- 3-fazni pretvornik deluje
- A) Trifazni pretvornik - način vodenja 180 stopinj
- A) Trifazni pretvornik - način vodenja 120 stopinj
Vsi vemo o pretvorniku - to je naprava, ki pretvori enosmerni tok v izmenični tok. Pred tem smo že spoznali različne vrste pretvornikov in zgradili enofazni pretvornik 12v do 220v. 3-fazni pretvornik pretvori enosmerno napetost v 3-fazno napajanje. Tu v tej vadnici bomo spoznali trifazni pretvornik in njegovo delovanje, preden pa nadaljujemo, si oglejmo napetostne valove trifazne črte. V zgornjem vezju je trifazni vod priključen na uporovno obremenitev in obremenitev črpa moč iz linije. Če narišemo napetostne valovne oblike za vsako fazo, bomo imeli graf, kot je prikazano na sliki. Na grafu lahko vidimo, da so trije napetostni valovi med seboj izven faze za 120 °.
V tem članku bomo razpravljali o 3-faznem pretvorniškem vezju, ki se uporablja kot pretvornik izmeničnega toka v 3-fazni. Ne pozabite, da je tudi v današnjih časih doseganje popolnoma sinusne oblike valov za različne obremenitve izjemno težko in ni praktično. Torej, tukaj bomo razpravljali o delovanju idealnega vezja trifaznega pretvornika, pri čemer bomo zanemarili vsa vprašanja, povezana s praktičnim trifaznim pretvornikom.
3-fazni pretvornik deluje
Zdaj pa si oglejmo 3-fazno vezje pretvornika in njegovo idealno poenostavljeno obliko.
Spodaj je trifazna shema vezja pretvornika, zasnovana z uporabo tiristorjev in diode (za zaščito pred napetostnimi konicami)
Spodaj je trifazna shema vezja pretvornika, zasnovana z uporabo samo stikal. Kot lahko vidite, je ta šest mehanskih nastavitev stikal bolj uporabna za razumevanje delovanja 3-faznega pretvornika kot okorno tiristorsko vezje.
Kar bomo storili tukaj, je odpiranje in simetrično zapiranje teh šestih stikal, da dobimo trifazno izhodno napetost za uporovno obremenitev. Obstajata dva možna načina za sprožitev stikal za dosego želenega rezultata, in sicer en, pri katerem stikala delujejo za 180 °, drugi pa, ko stikala delujejo le za 120 °. Pogovorimo se o vsakem vzorcu spodaj:
A) Trifazni pretvornik - način vodenja 180 stopinj
Idealno vezje je narisano, preden ga lahko razdelimo na tri segmente, in sicer odsek ena, odsek dva in odsek tri, in te oznake bomo uporabili v naslednjem oddelku članka. Prvi odsek je sestavljen iz para stikal S1 in S2, drugi segment je sestavljen iz preklopnega para S3 in S4, segment 3 pa je sestavljen iz preklopnega para S5 in S6. V vsakem trenutku obeh stikal v istem segmentu ne bi smeli nikoli zapreti, saj to vodi do kratkega stika akumulatorja, ki ne uspe v celotni nastavitvi, zato se je treba temu scenariju ves čas izogibati.
Zdaj začnimo zaporedje preklapljanja tako, da zapremo stikalo S1 v prvem segmentu idealnega vezja in začnemo z imenom 0 °. Ker je izbrani čas prevodnosti 180 °, bo stikalo S1 zaprto od 0 ° do 180 °.
Toda po 120 ° prve faze bo tudi druga faza imela pozitiven cikel, kot je razvidno iz trifaznega grafikona napetosti, zato bo stikalo S3 po S1 zaprto. Ta S3 bo prav tako zaprt še 180 °. Torej bo S3 zaprt s 120 ° na 300 ° in bo odprt šele po 300 °.
Podobno ima tudi tretja faza pozitiven cikel po 120º pozitivnega cikla druge faze, kot je prikazano na grafu na začetku članka. Tako bo stikalo S5 zaprto po zapiranju 120 ° S3, tj. 240 °. Ko je stikalo zaprto, bo zaprto za 180 °, preden se odpre, s tem pa se bo S5 zaprl z 240º na 60º (drugi cikel).
