3.6. Сравнительный анализ схем выпрямления

При выборе схемы выпрямления переменного тока руководствуются требованиями, предъявляемыми к выпрямителю по мощности, напряжению, коэффициенту пульсаций и др. Однофазные схемы используются обычно в выпрямителях малой и средней мощности при невысоких требованиях к величине пульсаций выпрямленного напряжения. Выпрямители средней и большой мощности обычно выполняют по трехфазной мостовой схеме, которая обладает хорошими показателями выпрямления переменного напряжения и использования вентилей. Для получения низких значений коэффициента пульсаций следует применять многофазные схемы.

Основные параметры схем выпрямления переменного тока при активной нагрузке сведены в табл. 3.1.

Использование вентилей в схемах выпрямления характеризуется коэффициентами по току k_I и по напряжению k_U. Из табл. 3.1 видно, что для трехфазных схем выпрямления значения коэффициентов k_I одинаково, т. е. при одном и том же значении выпрямленного тока I_d как в мостовой схеме, так и в схеме со средней точкой можно использовать вентили с одинаковым допустимым током при одинаковых условиях охлаждения.

Значения коэффициентов k_U показывают, что в трехфазной мостовой схеме использование вентилей по напряжению более эффективно, чем в схеме со средней точкой: при одном и том же значении выпрямленного напряжения U_d в схемах со средней точкой следует использовать вентили более высокого класса.

На практике при выборе схемы, помимо основных ее показателей, используется много других критериев, каждый из которых (например, надежность или стоимость) в конкретном случае может оказаться определяющим.

Пример 1.

Рассчитать параметры основных элементов управляемого выпрямителя, собранного по трехфазной мостовой схеме и работающего при индуктивной нагрузке и и параметрах режима:

линейное напряжение на вторичной обмотке источника ;

среднее значение выпрямленного напряжения изменяется в диапазоне .

В трехфазном мостовом выпрямителе

Режим работы выпрямителя при значении приведен на рис. 3.9 г.

Поскольку при форма тока на выходе выпрямителя будет практически сглажена, поэтому среднее значение тока нагрузки

.

Среднее значение тока вентиля

.

Максимальное значение обратного напряжения на вентиле

.

Таким образом, в данной схеме выпрямления должны использоваться вентили класса не ниже четвертого.

Пример 2.Рассчитать значения амплитуды первой гармонической составляющей выпрямленного напряжения и коэффициента пульсации в однофазной управляемой мостовой схеме, работающей на активно-индуктивную нагрузку с непрерывным выпрямленным током, при и _.

В соответствии с (3.16) среднее значение выпрямленного напряжения

.

При условии непрерывности выпрямленного тока по (3.23) определяем амплитуду первой гармонической составляющей напряжения в зависимости от :

,

где - среднее значение выпрямленного напряжения при ; - число пульсаций выпрямленного напряжения на периоде.

Таким образом, амплитуда первой гармонической составляющей выпрямленного напряжения

_,

а коэффициент пульсации напряжения в соответствии с (3.24)

.