Трофазни круг претварача

Сви знамо о претварачу - то је уређај који претвара једносмерну у АЦ. И претходно смо сазнали за различите типове претварача и направили смо једнофазни претварач од 12 до 220 в. 3-фазни претварач претвара једносмерни напон у 3-фазно напајање наизменичном струјом. Овде ћемо у овом упутству научити о трофазном претварачу и његовом раду, али пре него што наставимо даље, погледајмо таласне облике напона трофазне линије. У горе наведеном колу, трофазни вод је повезан са отпорним оптерећењем и оптерећење црпи снагу из линије. Ако нацртамо таласне облике напона за сваку фазу, тада ћемо добити графикон као што је приказано на слици. На графикону можемо видети да су три напонска таласна облика међусобно изван фазе за 120 °.

У овом чланку ћемо размотрити 3-фазни круг претварача који се користи као претварач једносмерне у 3-фазну струју. Запамтите да је чак иу модерно доба постизање потпуно синусног облика таласа за различита оптерећења изузетно тешко и није практично. Дакле, овде ћемо разговарати о раду идеалног кола трофазног претварача занемарујући сва питања везана за практични трофазни претварач.

3-фазни претварач ради

Погледајмо сада 3-фазни круг претварача и његов идеални поједностављени облик.

Испод је дијаграм кола трофазног претварача дизајниран помоћу тиристора и диоде (за заштиту од напонских шиљака)

А испод је дијаграм кола трофазног претварача дизајниран помоћу само прекидача. Као што видите, ово подешавање шест механичких прекидача је корисније за разумевање рада 3-фазног претварача од незграпног тиристорског кола.

Оно што ћемо овде урадити је отварање и симетрично затварање ових шест прекидача да би се добио трофазни излазни напон за отпорно оптерећење. Постоје два могућа начина за покретање прекидача како би се постигао жељени резултат, један у којем прекидачи воде за 180º и други у којем прекидачи воде само за 120º. Размотримо сваки образац у наставку:

А) Трофазни претварач - режим провођења од 180 степени

Идеално коло је нацртано пре него што се може поделити на три сегмента, наиме сегмент један, сегмент два и сегмент три, а ми ћемо их користити у следећем одељку чланка. Сегмент један састоји се од пара прекидача С1 и С2, сегмент два састоји се од склопног пара С3 и С4, а сегмент три састоји се од склопног пара С5 и С6. У било ком тренутку оба прекидача у истом сегменту никада не би требало затварати, јер то доводи до кратког споја батерије који пропадне целокупно подешавање, тако да овај сценарио треба увек избегавати.

Почнимо сада са пребацивањем секвенце затварањем прекидача С1 у првом сегменту идеалног кола и назовимо почетак као 0º. Пошто је изабрано време провођења 180º, прекидач С1 биће затворен од 0º до 180º.

Али након 120º прве фазе, друга фаза ће такође имати позитиван циклус као што се види на графикону трофазног напона, па ће прекидач С3 бити затворен након С1. Овај С3 ће такође бити затворен још 180º. Дакле, С3 ће бити затворен са 120º на 300º и биће отворен тек након 300º.

Слично томе, трећа фаза такође има позитиван циклус након 120º позитивног циклуса друге фазе, као што је приказано на графикону на почетку чланка. Дакле, прекидач С5 ће бити затворен након 120º С3 затварања, односно 240º. Једном када се прекидач затвори, држат ће се затвореним за 180 ° прије отварања, с тим да ће С5 бити затворен са 240º на 60º (други циклус).

До сада смо све што смо радили претпостављали да се проводјење врши након затварања прекидача горњег слоја, али да би проток струје из круга морао бити завршен. Такође, имајте на уму да оба прекидача у истом сегменту не би смела бити истовремено у затвореном, па ако је један прекидач затворен, други мора бити отворен.

Да бисмо задовољили горња оба услова, затворићемо С2, С4 и С6 у унапред одређеном редоследу. Дакле, тек након што се отвори С1, мораћемо да затворимо С2. Слично томе, С4 ће се затворити након што се С3 отвори на 300º, а на исти начин С6 ће се затворити након што С5 заврши проводни циклус. Овај циклус пребацивања између прекидача истог сегмента може се видети испод слике. Овде С2 следи С1, С4 следи С3, а С6 следи С5.

Пратећи ово симетрично пребацивање можемо постићи жељени трофазни напон приказан на графикону. Ако попунимо почетни редослед пребацивања у горњој табели, имаћемо комплетан образац пребацивања за начин провођења од 180º, као у наставку.

Из горње табеле можемо разумети да:

Од 0-60: С1, С4 и С5 се затварају, а преостала три прекидача се отварају.

Од 60-120: С1, С4 и С6 се затварају, а преостала три прекидача се отварају.

Од 120-180: С1, С3 и С6 се затварају, а преостала три прекидача се отварају.

И редослед пребацивања тако иде даље. Сада нацртајмо поједностављени круг за сваки корак како бисмо боље разумели тренутне параметре протока и напона.

Корак 1: (за 0-60) С1, С4 и С5 су затворени док су преостала три прекидача отворена. У том случају, поједностављени круг може бити као што је приказано доле.