Do zdaj smo le domnevali, da je prevodnost opravljena, ko so stikala zgornje plasti zaprta, vendar mora biti tok toka iz vezja zaključen. Upoštevajte tudi, da obe stikali v istem segmentu ne smeta biti nikoli zaprti hkrati, tako da če je eno stikalo zaprto, mora biti drugo odprto.
Za izpolnitev zgornjih obeh pogojev bomo zaprli S2, S4 in S6 v vnaprej določenem vrstnem redu. Šele po odprtju S1 bomo morali zapreti S2. Podobno se bo S4 zaprl, ko se bo S3 odprl pri 300 °, in na enak način bo S6 zaprt, ko bo S5 zaključil prevodni cikel. Ta cikel preklapljanja med stikali istega segmenta je razviden pod sliko. Tu S2 sledi S1, S4 sledi S3 in S6 sledi S5.
S tem simetričnim preklopom lahko dosežemo želeno trifazno napetost, prikazano na grafu. Če v zgornji tabeli vnesemo začetno zaporedno preklopno zaporedje, bomo imeli popoln preklopni vzorec za 180º prevodni način, kot je prikazano spodaj.
Iz zgornje tabele lahko razberemo, da:
Od 0-60: S1, S4 in S5 se zaprejo, preostala tri stikala pa se odprejo.
Od 60 do 120: S1, S4 in S6 se zaprejo, preostala tri stikala pa se odprejo.
Od 120-180: S1, S3 in S6 se zaprejo, preostala tri stikala pa se odprejo.
In zaporedje preklopov se nadaljuje tako. Zdaj narišimo poenostavljeno vezje za vsak korak, da bomo bolje razumeli trenutne parametre pretoka in napetosti.
1. korak: (za 0-60) S1, S4 in S5 so zaprti, medtem ko so preostala tri stikala odprta. V takem primeru je lahko poenostavljeno vezje, kot je prikazano spodaj.
Torej za 0 do 60: Vao = Vco = Vs / 3; Vbo = -2Vs / 3
Z njihovo uporabo lahko dobimo linijske napetosti kot:
Vab = Vao - V bo = Vs Vbc = Vbo - Vco = -Vs Vca = Vco - Vao = 0
2. korak: (za 60 do 120) S1, S4 in S6 so zaprti, medtem ko so preostala tri stikala odprta. V takem primeru je lahko poenostavljeno vezje, kot je prikazano spodaj.
Torej za 60 do 120: Vbo = Vco = -Vs / 3; Vao = 2Vs / 3
Z njihovo uporabo lahko dobimo linijske napetosti kot:
Vab = Vao - Vbo = Vs Vbc = Vbo - Vco = 0 Vca = Vco - Vao = -Vs
Korak 3: (za 120 do 180) S1, S3 in S6 so zaprti, medtem ko so preostala tri stikala odprta. V takem primeru lahko poenostavljeno vezje narišemo kot spodaj.
Torej za 120 do 180: Vao = Vbo = Vs / 3; Vco = -2Vs / 3
Z njihovo uporabo lahko dobimo linijske napetosti kot:
Vab = Vao - V bo = 0 Vbc = Vbo - Vco = Vs Vca = Vco - Vao = -Vs
Podobno lahko izpeljemo fazne in napetostne napetosti za naslednje korake v zaporedju. In lahko je prikazan kot spodnja slika:
A) Trifazni pretvornik - način vodenja 120 stopinj
Način 120 ° je v vseh pogledih podoben 180 °, razen, da se čas zapiranja vsakega stikala zmanjša na 120, kar je bilo 180 prej.
Kot običajno začnimo zaporedje preklapljanja tako, da zapremo stikalo S1 v prvem segmentu in je začetna številka na 0º. Ker je izbrani čas prevodnosti 120 °, se stikalo S1 odpre po 120 °, zato je bil S1 zaprt od 0 ° do 120 °.
