Principe de fonctionnement et circuit d'un pont redresseur triphasé

Les utilisateurs de circuits électriques de 380 volts dans le ménage ont besoin d'un redresseur triphasé passif (non contrôlé). Connaître certaines des caractéristiques d'un appareil électronique et des circuits de redressement existants s'avérera très utile. Cela aidera le propriétaire de l'équipement électrique à l'utiliser avec plus de compétence et d'efficacité pendant une longue période.

Description du redresseur

La principale différence entre les appareils et leurs homologues monophasés est la suivante :

• les premiers sont installés dans des lignes de 220 volts et servent à obtenir des courants constants de grandeur insignifiante (jusqu'à 50 ampères);
• les redresseurs triphasés sont utilisés dans des circuits où les courants de travail (redressés) dépassent de manière significative cet indicateur et atteignent plusieurs centaines d'ampères.
• par rapport aux échantillons monophasés, ces dispositifs ont une structure plus complexe.

Circuits de redressement connus de tension triphasée, permettant d'obtenir le niveau minimum d'ondulation en sortie.

En génie électrique, on les appelle "redresseurs à pont triphasé", car par la façon dont ils ouvrent les diodes, contrôlées par la polarité de la tension, ils ressemblent à un pont à sens unique sur une rivière. Seul le sens du flux d'électrons y alterne avec une fréquence de 50 Hz, ce qui est inaccessible aux voitures pour passer alternativement de chaque côté.

Principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement de tout convertisseur de tension sinusoïdal est basé sur les propriétés du redresseur d'un élément semi-conducteur spécial - une diode au germanium ou au silicium. Lorsqu'un courant alternatif le traverse, l'alternance positive "passe" librement à travers la jonction électronique de travail décalée vers l'avant. Lorsqu'ils sont exposés à une demi-onde négative, les électrons rencontrent un obstacle sous la forme d'une barrière de potentiel, de sorte que le courant ne peut pas traverser la jonction.

Dans les circuits de commutation les plus simples, un cycle incomplet de traitement de niveaux variables est utilisé, puisque la deuxième alternance est irrémédiablement perdue. Cela réduit considérablement la puissance du cabriolet. Pour préserver le composant utile, des circuits de redressement à 2 alternances ont été développés, dans lesquels le nombre de diodes a été porté à deux.

Un "circuit à cycle complet" peut contenir 4 éléments redresseurs, mais il s'agit d'un circuit en pont.

Redresseur polyphasé demi-onde

Dans un premier temps, il est plus pratique d'envisager des redresseurs monophasés triphasés, simples à fabriquer, utilisés dans des circuits convertisseurs simples et peu coûteux. Lors de leur construction, une diode puissante est installée dans chacune des phases, desservant uniquement cette branche.

Au total, un échantillon de redresseur demi-onde utilise trois diodes semi-conductrices auxquelles des charges sont connectées. Après avoir étudié les diagrammes de tensions et courants obtenus en sortie du circuit électrique, les conclusions suivantes peuvent être tirées :

• l'efficacité (rendement) d'un tel dispositif est très faible ;
• la puissance utile est perdue lors du traitement des alternances négatives des trois phases ;
• lors de l'utilisation de tels dispositifs, il est très difficile d'obtenir les caractéristiques de charge requises.

Tous ces inconvénients des circuits demi-onde ont obligé les développeurs à les compliquer en appliquant le principe de la double conversion parallèle.

Redresseur pleine onde

Certains échantillons d'équipements électriques ne fonctionnent qu'avec une grande quantité de courant redressé circulant dans la charge. Les redresseurs demi-onde ne peuvent pas le fournir, ce qui s'explique par des pertes importantes de ceux-ci. Pour augmenter la capacité de charge dans les circuits de courant triphasé, on utilise de plus en plus des redresseurs double alternance, contenant deux diodes pour chaque phase.

L'inclusion classique dans ce cas est faite selon le schéma de Larionov, en l'honneur duquel le redresseur lui-même est nommé.

L'analyse des schémas de fonctionnement d'un tel redresseur démontre clairement ses avantages incontestables. Pendant le fonctionnement de ces circuits, des demi-ondes positives et négatives sont utilisées, ce qui augmente le rendement de l'ensemble du convertisseur. Cela s'explique par le fait que la structure triphasée du circuit, associée au redressement double alternance, permet de multiplier par six la fréquence d'ondulation. De ce fait, l'amplitude du signal à la sortie après les condensateurs de lissage augmente considérablement (par rapport à un redresseur demi-onde) et la puissance fournie à la charge augmente.

