В) Трехфазные выпрямители с выводом нулевой точки трансформатора

В трехфазных схемах с нулевым выводом (нулевая схема) свободные концы вторичных обмоток связаны, как и в двухфазной схеме, с анодами вентилей и ток через вторичные обмотки проходит только в одном направлении. В общей точке связи катодов анодные токи суммируются, образуя выпрямленный ток . В период одиночной работы выпрямленный ток проходит через один из вентилей, а в период коммутации – через два вентиля. КогдаХd в цепи нагрузки бесконечно велико и , изменение анодных токов происходит в короткозамкнутом внутреннем контуре между двумя фазами (рис.1.20,а).

Рис. 1.20. Выпрямление трехфазного тока с нулевым выводом

Через вентиль, вступающий в работу (вентиль VD2), ток проходит в проводящем (прямом) направлении, а в вентиле, заканчивающим свою работу (вентиль VD1), ток проходит в непроводящем (обратном) направлении, уменьшая тем самым анодный ток в этом вентиле (VD1).

Разность фазовых напряжений, создающая принужденную составляющую тока равна

. (1.104)

Примечание. В случае, когда вторичных обмоток три , линейное напряжение

.

Сопротивление в контуре коммутации равно двойному значению анодного сопротивления Ха. Поэтому принужденную составляющую тока можно определить по аналогии с однофазной нулевой схемой по уравнению

. (1.105)

Свободная составляющая равна с обратным знаком значению в моментt=0 .

Поэтому

. (1.106)

Полный ток в короткозамкнутом контуре

. (1.107)

Косинусоида, соответствующая , построена пунктиром на рис. 1.20, г. Отрицательный максимум ее совпадает с началом коммутации тока. Величина коммутации тока может быть найдена графически по точке пересечения прямой, проведенной, как показано на рис. 1.20, г., от касательной к отрицательному максимуму косинусоиды вверх на величину, равную Id . Току , равному в период коммутации, соответствует участок косинусоиды, заключенный между касательной к ней и прямойId . По этому участку и построен начальный участок тока в вентилеVD2 в первый период коммутации. Во внекоммутационный период анодный ток и равный ему выпрямленный ток, остается приXd = неизменным и равным среднему значению тока Id.

В период коммутации ток, в заканчивающем свою работу вентиле, равен

. (1.108)

Аналитическую зависимость для угла  можно получить, подставив в (1.107) значение при t=, либо в (1.108) значение приt= .

Это дает

, (1.109)

откуда

. (1.110)

Мгновенное значение выпрямленного напряжения в период коммутации равно полусумме фазных напряжений (рис 1.20, в), поскольку напряжения коммутирующих фаз становятся одинаковыми в силу общих потенциалов у начала и конца обмоток (у фазы вступающих в работу, напряжение снижается на столько же, насколько оно понижается в фазе, заканчивающей свою работу)

(1.111)

По окончании коммутации выпрямленное напряжение повышается скачком, а далее во внекоммутационный период следует за изменением фазового напряжения.

Падение выпрямленного напряжения в период коммутации, характеризуемое ординатами заштрихованных на рис.1.20, в площадок, дает полуразность фазовых напряжений

(1.112)

Среднее значение падения напряжения может быть найдено путем обобщения формулы (1.91) для однофазной схемы на m фаз. Это дает

(1.113)

Подставляя в (1.113) значение из (1.109), получаем

(1.114)

Падение напряжение определяет ход внешней характеристики приXd =0

. (1.115)

Ход обратного напряжения на вентиле в схеме выпрямления тока показывает кривая, построенная для вентиля VD2 на рис. 1.20, д. Максимальное значение обратного напряжения на вентиле при m =3 равно

. (1.116)

Начальный скачек обратного напряжения равен выражению

. (1.117)

Необходимо иметь ввиду, что при оценке надежности работы вентиля (в отношении вероятности пробоя) наряду с большое влияние на такую вероятность оказывает начальное значение обратного тока, находящегося в прямой зависимости от скорости спада анодного токаперед включением вентиля. В связи с этим становится особо важно знать ход изменения тока в период коммутации. Производную анодного тока дает дифференцирование по углу уравнения (1.107)

.

Величина повышает значение производной в момент, предшествующей включению вентиля, а величинаXa уменьшает производную тока .

Поэтому в тех случаях, когда по расчетам превышает допустимые (предельные

значения) скорости изменения анодного тока вентилей, необходимо устанавливать дополнительно реактор в цепи первичного напряжения согласующего трансформатора.