Схема ларионова выпрямитель: Трехфазный мостовой выпрямитель (схема Ларионова)

Шестипульсный Выпрямитель ⭐ Zwezda Larionow | Дмитрий Компанец

Выпрямитель Три полумоста параллельно, объединённые звездой называют «звезда-Ларионов» (Zwezda-Larionow)

Подключенный к трансформатору от Микроволновой печи включенному в бытовую сеть своей высоковольтной обмоткой , этот выпрямитель ничем не отличается по эффективности от обычного мостового выпрямителя, так как задействуются только два полумоста и по сути получается схема выпрямителя Гретца .

Выпрямитель звезда-Ларионов шестипульсный — шесть четверть мостов на диодах применяется в генераторах электроснабжения бортовой сети почти на всех средствах транспорта (автотракторных, водных, подводных, воздушных и др.).
Самые мощные Выпрямители по этой схеме применяются в электроприводе тепловозов и дизель-электроходов где почти вся мощность проходит через выпрямитель звезда-Ларионов.

В некоторой электротехнической литературе иногда не различают схемы «треугольник-Ларионов» и «звезда-Ларионов», которые имеют разные значения среднего выпрямленного напряжения, максимального тока, эквивалентного активного внутреннего сопротивления.

В выпрямителе «треугольник-Ларионов» омические потери в медной обмотке трансформатора больше, чем в выпрямителе по схеме «звезда-Ларионов», поэтому на практике чаще применяется схема «звезда-Ларионов».
Кроме этого, выпрямители Ларионова А. Н. часто называют мостовыми, на самом деле они являются полу-мостовыми параллельными. В некоторой литературе выпрямители Ларионова и подобные называют «полно-волновыми» (англ. full wave), на самом деле полно-волновыми являются выпрямитель «три последовательных моста» и им подобные.

#ВыпрямительЗвездаЛарионов #ZwezdaLarionow #ТреугольникЛарионов

Система ларионова генератор – Tokzamer

Мостовой схеме выпрямления (схеме Ларионова)

Трехфазный мостовой выпрямитель (рис. 3.2) состоит из трехфазного трансформатора и комплекта диодов, собранных по трехфазной мостовой схеме (схема профессора А.Н. Ларионова).

В схеме выпрямителя используется шесть диодов: VD1. VD6. Три диода (VD1, VD3, VD5) соединены в катодную группу. Их общая точка имеет положительную полярность. Из этих трех диодов проводящим будет тот, на аноде которого в данный момент наиболее высокий положительный потенциал. Три диода (VD2, VD4, VD6) соединены в общую точку анодами и образуют анодную группу.

Их общая точка имеет отрицательную полярность. Из диодов анодной группы проводящим будет тот, на катоде которого наиболее отрицательный потенциал. В каждый момент времени в рассматриваемой схеме выпрямителя, как и в однофазной мостовой схеме, открыты два диода: один — в катодной, а другой — в анодной группах. Каждый диод работает в течение одной трети периода (рис.3.2, г, д), что отражено на графиках для токов катодной (i_VDк) и анодной (i_VDa) групп.

Рисунок 3.2 — Трехфазный мостовой выпрямитель (схема Ларионова):

а – электрическая принципиальная схема;

б-е – диаграммы напряжений и токов

На рис. 3.2,б изображены кривые мгновенных значений напряжений в фазах вторичных обмоток трансформатора u_а, u_b, u_c а на рис. 3.2, в — кривые выпрямленных напряжения u_d и тока i_d. На интервале t₁—t₂, равном p/3, напряжение фазы a (u_a) имеет наибольшее положительное значение и, следовательно, на аноде диода VD1 потенциал наиболее высокий, т.е. диод VD1 открыт. Наибольшее отрицательное значение на этом же интервале имеет напряжение фазы b(u_b), т.е. катод диода VD4 имеет наибольший отрицательный потенциал, отпирающий этот диод.

Таким образом, на интервале t₁ – t₂ к сопротивлению нагрузки через открытые диоды VD1 и VD4 будет приложено линейное напряжение между точками a и b (u_ab). Под действием этого напряжения ток будет протекать по цепи: + u_а, VD1, R_d, VD4, —u_b. В момент t₂ (M₁ — точка естественной коммутации диодов) мгновенные значения напряжений u_в и u_с равны, а далее напряжение u_c будет более отрицательным. Это приведет к открытию диода VD6. Диод VD1 будет оставаться открытым, так как u_a остается положительным.

На интервале t₂ – t₃, также равном p/3, будут открыты диоды VD1 и VD6, к сопротивлению нагрузки будет приложено линейное напряжение между точками а и с, и ток будет протекать в том же направлении по цепи: +u_а, VD1, R_d, VD6, —u_с. В момент t₃ (точка N₁) произойдет переключение диодов VD1 и VD3; диод VD3 откроется, так как u_в будет равным u_a и далее большим, а диод VD1 закроется.

Поскольку на нагрузку работают две последовательно соединенные вторичные фазовые обмотки трансформатора, то график выпрямленного напряжения u_d представляет собой сумму огибающих фазовых напряжений работающих обмоток трансформатора.

Можно сформулировать правило: в схеме в любой момент времени открыты только два вентиля — а именно те, через которые к резистору нагрузки приложено наибольшее линейное напряжение

Период изменения основной гармонической переменной составляющей выпрямленного напряжения, как видно из рис.3.2, в, в 6 раз меньше периода изменения тока сети (Т₁ = Т_с/6). Следовательно, частота этой гармоники в 6 раз больше частоты тока питающей сети (f₁ = 6f_c). Несмотря на то, что схема получает электропитание от трехфазного трансформатора, кривая выпрямленного напряжения соответствует шестифазной схеме.

Мгновенное значение выпрямленного напряжения равно линейному напряжению работающих одновременно фаз:

(3.3)

Среднее значение выпрямленного напряжения равно:

(3.4)

Приняв для удобства за начало отсчета точку О₁ на огибающей u_d (посредине между t₁ = p/6 и t₂ = 3p/6 на рис.3.2, в), выразим среднее значение выпрямленного напряжения через функцию косинуса

(3.5)

Основные соотношения, показатели качества выпрямления и энергетические параметры трехфазной двухтактной мостовой схемы выпрямления приведены в таблице 3.1.

Достоинства трехфазной двухтактной мостовой схемы выпрямления по сравнению с предыдущими схемами перечислены ниже .

1. Отсутствие вынужденного подмагничивания постоянной составляющей выпрямленного тока, что обеспечивает высокое значение коэффициента использования трансформатора.

2. Малая амплитуда обратного напряжения.

3. Возможность включения вентилей непосредственно в сеть переменного тока (без трансформатора), если напряжение имеет требуемую величину.

Основным недостатком данной схемы выпрямления является необходимость применения шести вентилей вместо трех по сравнению с предыдущей схемой Миткевича.

Трехфазные мостовые выпрямители находят наиболее широкое применение в ИВЭ РЭС при питании от трехфазных первичных источников.

Система ларионова генератор

Евросамоделки — только самые лучшие самоделки рунета! Как сделать самому, мастер-классы, фото, чертежи, инструкции, книги, видео.

• Главная
• Каталог самоделки
• Дизайнерские идеи
• Видео самоделки
• Книги и журналы
• Форум
• Обратная связь

• Лучшие самоделки
• Самоделки для дачи
• Самодельные приспособления
• Автосамоделки, для гаража
• Электронные самоделки
• Самоделки для дома и быта
• Альтернативная энергетика
• Мебель своими руками
• Строительство и ремонт
• Самоделки для рыбалки
• Поделки и рукоделие
• Самоделки из материала
• Самоделки для компьютера
• Самодельные супергаджеты
• Другие самоделки
• Материалы партнеров

Мотор-генератор своими руками (опыты, видео, принцип работы)

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики, в частности к способам и оборудованию для генерирования электрической энергии, и может быть использовано в автономных системах электроснабжения, в автоматике и бытовой технике, на авиационном, морском и автомобильном транспорте.

За счет нестандартного способа генерации, и оригинальной конструкции мотора-генератора, режимы генератора и электромотора, объединены в одном процессе, и неразрывно связаны. В результате чего, при подключении нагрузки, взаимодействие магнитных полей статора и ротора образует вращающий момент, который по направлению совпадает с моментом, создаваемым внешним приводом.

Другими словами, при увеличении мощности потребляемой нагрузкой генератора, ротор мотора-генератора начинает ускоряться, и соответственно понижается мощность, потребляемая внешним приводом.

Уже давно по Интернету ходят слухи о том, что генератор с кольцевым якорем Грамма, был способен вырабатывать электрической энергии больше чем было затрачено механической и происходило это за счет того, что под нагрузкой не было тормозящего момента.

Результаты экспериментов, которые привели к изобретению мотора-генератора.

Уже давно по Интернету ходят слухи о том, что генератор с кольцевым якорем Грамма, был способен вырабатывать электрической энергии больше, чем было затрачено механической и происходило это за счет того, что под нагрузкой не было тормозящего момента. Эта информация подтолкнула нас на проведение ряда экспериментов с кольцевой обмоткой, результаты которых мы покажем на этой странице. Для экспериментов, на тороидальный сердечник, были намотаны 24шт., не зависимые обмотки, с одинаковым количеством витков.

