке трансформатора питания протекает в течение всего цикла переменного тока.
  • Эффективность выпрямления вдвое больше по сравнению с однополупериодным выпрямителем
  • Использует простые схемы фильтрации для высокой частоты и низкого напряжения пульсаций
  • TUF выше по сравнению с выпрямителем с центральным отводом
  • Трансформатор с центральным отводом не требуется

Недостатки

К недостаткам мостового выпрямителя можно отнести следующее.

  • Требуется четыре диода.
  • Использование двух дополнительных диодов вызывает дополнительное падение напряжения, что снижает выходное напряжение.
  • Для этого выпрямителя требуется четыре диода, поэтому стоимость выпрямителя будет высокой.
  • Схема не подходит, если необходимо выпрямить небольшое напряжение, потому что соединение двух диодов может быть выполнено последовательно и обеспечивает двойное падение напряжения из-за их внутреннего сопротивления.
  • Эти схемы очень сложные.
  • По сравнению с выпрямителем с центральным отводом, мостовой выпрямитель имеет большие потери мощности.

Приложение — преобразование переменного тока в постоянный с помощью мостового выпрямителя

Регулируемый источник постоянного тока часто требуется для многих электронных приложений. Один из самых надежных и удобных способов — преобразовать имеющийся источник питания переменного тока в источник постоянного тока. Это преобразование сигнала переменного тока в сигнал постоянного тока выполняется с помощью выпрямителя, который представляет собой систему диодов. Это может быть однополупериодный выпрямитель, который выпрямляет только половину сигнала переменного тока, или двухполупериодный выпрямитель, выпрямляющий оба цикла сигнала переменного тока.Двухполупериодный выпрямитель может быть выпрямителем с центральным отводом, состоящим из двух диодов, или мостовым выпрямителем, состоящим из 4 диодов.

Здесь демонстрируется мостовой выпрямитель. Устройство состоит из 4 диодов, расположенных таким образом, что аноды двух соседних диодов соединены для обеспечения положительного питания на выходе, а катоды двух других соседних диодов подключены для подачи отрицательного питания на выход. Анод и катод двух других соседних диодов подключены к плюсу источника переменного тока, тогда как анод и катод двух других соседних диодов подключены к минусу источника переменного тока.Таким образом, 4 диода расположены в виде моста, так что в каждом полупериоде два чередующихся диода проводят ток, создавая постоянное напряжение с отталкиванием.

Данная схема состоит из мостового выпрямителя, нерегулируемый выход постоянного тока которого подается на электролитический конденсатор через токоограничивающий резистор. Напряжение на конденсаторе контролируется с помощью вольтметра и продолжает увеличиваться по мере заряда конденсатора, пока не будет достигнут предел напряжения. Когда нагрузка подключается к конденсатору, конденсатор разряжается, обеспечивая необходимый входной ток для нагрузки.В этом случае в качестве нагрузки подключается лампа.

A Регулируемый источник питания постоянного тока

Регулируемый источник питания постоянного тока состоит из следующих компонентов:

  • Понижающий трансформатор для преобразования переменного тока высокого напряжения в переменный ток низкого напряжения.
  • Мостовой выпрямитель для преобразования переменного тока в пульсирующий постоянный ток.
  • Схема фильтра, состоящая из конденсатора для удаления пульсаций переменного тока.
  • Регулятор IC 7805 для получения регулируемого постоянного напряжения 5 В.

Понижающий трансформатор преобразует сетевое питание переменного тока 230 В в 12 В переменного тока.Это 12 В переменного тока подается на схему мостового выпрямителя, так что чередующиеся диоды проводят каждый полупериод, создавая пульсирующее напряжение постоянного тока, состоящее из пульсаций переменного тока. Конденсатор, подключенный к выходу, позволяет сигналу переменного тока проходить через него и блокирует сигнал постоянного тока, тем самым действуя как фильтр верхних частот. Таким образом, выходной сигнал через конденсатор представляет собой нерегулируемый фильтрованный сигнал постоянного тока. Этот выход может использоваться для управления электрическими компонентами, такими как реле, двигатели и т. Д. Регулятор IC 7805 подключен к выходу фильтра.Он дает постоянный регулируемый выход 5 В, который можно использовать для ввода многих электронных схем и устройств, таких как транзисторы, микроконтроллеры и т. Д. Здесь 5 В используется для смещения светодиода через резистор.

