Üç Fazlı Düzeltme

Bu yazımızda üç faz konusunu işleyeceğiz. Önceki yazıda, bir AC giriş kaynağını sabit bir DC kaynağına dönüştürme işleminin Düzeltme olarak adlandırıldığını ve bu düzeltme işlemini gerçekleştirmek için kullanılan en popüler devrelerin katı hal yarı iletken diyotlara dayalı olduğunu gördük.

Aslında alternatif voltajların doğrultulması diyotların en popüler uygulamalarından biridir, çünkü diyotlar ucuz, küçük ve sağlamdır ve bize ayrı ayrı bağlı diyotlar veya sadece tek bir entegre köprü doğrultucu modülü kullanarak çok sayıda doğrultucu devresi oluşturmamıza izin verir.

Evlerde ve ofislerde olduğu gibi tek fazlı beslemeler genellikle 120 Vrms veya 240 Vrms faz-nötr, ayrıca hattan nötr (LN) olarak da adlandırılır ve nominal olarak sabit bir voltaj ve frekansta alternatif bir voltaj veya akım üretir. “AC” kısaltması verilen sinüzoidal dalga formu formu.

Çok fazlı doğrultma devreleri olarak da bilinen üç fazlı doğrultma, önceki tek fazlı doğrultuculara benzer, bu seferki fark, tek bir üç fazlı tarafından üretilen birbirine bağlı üç, tek fazlı kaynak kullanmamızdır. jeneratör.

Buradaki avantaj, 3 fazlı doğrultma devrelerinin, tek fazlı bir doğrultucu devrenin sağlayabileceğinden daha yüksek güç gereksinimleri gerektiren motor kontrolü veya akü şarjı gibi birçok endüstriyel uygulamaya güç sağlamak için kullanılabilmesidir.

3 fazlı kaynaklar, her bir AC voltajının bir “faz” olarak adlandırılmasıyla aynı frekans ve genliğe sahip üç AC voltajı bir araya getirerek bu fikri bir adım daha ileri götürür. Bu üç faz, birbirinden 120 derecelik faz dışıdır ve bir faz sırası veya gösterildiği gibi 360o ÷ 3 = 120o faz dönüşü oluşturur.

Üç fazlı Dalga Formu

Üç Faz

Buradaki avantaj, dengeli yüklere ve doğrultuculara doğrudan elektrik gücü sağlamak için üç fazlı bir alternatif akım (AC) kaynağının kullanılabilmesidir. 3 fazlı bir besleme sabit bir voltaj ve frekansa sahip olduğundan, bir doğrultma devresi tarafından sabit voltajlı bir DC gücü üretmek için kullanılabilir ve bu daha sonra filtrelenebilir ve tek fazlı bir doğrultma devresine kıyasla daha az dalgalanma ile bir çıkış DC voltajıyla sonuçlanır.

Üç Fazlı Düzeltme

3 fazlı bir kaynağın sadece üç tek fazın bir araya getirilmesinden ibaret olduğunu gördükten sonra, bu çok fazlı özelliği 3 fazlı doğrultucu devreler oluşturmak için kullanabiliriz.

Tek fazlı doğrultmada olduğu gibi, üç fazlı doğrultma, belirli bir üç fazlı kaynağı sabit bir DC çıkış seviyesine dönüştüren yarım dalga, tam dalga, kontrolsüz ve tam kontrollü doğrultucu devreleri oluşturmak için diyotlar, tristörler, transistörler veya dönüştürücüler kullanır. . Çoğu uygulamada, bağlı yük tarafından farklı DC çıkış seviyesi gerekiyorsa, doğrudan ana şebeke güç şebekesinden veya üç fazlı bir transformatörden üç fazlı bir doğrultucu beslenir.

Önceki tek fazlı doğrultucuda olduğu gibi, en temel üç fazlı doğrultucu devresi, gösterildiği gibi faz başına bir diyot olmak üzere üç yarı iletken diyot kullanan kontrolsüz yarım dalga doğrultucu devresidir.