1) Вначале вес обмотки были включены последовательно, выводы на нагрузку расположены диаметрально. В центре обмотки был расположен постоянный магнит с возможностью вращения.

После того как магнит с помощью привода приводился в движение, подключалась нагрузка и лазерным тахометром измерялись обороты привода. Как и следовало ожидать, обороты приводного двигателя начинали падать. Чем большую мощность потребляла нагрузка, тем сильнее падали обороты.

2) Для лучшего понимания процессов происходящих в обмотке, вместо нагрузки был подключен миллиамперметр постоянного тока.
При медленном вращении магнита, можно наблюдать, какая полярность и величина выходного сигнала, в данном положении магнита.

Из рисунков видно, когда полюсы магнита, находятся напротив выводов обмотки (рис. 4;8), ток в обмотке равен 0. При положении магнита, когда полюсы находятся в центре обмотки, мы имеем максимальное значение тока (рис. 2;6).

3) Нa следующем этапе экспериментов, использовалась только одна половина обмотки. Магнит также медленно вращался, и фиксировались показания прибора.

Показания прибора полностью совпадали с предыдущим экспериментом (рис 1-8).

4) После этого к магниту подключили внешний привод и начали его вращать на максимальных оборотах.

При подключении нагрузки, привод начал набирать обороты!

Другими словами, при взаимодействии полюсов магнита, и полюсов образующихся в обмотке с магнитопроводом, при прохождении через обмотку тока, появился вращающий момент, направленный по ходу вращающего момента созданного приводным двигателем.

Рисунок 1, идет сильное торможение привода при подключении нагрузки. Рисунок 2, при подключении нагрузки привод начинает ускоряться.

5) Что бы понять что происходит, мы решили создать карту магнитных полюсов, которые появляются в обмотках при прохождении через них тока. Для этого была проведена серия экспериментов. Обмотки подключались в разных вариантах, а на концы обмоток подавались импульсы постоянного тока. При этом на пружине был закреплен постоянный магнит, и по очереди располагался рядом с каждой из 24 обмоток.

По реакции магнита (отталкивался он или притягивался) была составлена карта проявляющихся полюсов.

Из рисунков видно, как проявлялись магнитные полюсы в обмотках, при различном включении (желтые прямоугольники на рисунках, это нейтральная зона магнитного поля).

При смене полярности импульса, полюсы как и положено менялись на противоположные, по этому разные варианты включения обмоток, нарисованы при одной полярности питания.

6) Па первый взгляд, результаты на рисунках 1 и 5 идентичны.

При более подробном анализе, стало ясно, что распределение полюсов по окружности и «размер» нейтральной зоны довольно сильно отличаются. Сила с которой магнит притягивался или отталкивался от обмоток и магнитопровода показана градиентной заливкой полюсов.

7) При сопоставлении данных экспериментов описанных в пунктах 1 и 4, кроме кардинальной разницы в реакции привода на подключение нагрузки, и существенной разницы в «параметрах» магнитных полюсов, были выявлены и другие отличия. При проведении обоих экспериментов, параллельно нагрузке был включен вольтметр, а последовательно с нагрузкой включался амперметр. Если показания приборов из первого эксперимента (пункт 1), взять за 1, то во втором эксперименте (пункт 4), показание вольтметра так же было равно 1. По показания амперметра составляло 0,005 от результатов первого эксперимента.

8) Исходя из изложенного в предыдущем пункте, логично предположить, если в незадействованной части магнитопровода, сделать немагнитный (воздушный) зазор, то сила тока в обмотке должна увеличиться.

После того как был сделан воздушный зазор, магнит снова подключили к приводному двигателю, и раскрутили на максимальные обороты. Сила тока действительно возросла в несколько раз, и стала составлять примерно 0,5 от результатов эксперимента по пункту 1,
но при этом появился тормозной момент на привод.

9) Способом, который описан в пункте 5, была составлена карта полюсов данной конструкции.

10) Сопоставим два варианта

Не трудно предположить, если увеличить воздушный зазор в магнитопроводе, геометрическое расположение магнитных полюсов по рисунку 2, должно приблизиться к такому расположению как в рисунке 1. А это в свою очередь, должно привести к эффекту ускорения привода, который описан в пункте 4 (при подключении нагрузки, вместо торможения, создается добавочный момент к вращающему моменту привода).

11) После того как зазор в магнитопроводс был увеличен до максимума (до краев обмотки), при подключении нагрузки вместо торможения, привод снова начал набирать обороты.

При этом карта полюсов обмотки с магнитопроводом выглядит так:

На основе предложенного принципа генерации электроэнергии, можно конструировать генераторы переменного тока, которые при повышении электрической мощности в нагрузке, не требуют повышения механической мощности привода.

Принцип работы Мотора Генератора.

Согласно явлению электромагнитной индукции при изменении магнитного потока проходящего через замкнутый контур, в контуре возникает ЭДС.

Согласно правилу Ленца: Индукционный ток, возникающий в замкнутом проводящем контуре, имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле противодействует тому изменению магнитного потока, которым был вызван данный ток. При этом не имеет значения, как именно магнитный поток, движется по отношению к контуру (Рис. 1-3).

Способ возбуждения ЭДС в нашем моторе-генераторе аналогичен рисунку 3. Он позволяет использовать правило Ленца для увеличения вращающего момента на роторе (индукторе).

1) Обмотка статора
2) Магнитопровод статора
3) Индуктор (ротор)
4) Нагрузка
5) Направление вращения ротора
6) Центральная линия магнитного поля полюсов индуктора

При включении внешнего привода, ротор (индуктор) начинает вращаться. При пересечении начала обмотки магнитным потоком одного из полюсов индуктора в обмотке индуцируется ЭДС.

При подключении нагрузки, в обмотке начинает течь ток и полюса возникшего в обмотках магнитного поля согласно правилу Э. X. Ленца направлены на встречу возбудившего их магнитного потока.
Так как обмотка с сердечником расположена по дуге окружности, то магнитное поле ротора, движется вдоль витков (дуги окружности) обмотки.

При этом в начале обмотки согласно правилу Ленца, возникает полюс одинаковый с полюсом индуктора, а на другом конце ротивоположный. Так как одноименные полюса отталкиваются, а противоположные притягиваются, индуктор стремится принять положение, которое соответствует действию этих сил, что и создает добавочный момент, направленный по ходу вращения ротора. Максимальная магнитная индукция в обмотке достигается в момент, когда центральная линия полюса индуктора находится напротив середины обмотки. При дальнейшем движении индуктора, магнитная индукция обмотки уменьшается, и в момент выхода центральной линии полюса индуктора за пределы обмотки, равна нулю. В этот же момент, начало обмотки начинает пересекать магнитное поле второго полюса индуктора, и согласно правилам, описанным выше, край обмотки от которого начинает отдаляться первый полюс начинает его отталкивать с нарастающей силой.

Рисунки:
1) Нулевая точка, полюсы индуктора (ротора) симметрично направлены на разные края обмотки в обмотке ЭДС=0.
2) Центральная линия северного полюса магнита (ротора) пересекла начало обмотки, в обмотке появилась ЭДС, и соответственно проявился магнитный полюс одинаковый с полюсом возбудителя (ротора).
3) Полюс ротора находится в центре обмотки, и в обмотке максимальное значение ЭДС.
4) Полюс приближается к концу обмотки и ЭДС снижается до минимума.
5) Следующая нулевая точка.
6) Центральная линия южного полюса входит в обмотку и цикл повторяется (7;8;1).

Видео-ролик первого эксперимента:

Видео-ролик второго эксперимента:

Разрабатываем частотник. Часть первая, силовая часть.

Самостоятельная разработка частотника для трехфазного электродвигателя, дело достаточно затратное и хлопотное. Но если есть желание и интерес к данной теме огромен, то можно попробовать. Данный пост не
претендует на оригинальность и писатель из меня честно говоря плохой. Итак обо всем по порядку.

Начнем с общей структурной схемы.

Данная структурная схема построена по так называемой схеме двойного преобразования. Трехфазное напряжение 380В частотой 50 Гц поступает на вход неуправляемого выпрямителя. На выходе выпрямителя напряжение составляет около 540 В. Это и есть первый этап преобразования. На втором этапе напряжение при помощи инвертора преобразуется в широтно-модулированные импульсы, которые и поступают на обмотки электродвигателя. Статорные обмотки имеют активно-индуктивный характер сопротивления и являются фильтрами, сглаживающими ток. Среднее значение тока будет зависеть от среднего значения приложенного напряжения, то есть от соотношения длительностей внутри периода ШИМ. Блок управления реализует основные алгоритмы управления инвертором. Обеспечивает диагностику силового модуля, а также выполняет функции противоаварийной защиты. Блок питания предназначен для питания цепей управления.

Выпрямитель.
Схема выпрямителя предельно проста.

На вход силового блока поступает трехфазное напряжение сети амплитудой 380 В, и частотой 50 Гц. Для защиты от перенапряжения в схеме используются варисторы VR1- VR3. Далее входное напряжение поступает на выпрямитель с промежуточным звеном постоянного тока. Выпрямитель 36МТ160 представляет собой трехфазную мостовую схему (т.н схема Ларионова) конструктивно выполненную в одном модуле.
Во время зарядки конденсатора промежуточного контура протекает очень большой кратковременный ток. Это может вывести из строя выпрямитель. Ток зарядки ограничивается включением балластного резистора R4 последовательно с конденсаторами DC-звена, который активизируется только при включении преобразователя. После зарядки конденсаторов резистор шунтируется, контактными реле К1. Большая емкость конденсаторов требуется для сглаживания напряжения промежуточного звена. После выключения инвертора из сети, конденсаторы сохраняют высокое напряжение в течение определенного времени.

