9.2.2 Трехфазная мостовая схема выпрямления

Принципиальная электрическая схема и временные диаграммы приведены на рис. 9.5. Рассмотрим работу схемы в варианте выпрямителя с жесткими внешними характеристиками (индуктивное сопротивление силового трансформатора мало) при работе на активную нагрузку.

Рисунок 9.5 - Трехфазная мостовая схема выпрямления

На участке 1 временной диаграммы работает вентиль VD1, как имеющий наибольший потенциал из вентилей катодной группы ( U_A  U _B,

U_A  U_C ). В паре с ним работает вентиль VD5, как имеющий наибольший отрицательный потенциал из вентилей анодной группы (- U_В  -U _С ). На участке 2 вместо VD5 включается VD6, так как становится (- U_С  -U _В ). На участке 3 вместо VD1 включается VD2, так как наибольшим положительным становится напряжение в фазе В, и так далее.

Угол проводимости каждого вентиля составляет 120⁰. Пульсация выпрямленного напряжения – шестифазная с частотой 300 Гц.

Среднее значение выпрямленного напряжения при холостом ходе выпрямителя определяется по формуле

U_Х.Х = (3 /)U_2Л = (3 /)U_2Ф 1,35U_2Л 2,34U_2Ф, (9.7)

где U_2Л - линейное, а U_2Ф - фазное напряжение на вторичной обмотке трансформатора.

Максимальное обратное напряжение, приложенное к вентилю, равно амплитудному значению линейного напряжения:

U_ОБР.MAX = U_2Л.MAX = U_2Л = (/3) U_Х.Х  1,045 U_Х.Х. (9.8)

Ток через каждый вентиль протекает в течение одной трети периода, следовательно, средний прямой ток через вентиль

I_В.СР= I_d /3  0,33I_d , (9.9)

где I_d.- номинальный ток выпрямителя.

Действующие значения вторичного и первичного тока трансформатора:

I₂ = 0,815 I_d , I₁ = (1/n) 0,815 I_d , (9.10)

где n = U_1Ф/ U_2Ф –коэффициент трансформации.

В действительности из-за наличия некоторой индуктивности во вторичном контуре угол проводимости вентилей больше, чем 120⁰, на угол коммутации γ, и работа вентилей происходит попарно и по три.

В выпрямителях с падающими внешними характеристиками индуктивное сопротивление силового трансформатора значительно, и вентили работают на сварочную дугу одновременно по три с углом проводимости, близким к π. В этом случае I₂ и I₁ снижаются и равны

I₂ = 0,745 I_d , I₁ = (1/n) 0,745 I_d. (9.11)

Расчетная мощность трансформатора при жестких внешних характеристиках:

Р_Т.Ж.Х = 3 U_2Ф I₂ = 1,05 U_ХХ I_{d .} (9.12)

При падающих внешних характеристиках

Р_Т.П.Х = 0,95 U_ХХ I_d. (9.13)

При построении выпрямителя на управляемых вентилях (тиристорах) угол регулирования α отсчитывается от точки естественной коммутации (точка перехода тока с вентиля одной фазы на вентиль другой фазы для неуправляемого выпрямителя). Тиристорные выпрямители, независимо от вида формируемых внешних характеристик, выполняются с применением трансформаторов, имеющих незначительное индуктивное сопротивление рассеяния. В этом случае при работе на активную нагрузку выпрямленный ток I_d является непрерывным при α  60⁰ и прерывистым при α  60⁰.

Чтобы обеспечить устойчивое горение дуги при глубоком регулировании, в сварочную цепь необходимо включать сглаживающий дроссель значительной индуктивности, которая может оказаться больше оптимальной для данного способа сварки.

Трехфазная мостовая схема широко применяется в выпрямителях с падающими и жесткими внешними характеристиками, построенными на неуправляемых вентилях (диодах). Обмотки трансформатора могут соединяться как звездой, так и треугольником.