Трехфазные выпрямители

Трехфазные выпрямители, являясь устройствами средней и большой мощности, применяются для питания электроприводов постоянного тока, гальванических ванн, зарядки аккумуляторов и т.д. Наибольшее распространение получили трехфазные выпрямители с нейтральным (нулевым) выводом и мостовые.

Первичные обмотки трансформатора в этой схеме могут быть соединены звездой или треугольником, вторичные только звездой. Фазные напряжения вторичных обмоток трансформатора , , сдвинуты по фазе друг относительно друга на 120^о, поэтому в течение одной трети периода напряжение одной фазы будет выше напряжения двух других. В течение этого времени ток будет проходить через вентиль, связанный с данной фазой, и нагрузочный резистор, т.е. каждый вентиль работает один раз за период в течении 1/3 периода. Так как сопротивление проводящего вентиля в прямом направлении =0, падение напряжения на нем = ∙ =0, поэтому два других вентиля окажутся под обратным напряжением и тока проводить не будут. Обратное напряжение, как следует из второго закона Кирхгофа, для контура , образованного, например, вторичной обмоткой трансформатора фазы «А» проводящим вентилем В₁, непроводящим вентилем В₂, вторичной обмоткой трансформатора фазы «В», равно разности фазных напряжений: - + = 0 или , т. е. обратное напряжение равно линейному, а его максимальное значение равно амплитуде линейного напряжения:

= . (6.14)

Напряжение на нагрузке в любой момент времени равно мгновенному значению напряжения той обмотки, в которой вентиль открыт, а среднее выпрямленное напряжение за период:

=1,17 . (6.15)

Среднее значение тока через вентиль можно вычислить по уравнению:

= =0,275 . (6.16)

Средний выпрямленный ток , протекающий через нагрузочный резистор, будет в три раза больше:

= 3 =0,825 . (6.17)

Действующее значение тока через вентиль и через вторичную обмотку трансформатора, связанную с этим вентилем, определяется как среднее квадратичное его значение за период:

=0,485 . (6.18)

=0,585 (6.19)

При подборе вентиля для работы в трехфазном выпрямителе с нейтральной точкой, максимальное допустимое обратное напряжение вентиля должно быть больше обратного напряжения выпрямителя, т.е выполняться условие ≥ = , а переходя от амплитудного значения линейного напряжения к действующему и от линейного к фазному и с учетом соотношения (6.15) получим:

≥ =2,09 (6.20)

Максимальное значение выпрямленного тока должно быть больше расчетного значения тока через вентиль, т.е.:

≥ = 0,585 (6.21)

Напряжение на нагрузке достигает максимального значения три раза за период, следовательно, частота пульсаций на нагрузке равна утроенной частоте сети.

Схема трехфазного мостового выпрямителя (схема Ларионова) представлена на рис. 6.9.

Первичные и вторичные обмотки трансформатора в этой схеме могут включаться звездой или треугольником. Вентили В₁, В₃, В₅ повторяют режим работы выпрямителя с нейтральной точкой. В течение каждой трети периода в этой группе вентилей работает вентиль, связанный с фазой вторичной обмотки трансформатора, у которой в данный момент времени напряжение выше, чем на двух других фазах.

В группе вентилей В₂, В₄, В₆ в данную часть периода работает вентиль, соединенный с фазой, у которой в данный момент напряжение имеет более отрицательное значение, чем на двух других фазах. Так как сопротивление проводящих вентилей в прямом направлении = 0, падение напряжения на них = = 0 то для контура образованного, вторичной обмоткой трансформатора фазы А, вентилем В₁, нагрузочным резистором , вентилем В_6, и вторичной обмоткой трансформатора фазы В можно записать: + + = 0 или = , т.е. напряжение на нагрузке в любой момент времени равно мгновенному значению линейного напряжения, а максимальное значение выпрямленного напряжения равно амплитуде линейного. Среднее за период значение выпрямленного напряжения определяется соотношением:

= . (6.22)

После перехода от амплитудного значения линейного напряжения к действующему и от линейного к фазному получим:

=2,34 (6.23)

Обратное напряжение на непроводящем вентиле, например В₄, как следует из второго закона Кирхгофа для контура, образованного вторичной обмоткой трансформатора фазы А, вентилями В₄ и В₆, вторичной обмоткой трансформатора фазы В равно: + + =0 или = - , т.е обратное напряжение равно линейному, а его максимальное значение равно амплитуде линейного. Переходя от амплитудного значения линейного напряжения к действующему, а от линейного к фазному, и учитывая (6.23) получим:

=1,05 (6.24)

Ток через каждый вентиль протекает в течение одной трети периода, а его среднее значение определяется как:

=s New Roman" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:sz w:val="36"/><w:sz-cs w:val="36"/></w:rPr><m:t>ПЂ</m:t></m:r></m:den></m:f></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> . (6.25)

Ток через нагрузку протекает непрерывно и будет в три раза больше тока вентиля:

=3 = (6.26)

Действующее значение тока, протекающего через каждый вентиль, есть среднеквадратичное его значение, и определяется следующим выражением:

=0,552 . (6.27)

Совместное решение (6.26) и (6.27) дает:

=0,577 (6.28)

При подборе вентилей для работы в трехфазном мостовом выпрямителе максимальное допустимое обратное напряжение вентиля должно быть больше обратного напряжения выпрямителя, т е выполняться условие:

≥ =1,05 (6.29)

Максимальное значение выпрямленного тока должно быть больше расчетного значения тока через вентиль, т.е.:

≥ = 0,577 (6.30)

Напряжение на нагрузке в трехфазном мостовом выпрямителе достигает максимального значения шесть раз за период. Следовательно, частота пульсаций напряжения на нагрузке равна ушестеренной частоте сети.