Trifazis keitiklio kontūras

Mes visi žinome apie keitiklį - tai prietaisas, kuris nuolatinę srovę paverčia kintamąja. Anksčiau mes sužinojome apie skirtingus inverterių tipus ir pastatėme vieno fazės 12v - 220v keitiklį. 3 fazių keitiklis paverčia nuolatinę įtampą į 3 fazių kintamosios srovės maitinimą. Čia, šioje pamokoje, sužinosime apie trifazį keitiklį ir jo veikimą, tačiau prieš eidami toliau pažvelkime į trifazių linijų įtampos bangų formas. Pirmiau pateiktoje grandinėje trifazė linija yra sujungta su varžine apkrova, o apkrova iš linijos semiasi galios. Jei nubrėžsime kiekvienos fazės įtampos bangos formas, turėsime grafiką, kaip parodyta paveikslėlyje. Grafike matome, kad trys įtampos bangos formos nėra fazės viena su kita 120 °.

Šiame straipsnyje aptarsime 3 fazių keitiklio grandinę, kuri naudojama kaip nuolatinės srovės ir 3 fazių kintamosios srovės keitiklis. Nepamirškite, kad net ir šiais laikais pasiekti visiškai sinusinę bangų formą esant skirtingoms apkrovoms yra labai sunku ir nėra praktiška. Taigi čia aptarsime idealios trifazio keitiklio grandinės darbą, nepaisydami visų klausimų, susijusių su praktiniu 3 fazių keitikliu.

Veikia 3 fazių keitiklis

Dabar pažvelkime į 3 fazių keitiklio grandinę ir jos idealią supaprastintą formą.

Žemiau pateikiama trifazio keitiklio grandinės schema, sukurta naudojant tiristorius ir diodus (apsaugai nuo įtampos šuolių)

Toliau pateikiama trifazio keitiklio grandinės schema, sukurta naudojant tik jungiklius. Kaip matote, ši šešių mechaninių jungiklių sąranka yra naudingesnė suprantant veikiantį 3 fazių keitiklį, o ne sudėtingą tiristoriaus grandinę.

Tai, ką mes padarysime, yra atidaryti ir simetriškai uždaro šiuos šešis jungiklius, kad gautų trifazę įtampos išėjimą varžinei apkrovai. Norint pasiekti norimą rezultatą, jungiklius galima suaktyvinti dviem būdais: vienas perjungia laidą 180 °, kitas - 120 °. Aptarkime kiekvieną toliau pateiktą modelį:

A) Trifazis keitiklis - 180 laipsnių laidumo režimas

Ideali grandinė nubrėžta prieš ją suskirstant į tris segmentus, būtent vieną segmentą, antrą segmentą ir trečią segmentą, ir mes juos naudosime vėlesniame straipsnio skyriuje. Pirmasis segmentas susideda iš jungiklių S1 ir S2 poros, antrasis segmentas susideda iš jungiklių porų S3 ir S4, o trečiasis segmentas susideda iš jungiklių porų S5 ir S6. Bet kuriuo metu abu to paties segmento jungikliai niekada neturėtų būti uždaryti, nes dėl to akumuliatoriaus trumpasis jungimas sugenda visoje sąrankoje, todėl šio scenarijaus reikėtų visada vengti.

Dabar pradėkime sekos perjungimą uždarydami jungiklį S1 pirmame idealios grandinės segmente ir pavadinkime pradžią kaip 0º. Kadangi pasirinktas laidumo laikas yra 180º, jungiklis S1 bus uždarytas nuo 0º iki 180º.

Tačiau po 120 ° pirmosios fazės antrasis etapas taip pat turės teigiamą ciklą, kaip parodyta trifazio įtampos grafike, todėl jungiklis S3 bus uždarytas po S1. Šis S3 taip pat bus uždarytas dar 180º. Taigi S3 bus uždarytas nuo 120º iki 300º ir bus atidarytas tik po 300º.

Trečia fazė taip pat turi teigiamą ciklą po 120 ° antrojo fazės teigiamo ciklo, kaip parodyta grafike straipsnio pradžioje. Taigi jungiklis S5 bus uždarytas uždarius 120º S3, ty 240º. Kai jungiklis bus uždarytas, prieš atidarant jis bus uždarytas 180 °, tuo tarpu S5 bus uždarytas nuo 240 ° iki 60 ° (antrasis ciklas).