Дакле за 0 до 60: Вао = Вцо = Вс / 3; Вбо = -2Вс / 3

Коришћењем ових података можемо извести линијске напоне као:

Ваб = Вао - В бо = Вс Вбц = Вбо - Вцо = -Вс Вца = Вцо - Вао = 0

Корак 2: (за 60 до 120) С1, С4 и С6 су затворени док су преостала три прекидача отворена. У том случају, поједностављени круг може бити као што је приказано доле.

Дакле, за 60 до 120: Вбо = Вцо = -Вс / 3; Вао = 2Вс / 3

Коришћењем ових података можемо извести линијске напоне као:

Ваб = Вао - Вбо = Вс Вбц = Вбо - Вцо = 0 Вца = Вцо - Вао = -Вс

Корак 3: (за 120 до 180) С1, С3 и С6 су затворени док су преостала три прекидача отворена. У таквом случају, поједностављено коло се може нацртати као доле.

Дакле за 120 до 180: Вао = Вбо = Вс / 3; Вцо = -2Вс / 3

Коришћењем ових података можемо извести линијске напоне као:

Ваб = Вао - В бо = 0 Вбц = Вбо - Вцо = Вс Вца = Вцо - Вао = -Вс

Слично томе, можемо извести фазне и напонске напоне за наредне кораке у низу. И то може бити приказано као слика дата испод:

А) Трофазни претварач - режим провођења од 120 степени

Режим 120º је сличан 180º у свим аспектима, осим што се време затварања сваког прекидача смањује на 120, као и пре 180.

Као и обично, започнимо пребацивање секвенце затварањем прекидача С1 у првом сегменту и будимо почетни број на 0º. Пошто је изабрано време провођења 120º, прекидач С1 ће се отворити након 120º, па је С1 затворен са 0º на 120º.

Пошто полуциклус синусоидног сигнала иде од 0 до 180º, преостало време С1 ће бити отворено и представљено сивом површином изнад.

Сада након 120º прве фазе, друга фаза ће такође имати позитиван циклус као што је претходно поменуто, па ће прекидач С3 бити затворен након С1. Овај С3 ће такође бити затворен још 120 °. Дакле, С3 ће бити затворен са 120º на 240º.

Слично томе, трећа фаза такође има позитиван циклус након 120 ° другог фазног позитивног циклуса, тако да ће прекидач С5 бити затворен након 120 ° С3 затварања. Једном када се прекидач затвори, он ће се држати затвореним за 120 ° прије отварања, а тиме ће и прекидач С5 бити затворен са 240º на 360º

Овај циклус симетричног пребацивања наставиће се ради постизања жељеног трофазног напона. Ако у горњој табели попунимо почетак и крај преклопних редоследа, имаћемо потпун образац пребацивања за начин провођења од 120º као што је приказано доле.

Из горње табеле можемо разумети да:

Од 0-60: С1 и С4 се затварају док се отварају преостали прекидачи.

Од 60-120: С1 и С6 се затварају док се отварају преостали прекидачи.

Од 120-180: С3 и С6 се затварају док се отварају преостали прекидачи.

Од 180-240: С2 и С3 се затварају док се отварају преостали прекидачи

Од 240-300: С2 и С5 се затварају док се отварају преостали прекидачи

Од 300-360: С4 и С5 су затворени док су преостали прекидачи отворени

И овај редослед корака се тако наставља. Сада нацртајмо поједностављени круг за сваки корак како бисмо боље разумели тренутне параметре протока и напона 3-фазног претварача.

Корак 1: (за 0-60) С1, С4 су затворени док су преостала четири прекидача отворена. У таквом случају, поједностављени круг може бити приказан као доле.

Дакле, за 0 до 60: Вао = Вс / 2, Вцо = 0; Вбо = -Вс / 2

Коришћењем ових података можемо извести линијске напоне као:

Ваб = Вао - В бо = Вс Вбц = Вбо - Вцо = -Вс / 2 Вца = Вцо - Вао = -Вс / 2

Корак 2: (за 60 до 120) С1 и С6 су затворени док су преостали прекидачи отворени. У таквом случају, поједностављени круг може бити приказан као доле.

Дакле, за 60 до 120: Вбо = 0, Вцо = -Вс / 2 & Вао = Вс / 2

Коришћењем ових података можемо извести линијске напоне као:

Ваб = Вао - Вбо = Вс / 2 Вбц = Вбо - Вцо = Вс / 2 Вца = Вцо - Вао = -Вс

Корак 3: (за 120 до 180) С3 и С6 су затворени док су преостали прекидачи отворени. У таквом случају, поједностављени круг може бити приказан као доле.

Дакле за 120 до 180: Вао = 0, Вбо = Вс / 2 и Вцо = -Вс / 2

Коришћењем ових података можемо извести линијске напоне као:

Ваб = Вао - В бо = -Вс / 2 Вбц = Вбо - Вцо = Вс Вца = Вцо - Вао = -Вс / 2

Слично томе, можемо извести фазне и напонске напоне за наредне наредне кораке. А ако нацртамо графикон за све кораке, добићемо нешто попут доле.

На излазним графиконима преклопних случајева од 180 ° и 120 ° може се видети да смо постигли наизменични трофазни напон на три излазна терминала. Иако излазни таласни облик није чисти синусни талас, он подсећа на трофазни таласни облик напона. Ово је једноставно идеално коло и приближни таласни облик за разумевање рада 3-фазног претварача. Можете да дизајнирате радни модел заснован на овој теорији помоћу тиристора, склопних, управљачких и заштитних кола.