|
Выпрямители трехфазного тока. Принципы построения и режимы работы трехфазных
выпрямителей аналогичны однофазным выпрямителям. Поэтому при анализе схем
трехфазных выпрямителей используются аналогичные методы. Особенностью трехфазных
выпрямителей является значительно меньшая переменная составляющая выпрямленного
напряжения. В связи с этим в неуправляемых трехфазных выпрямителях даже при чисто
активной нагрузке ток нагрузки является непрерывным и допущение о полностью
98 / 203
сглаженном токе более близко к реальным режимам работы. Это допущение, наряду с
другими упрощениями, принятыми при анализе однофазных выпрямителей, будет
неоднократно использовано и здесь. В трехфазной (трехпульсовой) схеме используется
источник напряжения, обмотки которого соединены в звезду с нулевым выводом (рис. 10.4,
а). Диоды VD1– VD3 включают в цепь каждой фазы напряжения, а нагрузку – между точкой,
соединяющей катоды диодов, и нулевой точкой 0 источника.
Рис. 10.3. Схема мостового выпрямителя.
Рис. 10.4. Трехфазный выпрямитель.
а – схема с нулевым выводом; б – графики изменения токов и напряжений источника.
Фазы работают поочередно. Ток нагрузки I
d
проходит только через тот диод, анод которого в
данный момент имеет наиболее высокий положительный потенциал (рис. 10.4, б). При
изменении потенциалов на анодах диодов ток соответственно переключается с одного диода
на другой. Каждый из диодов в течение одного периода проводит ток на интервале 2π/3 =120
эл. град. Среднее значение выпрямленного напряжения на нагрузке R
н
составляет:
U
d
= 1,17U
2ф
(10.7)
где U
2ф
–
эффективное значение фазного напряжения на холостом ходу, В. Средний ток,
протекающий через диод, I
ср
= 0,33I
d
. Максимальное обратное напряжение U
bmax
,
приложенное к диоду VD1, определяется как разность потенциалов анода диода VD1 и
катодов диодов VD2n VD3. Подобным образом определяется максимальное обратное
напряжение на других диодах: U
bmах
= 2,09U
d
(10.8)
99 / 203
Эффективное значение тока в обмотках источника напряжения:
I
A
+ I
B
+ I
c
= I
d
/ √3 = 0,58I
d
(10.9)
В случае использования трансформатора коэффициент использования его мощности k
p
=
0,74, и коэффициент пульсации выпрямленного напряжения k
q
= 0,25. Как видим, степень
использования трансформатора здесь выше, чем в однофазных выпрямителях, но все же
достаточно низка. Кривые токов вторичных обмоток содержат постоянную составляющую
I
d
/3. Лучшие результаты дает применение трехфазных шестипульсовых выпрямителей.
Рис. 10.5. Мостовой шестипульсовый выпрямитель.
а – схема; б – графики изменения токов и напряжений.
Мостовая шестипульсовая схема выпрямителя, или схема Ларионова, состоит из
трехфазного источника напряжения, фазные обмотки которого соединяются в звезду или
треугольник, и двух групп диодов: катодной VD1, VD3, VD5 и анодной VD2, VD4, VD6 (рис.
10.5, а). Диоды групп образуют трехфазный мост. Положительным полюсом является общая
точка диодов VD1, VD3, VD5, а отрицательным – общая точка диодов VD2, VD4, VD6.
Рассмотрим вариант схемы соединения фазных обмоток в звезду. В мостовой
шестипульсовой схеме выпрямителя ток одновременно проводят два диода. Первый – это тот
из диодов VD1, VD3, VD5, положительный потенциал анода которого максимален, второй –
из диодов VD2, VD4, VD6, потенциал которого минимален. В результате на выходе
формируется выпрямленное напряжение U
d
. Коммутация диодов происходит через каждую
шестую часть периода, и выпрямленное напряжение U
d
имеет шесть пульсаций за один
период питающего напряжения (рис. 10.5, б). Ток диода имеет форму, близкую к
прямоугольной, со средней высотой прямоугольника I
d
и длительностью 2π/3 =120 эл. град.
Обратное напряжение на диодах формируется линейными напряжениями. Среднее значение
выпрямленного напряжения: U
b
= 1,35U
2л
(10.10)
где U
2л
– эффективное значение линейного напряжения, В. Средний ток через каждый диод
I
ср
= 0,33I
d
, а максимальное обратное напряжение на диодах составляет:
U
bmax
=l,05U
d
(10.11)
В схеме эффективно используются диоды и трансформатор, в сердечниках которого
100 / 203
отсутствует вынужденное подмагничивание. Качество выпрямленного напряжения в схеме
высокое: коэффициент использования трансформатора k
p
= 0,95, а коэффициент пульсаций
выпрямленного напряжения k
q
= 0,057. Все это обусловило широкое применение мостовых
трехфазных выпрямителей. При соединении обмоток источника напряжения в треугольник
линейные токи сохраняют предыдущую форму, а токи в фазных обмотках являются
результатом распределения тока I
d
по двум параллельным ветвям на каждом интервале. В
каждый момент ток проводят два диода – один в анодной, другой в катодной группах, а
конкретно те диоды, к которым приложено максимальное (по модулю) линейное
напряжение. В такой схеме выпрямленное напряжение формируется из участков максимума
и минимума линейных значений напряжения питания.
Двенадцатипульсовые схемы выпрямления обеспечивают меньший уровень пульсаций и
высших гармонических составляющих в кривой сетевого тока. Кроме того, они позволяют
создать агрегат на более высокие напряжения и токи. Двенадцатипульсовые схемы
Do'stlaringiz bilan baham: |