Iki šiol viskas, ką darėme, buvo manyti, kad laidumas atliekamas uždarius viršutinio sluoksnio jungiklius, tačiau srovės srautas iš grandinės turi būti baigtas. Be to, nepamirškite, kad abu to paties segmento jungikliai niekada neturėtų būti uždaryti tuo pačiu metu, taigi, jei vienas jungiklis yra uždarytas, kitas turi būti atidarytas.

Norėdami patenkinti pirmiau nurodytas abi sąlygas, uždarysime S2, S4 ir S6 iš anksto nustatyta tvarka. Taigi tik atidarę S1 turėsime uždaryti S2. Panašiai, S4 bus uždarytas, kai S3 bus atidarytas 300 °, ir tuo pačiu būdu S6 bus uždarytas, kai S5 baigs laidumo ciklą. Šį perjungimo tarp to paties segmento jungiklių ciklą galima pamatyti žemiau esančiame paveiksle. Čia S2 seka S1, S4 seka S3 ir S6 seka S5.

Laikydamiesi šio simetriško perjungimo, galime pasiekti norimą trifazę įtampą, pavaizduotą diagramoje. Jei užpildysime pradinę perjungimo seką aukščiau pateiktoje lentelėje, mes turėsime pilną 180 ° laidumo režimo perjungimo modelį, kaip nurodyta toliau.

Iš pirmiau pateiktos lentelės galime suprasti, kad:

Nuo 0-60: S1, S4 ir S5 yra uždaryti, o kiti trys jungikliai atidaromi.

Nuo 60 iki 120: S1, S4 ir S6 uždaromi, o likusieji trys jungikliai atidaromi.

Nuo 120 iki 180: S1, S3 ir S6 uždaromi, o likusieji trys jungikliai atidaromi.

Ir perjungimo seka tęsiasi taip. Dabar nupieškime supaprastintą grandinę kiekvienam žingsniui, kad geriau suprastume dabartinius srauto ir įtampos parametrus.

1 žingsnis: (0–60) S1, S4 ir S5 yra uždaryti, o likusieji trys jungikliai yra atidaryti. Tokiu atveju supaprastinta grandinė gali būti tokia, kaip parodyta žemiau.

Taigi nuo 0 iki 60: Vao = Vco = Vs / 3; Vbo = -2Vs / 3

Naudodami juos, galime išvesti linijos įtampą kaip:

Vab = Vao - V bo = Vs Vbc = Vbo - Vco = -Vs Vca = Vco - Vao = 0

2 žingsnis: (nuo 60 iki 120) S1, S4 ir S6 yra uždaryti, o likusieji trys jungikliai yra atidaryti. Tokiu atveju supaprastinta grandinė gali būti tokia, kaip parodyta žemiau.

Taigi nuo 60 iki 120: Vbo = Vco = -Vs / 3; Vao = 2 V / 3

Naudodami juos, galime išvesti linijos įtampą kaip:

Vab = Vao - Vbo = Vs Vbc = Vbo - Vco = 0 Vca = Vco - Vao = -Vs

3 žingsnis: (nuo 120 iki 180) S1, S3 ir S6 yra uždaryti, o likusieji trys jungikliai yra atidaryti. Tokiu atveju supaprastintą grandinę galima nubrėžti taip, kaip nurodyta toliau.

Taigi nuo 120 iki 180: Vao = Vbo = Vs / 3; Vco = -2 Vs / 3

Naudodami juos, galime išvesti linijos įtampą kaip:

Vab = Vao - V bo = 0 Vbc = Vbo - Vco = Vs Vca = Vco - Vao = -Vs

Panašiai galime išvesti fazės įtampą ir linijos įtampą kitiems sekos etapams. Ir tai gali būti parodyta kaip žemiau pateiktas paveikslas:

A) Trifazis keitiklis - 120 laipsnių laidumo režimas

Visais aspektais 120º režimas yra panašus į 180º, išskyrus tai, kad kiekvieno jungiklio uždarymo laikas sutrumpėja iki 120, kuris anksčiau buvo 180.

Kaip įprasta, pradėkime perjungti seką uždarydami jungiklį S1 pirmame segmente ir pradžios numeriu pažymėkite 0º. Kadangi pasirinktas laidumo laikas yra 120º, jungiklis S1 bus atidarytas po 120º, taigi S1 buvo uždarytas nuo 0º iki 120º.

Kadangi pusė sinusoidinio signalo ciklo eina nuo 0 iki 180 °, likusį laiką S1 bus atviras ir jį vaizduos pilka sritis aukščiau.