Вот что получилось в итоге.

Блок питания.
Собран на микросхеме UC3843. Вообще, что касается блока питания, то вовсе не важно какой будет использован.
Хоть самодельный хоть купленный. Главное, на мой взгляд, по возможности питание драйвера IGBT и питания блока управления было от отдельных обмоток трансформатора.

Инвертор.
Схема инвертора.

IGBT-драйвер собран на транзисторах FGA25N120 и связке оптопары TLP250 и микросхемы TC4420. Что касается микросхемы TC4420 то ее мне посоветовал использовать один мой друг который занимается усилителями «класса D».

Подопытный кролик Электродвигатель.
Двигатель взял для начала малой мощности. Закрепил на нем инкрементальный энкодер «RO6345» фирмы «IFM».

Все это протестировано, проверено и ждет изготовления блока управления. Будем надеется что у меня хватит терпения, времени и сил довести этот проект до работающего прототипа.

Схемы выпрямителей, фильтров. Расчет устройств

Трехфазная мостовая схема (схема Ларионова)

Трехфазная мостовая схема (рис. 1.6, а) обладает наилучшим коэффициентом использования трансформатора по мощности, наименьшим обратным напряжением на диодах и высокой частотой пульсации (шестипульсная) выпрямленного напряжения, что, в некоторых случаях, позволяет использовать эту схему без фильтра. Схема приме­няется в широком диапазоне выпрямленных напряжений и мощностей.

Схема трехфазного мостового выпрямителя содержит выпрямительный мост из шести вентилей, в котором последовательно соединены две трехфазные группы. В нижней группе вентили соединены катодами (катодная группа), а в верхней – анодами (анодная группа). Нагрузка подключается между точками соединения катодов и анодов вентилей. Схема допускает соединение как первичных, так и вторичных обмоток трансформатора звездой или треугольником.

Диаграммы напряжений и токов, поясняющие работу идеализированного трехфазного мостового выпрямителя на активную нагрузку, представлены на рис. 1.6 (б, в).

Рис. 1.6. Трехфазная мостовая схема выпрямления (схема Ларионова) (а) и диаграммы напряжений и токов в ней при работе на активную нагрузку (б, в).

Каждая из двух групп выпрямителя повторяет работу трехфазного выпрямителя со средней точкой, поэтому при таком же значении напряжения вторичной обмотки трансформатора , как и в трехфазном выпрямителе со средней точкой, среднее выпрямленное напряжение данного выпрямителя будет в два раза больше или наоборот, при том же значении величина будет в два раза меньше [2, 3]:

, ,

что сокращает число витков вторичных обмоток трансформатора и снижает требования к изоляции.

Максимальное обратное напряжение вентиля данной схемы, как и в трехфазной схеме со средней точкой, равно амплитуде линейного вторичного напряжения. Однако ввиду того, что при том же значении величина в данной схеме в два раза меньше, соотношение здесь получается более предпочтительным

В схеме трехфазного выпрямителя со средней точкой ток нагрузки создается под действием фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора, а в мостовой схеме – под действием линейного напряжения. Ток нагрузки здесь протекает через два вентиля: один – с наиболее высоким потенциалом анода относительно нулевой точки трансформатора из катодной группы, другой – с наиболее низким потенциалом катода из анодной группы. Иными словами, в проводящем состоянии будут находиться те два накрест лежащих вентиля выпрямительного моста, между которыми действует в проводящем направлении наибольшее линейное напряжение.

За период напряжения питания происходит шесть переключений вентилей и схема работает в шесть тактов, в связи с чем ее часто называют шестипульсной. Таким образом, выпрямленное напряжение имеет шестикратные пульсации, хотя угол проводимости каждого вентиля такой же, как в трехфазной схеме со средней точкой, т.е. 2π/3 (120º). Среднее значение тока вентиля соответственно составляет . При этом интервал совместной работы двух вентилей равен π/3 (60º).

Кривая тока вторичной обмотки трансформатора определяется токами двух вентилей, подключенных к данной фазе. Один из вентилей входит в анодную группу, а другой – в катодную. Вторичный ток является переменным с паузой между импульсами длительностью π/3 (60º), когда оба вентиля данной фазы закрыты. Постоянная составляющая во вторичном токе отсутствует, в связи с чем поток вынужденного подмагничивания магнитопровода трансформатора в мостовой схеме не создается.

На базе этой схемы возможно построение 12-ти и 24-х пульсных схем выпрямления, которые используют последовательное и параллельное соединение схем при различном сочетании соединений («звезда» или «треугольник») вторичных обмоток трансформатора.

Схема выпрямления трехфазного переменного напряжения, предложенная Ларионовым …

Context 1

… наиболее распространенной схемой выпрямления трехфазного переменного напряжения является схема Ларионова [7] (см. Рис. 1) в MATLAB Симуляция Simulink этой схемы — единственный блок Universal Bridge. Подача трехфазного напряжения может осуществляться с помощью блока Three-Phase Source. Моделирование схемы Ларионова в системе MATLAB представлено на рисунке 2. В MATLAB Simulink 2019 у нас есть возможность добавить нелинейный резистор, сопротивление которого может…

Context 2

… Следует отметить, что сам процесс перехода содержит значительное количество частотных составляющих, в отличие от того, что происходит при отсутствии рассматриваемой вибрации. В установившемся режиме эффект вибрации менее выражен, но, тем не менее, вибрация КЭП вызывает дополнительные моменты, которые в среднем на 5 Н · м превышают рассматриваемые моменты в отсутствие вибрации (рис.11). Рис.11. …

Context 3

… эффект стационарной вибрации менее выражен, но, тем не менее, вибрация ECC вызывает дополнительные моменты, которые в среднем на 5 Н · м превышают рассматриваемые моменты при отсутствии вибрации (рис.11). Рис.11. Кривые механического крутящего момента в установившемся режиме (синий — без вибрации ECC, желтый — с учетом вибрации ECC). …

Context 4

… влияние вибрации КЭП силового выключателя, установленных на входе преобразователя, представлено на Рис.12. В этом случае (и это естественно) фильтры выпрямителя и инвертора успешно подавляют гармоники, вызванные вибрацией ECC, и они практически не влияют на крутящий момент механического двигателя при запуске и не влияют на установившийся режим (рис.13). …

Контекст 5

… влияние вибрации КЭП силового выключателя, установленных на входе преобразователя, представлено на Рис.12. В этом случае (и это естественно) фильтры выпрямителя и инвертора успешно подавляют гармоники, вызванные вибрацией ECC, и они практически не влияют на крутящий момент механического двигателя при запуске и не влияют на установившийся режим (рис.13). . Таким образом, результаты модельных экспериментов показывают, что наиболее сильно вибрация КЭП влияет на электрическую машину, когда контактные устройства напрямую подключены к этим машинам….

Context 6

… его можно подключить параллельно к четырем АРВ для улучшения резервирования и увеличения общей мощности. Для моделирования процессов, происходящих в схеме АРВ, на рис.8 была сделана замена обычного диодного выпрямителя на активный (рис.15) и изучено влияние вибрации КЭП на работу выпрямительного контура, а также на всю систему в целом. по схеме рис.16. …

Context 7

… его можно подключить параллельно к четырем АРВ для улучшения резервирования и увеличения общей мощности.Для моделирования процессов, происходящих в схеме АРВ, на рис.8 была сделана замена обычного диодного выпрямителя на активный (рис.15) и изучено влияние вибрации КЭП на работу выпрямительного контура, а также на всю систему в целом. по схеме рис.16. Из этих данных (рис. 18) видно, что пусковые моменты асинхронного двигателя практически одинаковы, но в установившемся режиме разница составляет почти 10 Н · м из-за наличия силового выключателя с КЭП, которые находятся под действием вибрации….

