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

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 :

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?

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:$\sqrt{2}$$V_{rms}$$V_{p-p}$

Der Ausdruck wird maximiert , wenn ist 5 $\theta$ und der maximale Wert ist325$\frac{5 \pi}{3}$.$325 \sqrt{3} = 563$

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

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.

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.

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Dreiphasen-Wechselstrom über einen Gleichrichter erzeugt diese Wellenform:

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.

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

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

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

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

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

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

$.95577 V_{peak}$

The average is slightly simpler to compute:

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

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

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

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

$V_{peak} \frac{1}{\frac{\pi}{3}}$

$V_{peak} \frac{3}{\pi}$

$.955V_{peak}$

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