Трифазна мостова схема (схема Ларіонова)

Схема трифазного випрямляча (мостова схема) показана на рис 6.3.

Рисунок 6.3 - Схема трифазного мостового випрямляча (схема Ларіонова)

У схемі трифазного мостового випрямляча шість вентилів в схемі об'єднані в дві групи: анодну (VD1, VD3, VD5) і катодну (VD2, VD4_, VD6). Обмотки трансформатора можуть бути сполучені «зіркою» або «трикутником». Всі вентилі працюють попарно: один з анодної групи і один з катодної. У катодній групі струм проводить той вентиль, анодна напруга якого більше, а в анодній - той, який має найбільш негативний потенціал на катоді. На схемі для моменту t показано напрям струму. Зміна пар вентилів відбувається через 1/6 періоду. Струм через навантаження тече в одному напрямі:

(2,3 вентилі відкриті)

(2,5 вентилі відкриті)

Середнє значення струму у вентилі

I_a = (1/3) I₀ (6.2)

Позитивні півхвилі синусоїди випрямляються вентилями катодної групи, оскільки цей напрям напруги є для них провідним. Негативні півхвилі випрямляються вентилями анодної групи. В результаті до навантаження виявляється прикладеною сума випрямлених напружень анодної і катодної груп. Миттєві значення напружень цієї суми представляють різницю фазних напружень, тобто лінійна напруга фаз вторинної обмотки, що чергуються, тому U₀ більше лінійної напруги трансформатора. Епюри напружень і струмів мостової трифазної схеми випрямляча приведені на рис.6.4.

Середнє значення випрямленої напруги:

(6.3)

Величина U₀ в два рази вище, ніж в однотактній трифазній схемі.

Максимальна зворотна напруга, як і в однотактній трифазній схемі, рівна амплітуді лінійної напруги:

(6.4)

Рисунок 6.4 - Епюри напружень і струмів мостової трифазної схеми випрямляча

Струм вторинної обмотки змінний, тому немає потоку вимушеного намагнічення трансформатора. Частота основної гармоніки ;,

Коефіцієнт пульсації:

(4.23)

Переваги трифазної схеми:

1. Малий K_П;

2. Повне використання вентилів по напрузі (U_{обр мах ≈}U₀), що дозволяє одержувати високі випрямлені напруги.

Недолік: 6 вентилів і, як наслідок, великі втрати у випрямлячі.

6.4 Порядок виконання роботи

1. Запустити на комп'ютері програму Electronics Workbench.

2. Зібрати в програмі Electronics Workbench схему відповідно до рис.6.5.

Увага: при побудові схем слід встановити параметри вольтметра V1 як вольтметра постійного струму, а параметри вольтметра V2 як вольтметра змінного струму.

Рисунок 6.5 – Схема для дослідження випрямляча з нульовим дротом

Об’єктом дослідження є схема трифазного випрямляча з нульовим дротом, яка утворюється із джерел напруги E1, E2, E3 конденсатора фільтра С1, напівпровідникових діодів VD1, VD2, VD3 (нелінійні елементи) та резистора R1 (навантаження випрямляча). Перемикач (ключ) К1 забезпечує комутацію конденсатора фільтру. Осцилограф дає можливість організувати спостереження осцилограм і вимірювання напруги на різних ділянках ланцюга.

13. Для дослідження схеми трифазного випрямляча з нульовим дротом за допомогою ключа К1 (натисненням клавіші «пробел» на клавіатурі) від’єднується конденсатор С1. Включити схему за допомогою перемикача , або, натиснувши на клавіатурі Ctrl+G. Дочекатися появи зображення на екрані віртуального осцилографа і замалювати осцилограми вхідної напруги і напруги на виходе випрямляча. За осцилограмами визначити період пульсацій на виходе випрямляча. Вимкнути схему, натиснувши на клавіатурі Ctrl+Т. Показання вимірювальних приладів занести в таблицю 6.1.

