Kolmefaasilise alaldi, sildalaldi, ühefaasilise seadme omadused ja tööpõhimõte

Alaldi esmane kasutusala on alalisvoolu (DC) allika juhtimine vahelduvvooluallikast (AC). Peaaegu kõik elektroonikaseadmed vajavad alalisvoolu, seetõttu kasutatakse kolmefaasilisi alaldeid väga paljude elektroonikaseadmete toiteallikate sees.

Täistsükli kett

See on alaldi ahel, mis muundab vahelduvpinge alalispingeks. Neid ahelaid nimetatakse täislaine alalditeks, kuna need genereerivad täistsükli väljundit.

Kolmefaasiliste alaldite eelised:

1. Nende madalate kulude tõttu võrreldes kesktõukega kasutatakse neid toiteahelas laialdaselt.
2. Seda saab kasutada moduleeritud raadiosignaali amplituudi tuvastamiseks.
3. Sillaalaldeid saab kasutada keevitamiseks polariseeritud pinge varustamiseks.

Kolmefaasiline alaldi ahel

Enamik elektrimootorite ja keevitusrakenduste tööstuslikke toiteallikaid kasutab kolmefaasilist vahelduvpinget. See tähendab, et nende ahelate seade peab kasutama kolmefaasilist silda, millel on kuus dioodi, et tagada täislaine alaldus (kaks dioodi iga kolme faasi rea kohta). See joonis näitab elektrilist kolmefaasilist alaldi sillaahelat.

Diagrammil kolmefaasilise trafo sekundaarmähis seadme dioodil. 1D, 3D ja 5D on omavahel ühendatud, et luua ühine punkt negatiivse alalisvoolu väljundvõimsusele. 2D, 4D ja 6D on ühendatud, et luua ühine punkt püsiva positiivse väljundvõimsuse kontakti jaoks.

Kolmefaasilise sildalaldi elektrooniline ahel, kus see on ühendatud kolmefaasilise trafo sekundaarmähisega. Kolmefaasilised sisend siinuslained (b). Kuus poollainet alalisvoolu väljundiks. Hea rusikareegel dioodseadmete ühenduste määramisel on see, et vahelduvvoolu sisendpinge (U) ühendatakse sillaga, kuhu on ühendatud mis tahes kahe dioodi anood ja katood.

Kuna see toimub silla kahes punktis, ei ole sisendil U määratletud polaarsust. Toiteallika positiivne juhe ühendatakse sillaga, kus on ühendatud dioodide kaks katood ja negatiivne juhe ühendatakse sillaga ning dioodide kaks anoodi on ühendatud.

Kuna kuus poollainet kattuvad, ei ole alalispingel mingit võimalust jõuda pinge nullpunkti, seega on keskmine alalisvoolu väljundpinge väga kõrge.

Kolmefaasilist täislaine sildalaldit kasutatakse seal, kus vajalik kogus alalisvoolu on suur ja trafo kasutegur peab olema kõrge. Kuna poollaine väljundid kattuvad, need tagavad madala lainetusprotsendi.

Selles vooluringis on väljundi pulsatsioon sisendsagedusest kuus korda suurem. Kuna pulsatsiooniprotsent on madal, saab väljundit U (DC) kasutada ilma suurema filtreerimiseta. Seda tüüpi seade ühildub täht- või kolmnurgaga ühendatud trafodega.

Silla tüüpi seade

Kolmefaasilises sillaalaldis kasutatakse kuut dioodi (või türistoreid, kui juhtimine on vajalik). Väljundpinget iseloomustavad kolm väärtust: minimaalne U, keskmine U ja tipppinge.

Täislaine kolmefaasiline alaldi sarnaneb Heitzi sillaga.

Täislaine kolmefaasilise seadme skeem. Tavaline kolmefaasiline alaldi ei kasuta neutraali. 230 V / 400 V võrgu jaoks kahe alaldi sisendi vahel. Tõepoolest, kahe sisendi vahel on alati liitpinge U (= 400 V).

Järelevalveta seade tähendab, et selle sisendi U keskmist väljundit U ei saa reguleerida. Kontrollimatu alaldamine kasutab dioode.

