3.Выпрямители 3-фазного переменного тока, основные типы схем, способы повышения эквивалентного числа фаз.

С помощью выпрямителей осуществляется преобразование энергии переменного тока в энергию постоянного тока. В промышленных установках применяют различные схемы выпрямления переменного тока в постоянный, каждая из которых имеет свои достоинства и недостатки. При сравнении различных схем выпрямления учитывают следующие их технические характеристики: число полупроводниковых приборов, коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения, габаритную мощность трансформатора.

Рис. 2. Трехфазная нулевая схема выпрямления (а). Графики напряжений ( б), токов (в) и обратного напряжения на диоде (г)

Трехфазная нулевая схема выпрямления (рис. 2, а) состоит из трех диодов. Анодные выводы диодов обычно подключают к обмоткам трансформатора, а катодные выводы — к общей точке. Нагрузку включают между нулевой точкой трансформатора и общей точкой диодов. При активной нагрузке Rнток через каждый диод протекает в течение 1/3 периода переменного тока, когда напряжение в одной фазе трансформатора больше, чем в других, а выпрямленный ток проходит по нагрузке непрерывно (рис. 2). В момент пересечения положительных значений напряжений каждой фазы трансформатора в точках а, 6 и в, (рис. 2, б), называемых точками естественной коммутации диодов, ток прекращает проходить в одном диоде и начинает протекать через другой диод. Трехфазная нулевая схема позволяет получать выпрямленное напряжение более сглаженной формы с переменной составляющей Ud, меньшей амплитуды, чем однофазная мостовая. Наибольшее обратное напряжение max, поступающее на закрытый диод, равно амплитудному значению линейного напряжения (рис. 2, в). Недостаток трехфазной нулевой схемы — прохождение через вторичные обмотки тока (iа2, iЬ2 и iс2) только в одном направлении, что создает магнитный поток подмагничивания, вызывающий дополнительный нагрев трансформатора. Поэтому схему широко применяют только в выпрямительных установках с трансформаторами, ток вторичной обмотки которых обычно не превышает 100 А.

Трехфазная мостовая схема выпрямления (рис. 3, а) состоит из шести диодов, которые образуют две группы: с общим катодным выводом (V1, V3 и V5) и общим анодным выводом (V2, V4 и V6). Диоды подключаются непосредственно к сети или через трансформатор, первичные и вторичные обмотки которого соединены в звезду или треугольник.

В нечетной группе (V1, V3 и V5) в течение каждой трети периода работает тот диод, у которого выше потенциал вывода (рис. 3, б), например, интервал а —6 для диода V1. В четной группе в этот интервал времени работает тот диод, у которого катодный вывод имеет наиболее отрицательный потенциал (интервал а — „ для диода V6 и „ — 6 для диода V2) по отношению к общей точке анодных выводов. Таким образом, в интервале а—„ (см. рис. 3, 6) ток гн проходит от фазы а трансформатора через диод V1, нагрузку Rн, диод V6, к фазе b трансформатора (см. рис. 3, а). В интервале „—6 (см. 3, 6) ток проходит через диод V1, нагрузку Rни диод V2 (отмечено пунктирной линией).

Рис. 3. Трехфазная мостовая схема выпрямления (а). Графики напряжений и токов (б)

В трехфазной мостовой схеме в любой момент времени при активной нагрузке ток проходит через два диода — один из нечетной, а другой — из четной группы. Диоды нечетной группы коммутируются в момент пересечения положительных участков синусоид (точки а, 6, в), а четной группы — в момент пересечения отрицательных участков (точки г %, А). В результате при наличии двух групп получают шестифазное выпрямление (кривая Ud0, см. рис. 3, 6). Достоинствами трехфазных мостовых схем, широко применяемых в выпрямительных устройствах, являются: небольшой коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения; малое обратное напряжение; малая габаритная мощность трансформаторов; отсутствие вынужденного подмагничивания, так как ток во вторичной обмотке трансформатора изменяет свое направление.

Основные технические характеристики различных схем выпрямления приведены в табл. 2.

Основные технические характеристики схем выпрямления

Схема выпрямления	Число фаз выпрямления, m	Соотношение между электрическими параметрами схем выпрямления				Коэффициент пульсации выпрямленного напряжения q = 2/(m2- 1)
		Выпрямленным и фазным напряжениями,	Максимальным обратным и выпрямленным напряжениями, Uобр max/	Фазным и выпрямленным токами, VId	Мощностью трансформатора и мощностью преобразователя,
Однофазная мостовая	2	0,9	1,57	1,11	1,23	0,67
Трехфазная нулевая	3	1,17	2,09	0,585	1 ,37	0,25
Трехфазная мостовая	6	2,34	1,045	0,817	1,05	0,057
Примечание. I2 — ток вторичной обмотки трансформатора.