Üç fazlı bir köprü doğrultucunun çalışma prensibi ve devresi

Evdeki 380 voltluk güç devrelerinin kullanıcıları, pasif (kontrolsüz) üç fazlı bir doğrultucuya ihtiyaç duyar. Elektronik cihazın bazı özelliklerini ve mevcut düzeltme devrelerini bilmek çok yardımcı olacaktır. Bu, güç ekipmanının sahibinin onu uzun süre daha yetkin ve verimli bir şekilde kullanmasına yardımcı olacaktır.

Doğrultucu Açıklama

Cihazlar ve tek fazlı muadilleri arasındaki temel fark aşağıdaki gibidir:

• ilki 220 Volt hatlara kurulur ve önemsiz büyüklükte (50 Ampere kadar) sabit akımlar elde etmeye yarar;
• üç fazlı doğrultucular, çalışma (doğrultulmuş) akımların bu göstergeyi önemli ölçüde aştığı ve birkaç yüz amper ulaştığı devrelerde kullanılır.
• tek fazlı numunelere kıyasla bu cihazlar daha karmaşık bir yapıya sahiptir.

Çıkışta minimum dalgalanma seviyesinin elde edilmesini sağlayan üç fazlı voltajın bilinen düzeltme devreleri.

Elektrik mühendisliğinde "üç fazlı köprü doğrultucular" olarak adlandırılırlar, çünkü voltaj polaritesi ile kontrol edilen diyotları açma biçimleriyle nehir üzerinde tek yönlü bir köprüye benzerler. Yalnızca içlerindeki elektron akışının yönü, arabaların dönüşümlü olarak her iki tarafa geçmesi için erişilemeyen 50 Hz'lik bir frekansla değişir.

Çalışma prensibi

Herhangi bir sinüzoidal voltaj dönüştürücünün çalışma prensibi, özel bir yarı iletken elemanın - bir germanyum veya silikon diyot - doğrultucu özelliklerine dayanır. İçinden alternatif bir akım geçtiğinde, pozitif yarım dalga, ileri yönde kaydırılan çalışan elektronik bağlantıdan serbestçe "geçer". Negatif bir yarım dalgaya maruz kaldıklarında, elektronlar potansiyel bir bariyer şeklinde bir engelle karşılaşırlar, böylece akım bağlantıdan akamaz.

En basit anahtarlama devrelerinde, ikinci yarı dalga geri döndürülemez bir şekilde kaybolduğundan, değişken seviyelerin tamamlanmamış bir işleme döngüsü kullanılır. Bu, dönüştürülebilir gücü önemli ölçüde azaltır. Yararlı bileşeni korumak için, diyot sayısının ikiye çıkarıldığı 2 tam dalga doğrultma devreleri geliştirildi.

Bir "tam çevrim devresi" 4 doğrultucu eleman içerebilir, ancak bu bir köprü devresidir.

Yarım dalga çok fazlı doğrultucu

İlk başta, basit ve ucuz dönüştürücü devrelerinde kullanılan, üretimi basit olan üç fazlı yarım dalga doğrultucuları düşünmek daha uygundur. Bunları inşa ederken, fazların her birine yalnızca bu şubeye hizmet eden bir güçlü diyot kurulur.

Toplamda, bir yarım dalga doğrultucu numunesi, kendilerine bağlı yükler olan üç yarı iletken diyot kullanır. Elektrik devresinin çıkışında elde edilen voltaj ve akım şemalarını inceledikten sonra aşağıdaki sonuçlar çıkarılabilir:

• böyle bir cihazın verimliliği (verimliliği) çok düşüktür;
• üç fazın da negatif yarım dalgaları işlenirken faydalı güç kaybolur;
• bu tür cihazları kullanırken gerekli yük özelliklerini elde etmek çok zordur.

Yarım dalga devrelerinin tüm bu dezavantajları, geliştiricileri çift paralel dönüşüm ilkesini uygulayarak karmaşık hale getirmeye zorladı.

Tam dalga doğrultucu

Bazı güç ekipmanı örnekleri, yalnızca yükte akan büyük miktarda doğrultulmuş akımla çalışır. Yarım dalga doğrultucular bunu sağlayamaz, bu da içlerindeki önemli kayıplarla açıklanır. Üç fazlı akım devrelerinde yük kapasitesini artırmak için, her faz için iki diyot içeren tam dalga doğrultucular giderek daha fazla kullanılmaktadır.

Bu durumda klasik dahil etme, onuruna doğrultucunun adını verdiği Larionov şemasına göre yapılır.

Böyle bir doğrultucunun çalışma şemalarının analizi, tartışılmaz avantajlarını açıkça göstermektedir. Bu devrelerin çalışması sırasında, tüm dönüştürücünün verimliliğini artıran hem pozitif hem de negatif yarım dalgalar kullanılır. Bu, devrenin üç fazlı yapısının tam dalga doğrultma ile birlikte dalgalanma frekansında altı kat artış sağlamasıyla açıklanır. Bu nedenle, yumuşatma kapasitörlerinden sonra çıkıştaki sinyal genliği önemli ölçüde artar (yarım dalga doğrultucu ile karşılaştırıldığında) ve yüke sağlanan güç artar.