Juhitav alaldi võimaldab reguleerida keskmist väljundpinget, toimides türistori reageerimisviivitustele (kasutatakse dioodide asemel). See käsk nõuab keerulist elektroonilist vooluringi. Diood käitub nagu türistor, laadides viivituseta. Alaldatud pinge näeb välja selline.

Väljund U kolmefaasiline väljundpinge. Kokku on 7 kõverat: 6 sinusoidi ja punane kõver, mis ühendab sinusoidide ülaosa ("sinusoidsed korgid"). 6 sinusoidi tähistavad 3 pinget, mis moodustavad U faaside vahel ja 3 identset pinget, kuid vastupidise märgiga:

U31 = -U13U23 = -U32U21 = -U12.

Punane kõver tähistab U-d alaldi väljundis, see tähendab takistusliku koormuse klemmides. See U ei kehti neutraalse kohta. Ta ujub. See U jääb vahemikku 1,5 V max kuni 1,732 V max (juur 3).

Umax on ühe pinge tippväärtus ja on 230 × 1,414 = 325 V.

Kolmefaasilise pinge omadused

Ainult takistuslikul koormusel toimiv kõver, kontrollimatu alaldamine (dioodidega), erinevalt monosageduslikust seadmest (Greutzi sild) nulli tagasi ei lähe. Seega on pulsatsioon palju väiksem ja induktiivpooli ja/või silumiskondensaatori mõõtmed on vähem piiravad kui Heitzi silla puhul.

Nullist erineva väljundi U saamiseks on vaja vähemalt kahte faasi. Minimaalne, maksimaalne ja keskmine pinge väärtus. Arvuliselt kõigub alaldatud pinge 230 V / 400 V võrgu puhul minimaalse pinge: 1,5 V min = 1,5 x (1,414 × 230) = 488 V ja maksimaalse: 1,732 Vmax = 1,732 x (1,4014) = 23 563 V.

Kolmefaasilise alaldatud pinge keskmine väärtus: keskmine = 1,654 Vmax = 1,654 x (1,414 × 230) = 538 V.

Kolmefaasilise väljundalaldi väljundpinge (suum). 3-faasiline täislaine alaldi MDS 130A 400V. 5 klemmi: 3 faasi, + ja -. See alaldi sisaldab 6 dioodi.

Seega võib kokku võtta järgmised punktid:

• 6 dioodi, 2 dioodi faasi kohta - nõrk pulsatsioon võrreldes ühelainelise alaldiga (Heitzi sild);
• alaldatud pinge keskmine väärtus: 538 V 230 V / 400 V võrgu jaoks;
• kolmefaasiline alaldi neutraali ei kasuta.

Ühefaasiline täislaineseade

Joonisel on ühefaasiline täisvooluga juhitav alaldi koormusega R.

Ühefaasiline täielikult juhitav alaldi võimaldab muuta ühefaasilise vahelduvvoolu alalisvooluks. Seda kasutatakse tavaliselt erinevates rakendustes, nagu aku laadimine, mootori kiiruse reguleerimine Alalisvoolu toiteallikas ja UPS-i (katkematu toiteallika) ja SMPS-i (lülitatav toiteallikas) esiosa režiim).

Kõik neli kasutatud seadet on türistorid. Nende seadmete lülitusajad sõltuvad käivitussignaalidest. Väljalülitamine toimub siis, kui seadet läbiv vool jõuab nullini ja see on pöördpingestatud vähemalt ajaks, mis on võrdne andmelehel näidatud seadme väljalülitusajaga:

• Positiivsetes pooltsüklilistes türistorites T1 ja T2 süttivad need nurga α all.
• Kui T1 ja T2 juhivad Vo = Vs IO = on = Vo / R = Vs / R.
• SC3 sisendpinge negatiivses pooltsüklis vallanduvad T3 ja T4 nurga all (π + α).
• Siin on väljundvool ja toitevool vastupidises suunas. T3 ja T4 lülituvad välja 2π juures.

Dioodsilla töö

See koosneb neljast dioodist ja see konfiguratsioon on ühendatud koormuse kaudu.

