3.3.Трехфазные выпрямители.

Выпрямители трехфазного тока применяются в основном для питания потребителей средней и большой мощности. При этом трёхфазная сеть нагружается равномерно. Рассмотрим основные схемы таких выпрямителей при работе на активную нагрузку.

Схема выпрямления с выводом нулевой точки.

Трёхфазная схема выпрямления с нулевым выводом (схема Миткевича) показана на рис. 3.4,а. Она содержит трёхфазный трансформатор, первичная обмотка которого соединена в треугольник, а вторичная – в звезду, три диода, включены в каждую из фаз вторичной обмотки, и нагрузку R_н. Узел связи катодов соединяется с одним из зажимов нагрузки, а нулевая точка вторичной обмотки – с другим. Рассмотрим работу этой схемы.

Р ис.3.4.Схема и осциллограммы трехфазного однополупериодного выпрямителя

В интервале времени

t₁ – t₂, как это видно из диаграмм, сдвинутых на треть периода сину- соидальных напряже- ний вторичной обмот -ки трансформатора (рис.3.4,б ), напряжение фазы а положительно, b и c - отрицательны. При этом диод Д₁ открыт и через него проходит ток i_а1= i_d(рис.3.4,в),который замыкается через нагрузку R_н на нулевую точку трансформатора. При активн. нагрузке форма этого тока повторяет форму фазной ЭДС е_2а. Т.к. падение напряжения на диоде Д₁ невелико, то напряжение на катоде практически равно напряжению на аноде. Поскольку катоды всех диодов соединены, положительное анодное напряжение диода Д₁ прикладывается к катодам вентилей Д₂ и Д₃, аноды которых находятся под отрицательным напряжением фаз b и с, поэтому в интервал времени t₁-t₂ диоды Д₂ и Д₃ заперты. В момент времени t₂ ЭДС фаз а и b сравниваются, а затем ЭДС фазыb становится боле положительной по сравнению с ЭДС фаз а и с. Поэтому в интервал времени t₂-t₃ открывается диод Д₂, который пропускает в нагрузку ток i_а2, а диоды Д₁ и Д₃ – заперты. В интервале времени t₃-t₄ ток в нагрузку пропускает Д₃ и т.д. Т.о., каждый диод работает треть периода (2π/3 ). Точки q, r, s являются точками естественного переключения вентилей. Токи всех диодов проходит через нагрузку в одном и том же направлении, образуя ток нагрузки i_d. При этом в любой момент времени ток работающего диода определяются значением фазного напряжения, прикладываемого к данному диоду, и сопротивление нагрузки R_н. Поэтому при активн. нагрузке значение напряжения на нагрузке равно U_d (рис.3.4,в).Максим. значение обратного напряжения на диоде при этом равно:U_обр.max.≈ 2,1U_d.

Мостовая схема выпрямителей.

Схема мостового выпрямителя трёхфазного тока показана на рис.3.5,а. В ней последовательно соединены две трехфазные выпрямительные группы: анодная (аноды электрически соединены )Д₁, Д₃, Д₅ и катодная ( катоды электрически соединены ) Д₂, Д₄, Д₆, каждая из которых повторяет работу трехфазного выпрямителя с нулевым выводом ( рис. 3.5, а ).

Рис.3.5.Схема и осциллограммы трехфазного мосто- вого выпрямителя

Поэтому при таком же значении ЭДС вторичной обмотки трансформатора Е₂ в данной схеме среднее значение выпрямлен-ного U_d: U_d= 2,09Е₂. Временные диаграммы трехфазных ЭДС вторичных обмоток трансформатора показаны на рис. 3.5, б. Положительные полуволны синусоиды открывают диоды катодной группы, а отрицательные полуволны – диоды анодной группы. При этом в схеме одновременно пропускают ток два диода: один из катодной группы, потенциал анода которого более высокий относительно нулевой точки трансформатора, и второй из анодной, потенциал катода которого более низкий.

Пусть в интервал времени t₁-t₂ (рис.3.5,б) наиболее высокий положительный потенциал будет на аноде диода Д₂ (Е_2b), а наиболее высокий отрицательный – на катоде диода Д₃ (Е_2b). Поэтому ток замыкается в цепи: фаза а – диод Д₂ – нагрузка R_н– диод Д₃ – фаза b. В момент времени t₂ ЭДС фаз b и c сравниваются по значению, а затем (интервал времени t₂-t₃) более отрицательный становится ЭДС фазы с, которая прикладывается к катоду диода Д₅. Поскольку в этом интервале времени наиболее положительной является ЭДС фазы а, диод Д₂ продолжает проводить ток i_а2,однако в катодной группе открывается диод Д₅, через которой ток замыкается по цепи: фаза а – диод Д₂ – нагрузка R_н– диод Д₅ - фаза с. В интервале времени t₃-t₄ продолжает пропускать ток i_а5 диод Д₅ анодной группы, однако в катодной группе ток проходит через диод Д₄, поскольку наиболее положительной является ЭДС фазы b, в цепь которой включён этот диод, и т.п. (рис. 3.5, в).Ток нагрузки i_d является пульсирующим с частотой пульсации по первой гармонике f₁ = 6 f_c. Форма напряжения u_d на нагрузке повторяет форму тока i_d.