Périphériques de pont

Le "circuit redresseur en pont triphasé" peut encore améliorer l'efficacité de la conversion de la tension alternative en tension continue. Il est plus pratique de représenter ce mode d'allumage sous la forme d'une combinaison de deux circuits demi-onde avec un point zéro, dans lesquels les diodes impaires forment un groupe cathodique et les paires forment leur union anodique. Dans un montage en pont triphasé, deux branches de traitement des alternances de polarité différente sont en fait combinées en un seul système.

Le principe de fonctionnement d'un pont redresseur triphasé est le plus facilement représenté comme suit :

• lorsqu'un potentiel alternatif agit à son entrée, pour chaque alternance, deux diodes sur quatre s'avèrent ouvertes, connectées comme dans un miroir ;
• dans le premier cas, l'alternance positive de la tension d'entrée est redressée, et dans le second, la négative ;
• De ce fait, à la sortie d'un tel circuit croisé, un plus agit toujours sur un pôle du pont, et un moins sur l'autre.

Tant dans les ponts redresseurs triphasés que dans les circuits pleine onde sur les jonctions de diodes, une partie de la tension d'entrée est perdue (sur chaque diode - pas plus de 0,6 volt).

La perte totale par cycle (positif et négatif) dans un pont triphasé sera donc de 1,2 Volts. Les concepteurs d'équipements redresseurs prennent toujours en compte ces pertes et préréglent des paramètres d'entrée légèrement surestimés pour obtenir la puissance de sortie requise.

Les diagrammes ou tracés de tension de pont sont la meilleure confirmation que cette façon de connecter les diodes au circuit redresseur fournit un transfert d'énergie maximal. Parallèlement, les faibles pertes de tension aux jonctions peuvent le plus souvent être compensées par un meilleur filtrage dans les circuits secondaires.

Caractéristiques d'un pont triphasé et options pour sa construction

Les circuits en pont redresseur triphasé ont des options pour améliorer les paramètres de l'appareil. Ils peuvent être améliorés en introduisant des éléments de soupape supplémentaires. Ils sont équipés de 6, 9 ou même 12 diodes de redressement, connectées selon le schéma "étoile" ou "triangle".

Plus il y a de phases (ou de paires de diodes) utilisées dans le circuit redresseur, plus l'ondulation de la tension de sortie est faible.

A titre d'exemple, considérons un appareil avec 12 diodes de redressement. L'un des groupes d'un montant de 6 pièces est inclus dans ce cas selon le schéma "étoile" avec un point zéro commun, et le second - dans un triangle (sans terre). Compte tenu du fait que les redresseurs sont connectés en série, les potentiels à la sortie du système sont additionnés et la fréquence d'ondulation dans la charge s'avère 12 fois supérieure à la valeur du secteur (50 Hertz). Après filtrage, la tension fournie au consommateur se caractérise par une qualité supérieure.

Comparaison des appareils monophasés et triphasés

Lors de la comparaison des circuits de redressement triphasés avec des analogues monophasés, il est important de noter les points suivants :

• les premiers ne sont utilisés que dans les réseaux électriques 380 volts, et le second type est autorisé à être installé dans les circuits monophasés et triphasés (un pour chacune des phases);
• les redresseurs 380 Volt vous permettent de convertir une grande puissance et de développer des courants importants dans la charge;
• en revanche, fabriquer soi-même un redresseur triphasé est un peu plus difficile, car il se compose d'un plus grand nombre de composants.

Le calcul d'un redresseur triphasé sera également plus difficile, car dans ce cas les composantes vectorielles des courants et tensions efficaces sont prises en compte. Cela est dû au fait que dans les circuits de 380 volts, les paramètres de phase sont décalés les uns par rapport aux autres de 120 degrés.

Il n'est pas difficile de comprendre l'essence du fonctionnement d'un redresseur triphasé. Pour ce faire, vous devrez vous familiariser avec les bases des dispositifs à vannes et analyser le circuit électrique pour leur connexion. La connaissance du principe de fonctionnement des redresseurs aidera l'utilisateur à l'utiliser plus efficacement dans le travail quotidien.