2.2.2. Трехфазный неуправляемый выпрямитель со средней точкой

Трехфазная схема выпрямителя со средней точкой приведена на рис.45.5. Ее называют также трехфазной нулевой схемой. Она содержит трехфазный трансформатор, включенный по схеме треугольник-звезда или звезда-звезда и при диода, подключенных анодами к фазам вторичной обмотки.

Нагрузка R_d подключена между общим катодом вентилей и нулевой точкой звезды вторичной обмотки. Временные кривые для напряжений и токов, характеризующие работу схемы, представлены на рис.45.6. Здесь показаны графики изменения фазных напряжений (рис.45.6, а), токов вентилей (рис.45.6, б), обратных напряжений (рис.45.6, в).

Рис.45.5. Трехфазная нулевая (однотактная) схема выпрямления

Рис.45.6. Напряжение и токи в схеме трехфазного нулевого

(однотактного) выпрямителя

Таблица 45.1

Основные расчетные соотношения схем выпрямления

	Однофазная двухполупериодная с нулевым выводом (рис.45.4, а)	Однофазная мостовая (рис.45.4, б)		Трехфазная с нулевым выводом (рис.45.4, в)
I2/Id	/4 = 0,785**	1 /2=1,11**
	0,5			0,333
	1* /2 = 1,57**			1* 2/3=1,21**
IV/Id	/4 = 0,785**
I1/Id (KT =1)	1* /2=1,11**			/3 = 0,471
n	1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, …			1, 2, 4, 5, 7, 8, …
kи	0,9			0,827
kг	0,484			0,68
	2/ = 0,9			3/2 = 1,17
	 = 3,14	/2 = 1,57		2/3 = 2,09
ρ	2			3
kn	0,483			0,18
kn	0,471			0,177
S2/Pd	/2 = 1,57* 2/4=1,74**		/2=1,11* 8/8 = 1,23**	2/3=1,48 4/3=1,71****
S1/Pd	/2=1,11* 2/8 = 1,23**			2/3=1,21
ST/Pd	(1+)/4=1,34* 2 (1+)/16=1,48**	/2=1,11** 2/8 = 1,23**		(+)/3=1,345
* Для активно-индуктивной нагрузки. ** Для активной нагрузки **** При соединении вторичной обмотки в зигзаг

Окончание табл.45.1

	Двойная трехфазная с уравнительным реактором (рис.45.4, г)	Трехфазная мостовая (рис.45.4, д)		Условно-двенадцати-фазная последовательная (рис.45.4, е)	Условно-двенадцати-фазная параллельная (рис.45.4, ж)
I2/Id	1/2=0,289	=0,817		=0,817	1/=0,408
	0,167	0,333		0,333	0,167
	0,5* /6 = 0,522**	/3=1,045**		1	0,5
IV/Id	1/2=0,289				1/2=0,289
I1/Id (KT =1)	1/=0,408	=0,817		=0,817 =1,577***	1/=0,408 0,789***
n	1, 5, 7, 11, 13, 17, …			1, 11, 13, 23, 25, …
kи	0,955			0,989
kг	0,311			0,152
	3/2=1,17	3/=2,34		6/ = 4,68	3/=2,34
	2/3 = 2,09	/3 = 1,045		/6 = 0,523	/3 = 1,045
ρ	6			12
kn	0,042			0,0102
kn	0,0404			0,0102
S2/Pd	2/3= 1,48	/3 = 1,05		/6 = 0,523
S1/Pd	/3 = 1,05
ST/Pd	(1+)/6 =1,26		/3 = 1,05
* Для активно-индуктивной нагрузки. ** Для активной нагрузки *** Сетевой ток преобразователя **** При соединении вторичной обмотки в зигзаг

Пусть в момент проводит ток диод, подключенный к фазеС. Поскольку сопротивление проводящего диода можно считать равным нулю, к нагрузке приложено напряжение фазы и_2С. При этом диоды, подключенные к двум другим фазам, находятся под разностью напряжений и_2А - и_2С и и_2В - и_2С, то есть под линейным напряжением, сдвинутым относительно фазного во времени на угол . В моментэто напряжение перейдет через нуль и диод, подключенный к фазеА, включится (выполняется условие включения). В выпрямителе образуется замкнутый контур: напряжение ЭДС фазы А – диод VD1 – диод – напряжение фазыС. При условии, в контуре возникает импульс тока, который совпадает с прямым током диода VD1 и обратным VD3. Уменьшая последний, он мгновенно выключает диод VD3. Происходит переключение (коммутация) фаз трансформатора, которые соединяются с нагрузкой. При этом неработающие вентили попадают под обратные напряжения, равные и_С = и_2В - и_2А и и_С = и_2С - и_2А. Через интервал станет равным нулю другое линейное напряжениеи_В и произойдет коммутация диодов VD1 и VD2. Моменты, в которые происходят коммутации, называются точками естественной коммутации, а интервалы между ними равны 2/3. Выпрямленный ток равномерно распределяется между диодами, и средний ток диода равен

. (45.4)

Трехфазная нулевая схема, как и все нулевые схемы, использующие нулевую точку вторичной звезды трансформатора, выпрямляет фазное напряжение, а обратным для вентилей является вторичное линейное напряжение. Три коммутации диодов, приходящиеся на период вторичного напряжения, приводят к тому, что в выпрямленном токе появляется пульсация тройной частоты (трехпульсная схема). Частота повторяемости работы выпрямителя равна , и среднее значение выпрямленного напряжения

(45.5)

где U₂ – действующее значение вторичного фазного напряжения.

Максимальное обратное напряжение на вентилях, определяющее их класс

. (45.6)

Трехфазная нулевая схема имеет высокий КПД и используется в низковольтных источниках питания. Основные недостатки связаны с низким входным коэффициентом мощности, усложнением питающего трансформатора и сглаживающих фильтров.