如果对标准的三相 400V 交流连接进行整流,会产生什么直流电压?

电器工程 电压 二极管 高压 整流器
2022-01-03 06:19:33

如果一个标准(在欧洲和除北美和日本以外的世界大部分地区)三​​相 400V 交流电(如果测量到中性点,三条线的电压为 230V RMS)电源用标准的 6 二极管整流器进行整流,像这样:

三相全波桥式整流电路

整流器输出的直流电压值是多少?如何在给定 RMS AC 电源电压的情况下计算它?

是否有任何其他方法可以连接二极管以获得不同的电压(不使用任何变压器或其他任何东西,而不仅仅是二极管),它们是什么以及什么直流电压会出来?

4个回答

如果您在图中所示的负载上进行测量,峰值电压将为~565V;正如其他人所指出的,直流电压将取决于您的负载和过滤。

如果从图中负载的 + 到交流电源的中性点进行测量,峰值电压将为 ~325V。如果你连接这样的负载,你实际上并没有使用全波整流器。

获得 565V 的最简单方法是从 400V 开始,并应用从 \$V_{rms}\$ 到 \$V_{pp}\$ 的标准 \$\sqrt{2}\$ 缩放。但是,从 400V 开始跳过部分计算。导出 565V 的更彻底的方法是将其计算为:

$$(325 \text{V}) * \max_{\theta} \left\{ \sin (\theta + \frac{2 \pi}{3}) - \sin (\theta) \right\}$ $

当 \$\theta\$ 为 \$\frac{5 \pi}{3}\$ 时,表达式最大化,最大值为 \$325 \sqrt{3} = 563\$。

这里有详细的分析,包括一些java小程序

这种配置通常称为星形或 WYE 配置。如果你把它分成两半,更容易看出。相对中性线为 230 vrms。三相各连接到一个二极管阳极,所有三个阴极连接在一起。如果从中性线到阴极连接测量,您会看到 230 * 1.414 = 325 vdc。这表示波形的“峰值”电压。现在对桥的另一半做同样的事情,这将产生一个相对于中性线相等的负电压。脉冲相互交织,有效地填充正脉冲的间隙,导致 6 个脉冲产生更平滑的直流电压。未经滤波的电压将略低于 325 伏。如果添加了滤波器,例如电容器,

注意:这些电压是致命的,需要采取适当的预防措施以防止受伤或死亡!解释仅用于说明目的。在实际实践中,该电路将使用隔离变压器和电路保护(例如保险丝)构建。

我认为史蒂夫和安迪已经很好地解释了它,但它确实有助于我查看电压波形并了解它们是如何加起来的。请注意,峰值之间的时间约为 5.5 毫秒,这是三个峰值的直接结果,每个相位一个,偏移 120 度并相加。

绘制了三个波形: V(v+) 是节点 V+ 到地的电压。V(v-) 是从节点 V- 到地的电压。V(v+,v-) 是负载电阻两端的电压。 示意图 模拟

此外,您可以右键单击并查看图像以查看更清晰的更大版本。

通过整流器的三相交流电产生以下波形:

在此处输入图像描述

“直流电压”输出有两种可能的含义:平均值和 RMS。RMS 是此配置中的负载将看到多少热能。

输出波形是 60 到 120 度之间的正弦波,重复。取这两个角度之间的正弦波的 RMS,我们得到整个波的 RMS。RMS 是均方根:取正弦波平方均值的平方根。

\$V_{峰} \sqrt{\frac{\int_{\frac{\pi}{3}}^{\frac{2\pi}{3}}{sin^2\Theta}}{\frac{ \pi}{3}}} \$

\$V_{峰} \sqrt{\frac{\frac{\Theta}{2} - \frac{sin2\Theta}{4}\big]_{\frac{\pi}{3}}^{\压裂{2\pi}{3}}}{\frac{\pi}{3}}} \$

\$V_{峰} \sqrt{\frac{\frac{\pi}{3} - \frac{\pi}{6} - \frac{sin\frac{4\pi}{3}}{4} + \frac{sin\frac{2\pi}{3}}{4}}{\frac{\pi}{3}}} \$

\$V_{峰} \sqrt{\frac{\frac{\pi}{3} - \frac{\pi}{6} - \frac{sin\frac{4\pi}{3}}{4} + \frac{sin\frac{2\pi}{3}}{4}}{\frac{\pi}{3}}} \$

\$V_{峰} \sqrt{\frac{\frac{\pi}{6} + \frac{\sqrt{3}}{4}}{\frac{\pi}{3}}} \$

\$V_{峰} \sqrt{\frac{1}{2} + \frac{3\sqrt3}{4\pi}} \$

\$.95577 V_{峰值}\$

平均值计算起来稍微简单一些:

\$V_{峰} \frac{\int_{\frac{\pi}{3}}^{\frac{2\pi}{3}} sin\Theta}{\frac{\pi}{3}} \$

\$V_{峰} \frac{-cos\Theta\Big]_{\frac{\pi}{3}}^{\frac{2\pi}{3}}}{\frac{\pi}{ 3}}\$

\$V_{峰} \frac{cos\frac{\pi}{3} - cos\frac{2\pi}{3}}{\frac{\pi}{3}}\$

\$V_{峰} \frac{2 cos\frac{\pi}{3}}{\frac{\pi}{3}}\$

\$V_{峰} \frac{1}{\frac{\pi}{3}}\$

\$V_{峰} \frac{3}{\pi}\$

\$.955V_{峰值} \$

当然,峰值电压是输入的 RMS 乘以 2 的平方根。