1.11Трифазний мостовий випрямляч

Рисунок – Принципова схема мостового трифазного випрямляча

1.11.1 Режим:α=0; L_a=0; r_a=0.

VS1, VS3, VS5 – катодна група; VS4, VS6, VS2 – анодна група.

У кожен момент часу струм проводять два тиристори – один з катодної групи, інший – з анодної. З катодної групи включений той тиристор, в анодному колі якого найбільша ЕРС.

З анодної групи включений той тиристор, в катодному ланцюзі якого найменша ЕРС. В результаті потенціал спільних катодів ( «+» випрямляча ) змінюється по верхній огинаючій фазних ЕРС, а потенціал спільних анодів («-» випрямляча ) по нижній огинаючій фазних ЕРС.

Випрямлена напруга дорівнює різниці потенціалів позитивного і негативного полюсів випрямляча і є різницею напруги провідних вентилів. Кратність пульсацій випрямленої напруги по відношенню до частоти живлячої мережі дорівнює 6-ти.

Постійна складова випрямленої напруги і вторинна напруга трансформатора

Максимальна зворотна напруга

Оскільки струм вторинної обмотки трансформатора i_2a не містить постійної складової, то первинний струм i_1A визначимо

Для R- навантаження характер струмів та напруг для схеми буде таким:

Для RL- навантаження характер струмів та напруг для схеми буде таким:

При L_d=∞ характер протікання струмів буде нагадувати вищенаведену діаграму, але треба враховувати що при такому навантаженні струм буде ідеально сгладжено.

Пред'явимо вимоги до устаткування дляL_d=∞:

Постійна складова струму тиристора

Діючий струм тиристора

Діючий струм вторинної обмотки трансформатора

Діючий струмпервинної обмотки трансформатора

Повні потужності обмоток S₁, S₂ і типова потужність трансформатора S_T

Практично S_T тільки на 5% перевищує потужність випрямленого струму P_d. U_RM також тільки на 5% перевищує U_d0. Оскільки кратність пульсацій кривої випрямленої напруги удвічі більше, чим для трифазної нульової схеми, рівень вищих гармонік в ній менший. Тому дана схема має найширше вживання. Первинна обмотка може бути сполучена в трикутник. В цьому випадку зміниться тільки форма лінійного струму.

1.11.2 Режим: α>0; La=0; ra=0 та регулювальна характеристика випрямляча в такому режимі

 

Рисунок - Трифазна двотактна вентильна схема

 

До тих пір, поки крива миттєвих значень випрямленої напруги залишається вищою за нуль, що відповідає діапазону зміни кута керування, випрямлений струмбуде безперервним незалежно від характеру навантаження. Тому при кутахсереднє значення випрямленої напруги для активної і активно-індуктивній навантаження буде рівне

При кутах та активному навантаженню в напрузіі струміз'являються інтервали з нульовим значенням, тобто настає режим роботи з переривистим випрямленим струмом.

Середнє значення випрямленої напруги для цього випадку може бути виражене таким чином:

де

.

Рисунок - Діаграми струмів і напруг при кутах

 

Зауваження. У режимі з переривистим струмом для забезпечення роботи даної схеми, а також для її первинного запуску на вентилі схеми слід подавати здвоєні відмикаючі імпульси з інтервалом або одиночные, але з тривалістю, більшою, ніж .Це пояснюється тим, що для утворення замкнутого кола протікання струму i_d необхідно забезпечити одночасне включення вентиля анодної групи і вентиля катодної групи.

Рисунок - Діаграми напруги при кутах керуванняи

 

При зміні кута від 0 дорегулювальна характеристика для активного і активно-індуктивного навантаження описується формулою

.

При активно-індуктивному навантаженні та кутах , якщоабо співвідношеннядостатнє, щоб забезпечувався режим безперервного струму, середнє значення випрямленої напруги також визначається за формулою

.

При середнє значеннястає рівним нулю. Це значить, що виконується умова рівності площин позитивної і негативної складових кривої випрямленої напруги, що свідчить про відсутність у ньому постійної складової (крива 2 на рисунку нижче).

Почанаючи з кута приактивному навантаженні регулювальна характеристика відповідає формулі (крива 1 на рисунку нижче)

.

Рисунок – Регулювальні характеристики: 1 – при активному навантаженні; 2 – при активно-індуктивному навантаженні

 

Заштрихована ділянка на рисунку відповідає сімейству регулювальних характеристик в режимі з переривистим струмом i_d при різних значеннях .

Приймемо індуктивність настільки великою, що струм навантаженнядо моменту відмикання наступного вентиля не встигає пройти через нуль. Коли струм через нуль не проходить, він наростає від інтервалу до інтервалу і встановлюється протягом лави періодів (зазвичай три, чотири).

У трифазній мостовій схемі до навантаження підключена напруга

,

де , а кут природного включення вентилів прискладає.

Струм через навантаження визначається диференціальним рівнянням

(9)

Інтеграл вирішення рівняння

де ;- кут навантаження;- постійна часу кола навантаження;– постійна інтеграції, яка визначається у кожному конкретному випадку з початкових умов.

Для визначення струму в будь-якому інтервалі часу зручно скористатися різностними рівняннями.

В загальному випадку до навантаження може бути підключене напруга з проти-ЕРС

,

де – проти-ЕРС, наприклад, акумуляторна батарея або якір двигуна постійного струму. При дії противо-ЕРС можна отримати режим переривистих струмів, де рівняння, які наведені вище є недійсними.