Таблиця 6.1

Параметри які вимірювались						Розрахункові параметри		Положення ключа К1
Uвх, В (Е1)	Iф, А (А1)	I0, А (А2)	U0, В (V1)	U~, В (V2)	ТПУЛЬС	KП	fПУЛЬС
								Вимкн
								Вкл

14. Перевести ключ К1 у замкнуте положення, що дає можливість спостерігати осцилограми вихідної напруги при підключенні конденсатору фільтра С1.

Включити схему за допомогою перемикача , або, натиснувши на клавіатурі Ctrl+G. дочекавшись появи зображення на екрані віртуального осцилографа, замалювати осцилограми вхідної напруги і напруги на конденсаторі С1. Вимкнути схему, натиснувши на клавіатурі Ctrl+Т. За осцилограмами визначити період пульсацій на виходе випрямляча. Показання вимірювальних приладів занести в таблицю 6.1. провести розрахунок коефіцієнтів пульсацій для схемі з конденсатором С1 і без нього. По осцилограмах переконається що час заряду і розряду конденсатора С1 різні, визначити причину цього явища. Зробити висновок як впливає підключення конденсатора С1 на величину пульсацій на виході випрямляча.

15. Зібрати в програмі Electronics Workbench схему відповідно до рис.6.5.

Рисунок 6.5 – Схема для дослідження трифазногомостового випрямляча (схема Ларіонова)

Об’єктом дослідження є схема трифазного мостового випрямляча, яка утворюється із джерел напруги E1, E2, E3 конденсатора фільтра С1, напівпровідникових діодів VD1, VD2, VD3 V4, V5, V6 (нелінійні елементи) та резистора R1 (навантаження випрямляча). Перемикач (ключ) К1 забезпечує комутацію конденсатора фільтра. Осцилограф дає можливість організувати спостереження осцилограм і вимірювання напруги на різних ділянках ланцюга.

16. Для дослідження схеми трифазногомостового выпрямителяза допомогою ключа К1 (натисненням клавіші «пробел» на клавіатурі) від’єднується конденсатор С1. Включити схему за допомогою перемикача , або, натиснувши на клавіатурі Ctrl+G. Дочекатися появи зображення на екрані віртуального осцилографа і замалювати осцилограми вхідної напруги і напруги на виходе випрямляча. За осцилограмами визначити період пульсацій на виходе випрямляча. Вимкнути схему, натиснувши на клавіатурі Ctrl+Т. Показання вимірювальних приладів занести в таблицю 6.2.

Таблиця 6.2

Параметри які вимірювались						Розрахункові параметри		Положення ключа К1
Uвх, В (V1)	Iф, А (А1)	I0, А (А2)	U0, В (V1)	U~, В (V2)	ТПУЛЬС	KП	fПУЛЬС
								Вимк
								Вкл

17. Перевести ключ К1 у замкнуте положення, що дає можливість спостерігати осцилограми вихідної напруги при підключенні конденсатору фільтра С1.

Включити схему за допомогою перемикача , або, натиснувши на клавіатурі Ctrl+G. дочекавшись появи зображення на екрані віртуального осцилографа, замалювати осцилограми вхідної напруги і напруги на конденсаторі С1. Вимкнути схему, натиснувши на клавіатурі Ctrl+Т. За осцилограмами визначити період пульсацій на виходе випрямляча. Показання вимірювальних приладів занести в таблицю 6.2.провести розрахунок коефіцієнтів пульсацій для схемі з конденсатором С1 і без нього. По осцилограмах переконається що час заряду і розряду конденсатора С1 різні, визначити причину цього явища. Зробити висновок як впливає підключення конденсатора С1 на величину пульсацій на виході випрямляча.

6.5 Зміст звіту

До звіту заносять:

- тему та мету роботи;

- принципову схему електричного кола, яке аналізується;

- епюри струмів і напруги на окремих ділянках ланцюга досліджуваних схем;

- необхідні розрахунки;

- висновки по роботі.