Ker gre polpetost sinusnega signala od 0 do 180 °, bo preostali čas S1 odprt in ga predstavlja sivo območje zgoraj.
Zdaj po 120 ° prve faze bo tudi druga faza imela pozitiven cikel, kot smo že omenili, zato bo stikalo S3 po S1 zaprto. Ta S3 bo tudi zaprt še 120 °. Torej bo S3 zaprt s 120 ° na 240 °.
Podobno ima tudi tretja faza pozitiven cikel po 120 ° pozitivnega cikla druge faze, tako da bo stikalo S5 zaprto po 120 ° zapiranja S3. Ko je stikalo zaprto, bo zaprto za 120 °, preden se odpre, s tem pa bo stikalo S5 zaprto z 240º na 360º
Ta cikel simetričnega preklopa se bo nadaljeval za doseganje želene trifazne napetosti. Če v zgornji tabeli izpolnimo začetno in končno preklopno zaporedje, bomo imeli popoln preklopni vzorec za 120-stopinjski prevodni način, kot je prikazano spodaj.
Iz zgornje tabele lahko razberemo, da:
Od 0-60: S1 in S4 sta zaprta, medtem ko se preostala stikala odprejo.
Od 60-120: S1 in S6 sta zaprta, medtem ko se preostala stikala odprejo.
Od 120 do 180: S3 in S6 sta zaprta, medtem ko se preostala stikala odprejo.
Od 180 do 240: S2 in S3 sta zaprta, preostala stikala pa odprta
Od 240-300: S2 in S5 sta zaprta, preostala stikala pa odprta
Od 300-360: S4 in S5 sta zaprta, preostala stikala pa odprta
In to zaporedje korakov se nadaljuje tako. Zdaj pa narišimo poenostavljeno vezje za vsak korak, da bomo bolje razumeli trenutne parametre pretoka in napetosti 3-faznega pretvornika.
1. korak: (za 0-60) S1, S4 so zaprti, medtem ko so preostala štiri stikala odprta. V takem primeru lahko poenostavljeno vezje prikažemo spodaj.
Torej za 0 do 60: Vao = Vs / 2, Vco = 0; Vbo = -Vs / 2
Z njihovo uporabo lahko dobimo linijske napetosti kot:
Vab = Vao - V bo = Vs Vbc = Vbo - Vco = -Vs / 2 Vca = Vco - Vao = -Vs / 2
2. korak: (za 60 do 120) S1 in S6 sta zaprta, medtem ko so preostala stikala odprta. V takem primeru lahko poenostavljeno vezje prikažemo spodaj.
Torej za 60 do 120: Vbo = 0, Vco = -Vs / 2 & Vao = Vs / 2
Z njihovo uporabo lahko dobimo linijske napetosti kot:
Vab = Vao - Vbo = Vs / 2 Vbc = Vbo - Vco = Vs / 2 Vca = Vco - Vao = -Vs
Korak 3: (za 120 do 180) S3 in S6 sta zaprta, medtem ko so preostala stikala odprta. V takem primeru lahko poenostavljeno vezje prikažemo spodaj.
Torej za 120 do 180: Vao = 0, Vbo = Vs / 2 in Vco = -Vs / 2
Z njihovo uporabo lahko dobimo linijske napetosti kot:
Vab = Vao - V bo = -Vs / 2 Vbc = Vbo - Vco = Vs Vca = Vco - Vao = -Vs / 2
Podobno lahko izpeljemo fazne in napetostne napetosti za naslednje prihajajoče korake. In če narišemo graf za vse korake, bomo dobili nekaj takega kot spodaj.
Iz izhodnih grafov preklopnih primerov 180º in 120º je razvidno, da smo na treh izhodnih sponkah dosegli izmenično trifazno napetost. Čeprav izhodna valovna oblika ni čisti sinusni val, je bila podobna trifazni napetostni valovni obliki. To je preprosto idealno vezje in približna valovna oblika za razumevanje delovanja 3-faznega pretvornika. Na podlagi te teorije lahko oblikujete delujoč model z uporabo tiristorjev, stikalnih, krmilnih in zaščitnih vezij.