Yarım dalga Üç Fazlı Doğrultma

Üç Faz

Peki bu üç fazlı yarım dalga doğrultucu devresi nasıl çalışır? Her diyotun anodu, üç diyotun katotları aynı pozitif noktaya birbirine bağlı olarak voltaj kaynağının bir fazına bağlanır ve etkin bir şekilde diyot-“VEYA” tipi bir düzenleme oluşturur. Bu ortak nokta yükün pozitif (+) terminali olurken, yükün negatif (-) terminali beslemenin nötrüne (N) bağlanır.

Kırmızı-Sarı-Mavi (VA – VB – VC) faz dönüşünün ve kırmızı fazın (VA) 0o’da başladığını varsayarsak. İletilecek ilk diyot, anotunda D2 veya D3 diyotlarından daha pozitif bir voltaja sahip olacağından diyot 1 (D1) olacaktır. Böylece D1 diyotu, VA’nın pozitif yarı döngüsü için iletilirken, D2 ve D3 ters yönlü durumdayken. Nötr tel, yük akımının kaynağa geri dönmesi için bir dönüş yolu sağlar.

120 elektriksel derece sonra diyot 2 (D2), VB’nin (sarı faz) pozitif yarı çevrimi için iletmeye başlar. Şimdi anodu, ters yönlü oldukları için her ikisi de “KAPALI” olan D1 ve D3 diyotlarından daha pozitif hale gelir. Benzer şekilde, 120o sonra VC (mavi faz), anodu daha pozitif hale geldikçe “AÇIK” diyot 3’ü (D3) çevirmeye başlar, böylece D1 ve D2 diyotlarını “KAPALI” hale getirir.

Daha sonra, üç fazlı doğrultma için, diğer iki diyota kıyasla anodunda hangi diyot daha pozitif voltaja sahipse, otomatik olarak iletmeye başlayacağını ve böylece gösterildiği gibi D1 D2 D3 bir iletim modeli verdiğini görebiliriz.

Yarım dalga Üç Fazlı Doğrultucu İletim Dalga Formu

Üç Faz

Dirençli bir yük için yukarıdaki dalga biçimlerinden, bir yarım dalga doğrultucu için her diyotun, AC kaynağının giriş frekansının üç katı olan çıkış dalga biçimiyle, her döngünün üçte biri için akım geçtiğini görebiliriz. Bu nedenle, belirli bir döngüde üç voltaj tepe noktası vardır, bu nedenle, tek fazlı bir fazdan üç fazlı bir kaynağa faz sayısı artırılarak, kaynağın düzeltilmesi iyileştirilir, yani çıkış DC voltajı daha düzgün olur.

Üç fazlı bir yarım dalga doğrultucu için, VA VB ve VC besleme gerilimleri dengelenir ancak 120o’luk bir faz farkı ile:

  • VA = VP*sin(ωt – 0o)
  • VB = VP*sin(ωt – 120o)
  • VC = VP*sin(ωt – 240o)

Böylece 3 fazlı yarım dalga doğrultucudan çıkış voltajı dalga formunun ortalama DC değeri şu şekilde verilir:

Üç Faz

Voltaj tepe voltajı sağladığından, VP VRMS1.414’e eşittir, bu nedenle VRMS’nin VP/1.414’e veya 0.707VP’ye 1/1.414 = 0.707 olarak eşit olduğu sonucu çıkar. Daha sonra doğrultucunun ortalama DC çıkış voltajı, ortalama karekök (RMS) faz voltajı cinsinden aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

Üç Faz

Tam dalga Üç Fazlı Doğrultma

Tam dalga üç fazlı kontrolsüz köprü doğrultucu devresi, tek fazlı köprü doğrultucuya benzer şekilde faz başına iki tane olmak üzere altı diyot kullanır. İki yarım dalga doğrultucu devresi kullanılarak 3 fazlı bir tam dalga doğrultucu elde edilir. Buradaki avantaj, devrenin, giriş AC dalga formunun altı katı bir frekansa sahip olduğundan, önceki yarım dalga 3 fazlı doğrultucudan daha düşük bir dalgalanma çıkışı üretmesidir.