Это все о теории мостового выпрямителя, его типах, схемах и принципах работы. Мы надеемся, что этот полезный материал по этой теме будет полезен при разработке студентами электронных или электрических проектов, а также при наблюдении за различными электронными устройствами или приборами.Благодарим вас за внимание и сосредоточенность на этой статье. И поэтому, пожалуйста, напишите нам для выбора требуемых характеристик компонентов в этом мостовом выпрямителе для вашего приложения и для любых других технических рекомендаций.

Теперь мы надеемся, что вы получили представление о концепции мостового выпрямителя и его применениях, если какие-либо дополнительные вопросы по этой теме или концепции электрических и электронных проектов оставьте комментарии в разделе ниже.

Фото:

Тиристорная силовая электроника, 7 тиристорных трехфазных выпрямителей / инверторов

% PDF-1.4
%
1 0 obj> поток
application / pdfТиристорная силовая электроника, 7 тиристорный трехфазный выпрямитель / инвертор

  • Festo Didactic
  • PDFCreator 2.3.0.1032016-04-12T09: 42: 45-04: 002016-04-12T09: 42: 45-04: 00Festo Didactic

    конечный поток
    эндобдж
    2 0 obj> / Parent 8 0 R / Rotate 0 / MediaBox [0 0 595 842] / TrimBox [0 36.105896 594.959961 806.054077] >>
    эндобдж
    3 0 obj> поток
    xZ͎ #