Контекст 8

… четыре АРВ для улучшения резервирования и увеличения общей мощности. Для моделирования процессов, происходящих в схеме АРВ, на рис.8 была сделана замена обычного диодного выпрямителя на активный (рис.15) и изучено влияние вибрации КЭП на работу выпрямительного контура, а также на всю систему в целом. по схеме рис.16. Из этих данных (рис. 18) видно, что пусковые моменты асинхронного двигателя практически одинаковы, но в установившемся режиме разница составляет почти 10 Н · м из-за наличия силового выключателя с КЭП, которые подвергаются вибрации…

Лаборатория криогенных и сверхпроводящих методов »Источник питания

Блок питания

Источник тока (рис. 3) использует трехфазное питание. Высокий КПД достигается за счет использования двух уровней стабилизации тока. Во-первых, плата управления грубо урезает 3-х фазное питание симисторным ШИМ-стабилизатором на базе микроконтроллера Atmel AT89C2051. Уставка ограничения мощности поступает от основного ЦП. Во-вторых, точная регулировка выходного тока производится после выпрямителя с помощью линейного регулятора, использующего силовой MOSFET-транзистор.Управляющий сигнал для этого транзистора формируется из сигнала токового шунта и управляющего сигнала от 16-битного ЦАП.
Отличительным преимуществом блока питания является так называемое 6-фазное двухполупериодное выпрямление переменного тока. Это позволяет добиться модуляции выходного тока менее 1,5% при максимальном выходном токе 200 А. Частота пульсаций составляет 600 Гц, что легко подавляется LC-схемой. Первичные обмотки силового трансформатора соединены по схеме «звезда». Три вторичные обмотки по N2 витков каждая подключены по схеме «звезда» к выпрямителю Ларионова [1].Еще три вторичные обмотки с N3 = sqrt (3) * N2 витков каждая подключены по схеме «треугольник» ко второму выпрямителю Ларионова. Аналогичные выходы обоих выпрямителей объединены. Оба выпрямителя построены на трехфазных диодных мостах 160MT120KB (International Rectifier) ​​с максимальным током 160 А.
Одним из важнейших элементов устройства SCPS являются детекторы гашения. Они должны обнаруживать самопроизвольные переходы катушек из сверхпроводящего состояния в нормальное. Петля ответвителя установлена ​​возле каждого магнита.Они индуктивно связаны с магнитами. Основная катушка и петля ответвителя подключены к мостовой схеме в противоположных направлениях. Дифференциальный сигнал в мостовой схеме балансируется подстроечным резистором (рис. 4) и затем поступает на усилитель А ₁ .

• Инжекция тока в сверхпроводящие катушки
• Снятие тока со сверхпроводящих катушек
• постоянная работа с замороженным током.

Во время подачи тока сверхпроводящий переключатель (SS) разомкнут. Напряжение на концах катушки L ₁ пропорционально скорости подачи тока:.
Для шлейфа ответвителя напряжение:, где I ₁ — ток через L ₁ , M — коэффициент взаимной индуктивности.

Эти напряжения суммируются на дифференциальном усилителе A1. Результат будет иметь другой знак для текущего впрыска и удаления. Преобразователь А2 среднеквадратичного значения в постоянный ток используется для получения абсолютного значения сигнала, которое затем сравнивается с пороговым значением на компараторе A3.Пороговое значение выбирается для получения необходимой чувствительности при типичной текущей скорости впрыска или удаления. Гашение катушки во время подачи тока не влияет на напряжение контура ответвителя, потому что ток в катушке поддерживается источником, но напряжение основной катушки будет изменено из-за падения напряжения на обычном проводе. Это вызовет изменение сигнала моста, которое может превысить пороговое значение. Поэтому компаратор будет генерировать сигнал гашения Q, обрабатываемый главным процессором.Тушение в режиме замороженного тока происходит аналогично.

Все балластные резисторы и силовые компоненты, такие как токовый шунт и MOSFET-транзистор, установлены на теплообменнике с водяным охлаждением. Температура этого теплообменника измеряется платой управления и выдает сигнал о перегреве.

Категории: Теги:

Выпрямитель тока трехфазный

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для питания многоуровневых инверторов напряжения, а также многоуровневых преобразователей постоянного напряжения.

Сущность: трехфазный выпрямитель тока имеет два входных трансформатора (Т) (1,2) и шесть однофазных мостовых выпрямительных ячеек (В) (3-8), каждая из которых состоит из четырех неуправляемых выпрямителей, выходы однофазные мостовые выпрямительные ячейки соединены последовательно, а входные трансформаторы выполнены трехфазными, а их входы подключены параллельно друг другу, первичные обмотки первого трансформатора Т (1) соединены звездой, а входные трансформаторы соединены звездой. первичные обмотки второго трансформатора (Т) (2) соединены треугольником, второй трансформатор Т (2) выполнен таким образом, чтобы его коэффициент трансформации превышал коэффициент трансформации первого трансформатора Т (1) в разы.

Технический результат: повышение качества уровней выпрямленного напряжения.

ф-лы, ил. 6

Настоящее изобретение относится к электротехнике, в частности к области полупроводниковых преобразователей (силовая электроника), и может быть использовано при питании от трехфазной сети как для получения двенадцатилетнего выпрямленного напряжения, так и для получения трех четырехспальных или шести ( двенадцать) двухпольных выпрямленных напряжений для питания автономного многоуровневого инвертора. Таким образом, для питания различных потребителей энергии постоянного тока может подаваться многоуровневое выпрямленное напряжение.

Известный выпрямитель трехфазного тока содержит два входных трансформатора и две последовательно соединенные ячейки трехфазных мостовых выпрямителей схемы Ларионова (См. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники, Новосибирск, 2003 — С-160).

Однако этот выпрямитель обеспечивает возможность получения только двух уровней выпрямленного напряжения и не может использоваться для питания современных многоуровневых инверторов с более чем двумя уровнями.

Кроме того, всем известный трехфазный выпрямитель тока (См.Варфоломеев ГН. и др. Взаимное преобразование двухфазных и трехфазных электрических систем на основе схемы Скотта с использованием многопалубных выпрямителей. // Материалы VII международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» APAP-2004. — Новосибирск: НГТУ, 2004. — Вып. 6. — п.85-88, 4, п.87), взятый за прототип, содержащий два входных трансформатора и шесть однофазных мостовых выпрямительных ячеек, каждая из которых состоит из четырех неуправляемых вентилей (диодов), и входных трансформаторов. выполнены по однофазной схеме трансформатора преобразователя трехфазных напряжений в двухфазной системе (Скотт) и имеют три пары вторичных обмоток с определенным соотношением номеров обмоток, одна из пары обмоток Вторичная обмотка подключена к входу одной из пары ячеек выпрямителя, соединенных параллельно друг другу, а другая — к входу другой ячейки выпрямителя данной пары, и, таким образом, каждая из трех пар вторичных обмоток подключена к входам. каждой из трех пар параллельно соединенных ячеек выпрямителя и пары ячеек выпрямителя, последовательно соединенных друг с другом.

Однако данный выпрямитель не дает возможности получения на выходе трех одинаковых средних значений и уровней качества выпрямленного напряжения, кроме того, он содержит нестандартные однофазные трансформаторы, что усложняет и удешевляет процесс его изготовления.

Задачей настоящего изобретения является создание выпрямителя трехфазного тока с числом уровней выпрямленного напряжения, кратное трем, с одинаковым средним значением и уровнями качества выпрямленного напряжения, которое может использоваться для питания многоуровневых инверторов.К тому же предлагаемый выпрямитель белее прост в изготовлении и дешевле.

Это достигается за счет того, что выпрямитель трехфазного тока содержит два входных трансформатора и шесть однофазных ячеек мостового выпрямителя, каждая из которых состоит из четырех неуправляемых вентилей, ячеек выпрямителя, подключенных последовательно к выходным и входным трансформаторам, выполненным из трех частей. Фаза и параллельно включенные на входе и первичная обмотка первого трансформатора соединены звездой, а первичная обмотка второго трансформатора — треугольником, а второй трансформатор выполнен с соотношением первого трансформатора и вторичной обмотки. первого трансформатора, магнитосферные, с первичными обмотками, подключенными к соответствующим трем фазам сети, подключенным, соответственно, к входам первого, третьего и пятого следующих друг за другом в порядке, последовательно подключенных на выходе ячеек выпрямителя, и вторичная обмотка второго трансформатора, магнитосферные первичные обмотки, подключены к соответствующим трем фазам электросети, подключенным соответственно к входам шестой, второй и четвертой выпрямительных ячеек.

Также проблема решена за счет того, что в предлагаемом устройстве дополнительно введены шесть реакторов фильтров, шесть однофазных ячеек моста в полностью управляемых затворах (транзисторы или тиристоры с полным управлением), шесть сглаживающих конденсаторов и реакторов фильтра. соединенные последовательно со вторичными обмотками трансформаторов, однофазные мостовые ячейки для полностью управляемых вентилей, соединенные в противоположные параллели однофазные мостовые выпрямительные ячейки, диоды и сглаживающие конденсаторы, подключенные параллельно к каждому из шести выходов однофазных мостовых выпрямительных ячеек.

На фиг.1 представлена ​​схема предлагаемого выпрямителя трехфазного питания с шестью однофазными мостовыми выпрямительными ячейками, состоящими из неуправляемых вентилей (диодов), на фиг.2 представлена ​​схема предлагаемого выпрямителя трехфазного тока, дополненного шестью одиночными. -фазная мостовая ячейка для полностью управляемых вентилей, шести реакторов и шести конденсаторов, на фиг.3 отдельно представлена ​​схема ячейки инвертора напряжения в реверсивном режиме, называемая активным виброметром, на фиг.4 — схема, поясняющая принцип действия предлагаемого выпрямителя трехфазного источника питания, выполненного по схеме фиг.1, на фиг.5 — векторная диаграмма, поясняющая принцип действия предлагаемого выпрямителя трехфазного источника питания, выполненного по схеме фиг.2. На фиг.6 представлена ​​векторная диаграмма, поясняющая принцип рекуперативной работы предлагаемого выпрямителя трехфазного источника питания, выполненного по схеме 2.

Первый предлагаемый выпрямитель трехфазного тока (фиг.1) содержит два входных трансформатора Т-1 и Т-2 и шесть однофазных мостовых выпрямительных ячеек 3-8 на диодах.

