2.1.2 Мостовые схемы выпрямителей

Мостовая шестипульсовая схема (рис.2.4) состоит из силового трехфазного трансформатора, вторичные обмотки которого соединяются в звезду или треугольник, и двух групп диодов по три в каждой: анодной и катодной. Диоды анодной и катодной групп образуют трехфазный мост.

В мостовой шестипульсовой схеме выпрямителя ток нагрузки проводят одновременно два диода, образующие цепь, подключенную к линейному напряжению, имеющему на данном интервале времени максимальное положительное значение. На интервале 1-2 ток проводят диоды VD1 и VD6, на интервале 2-3 - VD1 и VD2 и т.д. В результате на нагрузке формируется выпрямленное напряжение , мгновенное значение которого равно соответствующим линейным напряжениям. Ток диода имеет форму, близкую к прямоугольной со средней высотой и длительностью эл.град. Токи в обмотках трансформатора имеют прямоугольную форму, симметричную в положительный и отрицательный полупериоды.

Среднее значение выпрямленного напряжения:

;

ток диода:

;

максимальное обратное напряжение:

;

действующие значения токов первичной и вторичной обмоток:

;

типовая мощность трансформатора:

Частота пульсаций основной гармоники напряжения на нагрузке равна Гц, амплитуда основной гармоники равна .

В схеме эффективно используются диоды и трансформатор, в сердечнике отсутствует вынужденное подмагничивание.

При соединении вторичной обмотки в треугольник (рис.2.5а) линейные токи сохраняют свою форму, а токи в фазных обмотках формируются на каждом интервале в результате распределения тока по двум параллельным ветвям (рис.2.5б). Порядок работы диодов и форма напряжения на нагрузке такие же, как и при соединении звездой. В результате распределения токов по фазным обмоткам токи вторичной и первичной обмоток трансформатора имеют ступенчатую форму. Действующее значение тока фазы при этом равно:

Остальные параметры схемы такие же, как и для схемы рис.2.4, за исключением того, что линейные и фазные напряжения в этом случае равны.

Двенадцатипульсовые схемы выпрямителей используются для получения меньших пульсаций выпрямленного напряжения, снижения высших гармонических составляющих в кривой сетевого тока, повышения напряжения и тока нагрузки. Двенадцатипульсовые схемы строятся на основе двух шестипульсовых схем выпрямителя.

Собственно двенадцатипульсовые схемы строятся на основе силового трансформатора с двумя вторичными обмотками, одна из которых соединяется звездой, а вторая – треугольником. К каждой обмотке подсоединяется мостовая выпрямительная схема. Выпрямительные мосты могут соединяться последовательно или параллельно. Схема параллельного соединения требует очень точного соблюдения равенства напряжений обоих вторичных обмоток. Поэтому применение нашла схема последовательного соединения (рис.2.6а).

Соединение одной вторичной обмотки в звезду и другой обмотки в треугольник обуславливает сдвиг по фазе коммутирующих напряжений двух вторичных обмоток на эл.град.(рис.2.6). Линейное напряжение вторичной обмотки (звезда) определяет выпрямленное напряжение . Фазное напряжение обмотки, соединенной треугольником, формирует напряжение . Фазные напряжения вторичных обмоток принимаются такими, чтобы среднее значение выпрямленных напряжений обоих мостов и были равными. Для этого необходимо соблюдать соотношение , где , -действующие значения фазных напряжений в режиме холостого хода. Результирующее выпрямленное напряжение представляет собой сумму мгновенных значений напряжений на выходе обеих схем ( = + ). Это напряжение имеет двенадцать пульсаций в течение периода.

Мостовые выпрямители в этой схеме работают самостоятельно. На каждом интервале ток нагрузки проводят четыре диода: по два в каждом мосту. Последовательность переключения диодов в каждой схеме сохраняется такой же, как и в обычной мостовой шестипульсовой схеме с соответствующей группой вторичных обмоток. Формы токов в фазах вторичных обмоток, соединенных в звезду и треугольник получаются различными. Ток первичной обмотки обусловлен токами обеих вторичных обмоток. В результате ток имеет ступенчатую форму незначительно отличающуюся от синусоидальной (рис.2.6в). Улучшение формы тока способствует повышению коэффициента мощности, снижению потерь от высших гармонических составляющих в питающей сети и первичной обмотке силового трансформатора.