Трехфазные выпрямители

Рассмотрим трехфазные схемы выпрям­ления. Простейшая трехфазная схема выпрямле­ния тока с нейтральной точкой изображена на рис.4.8.

Рис.4.8. Трёхфазный выпрямитель с нейтральной точкой с диаграммой напряжений

Источник: https://sesia5.ru/magzepi/ris1/image895.gif

В этой схеме первичные обмотки трехфазного трансформатора могут соединятся звездой или треуголь­ником, а вторичные - звездой, причем в каждую вторичную обмотку включено по диоду. В этом слу­чае в каждый момент выпрямленный ток проходит только через тот диод, анод которого соединен с за­жимом обмотки, имеющим наибольший положи­тельный потенциал по отношению к нейтральной точке трансформатора. Поэтому выпрямленное на­пряжение будет изменяться по кривой, являющей­ся огибающей положительных полуволн фазных напряжений вторичных обмоток трансформатора (рис.4.8). Переключение диодов происходит в моменты, соответствующие пересечению положи­тельных полусинусоид напряжения. В нагрузке R_н токи, походящие через три диода, суммируются.

Среднее значение выпрямленного напряжения в этой схеме:

U_d = 1,17U_ф

а среднее за период значение выпрямленного тока, проходящего через каждый диод,

I_д = I_d /3.

Обратное напряжение, действующее на каждый диод, равно амплитуде линейного напряжения, дей­ствующего в системе вторичных обмоток трансфор­матора, соединенных звездой, поскольку диоды под­ключены анодами к каждой из фаз, а катодами к другой фазе через открытый диод:

U _обр= √3·√2 U_ф = 2,09·U_д.

Существенным недостатком этой схемы является то, что проходящие только через вторичные обмот­ки токи одного направления (выпрямленный ток) создают во взаимно связанных стержнях трехфазного трансформатора дополнительный постоянный магнитный поток. Чтобы не допустить насыщения магнитной системы за счет этого дополнительного потока, приходится увеличивать сечение стержней и габариты трансформатора. Трехфазную схему выпрямителя с нейтральной точкой применяют толь­ко в маломощных силовых установках.

Мостовая трехфазная схема выпрямления пе­ременного тока изображена на рис. 4.9. В ней со­четаются принципы мостовой схемы и схемы мно­гофазного выпрямления. В этой схеме нулевая точ­ка трансформатора для выпрямления не нужна и поэтому первичные и вторичные обмотки могут быть соединены как звездой, так и треугольником.

Рис.4.9. Схема трёхфазного мостового выпрямителя (мост Ларионова).

Источник: https://library.tuit.uz/lectures/epus/epus_2.files/image035.gif

Шесть диодов образуют две группы - нечетную VD1, VD3 и VD5 и четную VD2, VD4 и VD6. У нечётной группы катоды соединены вместе и служат точ­кой вывода выпрямителя с положительным потен­циалом, а у четной группы - аноды соединены вме­сте и служат точкой вывода с отрицательным по­тенциалом. При работе этой схемы выпрямляются обе полуволны переменных напряжений всех вто­ричных обмоток трансформатора, благодаря чему пульсации выпрямленного напряжения значитель­но уменьшаются. В схеме на рис. 4.9 в каждый момент работает тот диод нечетной группы, у кото­рого анод в этот момент имеет наибольший положи­тельный потенциал, а вместе с ним тот диод четной группы, у которого катод имеет наибольший по аб­солютной величине отрицательный потенциал. Вып­рямленное напряжение будет изменяться по огиба­ющей с двойной частотой пульсаций (рис. 4.10, с).

Рис.4.10. Временная диаграмма напряжений трёхфазной мостовой схемы.

(а - с выхода трансформатора; в - после выпрямления положительных полупериодов;

с - выпрямленное напряжение)

Среднее значение выпрямленного напряжения в этой схеме U_d = 1,35U_л = 2,34U_{ф .}

Средний ток через диод I_д = I_d /3, причем этот ток проходит через два последовательно включен­ных диода. Обратное напряжение, действующее на каждый диод, здесь также равно амплитудному зна­чению линейного напряжения:

U = √2U_л = √6·U_ф = 1,045U_d.

В мощных выпрямителях в основном использу­ется мостовая трехфазная схема. Она получила широкое применение в управляемых выпрямите­лях, в которых, регулируя моменты открывания и закрывания диодов (тиристоров), можно в ши­роких пределах регулировать среднее значение выпрямленного тока.