2. Трехфазные выпрямители

Схема трехфазного однополупериодного выпрямителя приведена на рис. 27.4, а. На рис. 27.4, б приведены графики напряжений на входе и выходе выпрямителя. В состав схемы входят трехфазный трансформатор, три диода и сопротивление нагрузки R_н. Фазы первичной обмотки трансформатора могут включаться по схеме звезда или треугольник, а фазы вторичной обмотки – по схеме звезда. Каждая фаза вторичной обмотки трансформатора через соответствующий диод включена на общую нагрузку.

На рис. 27.4, б точками θ₁, θ₂, θ₃ обозначены моменты равенства напряжений двух соответствующих фаз вторичной обмотки трансформатора. Диод D1 открывается в момент θ₁, так как в этот момент потенциал его анода становится больше потенциала других диодов. Соответственно диод D2 откроется в момент θ₂, а диод D3 – в момент θ₃. Видим, что каждый диод открывается во время положительной полуволны своей фазы. Огибающая выпрямленного напряжения представляет три пульсации на интервале одного периода входного напряжения, т.е. m = 3.

Определим среднее значение выпрямленного напряжения в соответствии с (27.13). Для этого проинтегрируем напряжение на нагрузке на интервале одной пульсации, т. е. от –π / 3 до π / 3 (см. рис. 27.4,б):

. (27.14)

Амплитудное значение первой гармоники пульсаций U_m.п.1 ≈0,207·U_m.вх. Коэффициент пульсаций К_п = 0,25, что значительно меньше коэффициента пульсаций однофазного мостового выпрямителя.

Недостатки схемы – низкая эффективность использования трансформатора и повышенное обратное напряжение на диодах U_m.обр ≈ -2,1·U_m.вх.

Более эффективна мостовая схема трехфазного выпрямителя (рис.27.5, а). В этой схеме каждая пара диодов входит в состав двух мостов, поэтому шесть диодов образуют три мостовые схемы для трех фаз.

Графики напряжений на входе и выходе выпрямителя приведены на рис. 27.5, б. Огибающая выпрямленного напряжения содержит шесть пульсаций на интервале одного периода, т.е. m = 6, а

.

Амплитудное значение первой гармоники пульсаций U_m.п.1 ≈ 0,055·U_m. Коэффициент пульсаций, определяемый по (26.6) К_п = 0,057, что значительно меньше коэффициента пульсаций всех рассмотренных ранее схем.

Трехфазные мостовые выпрямители позволяют получить достаточно высокое качество выпрямленного напряжения при высокой мощности в нагрузке – порядка мегаватта. Однако в электротехнике и энергетике требуются выпрямители, мощность которых значительно (на несколько порядков) выше. Достигнуть больших мощностей при высоком качестве выпрямленного напряжения позволяют составные выпрямители. Схема одного из составных выпрямителей приведена на рис. 27.6.

В приведенной схеме вентильные комплекты двух мостовых трехфазных выпрямителей подключены к нагрузке последовательно, поэтому напряжение на нагрузке равно сумме напряжений двух мостов – U_0.вып = U_0.вып.1 + U_0.вып.2. Равенство средних значений выпрямленных напряжений U_0.вып.1 и U_0.вып.2 обеспечивается выбором числа витков вторичных обмоток, соединенных в звезду и треугольник.

Система вторичных напряжений а, в, с сдвинута относительно систе^{мы на угол 30°. При суммировании этих напряжений на нагрузке кратность пульсаций увеличивается в два раза (m = 12), а коэффициент пульсаций К}_п ^{= 0,014. Таким образом, схема рис. 27.6 позволяет увеличить максимально достижимую мощность и улучшить качество выпрямленного напряжения.}