Wenn eine dreiphasige Standard-Wechselstromverbindung mit 400 V gleichgerichtet wird, welche Gleichspannung kommt dabei heraus?

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Wenn eine normale (in Europa und einem großen Teil der Welt, außer Nordamerika und Japan) dreiphasige 400-V-Wechselstromversorgung (drei Leitungen mit einer Spannung von 230 V RMS, wenn jeweils mit Neutralleiter gemessen) mit einem 6-Dioden-Standardgleichrichter wie diesem gleichgerichtet wird :

Dreiphasige Vollwellen-Brückengleichrichterschaltung

Welcher Gleichspannungswert kommt aus dem Gleichrichter? Wie berechnet man es mit der angegebenen effektiven Wechselstromquellenspannung?

Gibt es andere Möglichkeiten, Dioden zu verdrahten, um eine andere Spannung zu erhalten (ohne Transformatoren oder etwas anderes als nur Dioden zu verwenden), was sind sie und welche Gleichspannung wird dann ausgegeben?

miernik
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Ist das Hausaufgabe? Wenn nicht, wofür ist es?
Tyblu
@tyblu: Nein, keine Hausaufgabe, ich denke nur daran, irgendwann in der Zukunft ein dreiphasiges SMPS zu bauen, und möchte wissen, wie hoch meine DC-Eingangsspannung für das SMPS sein wird.
Miernik

Antworten:

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Wenn Sie an der in Ihrer Abbildung gezeigten Last messen, beträgt die Spitzenspannung ~ 565 V; Die Gleichspannung hängt von Ihrer Last und der Filterung ab, wie andere festgestellt haben.

Wenn Sie vom + der Last in Ihrer Figur bis zum Nullpunkt Ihrer Wechselstromversorgung messen, beträgt die Spitzenspannung ~ 325V. Wenn Sie eine solche Last anschließen, verwenden Sie eigentlich keinen Vollweggleichrichter.

Die einfachste Möglichkeit, 565 V zu erhalten, besteht darin, bei 400 V zu beginnen und den Standard anzuwenden Skalierung vonV r m s bisV p - p . Ab 400 V wird jedoch ein Teil der Berechnung übersprungen. Der gründlichere Weg, 565V abzuleiten, besteht darin, es wie folgt zu berechnen:2VrmsVpp

(325V)maxθ{sin(θ+2π3)sin(θ)}

Der Ausdruck wird maximiert , wenn ist 5 πθ und der maximale Wert ist3255π3.3253=563

Eine detaillierte Analyse mit einigen Java-Applets finden Sie hier .

Andy
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Beim Vorbeigehen ist der Java-Applet-Link unterbrochen.
Mister Mystère
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Diese Konfiguration wird allgemein als Stern- oder WYE-Konfiguration bezeichnet. Es ist einfacher zu sehen, ob Sie es in zwei Hälften zerlegen. Die Phase zum Neutralleiter beträgt 230 Veff. Drei Phasen sind jeweils mit einer Diodenanode verbunden und alle drei Kathoden sind miteinander verbunden. Bei einer Messung vom Neutralleiter zum Kathodenanschluss würden Sie 230 * 1,414 = 325 VDC erwarten. Dies stellt die "Spitzenspannung" der Wellenform dar. Machen Sie jetzt dasselbe mit der anderen Hälfte der Brücke, die eine negative Spannung von gleichem Wert in Bezug auf den Neutralleiter erzeugt. Die Impulse verweben sich in den Lücken der positiven Impulse, wodurch 6 Impulse eine gleichmäßigere Gleichspannung erzeugen. Die ungefilterte Spannung würde etwas weniger als 325 Volt betragen. Wenn ein Filter wie ein Kondensator hinzugefügt wurde,

VORSICHT: Diese Spannungen sind lebensgefährlich und es müssen die richtigen Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um Verletzungen oder den Tod zu verhindern! Die Erklärung dient nur zu Illustrationszwecken. In der Praxis würde dieser Schaltkreis mit einem Trenntransformator und einem Schaltkreisschutz wie z. B. Sicherungen gebaut.

SteveR
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@Steve: Bist du sicher, dass es "etwas weniger als 650V DC" sein wird? Jetzt habe ich diesen Graphen gefunden, der darauf hindeutet, dass eine mit einem Vollweggleichrichter gleichgerichtete Dreiphasen-Wechselspannung eine Spannung aufweist, die geringfügig niedriger als die Spitzenspannung jeder Phase ist, so dass 325 V wären. Oder verstehe ich die Handlung vielleicht nicht richtig?
Miernik
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@Steve, die ganz davon abhängt, was Ihr Laststrom ist und wie viel Hold-Up-Cap Sie dort haben
BullBoyShoes
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@miernik: Du hast recht. Die Spannung von Neutral nach + beträgt + 325 VDC und das Potential von Neutral nach - beträgt -325 VDC. Sie sind jedoch nicht additiv, wie ich zuerst sagte, weil sie in eine positive (in Bezug auf die negative) Welle verwoben sind. Danke, dass du das gesehen hast! Bitte sehen Sie meine Bearbeitung.
SteveR
@Steve: es scheint, dass wir beide falsch liegen, siehe die andere Antwort, die erschienen ist.
Miernik
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SteveR
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Ich denke, Steve und Andy haben es ziemlich gut erklärt, aber es hilft mir wirklich, die Spannungswellenformen zu betrachten und zu sehen, wie genau sie sich summieren. Es ist zu beachten, dass die Zeit zwischen Spitzen ~ 5,5 ms ein direktes Ergebnis der drei Spitzen ist, eine von jeder Phase, die um 120 Grad versetzt sind und addiert werden.

Es sind drei Wellenformen aufgetragen: V (v +) ist die Spannung vom Knoten V + zur Masse. V (v-) ist die Spannung vom Knoten V- zur Masse. V (v +, v-) ist die Spannung über den Lastwiderständen. schematisch Simulation

Sie können auch mit der rechten Maustaste klicken und das Bild anzeigen, um größere Versionen anzuzeigen, die viel besser lesbar sind.

Kennzeichen
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Dreiphasen-Wechselstrom über einen Gleichrichter erzeugt diese Wellenform:

Bildbeschreibung hier eingeben

Die "Gleichspannung" hat zwei mögliche Bedeutungen: Durchschnitt und Effektivwert. RMS ist, wie viel Heizenergie eine Last in dieser Konfiguration sieht.

Die Ausgangswellenform ist eine Sinuswelle zwischen 60 und 120 Grad, die wiederholt wird. Nehmen Sie den Effektivwert einer Sinuswelle zwischen diesen beiden Winkeln und wir erhalten den Effektivwert der gesamten Welle. RMS ist Root-Mean-Square: Nimm die Quadratwurzel des Mittelwerts des Quadrats der Sinuswelle.

Vpeakπ32π3sin2Θπ3

VpeakΘ2sin2Θ4]π32π3π3

Vpeakπ3π6sin4π34+sin2π34π3

Vpeakπ3π6sin4π34+sin2π34π3

Vpeakπ6+34π3

Vpeak12+334π

.95577Vpeak

The average is slightly simpler to compute:

Vpeakπ32π3sinΘπ3

VpeakcosΘ]π32π3π3

Vpeakcosπ3cos2π3π3

Vpeak2cosπ3π3

Vpeak1π3

Vpeak3π

.955Vpeak

And the peak voltage is, of course, the RMS of the input times the square root of 2.

Stephen Collings
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