Входные трансформаторы Т-1 и Т-2 выполнены трехфазного стандартного исполнения и имеют три первичные обмотки (трансформатор Т-1 — обмотки 9-11 и трансформатор Т-2 — обмотки 12-14) и три соответствующие (соответственно магнитосферные с ними) вторичные обмотки (трансформатор Т-1 — обмотка 15-17 и трансформатор Т-2 — обмотка 18-20).

Трансформаторы, включенные параллельно друг другу на входе питающей сети и первичной обмотке трансформатора Т-1, соединены звездой, а первичная обмотка трансформатора Т-2 — треугольником. При этом трансформатор Т-2 выполнен с коэффициентом трансформации, превышающим коэффициент трансформации трансформатора Т-1.

Однофазный мостовой выпрямитель I стороны 3-8 подключены к выходу последовательно, то есть второй выходной (отрицательный) выход ячейки 3 подключен к первой выходной (положительной) клемме ячейки 4, второй выходной (отрицательный) выход ячейки 4 подключен к первой выходной (положительной) клемме ячейки 5. , второй выходной (отрицательный) выход ячейки 5 подключен к первой выходной (положительной) клемме ячейки 6, второй выходной (отрицательный) выход ячейки 6 подключен к первой выходной (положительной) клемме ячейки 7, Вторая выходная (отрицательная) выходная ячейка 7 соединена с первой выходной (положительной) клеммой ячейки 8.Точки соединения выходных контактов однофазных ячеек мостового выпрямителя служат выходными клеммами для разных уровней выпрямленного напряжения (трех уровней четырехлетнего или шести уровней двухпилонного выпрямленного напряжения). Двенадцатиперстное выпрямленное напряжение, максимальное значение снимается с первого выходного (положительного) выхода ячейки 3 по отношению ко второму выходу (отрицательному) выходу ячейки 8.

Вторичные обмотки трансформатора напрямую между собой не соединены.Выводы обмоток 15-20 (соответственно с первичными обмотками 9-14) подключены к входам, соответственно, ячеек выпрямителя 3, 5, 7, 8, 4 и 6.

Также в трехфазном выпрямителе. ток (фиг.2) может быть дополнительно введен шестью аднопозиционными мостовыми ячейками для полностью управляемых клапанов 21-26, шесть фильтрующих реакторов 27-32 и шесть сглаживающих конденсаторов 33-38. При этом реакторы фильтра соединены последовательно со вторичными обмотками трансформаторов, однофазные мостовые ячейки для полностью управляемых вентилей соединены встречно-параллельными однофазными мостовыми выпрямительными ячейками 3-8 неуправляемых вентилей, а сглаживающие конденсаторы подключены параллельно каждому из шести. выводит однофазные мостовые выпрямительные ячейки 3-8.На фиг.3 представлена ​​получившаяся схема 39 одной из шести однофазных мостовых ячеек 39-44 для полностью управляемых клапанов — OMAUV сформировала встречно-параллельное соединение однофазной мостовой выпрямительной ячейки 3-фазной мостовой ячейки для полностью управляемых клапанов 21, с Последовательный входной фильтр с дросселем 27 и параллельный выходной сглаживающий конденсатор 33.

Предлагаемый выпрямитель трехфазного тока (фиг.1) работает следующим образом. Во вторичных обмотках трансформаторов наведено шесть ЭДС одинаковой амплитуды. У вас есть три пары ортогональных ЭДС, т.е.е. сдвинутые друг относительно друга по фазе на девяносто электрических градусов — ЭДС обмоток 15 и 19, 16 и 20, 17 и 18. Эти пары ЭДС выпрямлены парами последовательно идущих однофазных ячеек мостового выпрямителя 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8. В результате полное выпрямленное напряжение каждой из трех пар однофазных ячеек мостового выпрямителя снабжается импульсом, а полное выпрямленное напряжение всех шести ячеек из-за фазового сдвига в сто двадцать электрических градусов между соответствующими ЭДС трех разных пар ЭДС имеет двенадцать импульсов.На фиг.4 показаны пары ортогональных напряжений обмоток 15 и 19 u ₁₅ и u ₁₉ на входах выпрямительных ячеек 3 и 4, выпрямленное напряжение u ₃ ячейки 3 (выходное напряжение одной из шесть уровней, результирующее выпрямленное напряжение u ₃₄ пар ячеек 3 и 4 (выходное напряжение одного из трех уровней) и полное выпрямленное напряжение всех шести ячеек u _d , снятое с первого выхода (положительное) выход ячейки 3 относительно второй выходной (отрицательной) выходной ячейки 8.Все напряжения u _x показаны на графиках в относительных единицах: u _x ^* = u _x / u _b , где u _b = U _2m U _2m амплитуда напряжения любой из вторичных обмоток 15-20 трансформаторов Т-1 и Т-2. Время также сделали безразмерным: t ^* = t / T, где T — период сетевого напряжения.

Можно сказать, что из вторичных напряжений этих двух трехфазных трансформаторов образуются три пары двухфазных напряжений, ортогональных к E.фазовые сдвиги, как в трехфазной системе. Их поколение с трансформаторами Скотта потребовало бы использования трех пар таких трансформаторов.

Для повышения качества постоянного напряжения на выходе каждого из уровней может быть установлен сглаживающий емкостной или индуктивно-емкостной фильтр, который обычно требуется для инвертора питания напряжения от выпрямителя.

На рисунке 4 также показана форма входного тока одной из трех фаз I _A предлагаемого выпрямителя для случая активно-индуктивной нагрузки с L _d → ∞ (т.е.е. для случая идеально плавного выходного тока), предполагая одинаковую для всех ячеек 3-8 величину выходного тока равной I _d . Значения i _A также показаны в относительных единицах: I _A ^* = i _A · (I _d / K _T1 ), где K _T1 коэффициент трансформации ( отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки трансформатора Т-1. Форма и качество входящего тока совпадают с формой и качеством эквивалента входного тока.

К предлагаемому выпрямителю трехфазного тока (фиг.2) добавлены шесть фильтрующих реакторов, шесть однофазных мостовых ячеек для полностью управляемых вентилей, шесть сглаживающих конденсаторов выглядит следующим образом. Любым известным способом синусоидальной широтной модуляции генерируется напряжение на входе переменного тока бесщеточно, устанавливается активный выпрямитель. первая гармоника, которая обозначена как U _BK на фиг.5 на векторной диаграмме напряжений и токов, существующих в цепи любой вторичной обмотки трансформатора Т-1 и Т-2.Величина и фаза вектора напряжения относительно вектора напряжения вторичной обмотки трансформатора U ₂ задаются такими, чтобы вектор первой гармоники импульсно-модулированного тока I _BK во вторичной обмотке трансформатора, ортогонального вектору напряжения первой гармоники напряжения U _{, фильтрующего реактора L} , совпадают по фазе с вектором напряжения вторичной обмотки трансформатора U ₂ , как показано на фиг.5.Тогда каждый активный выпрямитель будет работать с почти синусоидальным входным током и постоянным выходным напряжением, сглаживаемым сглаживающим конденсатором на выходе активного выпрямителя. Когда упреждающая фаза формируется вектором напряжения U _BK на впускном клапане переменного тока комплекта активного выпрямителя, как показано на фиг.6, активный выпрямитель переходит в режим восстановления, то есть в режим автономного инвертора напряжения. Предлагаемый выпрямитель трехфазного тока также будет работать с почти синусоидальными токами во всех трех фазах как в режиме выпрямления, так и в режиме восстановления.

Однородность всех ячеек, носитель вида, где установлены отдельные уровни выходного напряжения предлагаемого выпрямителя трехфазного тока, гарантирует совпадение среднего значения и качества выпрямленного напряжения. Использование стандартных трансформаторов трехфазного тока не требует изготовления специальных трансформаторов, предусмотренных схемой Скотта. Это упрощает и снижает стоимость производства, а значит, выпрямителя в целом.

Таким образом, предлагаемый выпрямитель трехфазного тока по сравнению с прототипом имеет возможность извлекать количество уровней выпрямленного напряжения, кратное трем, с таким же средним значением и таким же, как и напряжение на всех уровнях, может собираться из стандартных компонентов и использоваться для питания многоуровневых инверторов.

Кроме того, за счет дополнительного введения шестифазной мостовой ячейки для полностью управляемых вентилей, шесть реакторов фильтров и шесть сглаживающих конденсаторов включены в предложенный на фиг.2 выпрямитель трехфазного тока. обеспечивает дополнительное улучшение качества выпрямителя в целом и возможность получения нового режима по сравнению с предлагаемым выпрямителем на фиг.1, т.е. режим восстановления.

1. Выпрямитель трехфазного тока содержит два входных трансформатора и шесть однофазных мостовых выпрямительных ячеек, каждая из которых состоит из четырех неуправляемых вентилей, различных значений времени и мощности. эти однофазные мостовые выпрямительные ячейки подключены последовательно, а входные трансформаторы сделаны трехфазными и подключены параллельно на входе, а первичная обмотка первого трансформатора соединена звездой, а первичная обмотка второго трансформатора соответственно по схеме треугольник, при этом второй трансформатор выполнен с коэффициентом передаточного отношения первого трансформатора, вторичная обмотка первого трансформатора, магнитосферная, с первичными обмотками, подключенными соответственно ко входам первого, третьего и пятого последовательных входов. В порядке последовательно соединенных выходов однофазных мостовых выпрямительных ячеек и вторичные обмотки второго трансформатора, магнитосферные с первичными обмотками второго трансформатора, подключены соответственно ко входам шестого, второго и четвертого однофазных мостовых выпрямительных ячеек. .

