jeśli standardowe trójfazowe połączenie 400 V AC zostanie naprawione, jakie napięcie DC z niego wyjdzie?

12

Jeżeli standardowy (w Europie i dużej części świata, z wyjątkiem Ameryki Północnej i Japonii) trójfazowy prąd przemienny 400 V AC (trzy linie o napięciu 230 V RMS, jeśli każdy jest mierzony do neutralnego), zasilanie sieciowe jest prostowane za pomocą standardowego prostownika 6-diodowego takiego jak ten :

Trójfazowy, pełnofalowy obwód mostkowy prostownika

Jaka wartość napięcia DC wyjdzie z prostownika? Jak obliczyć, biorąc pod uwagę napięcie źródła prądu zmiennego RMS?

Czy istnieją inne sposoby na podłączenie diod w celu uzyskania innego napięcia (bez użycia transformatorów lub czegokolwiek innego, niż tylko diod), jakie to są i jakie napięcie prądu stałego wtedy wyjdzie?

miernik
źródło
Czy to zadanie domowe? Jeśli nie, to po co?
tyblu,
@tyblu: Nie, nie odrabianie lekcji, myślę tylko o zbudowaniu trójfazowego SMPS w przyszłości i chcę wiedzieć, jakie będzie moje napięcie wejściowe DC dla SMPS.
miernik

Odpowiedzi:

9

Jeśli zmierzysz obciążenie pokazane na rysunku, napięcie szczytowe wyniesie ~ 565 V; napięcie DC będzie zależeć od obciążenia i filtrowania, jak zauważyli inni.

Jeśli zmierzysz od + obciążenia na rysunku do neutralnego źródła zasilania prądem przemiennym, szczytowe napięcie wyniesie ~ 325 V. Jeśli podłączysz takie obciążenie, tak naprawdę nie używasz prostownika pełnofalowego.

2VrmsVpp

(325V)maxθ{sin(θ+2π3)sin(θ)}

Wyrażenie jest maksymalizowane, gdy to , a maksymalna wartość to .θ5π33253=563

Jest to szczegółowa analiza w tym niektóre aplety Java tutaj .

Andy
źródło
Przechodząc, aplet Java jest uszkodzony.
Mister Mystère,
8

Ta konfiguracja jest powszechnie znana jako konfiguracja gwiazda lub WYE. Łatwiej jest zobaczyć, czy podzielisz go na dwie połowy. Faza do neutralnej wynosi 230 vrms. Trzy fazy, każda połączona z anodą diodową i wszystkie trzy katody ze sobą powiązane. W przypadku pomiaru od połączeń neutralnych do katodowych można oczekiwać 230 * 1,414 = 325 VDC. To reprezentuje „szczytowe” napięcie kształtu fali. Teraz zrób to samo z drugą połową mostka, który wytworzy ujemne napięcie o równej wartości względem neutralnego. Impulsy przeplatają się ze sobą, wpływając skutecznie na szczeliny dodatnich impulsów, w wyniku czego powstaje 6 impulsów, które wytwarzają gładsze napięcie prądu stałego. Napięcie niefiltrowane byłoby nieco mniejsze niż 325 woltów. Jeśli dodano filtr, taki jak kondensator,

UWAGA: Napięcia te są śmiertelne i należy podjąć odpowiednie środki ostrożności, aby zapobiec obrażeniom lub śmierci! Wyjaśnienie to wyłącznie w celach ilustracyjnych. W rzeczywistych praktykach obwód ten byłby zbudowany z transformatorem izolującym i zabezpieczeniem obwodu, takim jak bezpieczniki.

SteveR
źródło
@ Steve: czy jesteś pewien, że będzie to „nieco mniej niż 650 V prądu stałego?” Teraz znalazłem ten wykres, który sugeruje, że trójfazowy prąd przemienny prostowany prostownikiem pełnofalowym będzie miał napięcie nieco niższe niż napięcie szczytowe każdej fazy, więc będzie to 325 V. A może nie rozumiem poprawnie tej fabuły?
miernik
1
@ Steve, który zależy całkowicie od tego, jaki jest twój prąd obciążenia i ile masz tam
czapek podtrzymujących
1
@miernik: Masz rację. Napięcie z neutralnego do + wynosi + 325vdc, a potencjał z neutralnego do - wynosi -325vdc. Jednak nie są one addytywne, jak powiedziałem na początku, ponieważ przeplatają się w jedną falę dodatnią (w odniesieniu do ujemnej). Dzięki, że to widziałeś! Proszę zobaczyć moją edycję.
SteveR
@ Steve: wydaje się, że oboje się mylimy, zobacz inną odpowiedź, która się pojawiła.
miernik
link
SteveR
6

Myślę, że Steve i Andy dość dobrze to wyjaśnili, ale to naprawdę pomaga mi spojrzeć na przebiegi napięcia i zobaczyć, jak dokładnie się sumują. Należy zauważyć, że czas między pikami ~ 5,5 ms, który jest bezpośrednim wynikiem trzech pików, po jednym z każdej fazy, przesuniętych o 120 stopni i zsumowanych.

Wykreślono trzy przebiegi: V (v +) to napięcie z węzła V + do ziemi. V (v-) to napięcie między węzłem V- a masą. V (v +, v-) to napięcie na rezystorach obciążeniowych. schematyczny symulacja

Możesz także kliknąć prawym przyciskiem myszy i wyświetlić obraz, aby zobaczyć większe wersje, które są znacznie bardziej czytelne.

znak
źródło
3

Trójfazowy prąd przemienny przez prostownik wytwarza ten przebieg:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Wyjście „napięcie stałe” ma dwa możliwe znaczenia: średnie i RMS. RMS to ilość energii cieplnej, jaką zobaczy obciążenie w tej konfiguracji.

Przebieg wyjściowy jest powtarzaną falą sinusoidalną od 60 do 120 stopni. Weźmy wartość skuteczną fali sinusoidalnej między tymi dwoma kątami, a otrzymamy wartość skuteczną całej fali. RMS to średnia kwadratowa: weź pierwiastek kwadratowy średniej z kwadratu fali sinusoidalnej.

Vpeakπ32π3sin2Θπ3

VpeakΘ2sin2Θ4]π32π3π3

Vpeakπ3π6sin4π34+sin2π34π3

Vpeakπ3π6sin4π34+sin2π34π3

Vpeakπ6+34π3

Vpeak12+334π

.95577Vpeak

Średnia jest nieco łatwiejsza do obliczenia:

Vpeakπ32π3sinΘπ3

VpeakcosΘ]π32π3π3

Vpeakcosπ3cos2π3π3

Vpeak2cosπ3π3

Vpeak1π3

Vpeak3π

.955Vpeak

Napięcie szczytowe to oczywiście RMS wejściowej wartości razy pierwiastek kwadratowy z 2.

Stephen Collings
źródło