Трехфазная двухтактная схема (трехфазный мост, схема Ларионова)

Трехфазная двухтактная схема выпрямления приведена на рисунке 3.6. Схема состоит из двух трехфазных однополупериодных схем выпрямления, питающихся от одних и тех же вторичных обмоток трансформатора и, работающих на общую нагрузку.

Рисунок 3.6 – Трехфазная мостовая схема выпрямления

На рисунке 3.7 представлены эпюры токов и напряжений, поясняющие работу схемы.

На интервале [t₁;t₃] фаза “a” имеет наибольший потенциал по отношению к другим фазам, поэтому диод VD2 работает c фазами b и c (т.к. к аноду прикладывается “+”). В момент времени t₃ происходит перекоммутация в катодной группе с VD2 на VD4, т.к. фаза “b” становится более положительной по отношению к другим фазам.

На интервале [t₂;t₄] фаза “c” имеет более отрицательный потенциал по отношению к другим фазам. Отрицательный потенциал прикладывается к катоду VD5 и он работает с фазами a и b.

– 27 –

Рисунок 3.7 - Временные зависимости для схемы Ларионова

Достоинствами схемы выпрямления являются:

• высокое значение коэффициента выпрямления К₀ и малый уровень обратного напряжения, что позволяет использовать схему при высоких уровнях напряжения

• малое значение коэффициента пульсаций по сравнению с однотактной схемой

• возможность использования различных способов соединения

обмоток трансформатора во вторичной цепи

• отсутствие одностороннего намагничивания сердечника трансформатора (ток во вторичной цепи трансформатора – двухполярный)

• хорошее использование трансформатора (ток во вторичной цепи трансформатора протекает 2/3 периода).

К недостаткам схемы можно отнести:

• большое падение напряжения на внутреннем сопротивлении выпрямителя за счет протекания тока через два вентиля, что не позволяет использовать схему при больших токах нагрузки

– 28 –

• наличие двух радиаторов для анодной и катодной групп

вентилей

• отсутствие общей точки между трансформатором и

нагрузкой.

В связи со своими достоинствами эта схема получила очень широкое распространение.

Основные соотношения для трёхфазной двухтактной схемы:

p = 6 (пульсность);

.

На основании рассмотрения различных схем можно сделать вывод, что для повышения качества выпрямленного напряжения (уменьшения коэффициента пульсаций) необходимо увеличивать пульсность схемы выпрямления. Существуют следующие способы ее повышения:

• увеличение фазности питающего напряжения,

• увеличение тактности работы системы вентилей,

• расщепление фазных напряжений за счет соединения

вторичных обмоток трансформатора «зигзагом».

Очевидно, что при p: К₀, аU₀U_2m.

Влияние индуктивности рассеяния трансформатора на выпрямленное напряжение в трёхфазной схеме выпрямления с нулевым выводом

В момент коммутации t₂ (рисунок 3.5) по первому закону коммутации ток VD1 не может скачком измениться до нуля, происходит снижение тока по

экспоненциальному закону. Ток в цепи диода VD2 также нарастает по экспоненте. К нагрузке прикладывается напряжение двух фаз (“a” и “c”), что уменьшает уровень выпрямленного напряжения и увеличивает уровень пульсаций напряжения на нагрузке.

При работе на индуктивную нагрузку происходит аналогичное влияние на форму выпрямленного напряжения угла коммутации, связанного с индуктивностью рассеяния трансформатора. Величина угла коммутации γ

– 29 –

зависит от L_Si, поэтому данная схема имеет ограничение по току нагрузки. Схема замещения трехфазной схемы с нулевым выводом представлена на рисунке 3.8.

Рисунок 3.8 – Схема замещения

На рисунке 3.9 изображены зависимости токов и напряжений в цепях, поясняющие процессы в схеме выпрямителя с учетом угла коммутации .

Рисунок 3.9 - Временные зависимости токов и напряжений

Используя метод узловых потенциалов, получим выражение для среднего значения выходного напряжения выпрямителя с учетом влияния индуктивности рассеяния:

,

– 30 –

где - дифференциальное сопротивление диода.

При получении выражения для U₀ заштрихованную площадь S₁ описывают синусоидальным законом изменения напряжения при 0.5U_2m, как показано на рисунке 3.10

Рисунок 3.10 – Аппроксимация напряжения U_d

,

где

Таким образом, увеличение угла коммутации γ приводит к снижению выходного напряжения выпрямителя.