Penyearah tiga fase (Three-phase rectifiers)

Penyearah t iga   fase (Three-phase rect i f iers)

Penyearah tiga fase biasanya digunakan dalam industri untuk dibutuhkannya tegangan dc dan arus untuk beban day yang besar.

Sumber tegangan tiga fase memiliki keseimbangan daya karena di pasok oleh tiga fase a,b dan c.

Sumber daya dan dioda diasumsikan ideal dalam analisis awal dari rangkaian. Hanya satu dioda di bagian atas jembatan/ bridge yang bekerja pada satu waktu (D1, D3, atau D5). Hanya satu dioda di bagian bawah jembatan/ bridge yang dapat bekerja pada satu waktu (D2, D4, atau D6).

D1 dan D4 tidak dapat dilewati arus pada saat yang sama. Demikian pula, D3 dan D6 tidak dapat pula di lewati arus secara bersamaan, begitu juga antara D5 dan D2.

Beban output tegangan adalah salah satu line-to-line tegangan dari sumber. Misalnya, ketika D1 dan D2 menyala, tegangan output tersedia.

Dioda yang ada di ditentukan oleh tegangan line-to-line dimana yang tertinggi pada saat itu.

    Ada enam kombinasi line-to-line tegangan (setiap 60 °).

Karena dari enam transisi yang terjadi untuk setiap periode sumber tegangan, sirkuit yang ini disebut penyearah enam pulse.Frekuensi dasar dari tegangan keluaran adalah 6 * w (w grid frequency)

Gambar 4-16 (a) Penyearah tiga fase 

penuh/full, (b) Sumber dan tegangan output,

 (c) Beban resistif

Perhitungan kekuatan daya dari sumber tiga fase adalah sebagai berikut:

Nilai rata-rata atau dc tegangan output

Garis tegangan puncak ke puncak

harmonik output adalah 6kw, k = 1, 2, 3.

Ketika arus beban disaring oleh induktansi, arus keluaran pada dasarnya dc.Representasi Fourier dari baris saat ini:

Harmonik  6K  1, k = 1, 2, 3,. . . .

Gambar 4-17 Penyearah tiga fase output tersaring

Karena ini arus harmonik dapat menimbulkan masalah dalam sistem ac, filter sering diperlukan untuk mencegah harmonik ini memasuki sistem ac.

Gambar 4-18 Filter  ac harmonik

CONTOH 4-12 PRPenyearah tiga fase terkendali

Gambar 4-21 Normalisasi keluaran tegangan harmonik penyearah tiga fase 

Gambar 4-20 (a) Penyearah tiga fase terkontrol, (b) Output tegangan untuk 45°

Tegangan keluaran rata-rata

 Harmonik untuk tegangan output tetap 6K, tetapi amplitudo adalah fungsi dari alpha

Sebuah control ler penyearah t iga fasa  

    Sebuah controller penyearah tiga fase memiliki tegangan masukan yang 480V rms pada 60Hz. Beban diibaratkan sebagai tahanan dan induktansi dengan R adalah 10 ohm dan L adalah 50mH. (a) Tentukan keterlambatan sudut yang diperlukan untuk menghasilkan arus rata-rata di 50A beban. (b) Tentukan amplitudo harmonik n adalah 6 dan n adalah 12.

Solusi

(a) Komponen yang diperlukan dalam bridge tegangan output

Rumus (4-47) digunakan untuk menentukan delay yang diperlukan

(b) amplitudo tegangan harmonik diperkirakan dari grafik dalam gambar 4-21. untuk

tegangan harmonik yang dinormalisasi adalah

menggunakan

maka

nilai arus harmonik kemudian :

Penyearah dua belas-pulse

Perhatikan bahwa koneksi Star-Star dan Star Delta memiliki pergeseran fasa 30 ° .

Gambar 4-22 (a) A 12 pulsa penyearah tiga fasa, 9b) Output tegangan untuk

alpha> 0

    Delay sudut untuk bridge biasanya sama. Dc output jumlah output dc dari setiap bridge:

Outputnya memiliki frekuensi harmonik yang merupakan kelipatan dari 12 kali frekuensi sumber (12k, k = 1, 2, 3, …).

Filtering untuk menghasilkan output dc yang relatif murni lebih mudah daripada yang dibutuhkan untuk rectifier 6 pulsa

Keuntungan lain dari menggunakan konverter 12-pulsa daripada converter 6-pulsa adalah harmonik berkurang yang terjadi dalam sistem ac.

Dengan demikian, beberapa harmonik pada sisi ac dihilangkan dengan menggunakan skema 12-pulsa daripada skema 6-pulsa.

Prinsip ini dapat diperluas untuk pengaturan tingkat pulse yang lebih tinggi dengan memasukkan peningkatan jumlah konverter 6 pulse dengan transformator yang memiliki pergeseran fase yang tepat.

The harmonik ac karakteristik konverter p-pulsa akan pk  1, k = 1, 2, 3,. . Sistem power konverter  memiliki keterbatasan praktis dari 12 pulse  karena biaya besar

untuk memproduksi transformator tegangan tinggi dengan pergeseran fase yang tepat. Namun, sistem industri tegangan rendah umumnya memiliki konverter sampai dengan 48

pulsa.