2. Выпрямительный трехфазный блок питания по п.1, отличающийся тем, что в нем дополнительно введены шесть фильтрующих реакторов, шесть однофазных мостовых ячеек для полностью управляемых вентилей, шесть сглаживающих конденсаторов и фильтрующие реакторы, включенные последовательно со вторичной обмоткой. обмотки трансформаторов и входы одиночных мостовых выпрямительных ячеек на диодах, однофазные мостовые ячейки для полностью управляемых вентилей, подключенных параллельно, однофазные мостовые выпрямительные ячейки неуправляемых вентилей и сглаживающие конденсаторы, подключенные параллельно каждому из шести выходов однофазных мостовых выпрямительных ячеек неуправляемых вентилей.

Двухполупериодное выпрямление — скачать ppt

Презентация на тему: «Полноволновая ректификация» — стенограмма презентации:

1 Двухполупериодное выпрямление
Выпрямитель Двухполупериодное выпрямление

2 Двухполупериодное выпрямление
Двухполупериодное выпрямление на выходе преобразует всю форму входного сигнала в одну с постоянной полярностью (положительной или отрицательной).Двухполупериодное выпрямление преобразует обе полярности входного сигнала в постоянный ток (постоянный ток) и является более эффективным. Однако в схеме с трансформатором с нецентральным ответвлением требуется четыре диода вместо одного, необходимого для полуволнового выпрямления. Четыре выпрямителя, расположенные таким образом, называются диодным мостом или мостовым выпрямителем. Мостовой выпрямитель Гретца: двухполупериодный выпрямитель, использующий 4 диода.

3

4 Для однофазного переменного тока, если трансформатор с центральным отводом, то два диода встык друг к другу (т.е. аноды-анод или катод-катод) могут образовывать двухполупериодный выпрямитель. На вторичной обмотке трансформатора требуется вдвое больше обмоток, чтобы получить такое же выходное напряжение, как у мостового выпрямителя. Двухполупериодный выпрямитель с трансформатором и 2 диодами.

5 Простейшая система для создания переменного электрического тока
Когда катушка с проволокой движется относительно магнита, это изменяет магнитный поток, проходящий через катушку, и, таким образом, индуцирует поток электрического тока, который можно использовать для выполнения работы .Линейный генератор переменного тока чаще всего используется для преобразования возвратно-поступательного движения (т.е. возвратно-поступательного движения) непосредственно в электрическую энергию.

6 Имеются изменения расположения кадра в разные периоды времени

7 Имеется трехфазная система переменного тока с тремя генераторами.
Есть подключенный трехфазный генератор типа «звезда».

8 Графическое изображение фазных токов в зависимости от времени

9 Трехфазный трансформатор состоит из трех наборов первичной и вторичной обмоток, каждый из которых намотан на одну ногу узла железного сердечника.По сути, это выглядит как три однофазных трансформатора, совместно использующих объединенный сердечник, как показано на рисунке ниже.

10

11 Принципиальная схема Миткевича
Для трехфазного переменного тока используются три или шесть диодов. Обычно используется три пары диодов, но каждая пара не является двойным диодом того же типа, который использовался бы для двухполупериодного однофазного выпрямителя.Вместо этого пары расположены последовательно (от анода к катоду). Как правило, имеющиеся в продаже двойные диоды имеют четыре вывода, поэтому пользователь может настроить их как однофазное разделенное питание, для полумоста или для трехфазного использования. Большинство устройств, вырабатывающих переменный ток (такие устройства называются генераторами переменного тока), генерируют трехфазный переменный ток. Схема Миткевича

12 Принципиальная схема Миткевича

13 Принципиальная схема Ларионова

14 Принципиальная схема Скотта

Схема и назначение.Преимущества диодного моста при преобразовании тока

Основа бытовой электросети — переменное напряжение 220В. Он преобразован во множество более низких уровней. Однако для питания многих приборов и устройств требуется постоянное и стабильное напряжение. Основа преобразования — диодный мост, установленный в цепи стабилизатора после понижающего трансформатора.

Принцип работы диодного моста

Природа переменного напряжения такова, что по принципу волны оно меняет положительный выброс на отрицательный.Но для работы устройств с постоянным источником питания такой переворот недопустим. Требуется выпрямитель и, возможно, стабилизатор. Мост как реальный диспетчер трафика направляет положительную полуволну в одном направлении, а отрицательную — в другом. Таким образом создается сортировочный фильтр по пути переменного тока. На выходе диодного моста получаются периодические пульсации соответствующей полярности, а для их первоначального сглаживания используется электролитический конденсатор большой емкости.

Выпрямительное устройство и схема подключения

На сегодняшний день не изобретено ничего лучше для полного выпрямления напряжения, чем обычный диодный мост. Он передает максимальную общую мощность трансформатора. Работая с обеими полуволнами переменного напряжения, диодный мост выгодно отличается от однополупериодных выпрямителей.

После названия собирается мост из 4 или 6 диодов. Это зависит от подключения к однофазной или трехфазной сети. Они имеют одинаковые электрические характеристики и соединены особым образом.Полупроводники, которые на самом деле являются диодами, перенаправляют непохожие полупериоды переменного напряжения на «положительные» или «отрицательные» выводы. Таким образом, создавая потенциальную разницу по одним и тем же выводам. Диоды соответственно преобразуют напряжение с выводов подключенного трансформатора.

Выпускается в виде единой части, мост имеет 4 выхода:

1. «~» — вход переменного напряжения;
2. «+» — положительная доходность потенциала;
3. «-» — отрицательный потенциальный выход.

Моноблок имеет существенные положительные преимущества. Собранный в едином корпусе, он обеспечивает одинаковую тепловую работу всех своих компонентов. Он стабилизирует характеристики диодов , входящих в его состав. Монтаж на печатной плате упрощается, и, соответственно, весь процесс сборки удешевляется.

Однако следует отметить недостаток, возникающий при использовании одиночного здания. При выходе из строя одного диода необходимо заменить всю деталь, исключив возможность снятия одного элемента.

Область применения

Электронные схемы питаются в основном постоянным напряжением. Компьютеры, например, используют потенциал 5 вольт, а блоки питания 12 и 24 вольт используются для ремонта электронных устройств. Даже зарядка, уже знакомая, смартфона для выпрямления напряжения все те же 4 полупроводника используются. В автомобиле генератор вырабатывает трехфазное переменное напряжение, и для дальнейшего использования его необходимо выпрямить и стабилизировать. Любое преобразование напряжения требует использования диодных мостов.

Сделай сам

Начинающие радиолюбители часто сталкиваются с проблемой питания своих ремесел. Часто блок питания приходится делать самому. Однако не все знают, как сделать диодный мост и при этом правильно подключить его в схему стабилизатора. Необходимо остановиться на этой проблеме и способах ее решения.

Диод — это полупроводник с двумя электродами. Их называют анодными и катодными. Преследуя цель сделать мост и правильно собрать его схему, необходимо взять 4 одинаковых выпрямительных диода.Проверить, согласно справочнику, соответствие текущим и расчетным параметрам мощности. Правильный выбор послужит основой надежной работы выпрямителя.

Следующим шагом будет сборка отдельных элементов в диодный мост. Необходимо взять 2 диода и подключить анод одного к катоду другого. Сделайте то же самое с остальными полупроводниками. Образуется двух идентичных пар со свободными электродами. Далее подключаем катод одной сборки к соответствующему выводу второй.Повторите эту процедуру с оставшимися анодами. В результате получается квадрат, в углах которого образуются следующие составы:

• анод, катод — ввод одного провода переменного напряжения;
• анод, анод — выход с отрицательным потенциалом;
• катод, анод — ввод второго провода переменного напряжения;
• катод, катод — вывод положительного потенциала.

Таким образом, была получена классическая схема диодного моста. Осталось подать переменное напряжение с трансформатора и снять практически постоянное.Однако пульсации на выходе диодного моста могут повлиять на работу подключенного устройства. Для сглаживания таких скачков используются фильтры и электролитические конденсаторы большой емкости. Для создания более стабильного блока питания необходимо использовать схемы стабилизаторов, подключенные к выходу диодного моста.

Как сделать диодный мост для преобразования переменного напряжения в постоянный, однофазный и трехфазный диодный мост. Ниже представлена ​​классическая схема однофазного диодного моста.

Как видно на рисунке, четыре диода подключены, на вход подается переменное напряжение, а на выходе уже плюс и минус.Сам диод представляет собой полупроводниковый элемент, который может пропускать через себя только напряжение определенного значения. В одном направлении диод может пропускать через себя только отрицательное напряжение, а в плюсовом — нет, и наоборот. Ниже диод и его обозначение в схемах. Через анод можно пропустить только минус, а через катод — только плюс.

>

Переменное напряжение — это напряжение, при котором с определенной частотой изменяется плюс или минус. Например, частота нашей сети 220 вольт составляет 50 Гц, то есть 50 раз в секунду полярность напряжения меняется с минуса на плюс и наоборот.Чтобы выпрямить напряжение, подайте плюс на один провод, а на два других диода нужен плюс. Один подключен анодом, второй катодом, поэтому при появлении минуса на проводе он проходит по первому диоду, а второй минус не проходит, а при появлении плюса на проводе наоборот первый диод не проходит, а второй проходит. Ниже представлена ​​схема принципа работы.