Köprü cihazları

"Üç fazlı köprü doğrultucu devresi", alternatif voltajı doğrudan voltaja dönüştürme verimliliğini daha da artırmaya izin verir. Bu açma yöntemini, tek diyotların bir katot grubu oluşturduğu ve hatta olanların anot birleşimini oluşturduğu sıfır noktalı iki yarım dalga devresinin bir kombinasyonu şeklinde temsil etmek daha uygundur. Üç fazlı bir köprü devresinde, farklı polariteye sahip yarım dalgaları işlemek için iki dal aslında tek bir sistemde birleştirilir.

Üç fazlı bir köprü doğrultucunun çalışma prensibi, aşağıdaki gibi hayal edilmesi en kolay olanıdır:

• girişinde alternatif bir potansiyel hareket ettiğinde, her yarım dalga için, dört diyottan ikisi bir aynaya bağlanmış gibi açık hale gelir;
• ilk durumda, giriş voltajının pozitif yarım dalgası düzeltilir ve ikincisinde negatif olanı;
• Sonuç olarak, böyle bir çapraz devrenin çıkışında, köprünün bir kutbunda her zaman bir artı, diğerinde bir eksi etki eder.

Hem üç fazlı doğrultucu köprülerde hem de diyot bağlantılarındaki tam dalga devrelerinde, giriş voltajının bir kısmı kaybolur (her diyotta - 0,6 Volt'tan fazla değil).

Üç fazlı bir köprüde döngü başına toplam kayıp (pozitif ve negatif) bu nedenle 1,2 Volt olacaktır. Doğrultucu ekipman tasarımcıları her zaman bu kayıpları hesaba katar ve gerekli çıkış gücünü elde etmek için biraz fazla tahmin edilen giriş parametrelerini önceden ayarlar.

Köprü voltaj şemaları veya çizimleri, diyotları doğrultucu devresine bu şekilde bağlamanın maksimum enerji aktarımı sağladığını gösteren en iyi onaydır. Aynı zamanda, ikincil devrelerde daha iyi filtreleme nedeniyle bağlantılardaki küçük voltaj kayıpları çoğunlukla telafi edilebilir.

Üç fazlı bir köprünün özellikleri ve yapımı için seçenekler

Üç fazlı doğrultucu köprü devreleri, cihazın parametrelerini iyileştirme seçeneklerine sahiptir. Ek valf elemanları eklenerek geliştirilebilirler. "Yıldız" veya "üçgen" şemasına göre bağlı 6, 9 veya hatta 12 doğrultucu diyot ile donatılmıştır.

Doğrultucu devresinde ne kadar fazla faz (veya diyot çifti) kullanılırsa, çıkış voltajı dalgalanması o kadar düşük olur.

Örnek olarak, 12 doğrultucu diyotlu bir cihazı düşünün. 6 adetlik gruplardan biri bu durumda ortak bir sıfır noktası olan "yıldız" şemasına göre ve ikincisi - bir üçgene (topraksız) dahil edilir. Doğrultucuların seri bağlanması dikkate alınarak sistemin çıkışındaki potansiyeller toplanır ve yükteki dalgalanma frekansı şebeke değerinden (50 Hertz) 12 kat daha fazla olur. Filtrelemeden sonra, tüketiciye sağlanan voltaj, daha yüksek bir kalite ile karakterize edilir.

Tek fazlı ve üç fazlı cihazların karşılaştırılması

Üç fazlı doğrultma devrelerini tek fazlı analoglarla karşılaştırırken aşağıdaki noktalara dikkat etmek önemlidir:

• ilki sadece 380 Volt güç şebekelerinde kullanılır ve ikinci tipin hem tek fazlı hem de üç fazlı devrelere (fazların her biri için bir tane) kurulmasına izin verilir;
• 380 Volt doğrultucular, büyük gücü dönüştürmenize ve yükte önemli akımlar geliştirmenize izin verir;
• Öte yandan, daha fazla sayıda bileşenden oluştuğu için kendi başınıza üç fazlı bir doğrultucu yapmak biraz daha zordur.

Üç fazlı bir doğrultucunun hesaplanması da daha zor olacaktır, çünkü bu durumda etkin akımların ve gerilimlerin vektör bileşenleri dikkate alınır. Bunun nedeni, 380 Volt devrelerde faz parametrelerinin birbirine göre 120 derece kaydırılmasıdır.

Üç fazlı bir doğrultucunun çalışmasının özünü anlamak zor değildir. Bunu yapmak için, valf cihazlarının temellerini öğrenmeniz ve bağlantıları için elektrik devresini analiz etmeniz gerekecektir. Doğrultucuların çalışma prensibi bilgisi, kullanıcının günlük işlerde daha verimli kullanmasına yardımcı olacaktır.