三相半波電路工作原理

一般機(jī)器設(shè)備有兩個(gè)送電方法:溝通交流和DC。

燈泡和電機(jī)必須交流電流，而電子線路和通信設(shè)備則必須直流穩(wěn)壓電源。交流電流能夠立即從供電系統(tǒng)電力網(wǎng)得到，而得到直流穩(wěn)壓電源最經(jīng)濟(jì)發(fā)展.非常簡(jiǎn)單的辦法便是將電力網(wǎng)給予的交流電流轉(zhuǎn)化成直流電源。

把交流電流轉(zhuǎn)化成DC的環(huán)節(jié)叫整流器，整流器的機(jī)器設(shè)備叫電子整流器，它運(yùn)用半導(dǎo)體材料二極管的單側(cè)導(dǎo)電率把交流電流轉(zhuǎn)化成DC。

常見的整流器方式有半波.全波.橋式和三相半波.三相橋式。單相電逆變電路很多人都了解，但三相逆變電路不一定了解。

下面的圖表明了一個(gè)三相電橋以及接線方法。

第二張圖是單相電整流管樁。留意點(diǎn)。腳的數(shù)目不一樣，腳的界定也不一樣。正中間腿是溝通交流鍵入端，側(cè)邊是DC正負(fù)極輸出端。

隨后大家剖析原理圖:

小提示:提議各位看原理圖的那時(shí)候要留意波形，對(duì)學(xué)習(xí)培訓(xùn)有較大的協(xié)助!

1.單相電半波整流。

下面的圖為單相電半波整流電源電路，圖上T為配電變壓器，將交流電流U1變成適合值的工作電壓U2。VD為結(jié)晶整流二極管，R為負(fù)載電阻。假定交流電流正自感電動(dòng)勢(shì)期內(nèi)，變電器輔助繞阻上直流電壓為正，下直流電壓為負(fù)，使二極管承擔(dān)交流電壓而通斷，電流量經(jīng)二極管VD穿過負(fù)荷R。

到交流電流的負(fù)自感電動(dòng)勢(shì)，二極管D承擔(dān)反方向工作電壓而截至，負(fù)荷上能夠覺得沒有電流量，因而，雖然變電器副邊工作電壓U2是磁流體發(fā)電機(jī)的，因?yàn)槎O管VD的單邊導(dǎo)電率，穿過負(fù)荷的工作電流和負(fù)荷兩邊的電流全是單方位的。

在交流電流的負(fù)自感電動(dòng)勢(shì)，二極管d承擔(dān)反方向工作電壓并關(guān)閉，因而負(fù)荷上沒有電流量。因而，雖然變電器的次級(jí)線圈工作電壓U2是磁流體發(fā)電機(jī)的，可是因?yàn)槎O管VD的單邊導(dǎo)電率，流過負(fù)荷的工作電流和負(fù)荷兩邊的工作電壓是單邊的。

單相電半波整流及波形(左)

在圖上，下列是半波整流電源電路的波形。這一電源電路被稱作半波整流電源電路，由于增加到負(fù)荷上的工作電壓僅僅電源電壓的半波。

單相電半波整流電源電路具備電源電路簡(jiǎn)易的優(yōu)勢(shì)，但其DC輸出電壓低，脈動(dòng)飲料水平大，整流器高效率也很低，因而只適用對(duì)DC工作電壓光滑度規(guī)定低的低輸出功率整流器場(chǎng)所。

二.單相電全波整流。

下面的圖下圖是單相電全波整流電源電路及波形，中T是副繞阻帶核心抽頭的環(huán)形變壓器。在交流電流正自感電動(dòng)勢(shì)內(nèi)，若工作電壓U2a為正，則U2b為負(fù)，變電器副繞阻加于二極管VD1兩邊的工作電壓為正方向，VD1通斷，邊加個(gè)VD2兩邊的工作電壓為反方向，VD2截至。這時(shí)候電流量自a點(diǎn)經(jīng)VD1根據(jù)負(fù)荷Rfx而返向o點(diǎn)。

下圖為單相電全波整流電源電路及波形，在其中t為二次繞阻帶核心抽頭的配電變壓器。在交流電流的正自感電動(dòng)勢(shì)，假如工作電壓U2a為正，U2b為負(fù)，則變電器輔助繞阻增加在二極管VD1兩邊的工作電壓為正，VD1通斷，增加在VD2兩邊的工作電壓為負(fù)，VD2截至。這時(shí)，電流量從a點(diǎn)至o點(diǎn)根據(jù)VD1流過負(fù)荷Rfx。

全波整流和波形(右)。

能夠看得出，當(dāng)電源電壓更替時(shí)，2個(gè)二極管更替通斷大半個(gè)周期時(shí)間，使負(fù)荷得到單邊全波脈動(dòng)電流和全波脈動(dòng)飲料工作電壓。

與半波整流對(duì)比，全波整流電源電路具備輸出電壓高.電流量大.脈動(dòng)飲料小的優(yōu)勢(shì)?？墒亲冸娖鲃?wù)必有核心抽頭，變電器的使用率或是不高，二極管承擔(dān)的反方向工作電壓也大。

