6.6 Трехфазные регуляторы переменного тока

Схемы трехфазных регуляторов переменного напряжения с фазовым регулированием выполняют по аналогии с однофазными. Наиболее распространенные варианты схем трехфазных регуляторов приведены на рисунке 43,а - г.

В схеме рисунка 43, а питание осуществляется от трехфазного напря­жения с нулевым проводом. Элементы трехфазной нагрузки с вклю­ченными встречно - параллельно тиристорами соединены звездой. В схе­ме на рисунке 43,б три фазы трехфазной системы соединены треугольни­ком. Трехфазные регуляторы, выполненные по этим схемам, состоят из трех рассмотренных ранее однофазных схем при питании от напряжений, имеющих фазовый сдвиг в 120°. Питание отдельных регуляторов в схеме рисунке 43, а осуществляется фазным напря­жением, а в схеме рисунке 43,б — линейным. Работа регуляторов каждой фазы при фазовом регулировании не зависит от процессов, протекающих в двух других фазах.

Рисунок 43. Схемы трехфазных регуляторов переменного напряжения: с независимой работой регуляторов в каждой фазе, соединенных звездой (а) и треугольником (б); с взаимозависимой работой отдельных регуляторов трехфазной системы при включении звездой (в) и треугольником (г)

Регулятор на рисунке 43,в выполнен по схеме, аналогичной схеме рисунке 43,а, но без нулевого провода. Схема регулятора на рисунке 43,г содержит три тиристорные группы, соединенные тре­угольником, и является модификацией схемы рисунке 43, в. В обеих схемах в контур тока нагрузки каждой фазы входит также сопротивление нагрузки другой фазы, а на отдельных интервалах — и сопро­тивления двух других фаз. Иными словами, работа всех трех фаз при фазовом регулировании, например, с отстающим углом α (в данных схемах при отпирании тиристоров в каждой фазе со сдвигом на угол α относительно перехода фазного напряжения через нуль) взаимо­связана. Вследствие этого форма кривой напряжения на нагрузке (u_нг.A, u_нг.B, u_нг.C) в этих схемах будет отличаться от кривой напряжения на нагрузке в однофазных и трехфазных (рисунке 43, а, б) схемах. В схе­мах, приведенных на рисунках 43, в, г она будет составляться под воздействием напряжений всех трех фаз, а в токах нагрузки (i_нг.A, i_нг.B, i_нг.C) будут отсутствовать гармонические, кратные трем (как и в любой трехфазной системе, соединенной звездой). Однако повышения коэффициента мощности при регулировании здесь не происходит по сравнению с однофазными преобразователями, поскольку повышение коэффициента k_ИСК за счет исключения указанных гармонических компенсируется соответствую­щим снижением cosφ (т.е. сохраняется общая для фазового регули­рования закономерность, согласно которой χ=U_нг/U). К недостат­кам схемы рисунка 43,в по сравнению со схемой, приведенной на рисунка 43,г, следует от­нести необходимость подачи отпирающих импульсов одновременно на два, а в отдельные моменты времени и на три тиристора, а также большую загрузку тиристоров по току.

Максимальные значения прямого и обратного напряжений на ти­ристорах в схеме рисунка 43,а определяются амплитудой фазного напря­жения U_фmа в схемах (рисунки 43,б - г) — амплитудой линей­ного напряжения U_лm.

Рассмотрим подробнее применение ТРН при построении управляемых выпрямителей на повышен­ные напряжения, где получил распространение фазовый метод регули­рования преобразователей. При этом схему выпрямителя (однофазно­го или трехфазного) выполняют на неуправляемых вентилях (диодах), а управление его выходным напряжением осуществляют со стороны первичной обмотки питающего трансформатора (т. е. при более низ­ком напряжении) за счет встречно-параллельного включения тиристоров (рисунок 44). Поскольку диоды выпуска­ются на более высокие напряжения, чем тиристоры, такой принцип по­строения высоковольтных управляемых выпрямителей часто позволяет умень­шить количество вентилей, включаемых последовательно на вторичной стороне, а, следовательно, и их общее количество в схеме. Главное же, благодаря чему отдается предпочтение последовательно­му соединению диодов, а не тиристоров на вторичной стороне трансформатора, заключается в том, что это позволяет исключить повышенные требования к изоляции выходных цепей низковольтной системы управления выпрямителем, так как они теперь будут подключаться к тиристорам, расположенным на первичной стороне относительно низкого напряже­ния, а не на вторичной (высоковольтной).

Рисунок 44. Схема однофазного мостового выпрямителя, управляемого со стороны первичных обмоток трансформатора

Рассмотренный принцип построения выпрямителей дает также определенные преимущества при больших токах нагрузки и малых напряжениях, когда возникает необходимость в параллельном соединении большого числа вентилей. Применение тиристоров на первичной стороне трансформатора позволяет существенно сократить их общее количество в выпрямителе (а в отдельных случаях и общее количество используемых полупроводниковых приборов), что сказывается на упрощении устройства управления ими.

На рисунке 45 приведена внешняя характеристика выпрямителя, собранного по схеме, приведенной на рисунке 44, а на рисунке 46 приведена его регулировочная характеристика. Если сравнить эти характеристики с аналогичными характеристиками однофазного мостового управляемого выпрямителя, можно видеть их полное совпадение.

Рисунок 45. Внешние характеристики схемы, приведенной на рисунке 44.

Рисунок 46. Регулировочные характеристики схемы, приведенной на рисунке 44