Трехфазный неуправляемый выпрямитель со средней точкой

Трехфазная схема выпрямителя со средней точкой приведена на рис.45.5. Ее называют также трехфазной нулевой схемой. Она содержит трехфазный трансформатор, включенный по схеме треугольник-звезда или звезда-звезда и при диода, подключенных анодами к фазам вторичной обмотки.

Нагрузка R_d подключена между общим катодом вентилей и нулевой точкой звезды вторичной обмотки. Временные кривые для напряжений и токов, характеризующие работу схемы, представлены на рис.45.6. Здесь показаны графики изменения фазных напряжений (рис.45.6, а), токов вентилей (рис.45.6, б), обратных напряжений (рис.45.6, в).

Рис.45.5. Трехфазная нулевая (однотактная) схема выпрямления

Рис.45.6. Напряжение и токи в схеме трехфазного нулевого

(однотактного) выпрямителя

Таблица 45.1

Основные расчетные соотношения схем выпрямления

	Однофазная двухполупериодная с нулевым выводом (рис.45.4, а)	Однофазная мостовая (рис.45.4, б)	Трехфазная с нулевым выводом (рис.45.4, в)
I2/Id	p/4 = 0,785**	p/2 =1,11**
	0,5	0,333
	1* p/2 = 1,57**	1* 2p/3 =1,21**
IV/Id	p/4 = 0,785**
I1/Id (KT =1)	1* p/2 =1,11**	/3 = 0,471
n	1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, …	1, 2, 4, 5, 7, 8, …
kи	0,9	0,827
kг	0,484	0,68
	2 /p = 0,9	3 /2p = 1,17
	p = 3,14	p/2 = 1,57	2p/3 = 2,09
ρ
kn	0,483	0,18
k¢n	0,471	0,177
S2/Pd	p/2 = 1,57* p2/4 =1,74**	p/2 =1,11* p8/8 = 1,23**	2p/3 =1,48 4p/3 =1,71****
S1/Pd	p/2 =1,11* p2/8 = 1,23**	2p/3 =1,21
ST/Pd	p(1+ )/4 =1,34* p2 (1+ )/16 =1,48**	p/2 =1,11** p2/8 = 1,23**	p( + )/3 =1,345
* Для активно-индуктивной нагрузки. ** Для активной нагрузки **** При соединении вторичной обмотки в зигзаг

Окончание табл.45.1

	Двойная трехфазная с уравнительным реактором (рис.45.4, г)	Трехфазная мостовая (рис.45.4, д)	Условно-двенадцати-фазная последовательная (рис.45.4, е)	Условно-двенадцати-фазная параллельная (рис.45.4, ж)
I2/Id	1/2 =0,289	=0,817	=0,817	1/ =0,408
	0,167	0,333	0,333	0,167
	0,5* p/6 = 0,522**	p/3=1,045**	1	0,5
IV/Id	1/2 =0,289			1/2 =0,289
I1/Id (KT =1)	1/ =0,408	=0,817	=0,817 =1,577***	1/ =0,408 0,789***
n	1, 5, 7, 11, 13, 17, …	1, 11, 13, 23, 25, …
kи	0,955	0,989
kг	0,311	0,152
	3 /2p=1,17	3 /p=2,34	6 /p = 4,68	3 /p=2,34
	2p/3 = 2,09	p/3 = 1,045	p/6 = 0,523	p/3 = 1,045
ρ
kn	0,042	0,0102
k¢n	0,0404	0,0102
S2/Pd	2p/3 = 1,48	p/3 = 1,05	p/6 = 0,523
S1/Pd	p/3 = 1,05
ST/Pd	p(1+ )/6 =1,26	p/3 = 1,05
* Для активно-индуктивной нагрузки. ** Для активной нагрузки *** Сетевой ток преобразователя **** При соединении вторичной обмотки в зигзаг

Пусть в момент проводит ток диод , подключенный к фазе С. Поскольку сопротивление проводящего диода можно считать равным нулю, к нагрузке приложено напряжение фазы и_2С. При этом диоды, подключенные к двум другим фазам, находятся под разностью напряжений и_2А - и_2Си и_2В - и_2С, то есть под линейным напряжением, сдвинутым относительно фазного во времени на угол . В момент это напряжение перейдет через нуль и диод, подключенный к фазе А, включится (выполняется условие включения). В выпрямителе образуется замкнутый контур: напряжение ЭДС фазы А – диод VD1 – диод – напряжение фазы С. При условии , в контуре возникает импульс тока, который совпадает с прямым током диода VD1 и обратным VD3. Уменьшая последний, он мгновенно выключает диод VD3. Происходит переключение (коммутация) фаз трансформатора, которые соединяются с нагрузкой. При этом неработающие вентили попадают под обратные напряжения, равные и_С = и_2В - и_2А и и_С = и_2С - и_2А. Через интервал станет равным нулю другое линейное напряжение и_В и произойдет коммутация диодов VD1 и VD2. Моменты, в которые происходят коммутации, называются точками естественной коммутации, а интервалы между ними равны 2p/3. Выпрямленный ток равномерно распределяется между диодами, и средний ток диода равен

. (45.4)

Трехфазная нулевая схема, как и все нулевые схемы, использующие нулевую точку вторичной звезды трансформатора, выпрямляет фазное напряжение, а обратным для вентилей является вторичное линейное напряжение. Три коммутации диодов, приходящиеся на период вторичного напряжения, приводят к тому, что в выпрямленном токе появляется пульсация тройной частоты (трехпульсная схема). Частота повторяемости работы выпрямителя равна , и среднее значение выпрямленного напряжения

(45.5)

где U₂ – действующее значение вторичного фазного напряжения.

Максимальное обратное напряжение на вентилях, определяющее их класс

. (45.6)

Трехфазная нулевая схема имеет высокий КПД и используется в низковольтных источниках питания. Основные недостатки связаны с низким входным коэффициентом мощности, усложнением питающего трансформатора и сглаживающих фильтров.