5.3. Эквивалентные многофазные схемы

Повышение кратности пульсации схемы по выходному напряже­нию возможно путем включения последовательно или параллельно двух выпрямительных блоков. Напряжения питания этих блоков, а значит, и мгновенные значения их выходного напряжения должны иметь определенный фазовый сдвиг α. Например, при использова­нии двух трехфазных выпрямителей (T = 3) период пульсации вы­ходного напряжения Т равен 2π/3 или электрическому углу 120° (рис. 5.5, а, б).

Рис. 5.5. Кривые напряжения на элементах схемы

Если питающие напряжения этих двух выпрямителей сдвинуть одно относительно другого на угол α = π/2, то в результате сложения выходных напряжений (что получается при последова­тельном включении двух выпрямительных блоков) частота пульса­ций напряжения на нагрузке увеличивается в 2 раза U_d=U_d1+U_d2. Эквивалентная двенадцатифазная схема выпрямления показана на рис.5.6, а. На схеме трехфазные линии электропередачи и трехфазные соединения внутри схемы для простоты показаны в виде одной трижды перечеркнутой линии. Два шестифазных выпрямителя (Т = 6), соб­ранных по трехфазной мостовой схеме, по выходу включены последо­вательно и работают на общую нагрузку. Для повышения частоты пульсации выходного напряжения в 2 раза т. е. для получения Т = 12 эти выпрямительные блоки должны работать с фазовым сдви­гом α = 2π/12. Необходимый фазовый сдвиг может быть получен при использовании трансформатора с двумя группами вторичных обмоток, каждая из которых питает схему с шестикратной пульсацией (шестипульсную) (рис. 5.6, а).

а б

Рис. 5.6. Эквивалентная двенадцатифазная схема выпрямления

Если одну из групп вторичных обмоток трансформатора соеди­нить в звезду, а вторую — в треугольник, то между их трехфазными системами напряжений (линейным и фазным напряжением) будет существовать фазовый сдвиг на электрический угол 30°. Мгновен­ные значения выходных напряжений двух выпрямительных блоков будут иметь такой же фазовый сдвиг. Таким образом, на выходе последовательно включенных выпрямительных блоков напряжение будет пульсировать с удвоенной частотой, т. е. мы получаем эквива­лентную двенадцатифазную схему (Т=12). Кроме того, при по­следовательном (по отношению к нагрузке) включении выпрями­тельных блоков выходное напряжение повышается в 2 раза при не­изменном допустимом напряжении на вентилях.

При параллельном включении составляющих выпрямительных блоков (рис. 5.6, б) допустимый ток в нагрузке повышается в 2 раза при неизменном допустимом токе вентилей одного выпрямительного блока. На рис. 5.7 показана эквивалентная двадцатичетырёхфазная схе­ма, состоящая из двух эквивалентных двенадцатифазных схем, рас­смотренных выше. Между двенадцатифазными блоками необходимо создать фазовый сдвиг на угол α= 2π/т_экв = 360/24 = 15°.

Рис. 5.7. Эквивалентная двадцатичетырёхфазная схе­ма

Для постоянной составляющей тока реак­тор не имеет никакого сопротивления, тогда как для переменной составляющей уравнительного тока индуктивное сопротивление реактора станет ограничителем.

При расчете эквивалентных многофазных схем необходимо учи­тывать следующее обстоятельство: для получения симметричной кривой выходного напряжения питания выпрямителей должны быть одинаковыми. Поэтому число витков вторичных обмо­ток трансформатора, соединенных в звезду, должно быть в π/3 раз меньше, чем число витков в обмотках, соединенных в треугольник.