單相電逆變電路的功率一般不超過幾千瓦。假如功率大，必須三相逆變電路。

三:三相半波整流電源電路。

如下圖一樣的三相半波整流及波形：

三相半波整流及波形如下圖所顯示:

三相半波整流及波形(右)。

三相半波在實(shí)際中非常少應(yīng)用，可是我們能夠了解，留意接線方法。

四:單相電橋式整流電源電路。

單相電橋式整流電源電路如下圖所示。在線路中，四個(gè)二極管組合成一個(gè)橋，因此它被稱作橋式整流電源電路。在鍵入交流電流的正自感電動(dòng)勢(shì)，即A端為正，B端為負(fù)時(shí)，二極管VD2和VD4正指導(dǎo)通，而VD3和VDl反方向關(guān)閉，流過負(fù)荷R的電流量由上而下。在交流電流的負(fù)自感電動(dòng)勢(shì)，A端為負(fù)，B端為正，二極管VD3和VD1正指導(dǎo)通，VD2和VD4反方向關(guān)閉，流過負(fù)荷Rfx的電流量依然是從上向下。那樣，在溝通交流鍵入工作電壓U2的正自感電動(dòng)勢(shì)和負(fù)自感電動(dòng)勢(shì)期內(nèi)，正電流和負(fù)電流以同樣的方位穿過Rfx，而且在載荷上得到全波脈動(dòng)飲料DC工作電壓。

與單相電全波整流電源電路對(duì)比，單相電橋式整流電源電路的特點(diǎn)是變電器不用核心抽頭，變電器的使用率高些，整流二極管的反方向工作電壓減少一半，因而取得了普遍的運(yùn)用。

五:三相橋式整流電源電路。

在具體之中全是應(yīng)用三相橋式整流電源電路，三相橋式整流電源電路因?yàn)榫邆涔β蚀?，輸出電壓脈動(dòng)飲料小.變電器使用率高優(yōu)勢(shì)，在電器設(shè)備中被普遍選用。三相橋式整流電源電路用的工作初中級(jí)連接成三角形，次級(jí)線圈連接成星型。

實(shí)踐活動(dòng)中選用三相橋式整流電源電路，因其功率大.輸出電壓脈動(dòng)飲料小.變電器使用率高優(yōu)勢(shì)，在電器設(shè)備中獲得廣泛運(yùn)用。三相橋式整流電源電路中采用的變電器，其初中級(jí)組合成三角形，次級(jí)線圈組合成星型。

三相橋式整流器原理圖。

二次相的工作電壓依照正弦函數(shù)規(guī)律性轉(zhuǎn)變，二者相距120°。因?yàn)槎O管是在交流電壓的參考點(diǎn)下通斷的，在聯(lián)接在一起的好多個(gè)二極管中，通斷前PN結(jié)上交流電壓比較大的二極管一直優(yōu)先選擇通斷。換句話說，在一定時(shí)間段內(nèi)，僅有正工作電壓最大或負(fù)工作電壓最少的管才通斷。依據(jù)這一基本原理，VD1和VD4.VD1和VD6.VD3和VD6.VD3和VD2.VD5和VD2.VDS和VD4陸續(xù)串連，在載荷上得到脈動(dòng)飲料的DC工作電壓Ub。波型同周期時(shí)間有6個(gè)波頭，工作電壓波型光滑，脈動(dòng)飲料小，如圖所示。在電路中，當(dāng)功率進(jìn)一步增加或由于其他原因要求多相整流時(shí)，三相整流電路就被提了出來。圖1所示就是三相半波整流電路原理圖。在這個(gè)電路中，三相中的每一相都單獨(dú)形成了半波整流電路，其整流出的三個(gè)電壓半波在時(shí)間上依次相差120度疊加，整流輸出波形不過0點(diǎn)，并且在一個(gè)周期中有三個(gè)寬度為120度的整流半波。因此它的濾波電容器的容量可以比單相半波整流和單相全波整流時(shí)的電容量都小。

電阻性負(fù)載 三相半波可控整流電路接電阻性負(fù)載的接線圖如圖3-10a)所示。整流變壓器原邊繞組一般接成三角形，使三次諧波電流能夠流通，以保證變壓器電勢(shì)不發(fā)生畸變，從而減小諧波。副邊繞組為帶中線的星形接法，

1.電阻性負(fù)載

三相半波可控整流電路接電阻性負(fù)載的接線圖如圖3《?XML:NAMESPACE PREFIX = ST1 /》-10a)所示。整流變壓器原邊繞組一般接成三角形，使三次諧波電流能夠流通，以保證變壓器電勢(shì)不發(fā)生畸變，從而減小諧波。副邊繞組為帶中線的星形接法，三個(gè)晶閘管陽極分別接至星形的三相，陰極接在一起接至星形的中點(diǎn)。這種晶閘管陰極接在一起的接法稱共陰極接法。共陰極接法便于安排有公共線的觸發(fā)電路，應(yīng)用較廣。