Operasi Converter tiga fase sebagai Inverter

Gambar 4-23 (a) Enam pulsa converter tiga fase beroperasi sebagai inverter, (b)

tegangan output Bridge adalah 150°

Hal ini juga memungkinkan untuk bridge tiga fasa untuk beroperasi sebagai inverter, memiliki aliran listrik dari sisi ke sisi dc ac.Dc saat ini harus berada dalam arah yang ditunjukkan karena SCRs di bridge sendiri. Tegangan keluaran jembatan harus negatif. Delay sudut> 90 °

CONTOH 4-14 PRDC POWER TRANSMISSION

1. Kontrol converter 12 – pulsa adalah elemen dasar untuk transmisi listrik dc.2. Jalur transmisi DC biasanya digunakan untuk transmisi tenaga listrik  jarak yang sangat

jauh 3. Line dc modern menggunakan SCRs dalam konverter , sedangkan konverter lama

menggunakan mercury arc rectifiers .4. Keuntungan dari transmisi listrik dc

Induktansi saluran transmisi memiliki impedansi nol ke dc Kapasitansi yang ada antara konduktor merupakan rangkaian terbuka untuk dc . Ada dua konduktor diperlukan untuk transmisi dc sementara tiga pada transmisi listrik

tiga fase konvensional . Tower transmisi yang lebih kecil untuk dc daripada ac karena hanya menggunakan dua

konduktor Aliran daya dalam saluran transmisi dc dapat dikontrol oleh penyesuaian delay sudut di

terminal . Aliran listrik dapat dimodulasi selama gangguan pada salah satu sistem ac , sehingga

stabilitas sistem meningkat .

Kedua sistem ac yang terhubung oleh garis, dc tidak perlu berada dalam sinkronisasi . Dua sistem ac tidak perlu berasal dari frekuensi yang sama . Sebuah sistem 50 – Hz dapat

dihubungkan ke sistem 60 – Hz melalui link dc .

    Kekurangan transmisi daya dc adalah bahwa ac-dc converter masih mahal, filter, dan sistem kontrol yang diperlukan pada setiap akhir baris untuk antarmuka dengan sistem ac.

Petunjuk dari SCRs yang sedemikian rupa sehingga io saat ini akan mengarah positif seperti yang ditunjukkan di baris.

Dalam skema ini, satu converter beroperasi sebagai penyearah (aliran listrik dari ac ke dc), dan terminal lainnya beroperasi sebagai inverter (aliran listrik dari dc ke ac).

Terminal tertentu dapat beroperasi sebagai penyearah atau inverter, dengan sudut delay yang menentukan modus operasinya.

Dengan menyesuaikan sudut delay pada setiap terminal, aliran listrik dikendalikan antara dua sistem ac melalui link dc.

Tegangan pada terminal konverter Vo1 dan VO2 positif seperti yang ditunjukkan antara 0 dan 90 ° dan negatif antara 90 dan 180 °.

Konverter pemasok listrik akan beroperasi dengan tegangan positif sedangkan konverter daya menyerap akan memiliki tegangan negatif.

konverter 1 pada Gambar. 4-24a beroperasi sebagai penyearah dan konverter 2 beroperasi sebagai inverter, rangkaian ekuivalen untuk perhitungan daya ditunjukkan pada Gambar. 4-24b.

Saat ini diasumsikan ripple-free. Arus dc sbb

where

Daya yang disediakan oleh konverter di terminal 1 adalah

Daya yang disediakan oleh konverter di terminal 2 adalah

Saluran transmisi dc amore umumnya memiliki konverter 12-pulse pada setiap terminal. Hal di atas dapat menekan beberapa harmonik dan mengurangi persyaratan

penyaringan/filtering.

Selain itu, sepasang konverter 12-pulsa pada setiap terminal menyediakan operasi bipolar. Salah satu line energi di + VDC dan yang lainnya diberi energi di-Vdc.

Dalam situasi darurat, satu kutub dari line dapat beroperasi tanpa tiang, dengan arus kembali melalui tanah/bumi.

Gambar 4-25 menunjukkan skema bipolar untuk transmisi listrik dc.

Ringkasan

1. Penyearah satu fase (Single- fase rectifier) gelombang penuh dapat menjadi bridge/jembatan atau center tapped  transformator .

2. Sumber arus rata-rata  untuk single – phase rectifier gelombang penuh adalah nol .3. Metode deret Fourier dapat digunakan untuk menganalisis arus beban .4. Induktor alarge secara seri dengan resistor beban menghasilkan arus beban yang dasarnya

dc .5. Afilter kapasitor pada output dari rectifier dapat menghasilkan tegangan output yang

hampir dc . Sebuah filter output LC dapat lebih meningkatkan kualitas output dc dan mengurangi arus puncak pada dioda 

6. Switches seperti SCRs dapat digunakan untuk mengontrol output dari fase tunggal atau tiga fase penyearah .

7. Dalam keadaan tertentu , kontrol konverter dapat dioperasikan sebagai inverter .8. Penyearah tiga fase 6 – pulsa memiliki 6 dioda atau SCR , dan penyearah 12 –

pulsa memiliki 12 dioda atau SCR .9. Tiga – fase bridge penyearah menghasilkan output yang secara inheren seperti dc .10. Transmisi daya DC memiliki konverter tiga fase pada setiap akhir baris dc . Satu

converter dioperasikan sebagai penyearah dan lainnya dioperasikan sebagai konverter .11. Sumber induktansi dapat mengurangi output dc dari penyearah satu fase atau penyearah

tiga fase .