Po 120 ° pirmojo etapo antrasis etapas taip pat turės teigiamą ciklą, kaip minėta anksčiau, todėl jungiklis S3 bus uždarytas po S1. Šis S3 taip pat bus uždarytas dar 120º. Taigi S3 bus uždarytas nuo 120º iki 240º.

Panašiai trečioji fazė taip pat turi teigiamą ciklą po 120 ° antrojo fazės teigiamo ciklo, todėl jungiklis S5 bus uždarytas uždarius 120 ° S3. Kai jungiklis bus uždarytas, jis bus atidarytas 120 °, kol bus atidarytas, ir jungiklis S5 bus uždarytas nuo 240 ° iki 360 °

Šis simetriško perjungimo ciklas bus tęsiamas norint pasiekti norimą trifazę įtampą. Jei aukščiau pateiktoje lentelėje užpildysime pradžios ir pabaigos perjungimo seką, turėsime visą perjungimo modelį 120 ° laidumo režimui, kaip nurodyta toliau.

Iš pirmiau pateiktos lentelės galime suprasti, kad:

Nuo 0-60: S1 ir S4 yra uždaryti, o kiti jungikliai atidaromi.

Nuo 60 iki 120: S1 ir S6 uždaromi, o kiti jungikliai atidaromi.

Nuo 120 iki 180: S3 ir S6 uždaromi, o kiti jungikliai atidaromi.

Nuo 180 iki 240: S2 ir S3 yra uždaryti, o kiti jungikliai atidaromi

Nuo 240-300: S2 ir S5 yra uždaryti, o kiti jungikliai atidaromi

Nuo 300-360: S4 ir S5 yra uždaryti, o kiti jungikliai atidaromi

Ir ši žingsnių seka tęsiasi taip. Dabar nupieškime supaprastintą grandinę kiekvienam žingsniui, kad geriau suprastume 3 fazių keitiklio grandinės srovės srauto ir įtampos parametrus.

1 žingsnis: (0–60) S1, S4 yra uždaryti, o kiti keturi jungikliai yra atidaryti. Tokiu atveju supaprastintą grandinę galima parodyti taip, kaip nurodyta toliau.

Taigi nuo 0 iki 60: Vao = Vs / 2, Vco = 0; Vbo = -Vs / 2

Naudodami juos, galime išvesti linijos įtampą kaip:

Vab = Vao - V bo = Vs Vbc = Vbo - Vco = -Vs / 2 Vca = Vco - Vao = -Vs / 2

2 žingsnis: (nuo 60 iki 120) S1 ir S6 yra uždaryti, o kiti jungikliai yra atidaryti. Tokiu atveju supaprastintą grandinę galima parodyti taip, kaip nurodyta toliau.

Taigi nuo 60 iki 120: Vbo = 0, Vco = -Vs / 2 & Vao = Vs / 2

Naudodami juos, galime išvesti linijos įtampą kaip:

Vab = Vao - Vbo = Vs / 2 Vbc = Vbo - Vco = Vs / 2 Vca = Vco - Vao = -Vs

3 žingsnis: (nuo 120 iki 180) S3 ir S6 yra uždaryti, o kiti jungikliai yra atidaryti. Tokiu atveju supaprastintą grandinę galima parodyti taip, kaip nurodyta toliau.

Taigi nuo 120 iki 180: Vao = 0, Vbo = Vs / 2 & Vco = -Vs / 2

Naudodami juos, galime išvesti linijos įtampą kaip:

Vab = Vao - V bo = -Vs / 2 Vbc = Vbo - Vco = Vs Vca = Vco - Vao = -Vs / 2

Panašiai galime išvesti fazės įtampą ir linijos įtampą kitiems būsimiems veiksmams. Ir jei mes sudarysime visų veiksmų grafiką, gausime kažką panašaus į žemiau pateiktą.

180º ir 120º perjungimo atvejų išvesties grafikuose matyti, kad pasiekėme kintamą trifazę įtampą trijuose išėjimo gnybtuose. Nors išėjimo bangos forma nėra gryna sinusinė banga, ji buvo panaši į trifazę įtampos bangos formą. Tai paprasta ideali grandinė ir apytikslė bangos forma, norint suprasti trifazio keitiklio veikimą. Remiantis šia teorija, galite sukurti veikiantį modelį naudodami tiristorius, perjungimo, valdymo ir apsaugos schemas.