3.5. Схема двенадцатипульсового мостового выпрямителя

Д венадцатипульсовый мостовой выпрямитель представляет собой схему, содержащую два шестипульсовых мостовых выпрямителя, подключённые к вторичным обмоткам трансформатора, одна из которых включена по схеме «звезда», а другая – «треугольник». Вторичные обмотки трансформатора образуют две трёхфазные схемы со сдвигом фаз 30⁰ Эл. Получение такого фазового сдвига поясняет рис. 3.15.

Рис. 3.15. Получение сдвига фаз 30⁰ Эл при совместной работе двух вторичных обмоток, включённых по схеме «звезда» и «треугольник»:

а) векторная диаграмма обмотки по схеме «звезда»; б) векторная диаграмма обмотки по схеме «треугольник»; в) результирующий фазовый сдвиг 30⁰ Эл

Схема двенадцатипульсового выпрямителя с последовательным включением двух шестипульсовых мостовых выпрямителей представлена на рис. 3.16. В схеме используется выпрямительный агрегат ТПЕД.

Р ис. 3.16. Схема двенадцатипульсового выпрямителя

Выпрямленное напряжение на выходе схемы на холостом ходу составляет:

, (3.27)

где U_2Y = U_2Ф – действующее значение фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора, соединённой в «звезду».

При заданном значении U_d0 можно определить требуемые напряжения фаз вторичных обмоток трансформатора (для выпрямителя магистральных железных дорог):

В; В.

Средний ток вентиля, как в любой мостовой схеме

. (3.28)

Максимальное обратное напряжение на закрытом вентиле равно амплитуде линейного напряжения одного моста:

. (3.29)

Токи в фазах вторичных обмоток трансформатора:

; . (3.30)

Ток в фазе первичной обмотки

. (3.31)

Типовая мощность трансформатора

. (3.32)

Временная диаграмма работы двенадцатипульсового выпрямителя представлена на рис. 3.17.

Р ис. 3.17. Временная диаграмма работы двенадцатипульсового выпрямителя

Из временной диаграммы видно, что форма кривой тока первичной обмотки трансформатора гораздо больше приближена к форме синусоиды, чем в остальных рассмотренных выпрямителях.

Соотношение S_Т/P_d двенадцатипульсовой схемы на 2% меньше, чем у шестипульсовой мостовой схемы, и на 23% меньше, чем в схеме «две обратные звезды с уравнительным реактором».

Если рассмотреть формулу (3.31) в общем виде, то для схем выпрямления с m пульсами действующее значение тока первичной обмотки трансформатора можно записать в виде:

. (3.33)

Из формулы (3.33) следует, что с ростом числа пульсаций уменьшается действующее значение тока первичной обмотки при неизменном токе нагрузки выпрямителя I_d. Если также учесть, что в схемах с большим числом пульсов мощность постоянного тока в нагрузку отдаётся при меньшем значении I_d из-за более высокого уровня напряжения U_d, то потери мощности в трансформаторе ещё более уменьшаются.

Качество потребляемого выпрямителем от сети тока характеризуется коэффициентом искажения формы тока :

, (3.34)

где - действующее значение тока первой гармоники сетевого тока.

Следовательно, коэффициент искажения формы тока:

. (3.35)

В шестипульсовых выпрямителях  = 0,955, в двенадцатипульсовых -  = 0,988.

Возрастание коэффициента искажения формы тока с увеличением m свидетельствует об улучшении формы кривой тока и о снижении отрицательного влияния высших гармоник на качество электрической энергии в энергосистеме.