3. Многофазные составные выпрямители

Комбинированные схемы применяются для решения след. задач:

1. Повышение величины вых. напряжения (тока). При повышении напряж. соединение схемы последовательно. Повышение тока – параллельно.

2. Уменьшение пульсаций выпрямленного напряжения.

3. Улучшение формы потребляемого от сети тока (повышение коэф. мощности).

12 фазный выпрямитель m=12

Схема получается последовательным соединением двух 6ти пульсных схем. Одна имеет трансформатор, у которого вторичные обмотки соединены в звезду, а у второй – в треугольник. Для того что бы выпрямленное напряжение обоих мостов были равны, коэф. трансформации первого трансф. должен быть в больше чем у второго. При таком способе соединения двух обмоток трансформатора, выход. напряж. мостов сдвинуты во времени на 30⁰. В итоге получаем 12ти пульсную кривую, у которой пульсации примерно в 2 раза меньше чем у исходной схемы.

3. Однофазный однотактный управляемый выпрямитель с активным характером нагрузки

Управляемые выпрямители (УВ) позволяют регулировать величину выпрямленного напряжения. В качестве силовых элементов в УВ используют тиристоры. В схемах УВ обычно используют естественную коммутацию, т. е. запирание тиристоров происходит под действием сетевого напряжения.

Регулирование выходного напряжения осуществляется путем задержки включения тиристоров относительно моментов времени их естественного отпирания (фазовое регулирование). Угол задержки отпирания тиристоров называют углом регулирования α. Формирование управляющих импульсов и изменение α осуществляется системой управления выпрямителем.

П ри активной нагрузке ключ К замкнут. На интервале 0<ωt<α оба тиристора закрыты, так как на VS1 еще не подан управляющий импульс, а VS2 находится под действием обратного напряжения. Напряжение на нагрузке u_d= 0, к тиристору VS1 приложено напряжение u₂₁. На интервале α<ωt<π тиристор VS1 открыт, VS2 – заперт. К нагрузке через открытый VS1 приложено напряжение u₂₁, ток нагрузки замыкается по контуру VS1R_dТр. Напряжение на VS1 равно нулю.

Т.к. нагрузка чисто активная, в момент ωt = π ток через нагрузку и тиристор прерывается и VS1 запирается. На интервале π<ωt<π+α вновь оба тиристора закрыты, u_d=0, к VS1 приложено напряжение u₂₁. На интервале π+α<ωt<2π открыт VS2, напряжение на нагрузке u_d=u₂₂, ток протекает в контуре VS2R_dТр. К тиристору VS1 через открытый VS2 прикладывается напряжение u_в1= u₂₁ u₂₂.

И зменяя угол управления α от 0 до π, можно регулировать постоянную составляющую выходного напряжения U_d.

3. Однофазный однотактный управляемый выпрямитель с индуктивным характером нагрузки

П ри индуктивном характере нагрузки (ключ К разомкнут) после отпирания тиристора ток i_d нарастает, энергия запасается в индуктивности L_d. При уменьшении i_d эта накопленная энергия поддерживает ток через тиристор и после того, как к нему прикладывается обратное напряжение (рис. 1). В итоге, в кривой напряжения u_d появляются участки отрицательной полярности.

Рис. 1

В предельном случае при L_d   (рис 2) ток нагрузки i_d= I_d, токи через тиристоры имеют вид прямоугольных импульсов, напряжение на тиристоре u_в1= u₂₁ u₂₂. Наличие в кривой u_d участков отрицательной полярности уменьшает величину напряжения U_d. Диапазон изменения угла управления в этом случае 0<α<π/2. Другим недостатком УВ в рассматриваемом режиме работы является относительно низкий коэффициент мощности по первой гармонике cos φ₁= cos α.

Для повышения U_d и cos φ₁ в схему управляемого выпрямителя вводят так называемый нулевой диод VD0 (рис. 1.20а). Схема УВ с нулевым диодом работает следующим образом (рис. 1.20б).

Пусть на интервале α < ωt < π ток проводит тиристор VS1. Ток i_d замыкается по контуру VS1R_dL_dТр. Диод VD0 заперт обратным для него напряжением u₂₂. В момент ωt = π диод VD0 открывается, к тиристору VS1 через открывшийся VD0 прикладывается обратное для него напряжение u₂₁ и

Рис.2

VS1 запирается. Ток нагрузки i_d продолжает протекать в прежнем направлении, замыкаясь по контуру VD0R_dL_d. Напряжение на нагрузке u_d= 0. В момент ωt = π+α открывается тиристор VS2. Через открытый VS2 к VD0 прикладывается обратное напряжение u₂₂ и VD0 запирается.

Т.О. включ. нулевого диода исключает явление смены полярности выходного напряжения, т. к. смена полярности напряжений u₂₁ или u₂₂ приводит к отпиранию VD0, который сразу шунтирует нагрузку. Кривая выходного напряжения u_d имеет тот же вид, что и при чисто активной нагрузке.

При наличии VD0 первая гармоника тока в первичной обмотке трансформатора i_1,1 смещена по фазе относительно напряжения u₁ на угол φ = α/2, т. е. коэффициент мощности выпрямителя с нулевым диодом повышается.