Основные расчетные соотношения для выбора элементов однофазного выпрямителя с регулированием напряжения на стороне переменного тока

1. Действующее значение тока симистора (диода):

2. Среднее значение тока симистора (диода):

3. Коэффициент формы тока симистора (диода):

4. Среднее значение выпрямленной ЭДС:

5. Максимальное обратное напряжение, прикладываемое к вентилям:

6. Принцип действия трехфазного нулевого выпрямителя

Р исунок 24 – Схема трехфазного нулевого выпрямителя

Данная схема содержит три тиристора VS1…VS3, с помощью которых осуществляется управление выпрямленным напряжением, и трансформатор TV1, который используется для согласования параметров сети с параметрами нагрузки, а также для создания нулевой точки для подключения нагрузки.

В ременные диаграммы работы схемы представлены на рисунке 2.

Рисунок 25 – Диаграммы работы

В данной схеме в каждый период времени ток проводит только один тиристор, причем тот, который имеет наиболее высокий потенциал анода по отношению к катоду.

Точка естественного открывания тиристоров сдвинута для каждого из них, на угол по отношению к моменту перехода через 0 соответствующего фазного напряжения. В момент времени подается открывающий импульс на тиристор VS1, имеющий в этот момент времени наиболее высокий потенциал на аноде по отношению к катоду. VS1 открывается и нагрузка подключается к фазе а. При этом к нагрузке прикладывается фазное напряжение .

В момент времени подается открывающий импульс на тиристор VS2, который открывается, и так как потенциал анода в этот момент времени более высокий. Через открывшийся VS2 нагрузка подключается к фазе b. При этом через открывшийся VS2 к тиристору VS1, ранее работавшему, прикладывается обратное линейное напряжение , следовательно, тиристор VS1 закрывается.

Таким образом, включение вентилей в схеме происходит поочередно, вследствие чего каждая фаза поочередно положительным полюсом подключается к нагрузке и ток в нагрузке имеет одно и то же направление. В режиме непрерывного тока каждый тиристор проводит ток в интервале .

Основные расчетные соотношения при выборе элементов трехфазного нулевого выпрямителя

Среднее значение выпрямленной ЭДС Е:

, где ; - схемный коэффициент.

Максимальное значение обратного напряжения, прикладываемого к тиристорам:

.

Среднее значение тока вентиля: .

Действующее значение тока: .

Коэффициент формы тока:

.

Полная мощность трансформатора:

, где

- схемный коэффициент по мощности;

- постоянная составляющая мощности.

В отличии от однофазной схемы , прерывистый режим работы в данной схеме может возникнуть лишь при .

Явление вынужденного намагничивания сердечника трансформатора

В схеме трехфазного нулевого выпрямителя существует явление вынужденного намагничивания трансформатора. Из-за того, что по обмоткам трансформатора протекает пульсирующий ток, имеющий постоянную составляющую и ряд высших гармонических, при соединении обмоток трансформатора по схеме звезда-звезда потоки вынужденного намагничивания содержат постоянную и переменную составляющие. Эти потоки составляют от основного магнитного потока трансформатора. Они замыкаются частично по сердечнику, частично по воздуху и стальной арматуре, замыкающей сердечник.

В результате сердечник трансформатора насыщается, а в стальной арматуре возникают тепловые потери за счет действия вихревых токов, индуктируемых переменной составляющей потока вынужденного намагничивания. Вследствие насыщения сердечника трансформатора ток холостого хода значительно возрастает по амплитуде, причем его форма становится несинусоидальной.

Для устранения потерь, вызванных переменной составляющей потока вынужденного намагничивания, первичные обмотки трансформатора соединяются в треугольник. Для устранения в трансформаторе постоянной составляющей потока вынужденного намагничивания, каждую вторичную обмотку расщепляют на две части и соединяют в зигзаг.

П ри соединении в треугольник обмоток третья и кратные ей гармоники исчезают.

Рисунок 26 – Треугольник-зигзаг

Ток протекает по полуобмотке а вызывает поток в одну сторону, а ток, протекающий через фазу с во второй полуобмотке а вызывает обратный поток. Следовательно, поток переменный.

Частота пульсаций выпрямленного напряжения составляет . Из-за невысокой частоты пульсаций и явления вынужденного намагничивания, данная схема в выпрямителях применяется при мощности до .