>

Для выпрямления, а точнее распределения плюса и минуса в переменном напряжении, нужны только два диода на провод.Если проводов два, то на провод два диода, всего четыре и схема подключения имеет вид ромба. Если есть три провода, то шесть диодов, по два на провод, и это будет трехфазный диодный мост. Ниже представлена ​​схема подключения трехфазного диодного моста.

>

Диодный мост, как видно из картинок, очень простой, это простейшее устройство для преобразования переменного напряжения с трансформаторов или генераторов в постоянное. Переменное напряжение имеет частоту изменения напряжения от плюса к минусу и наоборот, поэтому эти пульсации передаются после диодного моста.Для сглаживания пульсации при необходимости ставим конденсатор. Конденсатор ставится параллельно, то есть один конец к плюсу на выходе, а другой конец к плюсу. Конденсатор здесь служит миниатюрной батареей. Он заряжается и во время паузы между импульсами питает нагрузку, разряжается, поэтому рябь становится невидимой, а если подключить, например, светодиод, он не будет мерцать и будет корректно работать в другой электронике. Ниже представлена ​​схема с конденсатором.

>

Еще хочу отметить, что пропускаемое через диод напряжение немного уменьшается, для диода Шоттки оно около 0.3-0,4 вольта. Таким образом, можно снизить напряжение с помощью диодов, скажем, 10 последовательно соединенных диодов снизят напряжение на 3-4 вольта. Диоды нагреваются именно из-за падения напряжения, например через диод протекает ток 2 ампера, падение 0,4 вольта, 0,4 * 2 = 0,8 ватт, то есть на тепло тратится 0,8 ватт энергии. А если через мощный диод пройдет 20 ампер, то потери на нагрев будут уже 8 ватт.

Практически все электронное оборудование для своей работы требует определенного количества постоянного напряжения.В электрической сети передается синусоидальный сигнал частотой 50 Гц. Для преобразования сигнала используется свойство полупроводниковых элементов пропускать ток только в одном направлении и блокировать его прохождение в другом. В качестве преобразователя используется схема диодного моста, позволяющая выводить постоянный сигнал.

Физические свойства pn перехода

Основным элементом выпрямительного узла является диод. В основе его работы лежит электронно-дырочный переход (pn).

Общепринятое определение: pn переход — это область пространства, расположенная на стыке двух различных типов полупроводников. В этом пространстве образуется переход n-типа в p-тип. Величина проводимости зависит от атомной структуры материала, а именно от того, насколько прочно атомы удерживают электроны. Атомы в полупроводниках расположены в виде решетки, а электроны прикреплены к ним за счет электрохимических сил. Сам по себе такой материал является изолятором.Он либо плохо проводит ток, либо не проводит его совсем. Но если в решетку добавить атомы определенных элементов (легирование), физические свойства такого материала резко изменятся.

Смешанные атомы начинают образовывать, в зависимости от их природы, свободные электроны или дырки. Образовавшийся избыток электронов образует отрицательный заряд, а дырки — положительный.

Избыточный заряд одного знака заставляет носителей отталкиваться друг от друга, в то время как область с противоположным зарядом имеет тенденцию притягивать их к себе.Электрон, двигаясь, занимает свободное место, дырку. В этом случае на старом месте также образуется дыра. В результате создаются два потока движения заряда: основной и обратный. Материал с отрицательным зарядом использует электроны в качестве основных носителей, он называется полупроводником n-типа, а с положительным зарядом, использующим дырки, он относится к p-типу. В обоих типах полупроводников неосновные заряды образуют ток, противоположный движению основных зарядов.

В радиоэлектронике из материалов, германий и кремний используются для создания pn перехода.При сплавлении кристаллов этих веществ образуется полупроводник с разной проводимостью. Например, введение бора приводит к появлению свободных дырок и образованию проводимости p-типа. Добавление фосфора, напротив, создаст электроны, и полупроводник станет n-типа.

Принцип работы диода

Диод — это полупроводниковый прибор, имеющий низкое сопротивление для тока в одном направлении и предотвращающий его прохождение в противоположном направлении.Физически диод состоит из одного pn перехода. Конструктивно это элемент, содержащий два вывода. Выход, подключенный к p-области, называется анодом, а подключенный к n-области — катодом.

Когда диод работает, есть три состояния:

• нет сигнала на клеммах;
• он находится под влиянием прямого потенциала;
• находится под действием обратного потенциала.

Прямой потенциал — это сигнал, когда положительный полюс источника питания подключен к p-области полупроводника, другими словами, полярность внешнего напряжения совпадает с полярностью основных носителей.При обратном потенциале отрицательный полюс подключается к p-области, а положительный — к n.

В области соединения материалов n- и p-типов существует потенциальный барьер. Он образован контактной разностью потенциалов и находится в сбалансированном состоянии. Высота перегородки не превышает десятых долей вольта и препятствует проникновению носителей заряда глубже в материал.

Если к устройству подключено постоянное напряжение, величина потенциального барьера уменьшается и он практически не сопротивляется протеканию тока.Его значение увеличивается и зависит только от сопротивления областей p и n. При приложении обратного потенциала величина барьера увеличивается, так как электроны покидают n-область, а дырки уходят из p-области. Слои истощаются, и сопротивление преграды прохождению тока увеличивается.

Основным показателем элемента является вольт-амперная характеристика. Он показывает взаимосвязь между приложенным к нему потенциалом и током, протекающим через него.Эта характеристика представлена ​​в виде графика, на котором указаны прямой и обратный ток.

Схема простого выпрямителя

Синусоидальное напряжение — это периодический сигнал, который изменяется во времени. С математической точки зрения он описывается функцией, начало координат которой соответствует времени, равному нулю. Сигнал состоит из двух полуволн. Полуволна, расположенная в верхней части координат относительно нуля, называется положительным полупериодом, а в нижней части — отрицательной.

Когда на диод подается переменное напряжение через нагрузку, подключенную к его клеммам, начинает течь ток. Этот ток связан с тем, что при наступлении положительного полупериода входного сигнала диод открывается. В этом случае на анод подается положительный потенциал, а на катод — отрицательный. Когда волна переходит в отрицательный полупериод, диод запирается, так как полярность сигнала на его выводах меняется.

Таким образом, получается, что диод как бы отсекает отрицательную полуволну, не передавая ее на нагрузку и на нем появляется пульсация тока только одной полярности.В зависимости от частоты подаваемого напряжения, а для промышленных сетей она составляет 50 Гц, меняется и расстояние между импульсами. Этот вид тока называется выпрямленным, а сам процесс называется полуволновым выпрямлением.

Выпрямляя сигнал одним диодом, можно запитать нагрузку, не предъявляющую особых требований к качеству напряжения. Например, нить накала. Но если запитать, например, приемник, то появится низкочастотный гул, источником которого будет промежуток между импульсами.В некоторой степени, чтобы устранить недостатки полуволнового выпрямления, параллельно диоду используется конденсатор вместе с диодом. Этот конденсатор будет заряжаться при поступлении импульсов и разряжаться, если они не загружены. Таким образом, чем больше емкость конденсатора, тем более плавным будет ток на нагрузке.

Но самое высокое качество сигнала может быть достигнуто, если для выпрямления одновременно используются две полуволны. Устройство, которое позволяет это реализовать, называется диодным мостом или, по-другому, выпрямительным мостом.

Такое устройство представляет собой электрическое устройство, которое используется для преобразования переменного тока в постоянный. Словосочетание «диодный мост» образовано от слова «диод», что предполагает использование в нем диодов. Схема диодного моста выпрямителя зависит от сети переменного тока, к которой он подключен. Сеть может быть:

• однофазный;
• трехфазный.

В зависимости от этого выпрямительный мост называют мостом Гретца или выпрямителем Ларионова. В первом случае используется четыре диода, а во втором устройство уже собрано на шести.

Первая выпрямительная схема была собрана на радиолампах и считалась сложным и дорогостоящим решением. Но с развитием полупроводниковой технологии диодный мост полностью заменил альтернативные методы выпрямления сигналов. Вместо диодов редко, но все же используются селеновые колонки.

Конструкция и характеристики устройства

Конструктивно выпрямительный мост состоит из набора отдельных диодов или литого корпуса с четырьмя выводами.Корпус может быть плоским или цилиндрическим. По принятому стандарту значки на корпусе устройства обозначают выводы подключения переменного напряжения и выходной постоянный сигнал. Выпрямители, имеющие корпус с отверстием, предназначены для установки на радиатор. Основные характеристики выпрямительного моста:

1. Наибольшее прямое напряжение . Это максимальное значение, при котором параметры устройства не выходят за допустимые пределы.
2. Наибольшее допустимое обратное напряжение . Это максимальное импульсное напряжение, при котором мост работает непрерывно и надежно.
3. Наибольший рабочий ток выпрямления . Указывает средний ток, протекающий через мост.
4. Максимальная частота . Частота подаваемого на мост напряжения, при которой устройство работает эффективно и не превышает допустимого нагрева.