    Трехфазные полноволновые мосты в сборе

    Номер Имя
    S3BR05 Стандартное восстановление, монтаж на печатной плате 3-фазный полноволновой мостовой выпрямитель в сборе
    S3BR05F Быстрое восстановление, монтаж на печатной плате сборки трехфазного полноволнового мостового выпрямителя
    S3BR05FF Сверхбыстрое восстановление, монтаж на печатной плате 3-фазный полноволновой мостовой выпрямитель в сборе
    S3BR1 Стандартное восстановление, монтаж на печатной плате 3-фазный полноволновой мостовой выпрямитель в сборе
    S3BR10 Стандартное восстановление, монтаж на печатной плате 3-фазный полноволновой мостовой выпрямитель в сборе
    S3BR10F Быстрое восстановление, монтаж на печатной плате сборки трехфазного полноволнового мостового выпрямителя
    S3BR10FF Сверхбыстрое восстановление, монтаж на печатной плате 3-фазный полноволновой мостовой выпрямитель в сборе
    S3BR15 Стандартное восстановление, монтаж на печатной плате 3-фазный полноволновой мостовой выпрямитель в сборе
    S3BR15FF Сверхбыстрое восстановление, монтаж на печатной плате 3-фазный полноволновой мостовой выпрямитель в сборе
    S3BR1F Быстрое восстановление, монтаж на печатной плате сборки трехфазного полноволнового мостового выпрямителя
    S3BR2 Стандартное восстановление, монтаж на печатной плате 3-фазный полноволновой мостовой выпрямитель в сборе
    S3BR20 Стандартное восстановление, монтаж на печатной плате 3-фазный полноволновой мостовой выпрямитель в сборе
    S3BR25 Стандартное восстановление, монтаж на печатной плате 3-фазный полноволновой мостовой выпрямитель в сборе
    S3BR25F Быстрое восстановление, монтаж на печатной плате сборки трехфазного полноволнового мостового выпрямителя
    S3BR2F Быстрое восстановление, монтаж на печатной плате сборки трехфазного полноволнового мостового выпрямителя
    S3BR30 Стандартное восстановление, монтаж на печатной плате 3-фазный полноволновой мостовой выпрямитель в сборе
    S3BR4 Стандартное восстановление, монтаж на печатной плате 3-фазный полноволновой мостовой выпрямитель в сборе
    S3BR4F Быстрое восстановление, монтаж на печатной плате сборки трехфазного полноволнового мостового выпрямителя
    S3BR6 Стандартное восстановление, монтаж на печатной плате 3-фазный полноволновой мостовой выпрямитель в сборе
    S3BR6F Быстрое восстановление, монтаж на печатной плате сборки трехфазного полноволнового мостового выпрямителя
    S3BR8 Стандартное восстановление, монтаж на печатной плате 3-фазный полноволновой мостовой выпрямитель в сборе
    S3BR8F Быстрое восстановление, монтаж на печатной плате сборки трехфазного полноволнового мостового выпрямителя
    SC3AS05 Стандартное восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3AS05F Быстрое восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3AS05FF Сверхбыстрое восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3AS1 Стандартное восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3AS10FF Сверхбыстрое восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3AS15FF Сверхбыстрое восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3AS1F Быстрое восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3AS2 Стандартное восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3AS2F Быстрое восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3AS4 Стандартное восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3AS4F Быстрое восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3AS6 Стандартное восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BA05 Среднетоковые трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки со стандартным восстановлением
    SC3BA05F Быстрое восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BA05FF Сверхбыстрое восстановление, среднетоковые трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BA1 Среднетоковые трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки со стандартным восстановлением
    SC3BA10FF Сверхбыстрое восстановление, среднетоковые трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BA15FF Сверхбыстрое восстановление, среднетоковые трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BA1F Среднетоковые трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки с быстрым восстановлением
    SC3BA2 Среднетоковые трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки со стандартным восстановлением
    SC3BA2F Среднетоковые трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки с быстрым восстановлением
    SC3BA4 Среднетоковые трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки со стандартным восстановлением
    SC3BA4F Среднетоковые трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки с быстрым восстановлением
    SC3BA6 Среднетоковые трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки со стандартным восстановлением
    SC3BH05 Стандартное восстановление, слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BH05F Слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки с быстрым восстановлением
    SC3BH05FF Сверхбыстрое восстановление, слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3Bh2 Стандартное восстановление, слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3Bh20FF Сверхбыстрое восстановление, слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3Bh25FF Сверхбыстрое восстановление, слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3Bh2F Слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки с быстрым восстановлением
    SC3Bh3 Стандартное восстановление, слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3Bh3F Слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки с быстрым восстановлением
    SC3Bh5 Стандартное восстановление, слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3Bh5F Слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки с быстрым восстановлением
    SC3BH6 Стандартное восстановление, слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BJ05 Стандартное восстановление, слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BJ05F Слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки с быстрым восстановлением
    SC3BJ05FF Сверхбыстрое восстановление, слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BJ1 Стандартное восстановление, слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BJ10FF Сверхбыстрое восстановление, слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BJ15FF Сверхбыстрое восстановление, слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BJ1F Слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки с быстрым восстановлением
    SC3BJ2 Стандартное восстановление, слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BJ2F Слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки с быстрым восстановлением
    SC3BJ4 Стандартное восстановление, слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BJ4F Слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки с быстрым восстановлением
    SC3BJ6 Стандартное восстановление, слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BJ6F Слаботочные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки с быстрым восстановлением
    SC3BK05 Стандартное восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BK05F Быстрое восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BK05FF Сверхбыстрое восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BK1 Стандартное восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BK10FF Сверхбыстрое восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BK15FF Сверхбыстрое восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BK1F Быстрое восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BK2 Стандартное восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BK2F Быстрое восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BK4 Стандартное восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BK4F Быстрое восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC3BK6 Стандартное восстановление, сильноточные трехфазные полноволновые мостовые выпрямительные сборки
    SC6BA2 Трехфазные полноволновые мостовые выпрямители со стандартным восстановлением
    SC6BA4 Трехфазные полноволновые мостовые выпрямители со стандартным восстановлением
    SC6BA6 Трехфазные полноволновые мостовые выпрямители со стандартным восстановлением
    SC6BA8 Трехфазные полноволновые мостовые выпрямители со стандартным восстановлением
    НАБОР111403 Трехфазный полноволновой мостовой выпрямитель с высокой плотностью тока и высоким током
    НАБОР111404 Трехфазный полноволновой мостовой выпрямитель с высокой плотностью тока и высоким током
    НАБОР111411 Трехфазный полноволновой мостовой выпрямитель с высокой плотностью тока и высоким током
    НАБОР111412 Трехфазный полноволновой мостовой выпрямитель с высокой плотностью тока и высоким током
    НАБОР111419 Трехфазный полноволновой мостовой выпрямитель с высокой плотностью тока и высоким током

    Трехфазные выпрямители — Техническая информация — Новости

    Трехфазные выпрямители

    Однофазные выпрямители обычно используются в источниках питания для бытовой техники.Однако для большинства промышленных и мощных применений схемы трехфазного выпрямителя являются нормой. Как и однофазные выпрямители, трехфазные выпрямители могут иметь форму полуволновой схемы, двухполупериодной схемы с использованием трансформатора с центральным отводом или двухполупериодной мостовой схемы.

