Dreiphasen-Brückengleichrichter – Funktionsprinzip und Schaltungen

Wenn einphasige oder einphasige Brückengleichrichter für Gleichstromkreise mit geringer Leistung verwendet werden, sind manchmal dreiphasige Gleichrichter erforderlich, um Lasten mit höherer Leistung zu versorgen.

Dreiphasengleichrichter ermöglichen die Erzielung hoher Konstantströme bei geringer Ausgangsspannungswelligkeit, wodurch die Anforderungen an die Eigenschaften des glättenden Ausgangsfilters reduziert werden.

Betrachten Sie also zunächst den in der folgenden Abbildung gezeigten einphasigen Dreiphasengleichrichter:

In der in der Abbildung gezeigten Single-Ended-Schaltung sind nur drei an die Anschlüsse der Sekundärwicklungen eines Dreiphasentransformators angeschlossen. Gleichrichter… Die Last ist an einen Stromkreis zwischen dem gemeinsamen Punkt, an dem die Kathoden der Dioden zusammenlaufen, und dem gemeinsamen Anschluss der drei Sekundärwicklungen des Transformators angeschlossen.

Betrachten wir nun die Zeitdiagramme der in den Sekundärwicklungen des Transformators und einer der Dioden eines dreiphasigen Single-Ended-Gleichrichters auftretenden Ströme und Spannungen:

Einige Gleichstromgeräte benötigen eine höhere Versorgungsspannung, als der oben genannte einzelne Stromkreis liefern kann. Daher ist in manchen Fällen eine dreiphasige Push-out-Schaltung besser geeignet. Das schematische Diagramm ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Wie wir bereits festgestellt haben, werden die Filteranforderungen reduziert, was Sie in den Diagrammen sehen können. Diese Schaltung ist als dreiphasiger Larionov-Brückengleichrichter bekannt:

Schauen Sie sich nun die Diagramme an und vergleichen Sie sie mit dem Einheitendiagramm. Die Ausgangsspannung in der Brückenschaltung lässt sich leicht als Summe der Spannungen zweier einzelner Gleichrichter darstellen, die in entgegengesetzten Phasen arbeiten. Spannung Ud = Ud1 + Ud2. Offensichtlich ist die Anzahl der Ausgangsphasen größer und die Frequenz der Netzwellen höher.

In diesem speziellen Fall waren es sechs Gleichstromphasen anstelle der drei, die sich in einem einzigen Stromkreis befanden. Daher werden die Anforderungen an den Anti-Aliasing-Filter reduziert und in manchen Fällen kann er ganz entfernt werden.

Drei Phasen der Wicklungen in Kombination mit zwei Halbperioden der Gleichrichtung ergeben eine Grundwellenfrequenz, die dem Sechsfachen der Netzfrequenz (6 * 50 = 300) entspricht. Dies ist aus den Spannungs- und Stromdiagrammen ersichtlich.

Die Brückenschaltung kann als Kombination zweier einphasiger dreiphasiger Nullpunktschaltungen betrachtet werden, wobei die Dioden 1, 3 und 5 die Kathodengruppe der Dioden und die Dioden 2, 4 und 6 die Anodengruppe darstellen.

Die beiden Transformatoren scheinen zu einem zusammengefasst zu sein. Zu jedem Zeitpunkt, an dem Strom durch die Dioden fließt, sind zwei Dioden gleichzeitig am Prozess beteiligt – eine aus jeder Gruppe.

Es öffnet sich die Kathodendiode, an der gegenüber den Anoden der gegenüberliegenden Diodengruppe ein höheres Potential anliegt, und bei der Anodengruppe genau das der Dioden, an denen gegenüber den Kathoden der Dioden der Kathodengruppe ein niedrigeres Potential anliegt öffnet.

Der Übergang der Arbeitszeitintervalle zwischen den Dioden erfolgt in den Momenten des natürlichen Umschaltens, die Dioden arbeiten in der richtigen Reihenfolge. Dadurch kann das Potenzial gemeinsamer Kathoden und gemeinsamer Anoden anhand der oberen und unteren Hüllkurven der Phasenspannungsdiagramme gemessen werden (siehe Diagramme).

Die Momentanwerte der gleichgerichteten Spannungen sind gleich der Potentialdifferenz zwischen der Kathoden- und Anodengruppe der Dioden, also der Summe der Ordinaten im Diagramm zwischen den Einhüllenden. Der Durchlassstrom der Sekundärwicklungen wird im ohmschen Lastdiagramm dargestellt.

Ebenso können aus einem Dreiphasentransformator mehr als sechs Konstantspannungsphasen gewonnen werden: neun, zwölf, achtzehn und noch mehr. Je mehr Phasen (je mehr Diodenpaare) im Gleichrichter vorhanden sind, desto geringer ist die Welligkeit der Ausgangsspannung. Schauen Sie sich hier die Schaltung mit 12 Dioden an:

Dabei enthält ein Drehstromtransformator zwei dreiphasige Sekundärwicklungen, eine der Gruppen ist in einer „Dreieck“-Schaltung, die andere in einer „Stern“-Schaltung zusammengefasst. Die Windungszahlen in den Spulen der Gruppen unterscheiden sich um das 1,73-fache, was es ermöglicht, vom „Stern“ und vom „Delta“ die gleichen Spannungswerte zu erhalten.

In diesem Fall beträgt die Phasenverschiebung der Spannungen in diesen beiden Gruppen von Sekundärwicklungen relativ zueinander 30°.Da die Gleichrichter in Reihe geschaltet sind, summiert sich die Ausgangsspannung und die Lastwelligkeitsfrequenz ist nun 12-mal höher als die Netzfrequenz, während der Welligkeitsgrad niedriger ist.

Siehe auch:

Gesteuerte Gleichrichter - Gerät, Schemata, Funktionsprinzip

Die gebräuchlichsten AC-zu-DC-Gleichrichtungsschemata

Vollweg-Mittelpunktgleichrichter