17.2.2. Трехфазные выпрямители

В трехфазных цепях переменного тока промышленной частоты (50 Гц) в основном используют две схемы выпрямителей: трехфазный выпрямитель с нейтральной точкой и трехфазный мостовой выпрямитель. Трехфазные выпрямители используют как выпрямители средней и большой мощности (средние значения выпрямленного тока достигают сотни ампер).

В состав трехфазного выпрямителя с нейтральной точкой (рис. 17.5 а) входят трехфазный трансформатор с соединением обмоток звездой, три диода, включенные в каждую фазу вторичной обмотки трансформатора, и нагрузочный резистор.

Диоды выпрямителя работают поочередно, каждый в течение трети периода. Ток нагрузки равен сумме токов каждого диода и имеет всегда одно и то же направление. Как видно из временной диаграммы (рис. 17.5 б), пульсации выпрямленного напряжения значительно ниже, чем у однофазных вы–

а) б)

Рис. 17.5

прямителей. Среднее значение напряжения , где– действующее значение фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора.

К достоинствам выпрямителя с нейтральной точкой следует отнести его высокую надежность и минимальное количество диодов.

Схема трехфазного мостового выпрямителя (рис. 17.6 а) содержит шесть диодов, включенных по мостовой схеме в фазы вторичной обмотки трехфазного трансформатора.

а) б)

Рис. 17.6

Общая точка первой группы диодов VD1, VD3, VD5 представляет собой положительный полюс на сопротивлении нагрузки, а второй группы VD2, VD4, VD6 – отрицательный полюс. В выпрямителе возникает ток через нагрузочное сопротивление и два соответствующих диода в каждый момент времени, когда к диодам приложено наибольшее напряжение. Причем в любой интервал времени токи всегда имеют одно и то же направление (рис. 17.6 б). Коэффициент пульсации трехфазного мостового выпрямителя на порядок ниже, чем однофазного двухполупериодного выпрямителя. Среднее значение выпрямленного напряжения .

17.2.3. Управляемые выпрямители

Управляемые выпрямители, наряду с преобразованием переменного тока в постоянный, дают возможность плавно регулировать в достаточно широких пределах среднее значение выпрямленного напряжения.

Основным элементом управляемого выпрямителя является тиристор, который включается при подаче импульса на его управляющий электрод со схемы управления. Момент включения (отпирания) тиристора зависит от сдвига фаз между анодным напряжением и напряжением включающего импульса. Угол сдвига фаз называется углом регулирования . Такой способ управления называется фазовым.

Управляющие импульсы формируются электронной импульсно-фазовой системой управления (ИФСУ). Регулирование угла сдвига фаз может осуществляться как вручную, так и автоматически.

Обычно управляемые выпрямители строят по тем же схемам, что и неуправляемые. Наиболее распространенные схемы регулируемых выпрямителей и их временные диаграммы приведены в таблице 17.1.

17.3. Сглаживающие фильтры

Для уменьшения пульсаций (сглаживания) выпрямленного напряжения используют специальные устройства – сглаживающие фильтры.

В схемах источников питания сглаживающие фильтры включают между диодной (тиристорной) группой и нагрузкой. Основными элементами сглаживающих фильтров являются катушки индуктивности, конденсаторы, транзисторы, сопротивления которых зависит от частоты и различны для постоянного и переменного токов. Так, для обеспечения фильтрации последовательно с приемником включают элементы, имеющие большее сопротивление для переменной составляющей выпрямленного тока и меньшее – для постоянной, а параллельно – наоборот. Элементом, включаемым параллельно нагрузке, может быть конденсатор большой емкости.

Простейшие фильтры состоят, как правило, из одного реактивного элемента – конденсатора или катушки. Сложные фильтры содержат несколько элементов (таблица 17.2). В зависимости от типа фильтрующего элемента фильтры разделяются на емкостные, индуктивные и электронные. По сложности фильтры делятся на однозвенные и многозвенные.

Основными параметрами, характеризующими работу фильтра, являются:

1) коэффициент сглаживания – отношение коэффициентов пульсации на входе и выходе фильтра;