    Тиристоры обычно используются вместо диодов для создания схемы, которая может регулировать выходное напряжение. Многие устройства, обеспечивающие постоянный ток, фактически генерируют трехфазный переменный ток. Например, автомобильный генератор содержит шесть диодов, которые работают как двухполупериодный выпрямитель для зарядки аккумулятора.

    Трехфазная полуволновая схема

    Управляемая трехфазная полуволновая схема выпрямителя с тиристорами в качестве переключающих элементов без учета индуктивности питания

    Неуправляемая трехфазная полуволновая схема средней точки требует трех диодов, по одному к каждой фазе. Это простейший тип трехфазного выпрямителя, но он страдает от относительно высоких гармонических искажений как на соединениях переменного, так и на постоянном токе. Считается, что этот тип выпрямителя имеет количество импульсов, равное трем, поскольку выходное напряжение на стороне постоянного тока содержит три отдельных импульса на цикл частоты сети:

    Пиковые значения этого трехимпульсного напряжения постоянного тока вычисляются. из среднеквадратичного значения {\ displaystyle V _ {\ mathrm {LN}}} входного фазного напряжения (напряжение между фазой и нейтралью, 120 В в Северной Америке, 230 В в Европе при работе от сети): {\ displaystyle V _ {\ mathrm { пик}} = {\ sqrt {2}} \ cdot V _ {\ mathrm {LN}}}.Среднее выходное напряжение холостого хода получается из интеграла под графиком положительной полуволны с длительностью периода (от 30 ° до 150 °):

    Трехфазная двухполупериодная схема с использованием трансформатора с центральным отводом

    Управляемая трехфазная двухполупериодная схема выпрямителя с использованием тиристоров в качестве переключающих элементов, с трансформатором с центральным отводом, без учета индуктивности питания

    Если питание переменного тока подается через трансформатор с центральным ответвлением, схема выпрямителя с улучшенным могут быть получены гармонические характеристики.Для этого выпрямителя теперь требуется шесть диодов, по одному на каждом конце каждой вторичной обмотки трансформатора. Эта схема имеет шесть импульсов и, по сути, может рассматриваться как шестифазная полуволновая схема.

    До того, как стали доступны твердотельные устройства, полуволновая схема и двухполупериодная схема с использованием трансформатора с центральным отводом очень широко использовались в промышленных выпрямителях с ртутно-дуговыми клапанами. [4] Это произошло потому, что три или шесть входов источника питания переменного тока можно было подавать на соответствующее количество анодных электродов на одном резервуаре с общим катодом.

    С появлением диодов и тиристоров эти схемы стали менее популярными, а трехфазная мостовая схема стала наиболее распространенной схемой.

    Трехфазный мостовой выпрямитель неуправляемый

    Автомобильный генератор в разобранном виде с шестью диодами, составляющими двухполупериодный трехфазный мостовой выпрямитель.

    Для неуправляемого трехфазного мостового выпрямителя используется шесть диодов, и схема снова имеет количество импульсов шесть. По этой причине его также часто называют шестипульсным мостом.В упрощенном виде схему B6 можно рассматривать как последовательное соединение двух трехпульсных центральных цепей.

    Для применений с низким энергопотреблением двойные диоды, соединенные последовательно, с анодом первого диода, соединенным с катодом второго, изготавливаются как единый компонент для этой цели. У некоторых имеющихся в продаже двойных диодов есть все четыре клеммы, поэтому пользователь может настроить их для использования с однофазным разделенным питанием, полумостом или трехфазным выпрямителем.

    Для приложений с более высокой мощностью обычно используется одно дискретное устройство для каждого из шести плеч моста.Для самых высоких мощностей каждое плечо моста может состоять из десятков или сотен отдельных устройств, подключенных параллельно (где требуется очень высокий ток, например, при плавке алюминия) или последовательно (где необходимы очень высокие напряжения, например, в высоковольтная передача электроэнергии постоянного тока).

