یکسوساز سه فاز نیم موج:
گفتیم که یک منبع سه فاز، ترکیبی از سه منبع تکفاز است و با استفاده از این ویژگی می توانیم مدارهای یکسوساز سه فاز را بسازیم.
مشابه یکسوسازی تکفاز، در یکسوسازی سه فاز نیز از دیود، تریستور یا مبدل برای برای ساخت مدارهای یکسوکننده نیم موج، تمام موج، کنترل نشده و کاملاً کنترل شده استفاده می شود.
در اغلب کاربردها، یکسوساز سه فاز مستقیماً از شبکه اصلی یا یک ترانسفورماتور سه فاز (در صورت نیاز به سطح ولتاژ متفاوت) تغذیه می شود.
مشابه یکسوسازهای تکفاز، پایه ای ترین مدار یکسوساز سه فاز، یک مدار یکسوساز نیم موج کنترل نشده است که از سه دیود نیمه هادی (یک دیود برای هر فاز) بهره می گیرد. شکل زیر، این مدار را نشان می دهد.
اما یکسوساز شکل بالا چگونه کار می کند؟ همان طور که می بینیم، آند هر دیود به هر فاز منبع ولتاژ متصل است. کاتد هر سه دیود نیز به یکدیگر و نیز سر مثبت بار متصل هستند.
فرض می کنیم ترتیب فاز ها به صورت قرمز-زرد-آبی (VA-VB-VC) بوده و فاز قرمز (VA) از 0∘ آغاز می شود. دیودی که قبل از همه هدایت می کند، دیود1(D1) است، زیرا در آند، ولتاژ مثبت بزرگ تری نسبت به دو دیود دیگر D2 یا D3 دارد.
بنابراین، دیود D1 در نیم دوره های مثبت VA هدایت می کند؛ در حالی که D2 و D3 بایاس معکوس هستند. سیم نول، یک مسیر برای بازگشت جریان بار به منبع ایجاد می کند.
بعد از 120 درجه الکتریکی، دیود 2(D2) برای نیم سیکل مثبت VB (فاز زرد) شروع به هدایت می کند. در این حالت، آند دیود D2، نسبت به آند دیودهای D1 و D3 مثبت تر است و به دلیل بایاس معکوس، این دو دیود خاموش هستند.
به طور مشابه، 120 ∘بعد، VC (فاز آبی) دیود 3(D3) را روشن می کند. در این حالت D1 و D2 خاموش هستند.
شکل زیر، نحوه یکسوسازی توسط سه دیودD1، D2 و D3 را نشان می دهد.
همان طور که از شکل بالا مشخص است، هر دیود به اندازه یک سوم هر دوره، جریان را هدایت می کند و فرکانس جریان خروجی، سه برابر فرکانس منبع AC است.
بنابراین، در هر تناوب، سه پیک ولتاژ وجود دارد. در نتیجه، با افزایش تعداد فازهای منبع از یک فاز به سه فاز، یکسوسازی منبع بهبود می یابد و ولتاژ DC خروجی نرم تر خواهد بود.
برای یک یکسوساز نیم موج سه فاز، منابع ولتاژ VA، VB و VC با اختلاف فاز 120∘ متعادل هستند:
بنابراین، مقدار DC میانگین شکل موج ولتاژ خروجی یک یکسوساز نیم موج سه فاز برابر است با:
از آنجایی که ولتاژ پیک منابع ولتاژ، VP، برابر با 1.414×VRMS است، رابطه VRMS=0.707×VP را داریم. بنابراین، ولتاژ خروجی DC میانگین یکسوکننده را می توان بر حسب مقدار مؤثر (RMS) ولتاژ فاز بیان کرد:
مثال 1:
یک ترانسفورماتور سه فاز 120VAC، به یک یکسوساز سه فاز متشکل از سه دیود مجزا متصل شده است. اگر بخواهیم توان مورد نیاز باری با امپدانس 50Ω را تأمین کنیم، موارد زیر را به دست آورید (فرض کنید دیودها ایده آل هستند):
حل (الف): ولتاژ بار DC میانگین برابر است با:
توجه کنید که اگر مقدار پیک ولتاژ (VP) را در اختیار داشتیم، می توانستیم VDC را به صورت زیر محاسبه کنیم:
حل (ب): جریان بار DC برابر است با:
حل (ج): جریان میانگین هر دیود نیز به صورت زیر به دست می آید:
یکی از معایب یکسوسازی سه فاز نیم موج این است که به یک منبع تغذیه چهار سیمه شامل سه فاز و یک نول نیاز دارد. همچنین، ولتاژ خروجی DC میانگین آن کم است (همان طور که دیدیم، مقدار آن 0.827VP
است).
دلیل کم بودن این مقدار این است که فرکانس خروجیِ دارای ریپل، سه برابر فرکانس ورودی است. البته با افزودن سه دیود دیگر به مدار یکسوساز پایه و تشکیل یک یکسوساز پل کنترل نشده تمام موج، می توانیم این معایب را بهبود دهیم.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