三相可控整流電路的運(yùn)行特性、各處波形、基本數(shù)量關(guān)系不僅與負(fù)載性質(zhì)有關(guān)，而且與控制角α有很大關(guān)系，應(yīng)按不同α進(jìn)行分析。

(1) α=0o

在三相可控整流電路中，控制角α的計(jì)算起點(diǎn)不再選擇在相電壓由負(fù)變正的過零點(diǎn)，而選擇在各相電壓的交點(diǎn)處，即自然換流點(diǎn)，如圖1b)中的1、2、3、1、…等處。這樣，α=0意味著在ωt1時(shí)給a相晶閘管VT1門極上施加觸發(fā)脈沖ug1;在ωt2時(shí)給b相晶閘管VT2門極上施加觸發(fā)脈沖ug2;在ωt3時(shí)給c相晶閘管VT3門極上施加觸發(fā)脈沖ug3，等等，如圖1c)所示。

共陰極接法三相半波整流電路中，晶閘管的導(dǎo)通原則是哪相電壓最高與該相相連的元件將導(dǎo)通。如果假定電路工作已進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，在ωt1時(shí)刻之前c相VT3正在導(dǎo)通，那么在ωt1～ωt2期間內(nèi)，a相電壓ua最高，VT1具備導(dǎo)通條件。ωt1時(shí)刻觸發(fā)脈沖ug1加在VT1門極上，VT1導(dǎo)通，負(fù)載Rd上得到a相電壓，即ud=ua，如圖1d)所示。在ωt2～ωt3期間內(nèi)，ub電壓最高，ωt2時(shí)刻觸發(fā)脈沖ug2加在VT2門極上，VT2導(dǎo)通，Rd上得到b相電壓，ud=ub。與此同時(shí)，b點(diǎn)電位通過導(dǎo)通的VT2加在VT1的陽極上。由于此時(shí)ub>ua，使VT1承受反向陽極電壓而關(guān)斷。VT2導(dǎo)通、VT1關(guān)斷，這樣就完成了一次換流。同樣，在ωt3時(shí)刻又將發(fā)生VT2向VT3的換流過程。可以看出，對(duì)于共陰極接法的三相可控整流電路，換流總是由低電位相換至高電位相。為了保證正常的換流，必須使觸發(fā)脈沖的相序與電源相序一致。由于三相電源系統(tǒng)平衡，則三只晶閘管將按同樣的規(guī)律連續(xù)不斷地循環(huán)工作，每管導(dǎo)通1/3周期。

共陰極接法三相半波整流電路輸出直流電壓波形為三相交流相電壓的正半周包絡(luò)線，是一脈動(dòng)直流，在一個(gè)周期內(nèi)脈動(dòng)三次(三個(gè)波頭)，最低脈動(dòng)頻率為工頻的三倍。對(duì)于電阻負(fù)載，負(fù)載電流id波形與負(fù)載電壓ud波形相同。變壓器副邊繞組電流i2即晶閘管中電流iT。因此，a相繞組中電流波形也即VT1中電流波形iT1為直流脈動(dòng)電流，如圖1d)所示。所以，三相半波整流電路有變壓器鐵心直流磁化問題。晶閘管承受的電壓分為三部分，每部分占1/3周期。以VT1管上的電壓uT1為例 (圖1f) )：VT1導(dǎo)通時(shí)，為管壓降，uT1=UT ≈ 0;VT2導(dǎo)通時(shí)，uT1=uab;VT3導(dǎo)通時(shí)，uT1=uac。在電流連續(xù)條件下，無論控制角α如何變化，晶閘管上電壓波形總是由這三部分組成，只是在不同α下，每部分波形的具體形狀不同。在α=0°的場(chǎng)合下，晶閘管上承受的全為反向陽極電壓，最大值為線電壓幅值。

(2) α≤30°

圖2表示了α=30°時(shí)的波形圖。假設(shè)分析前電路已進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)，由晶閘管VT3導(dǎo)通。當(dāng)經(jīng)過a相自然換流點(diǎn)處，雖ua>uc，但晶閘管VT1門極觸發(fā)脈沖ug1尚未施加，VT1管不能導(dǎo)通，VT3管繼續(xù)工作，負(fù)載電壓ud=uc。在ωt1時(shí)刻，正好α=30°，VT1觸發(fā)脈沖到來，管子被觸發(fā)導(dǎo)通，VT3承受反向陽極電壓uca而關(guān)斷，完成晶閘管VT3至VT1的換流或c相至a相的換相，負(fù)載電壓ud=ua。由于三相對(duì)稱，VT1將一直導(dǎo)通到120°后的時(shí)刻ωt2，發(fā)生VT1至VT2的換流或a相至b相的換相。以后的過程就是三相晶閘管的輪流導(dǎo)通，輸出直流電壓ud為三相電壓在120°范圍內(nèi)的一段包絡(luò)線。負(fù)載電流id的波形與ud相似，如圖2c)所示。可以看出，α=30°時(shí)，負(fù)載電流開始出現(xiàn)過零點(diǎn)，電流處于臨界連續(xù)狀態(tài)。