    Управляемая трехфазная двухполупериодная мостовая схема выпрямителя (B6C) с использованием тиристоров в качестве переключающих элементов без учета индуктивности питания

    Пульсирующее напряжение постоянного тока возникает из-за разницы мгновенных положительных и отрицательных фазных напряжений {\ displaystyle V_ { \ mathrm {LN}}}, сдвинутый по фазе на 30 °:

    Идеальное среднее выходное напряжение без нагрузки цепи B6 получается из интеграла под графиком импульса напряжения постоянного тока с длительностью периода ( от 60 ° до 120 °) с пиковым значением {\ displaystyle {\ hat {v}} _ {\ mathrm {DC}} = {\ sqrt {3}} \ cdot V _ {\ mathrm {peak}}}:

    Трехфазный вход переменного тока, полуволна и двухполупериодный выпрямленный выходной сигнал постоянного тока

    Если трехфазный мостовой выпрямитель работает симметрично (как положительное и отрицательное напряжение питания), центральная точка выпрямителя на выходе сторона (или так называемый изолированный опорный потенциал) напротив центральной точки транс бывший (или нейтральный проводник) имеет разность потенциалов в виде треугольного синфазного напряжения.По этой причине два центра никогда не должны быть соединены друг с другом, иначе могут протекать токи короткого замыкания. Таким образом, заземление трехфазного мостового выпрямителя при симметричном режиме работы развязано от нейтрального проводника или заземления сетевого напряжения. При питании от трансформатора возможно заземление центральной точки моста при условии, что вторичная обмотка трансформатора электрически изолирована от напряжения сети и точка звезды вторичной обмотки не находится на земле.Однако в этом случае (пренебрежимо малые) токи утечки протекают по обмоткам трансформатора.

    Синфазное напряжение формируется из соответствующих средних значений разницы между положительным и отрицательным фазными напряжениями, которые образуют пульсирующее напряжение постоянного тока. Пиковое значение дельта-напряжения составляет пикового значения фазного входного напряжения и рассчитывается с минус половиной напряжения постоянного тока при 60 ° периода:

    Среднеквадратичное значение синфазного напряжения рассчитывается из форм-фактор для треугольных колебаний:

    • Если схема работает асимметрично (как простое напряжение питания только с одним положительным полюсом), как положительный, так и отрицательный полюса (или изолированный опорный потенциал) пульсируют напротив центра (или земли ) входного напряжения аналогично положительной и отрицательной осциллограммам фазных напряжений.Однако разница в фазных напряжениях приводит к шестиимпульсному постоянному напряжению (в течение периода). Строгое отделение центра трансформатора от отрицательного полюса (в противном случае будут протекать токи короткого замыкания) или возможное заземление отрицательного полюса при питании от изолирующего трансформатора применимы, соответственно, к симметричной работе.
    Трехфазный мостовой выпрямитель, управляемый

    Управляемый трехфазный мостовой выпрямитель использует тиристоры вместо диодов.Выходное напряжение уменьшается на коэффициент cos (α):

    • Или, выраженный через линейное входное напряжение: [5]

      Где:

    • В LLpeak , пиковое значение линейных входных напряжений,

    • В пик , пиковое значение фазных входных напряжений (между фазой и нейтралью),

    • α, угол включения тиристора (0, если диоды используются для выполнения выпрямление)

    Приведенные выше уравнения действительны только в том случае, если ток не потребляется от источника переменного тока или в теоретическом случае, когда соединения источника переменного тока не имеют индуктивности.На практике индуктивность источника питания вызывает уменьшение выходного напряжения постоянного тока с увеличением нагрузки, обычно в диапазоне 10–20% при полной нагрузке.

    Влияние индуктивности питания заключается в замедлении процесса переключения (называемого коммутацией) от одной фазы к другой. В результате при каждом переходе между парой устройств существует период перекрытия, в течение которого три (а не два) устройства в мосте проводят одновременно. Угол перекрытия обычно обозначается символом μ (или u) и может составлять 20–30 ° при полной нагрузке.

    С учетом индуктивности питания выходное напряжение выпрямителя уменьшается до:

    Где:

    Трехфазный мостовой выпрямитель Гретца при альфа = 0 ° без перекрытия

    Трехфазный мостовой выпрямитель Гретца при альфа = 0 ° с углом перекрытия 20 °

    Трехфазный мостовой выпрямитель Гретца с альфа = 20 ° и углом перекрытия 20 °

    Трехфазный мостовой выпрямитель Гретца с альфа = 40 ° и углом перекрытия 20 °

    Двенадцатипульсный мост [править]

    Двенадцатиимпульсный мостовой выпрямитель с тиристорами в качестве переключающих элементов Хотя схемы шестипульсного выпрямителя лучше, чем однофазные или трехфазные полуволновые выпрямители, они все же производят значительные гармонические искажения.