Ayrıca, tam dalga doğrultucu, dördüncü nötr (N) kablosu gerekmediğinden dengeli 3 fazlı 3 kablolu delta bağlantılı bir beslemeden beslenebilir. Aşağıdaki tam dalga 3 fazlı doğrultucu devresini düşünün.

Tam dalga Üç Fazlı Doğrultma

Üç Faz
Tam dalga Üç Fazlı Doğrultma

Daha önce olduğu gibi, Kırmızı-Sarı-Mavi (VA – VB – VC) faz dönüşünün ve kırmızı fazın (VA) 0o’da başladığını varsayarsak. Her faz, gösterildiği gibi bir çift diyot arasında bağlanır. İletken çiftin bir diyotu yükün pozitif (+) tarafına güç verirken, diğer diyot yükün negatif (-) tarafına güç sağlar.

D1 D3 D2 ve D4 diyotları A ve B fazları arasında bir köprü doğrultucu ağı oluşturur, benzer şekilde D3 D5 D4 ve D6 diyotları B ve C fazları ve D5 D1 D6 ve D2 fazları C ve A arasında.

Böylece D1 D3 ve D5 diyotları pozitif rayı besler ve hangisinin anot terminalinde daha pozitif gerilime sahip olduğuna bağlı olarak iletir. Benzer şekilde, D2 D4 ve D6 diyotları negatif rayı besler ve katot terminalinde hangi diyot daha fazla negatif gerilime sahipse onu iletir.

Daha sonra, üç fazlı doğrultma için diyotların, aşağıdaki yük akımı için bir iletim modeli vererek eşleşen çiftler halinde hareket ettiğini görebiliriz: D1-2 D1-6 D3-6 D3-6 D3-4 D5-4 D5-2 ve D1 -2 gösterildiği gibi.

Tam dalga Üç Fazlı Doğrultucu İletim Dalga Formu

Üç Faz
Tam dalga Üç Fazlı Doğrultucu İletim Dalga Formu

3 fazlı güç redresörlerinde, iletim her zaman en pozitif diyotta ve buna karşılık gelen en negatif diyotta gerçekleşir. Böylece üç faz doğrultucu terminalleri boyunca dönerken, iletim diyottan diyota geçer.

Daha sonra her diyot, her besleme döngüsünde 120o (üçte bir) iletir, ancak çiftler halinde iki diyotun iletilmesi gerektiğinden, her bir diyot çifti, yukarıda gösterildiği gibi herhangi bir zamanda bir döngünün sadece 60o (altıda biri) boyunca iletecektir. .

Dolayısıyla “3” trafo sekonderleri ile beslenen 3 fazlı bir doğrultucu için her fazın 360o/3 ile ayrılacağını ve dolayısıyla 2*3 diyot gerektirdiğini doğru söyleyebiliriz.

Ayrıca, önceki yarım dalga doğrultucudan farklı olarak, doğrultucu giriş ve çıkış terminalleri arasında ortak bir bağlantı olmadığını unutmayın. Bu nedenle yıldız bağlantılı veya üçgen bağlantılı trafo kaynağı ile beslenebilir.

Bu nedenle, 3 fazlı tam dalga doğrultucudan çıkış voltajı dalga biçiminin ortalama DC değeri şu şekilde verilir:

Üç Faz

Burada: VS, (VL(PEAK) ÷ √3)’e eşittir ve burada VL(PEAK) maksimum hatlar arası voltajdır (VL*1.414).

Tam kontrollü 3 fazlı Köprü Doğrultucu

Üç Faz