3.4.3. Трехфазные выпрямители

Схемы выпрямителей трехфазного тока применяются в основном для потребителей средней и большой мощности.

Схема с нейтральным выводом изображена на рис.3.14,а. Она состоит из трехфазного трансформатора с выводом нейтральной точки вторичной обмотки, трех вентилей, включенных в каждую из фаз, и нагрузочного резистора R_н.

Временные диаграммы работы схемы показаны на рис.3.14,б. Как видно из рисунка, вентили работают поочередно, каждый в течение одной трети периода, когда потенциал анода работающего вентиля более положителен, чем потенциалы анодов двух других вентилей. Выпрямленный ток резистора R_н, создаваемый токами каждого вентиля, имеет одно направление и равен сумме токов каждой из фаз.

Среднее значение выпрямленного напряжения

U_ср = 1,17U_2ф.

Максимальное обратное напряжение на вентиле равно амплитуде линейного напряжения или

U_обр.m = 2,09U_ср.

Средний ток через вентиль равен одной третьей тока нагрузки

I_а.ср = I_ср/3.

Ток нагрузки в данной схеме имеет значительно меньше пульсаций, чем в однофазных выпрямителях. Коэффициент пульсаций для первой гармоники в данной схеме составляет 0,25.

Мостовая схема изображена на рис.3.15,а, она предложена в 1923 году А.Н.Ларионовым. В этом выпрямителе первичную и вторичную обмотки трансформатора можно соединять как звездой, так и треугольником.

В схеме последовательно соединены две трехфазные выпрямительные группы: анодная V₁,V₃,V₅ и катодная V₂,V₄,V₆. Каждая из групп повторяет работу трехфазной схемы с нулевым выводом. В мостовой схеме ток одновременно пропускают два вентиля: один – с наиболее высоким потенциалом анода из катодной группы вентилей, а другой – с наиболее низким потенциалом катода из анодной группы вентилей. Так, например, в интервале t₁ - t₂ (рис.3.15,б) ток пропускают вентили V₂ и V₃, в интервале t₂ - t₃ – вентили V₂ и V₅. Как видно из графиков, выпрямленное напряжение имеет шестифазные пульсации, хотя продолжительность работы каждого вентиля осталась такая же, как и в трехфазной схеме с нулевым выводом. Коэффициент пульсаций для первой гармоники в данной схеме равен 0,057. Среднее значение тока через вентиль и величина максимального обратного напряжения получаются такими же, как и в предыдущей схеме. При одинаковом значении фазно­го напряжения вторичной обмотки трансформатора данная схема имеет среднее выпрямленное напряжения в два раза больше, чем предыдущая схема U_ср = 2,34U_2ф.

Сравнение однофазных и трехфазных выпрямителей показывает, что трехфазные выпрямители равномерно нагружают сеть и дают значительно меньше пульсаций выпрямленного напряжения. Предпочтение обычно отдается мостовой схеме, несмотря на большее число вентилей. Это вызвано отсутствием подмагничивания сердечника трансформатора постоянным током и значительно меньшими пульсациями выпрямленного напряжения. Последнее позволяет отказаться от сглаживающих фильтров.