Превышение значений характеристик выпрямителя приводит к резкому сокращению его срока службы или выходу из строя p-n переходов.Следует отметить такой момент, что все параметры диодов указаны для температуры окружающей среды 20 градусов. К недостаткам использования мостовой схемы выпрямления можно отнести большее падение напряжения по сравнению с полуволновой схемой и более низкий коэффициент полезного действия. Для уменьшения потерь и уменьшения нагрева в мостах часто используются быстрые диоды Шоттки.

Схема подключения устройства

На электрических схемах и печатных платах диодный выпрямитель обозначается в виде значка диода или латинскими буквами.Если выпрямитель собран из отдельных диодов, то рядом с каждым ставится обозначение VD и номер, обозначающий порядковый номер диода в схеме. VDS или BD используются редко.

Диодный выпрямитель можно подключать напрямую к сети 220 вольт или после понижающего трансформатора, но схема его включения остается неизменной.

Когда сигнал поступает в каждый из полупериодов, ток может течь только через его пару диодов, а противоположная пара будет заблокирована для него.Для положительного полупериода VD2 и VD3 будут открыты, а для отрицательного VD1 и VD4. В результате на выходе будет постоянный сигнал, но частота его пульсаций будет удвоена. Для уменьшения пульсаций выходного сигнала используется параллельное включение конденсатора С1, как и в случае с одиночным диодом. Такой конденсатор еще называют сглаживающим.

Но бывает так, что диодный мост ставят не только в переменную сеть, но и подключают к уже выпрямленной.Зачем в такой схеме нужен диодный мост, станет понятно, если обратить внимание на то, в каких схемах используется это включение. Эти схемы связаны с использованием чувствительных радиоэлементов для реверсирования питания. Использование моста позволяет обеспечить простую, но эффективную защиту «от дурака». При неправильном подключении полярности питания радиоэлементы, установленные за мостом, не выйдут из строя.

Проверка здоровья

Этот тип электронного устройства можно проверить без испарения из цепи, поскольку в конструкции устройства не используется шунтирование.В случае выпрямителя, собранного из диодов, проверяется каждый диод в отдельности. А в случае монолитного корпуса замеры проводятся на всех четырех его выводах.

Суть теста сводится к набору мультиметром диодов на короткое замыкание. Для этого выполняются следующие действия:

1. Мультиметр переходит в режим диода или резистивного позвонка.
2. Вилка одного провода (черного) вставляется в общую розетку тестера, а второго (красного) — в розетку для проверки сопротивления.
3. С помощью щупа с черным проводом прикоснитесь к первой ножке, а щуп с красным проводом — к третьему контакту. Тестер должен показывать бесконечность, а если поменять полярность проводов, то мультиметр покажет переходное сопротивление.
4. Минус тестера подан на четвертую ногу, а плюс на третью. Мультиметр покажет сопротивление, при смене полярности бесконечность.
5. Минус первый отрезок плюс второй. Тестер покажет открытый переход, при изменении — закрытый.

Такие показания тестера указывают на исправность выпрямителя. При отсутствии мультиметра можно использовать обычный вольтметр. Но при этом необходимо подать питание на схему и измерить напряжение на сглаживающем конденсаторе. Его значение должно превышать вводимое в 1,4 раза.

Очень часто возникает проблема с зарядкой автомобильного аккумулятора, а зарядного устройства нет под рукой, что делать в этом случае. Сегодня я решил напечатать эту статью, где намерен объяснить все известные способы зарядки автомобильного аккумулятора, правда интересная.Идти!

ПЕРВЫЙ СПОСОБ — ЛАМПА И ДИОД

Снимок 13 Это один из самых простых способов зарядки, потому что «зарядное устройство» теоретически состоит из двух компонентов — обычной лампы накаливания и выпрямительного диода. Главный недостаток такой зарядки в том, что диод отсекает только нижний полупериод, поэтому на выходе устройства у нас нет полностью постоянного тока, но этим током можно заряжать автомобильный аккумулятор!

Лампа самая обыкновенная, можно взять лампу 40/60/100 Вт, чем мощнее лампа, тем больше выходной ток, по идее лампа здесь только для тушения.

А диод, как уже было сказано для выпрямления переменного напряжения, он должен быть мощным, при этом он должен быть рассчитан на обратное напряжение не менее 400 вольт! Ток диода должен быть более 10А! это обязательное условие, настоятельно советую установить диод на радиатор, возможно, придется его дополнительно охладить.

А на рисунке вариант с одним диодом, правда, в этом случае ток будет в 2 раза меньше, следовательно, время зарядки увеличится (с лампочкой на 150 Вт достаточно для зарядки аккумуляторов. на 5-10 часов, чтобы завести машину даже в мороз)

Для увеличения тока заряда можно заменить лампу накаливания на другую, более мощную нагрузку — ТЭН, бойлер и т. д.

МЕТОД ВТОРОГО — КОТЕЛЬ

Этот метод работает по тому же принципу, что и первый, за исключением того, что на выходе этого зарядного устройства ток полностью постоянный.

Основная нагрузка — бойлер, при желании можно заменить лампу, как в первом варианте.

Диодный мост можно снять готовым, который есть в компьютерных блоках питания. ОБЯЗАТЕЛЬНО использовать диодный мост с обратным напряжением не менее 400 вольт при токе не менее 5 ампер, готовый мост следует установить на радиатор, так как он будет довольно сильно перегреваться.

Также мост можно собрать из 4 мощных выпрямительных диодов, при этом напряжение и ток диодов должны быть такими же, как в случае использования моста. В общем, старайтесь использовать мощный выпрямитель, максимально мощный, лишняя мощность никогда не помешает.

НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ мощные диодные сборки Шоттки от компьютерных блоков питания, они очень мощные, но обратное напряжение этих диодов порядка 50-60 Вольт, поэтому они сгорят.

ТРЕТИЙ МЕТОД — КОНДЕНСАТОР

Мне больше всего нравится этот метод, использование гасящего конденсатора делает процесс зарядки более безопасным, а ток заряда определяется по емкости конденсатора.Ток заряда легко определяется по формуле

I = 2 * пи * f * C * U,

где U — напряжение в сети (Вольт), C — емкость гасящего конденсатора (мкФ), f — частота переменного тока (Гц)

Для зарядки автомобильного аккумулятора нужен достаточно большой ток (десятая часть емкости аккумулятора, например, для аккумулятора на 60 А ток заряда должен быть 6А), но для получения такого тока нам понадобится целая батарея конденсаторов, поэтому мы ограничиваемся током 1.3-1,4А, для этого емкость конденсатора должна быть в районе 20 мкФ.
Требуется пленочный конденсатор, с минимальным рабочим напряжением не менее 250 вольт, отличный вариант — конденсаторы типа МБГО отечественного производства.

Сделал это зарядное устройство для зарядки автомобильных аккумуляторов, выходное напряжение 14,5 вольт, максимальный ток заряда 6 А. Но их можно заряжать и другими аккумуляторами, например литий-ионными, так как выходное напряжение и выход ток можно регулировать в широких пределах.Основные компоненты зарядного устройства были приобретены на сайте AliExpress.

Эти компоненты:

Небольшая и простая схема, состоящая из четырех диодов и используемая для преобразования переменного тока в постоянный, называется диодным мостом.В отличие от ранее рассмотренного одного диода, пропускающего ток только за один полупериод, мостовая схема позволяет пропускать ток в течение обоих полупериодов. Нередко они выполнены в виде небольших сборок и микросборок, обычно помещенных в пластиковый корпус.

Обычно это отображается включением четырех диодов в общую мостовую схему, как показано в левой части рисунка ниже: здесь диоды служат плечами выпрямительного моста. Такой символ часто можно увидеть в старых радиолюбительских журналах.Однако сейчас его чаще обозначают в виде ромба, внутри которого находится значок, говорящий только о полярности выходного напряжения.

Для лучшего понимания работы и закрепления теоретического материала рассмотрим работу на практическом примере низковольтного выпрямителя. В нем при использовании четырех диодов в течение каждой полуволны переменного напряжения поочередно работают только два активных радиокомпонента противоположных плеч моста, соединенных между собой не только последовательно, но и противодействуя второй паре.

Переменное напряжение следует за входом цепи. При появлении положительного полупериода переменного синусоидального напряжения на верхней, в соответствии со схемой точки вторичной обмотки, ток течет через третий диод, нагрузку, второй диод и в нижнюю точку вторичной обмотки. . Элементы VD1 и VD4 в этот момент заблокированы, и ток через них не проходит.

Во время другой полуволны синусоидального напряжения, когда плюс находится на нижнем выводе вторичной обмотки трансформатора, ток проходит через VD4, нагрузку VD1 и в верхнюю точку вторичной обмотки.В этот момент VD2 и VD3 замкнуты, и через них не будет проходить ток.

В результате, как мы видим на диаграмме «В», несмотря на периодическое изменение полярности напряжения на обмотке трансформатора и через нагрузку диодного моста, протекает ток только одного направления. У такого выпрямителя максимальный КПД, так как используются два полупериода переменного тока из двух, поэтому выпрямитель такого типа называют полуволновым мостом.

Думаю, теперь понятно, что работа этой схемы по сравнению с выпрямлением напряжения одним диодом намного эффективнее:

Частота пульсаций выпрямленного напряжения увеличена вдвое; Интервалы между импульсами уменьшились, среднее значение постоянного напряжения примерно на том же уровне, что и переменная со вторичной обмотки трансформатора.

Facebook

Твиттер

В контакте с

Google+