Positiivse pooltsükli ajal on dioodide D1 ja D2 sisendid päripingestatud ning D3 ja D4 vastupidised. Kui pinge, mis ületab dioodide D1 ja D2 lävitaseme, hakkab juhtima, hakkab vool läbi selle voolama, nagu on näidatud alloleval joonisel punasel joonel.

Vahelduvvoolu sisendi negatiivse pooltsükli ajal on dioodid D3 ja D4 päripingestatud ning D1 ja D2 vastupidised. Koormusvool hakkab voolama läbi dioodide D3 ja D4, kui need dioodid hakkavad juhtima, nagu on näidatud joonisel.

Mõlemal juhul on koormusvoolu suund sama, nagu on näidatud joonisel ühepoolne, mis tähendab alalisvoolu. Seega muundatakse sildalaldi kasutamisel vahelduvvoolu sisendvool alalisvooluks. Selle sillaalaldi koormuse väljund on pulseeriv, kuid puhas alalisvoolu vajab lisafiltrit, näiteks kondensaatorit. Sama toiming on rakendatav erinevate sildalaldite puhul, kuid juhitavate alaldite puhul käivitatakse koormuse voolu reguleerimiseks türistor.

Režiim 1 (α kuni π). Rakendatud vahelduvvoolu signaali positiivses pooltsüklis on T1 ja T2 ettepoole kallutatud ja neid saab sisse lülitada nurga α all. Koormuspinge on võrdne positiivse hetkelise vahelduvvoolu toitepingega.

Režiim 2 (π kuni π + α). Kui wt = π, on sisendvõimsus null ja pärast π muutub see negatiivseks. Kuid induktiivsus neutraliseerib kõik muutused, et hoida alalisvoolu koormust samas suunas.

Selle SC1 indutseeritud pinge tõttu liiguvad T1 ja T2 vaatamata negatiivsele toitepingele edasi. Seega toimib koormus allikana ja induktiivpoolis salvestatud energia suunatakse tagasi vahelduvvooluallikasse.

Režiim 3 (π + α kuni 2π). Kui wt = π + α SCR T3 ja T4 lülituvad sisse ning T1, T2 - vastupidine nihe. Seega viiakse juhtivusprotsess üle T1, T2-lt T3-le, T4-le. Positiivse koormuspinge ja energiatarbimise korral säilib vool.

Režiim 4 (alates 2π kuni 2π + α). Kui wt = 2π, läbib sisendpinge nulli.

Ühefaasiliste ja kolmefaasiliste seadmete võrdlus

Ühefaasiline alaldi on üldiselt odavam kui sama võimsusega kolmefaasiline alaldi, kuid see kulueelis muutub suuremate koormuste korral vähem oluliseks. Suuremaid alaldeid kasutatakse suurtes UPS-süsteemides, galvaniseerimis-, elektropuhastus- ja anodeerimisseadmetes, suurtes alalisvoolumootorite kontrollerites jne.

Kõigil üle 10 kW võimsusega seadmetel peab olema kolmefaasiline sisend. Lisaks muudetava sagedusega vahelduvvoolu kontrollerid, mis alaldavad võrku otse ilma trafota, neil on kolmefaasiline alaldi, kuigi alla 5 mootoritele on võimalik ühefaasiline sisend kW.

Allpool on loetletud sama väljundvõimsusega kolmefaasiliste ja ühefaasiliste alaldi eelised:

1. Võrgu sisendvool on madalam ja tasakaalustatud kolme faasi vahel. See tasakaal on oluline, kui alaldi koormus moodustab olulise osa teie tehase kogukoormusest.
2. Sisendharmoonilised voolud on väiksemad ja kergemini summutatavad.
3. Väljundi pulsatsioon on palju väiksem ja sagedus on 3 korda suurem kui ühefaasilisel alaldil. See muudab silumise väiksemate drosselite ja/või kondensaatoritega palju lihtsamaks.

Iga keskmine vool on umbes 67% ühefaasilise alaldi väärtusest. Seetõttu saab kasutada väiksemaid seadmeid ja neid on lihtsam radiaatorite ümber jaotada. Väikeste seadmete puhul pole need eelised nii olulised. Kuid suurte alaldite (üle 10 kW) puhul muutuvad need olulisemaks.