Выпрямление трехфазного тока

Мостовая схема выпрямления трехфазного тока позволяет применять обычный трехфазный трансформатор, обмотки которого (и первичная и вторичная) могут быть соединены или треугольником или звездой в любом сочетании.

Схема выпрямительного моста, обеспечивающего двухполупериодное выпрямление трехфазного переменного тока, приведена на рис. 1.6.

Сеть

Рис. 1.6. Мостовая схема включения Рис. 1 .7. Временные диаграммы вентилей для двухполупериодного напряжения при выпрямлении выпрямления трехфазного тока. трехфазного тока по мостовой. схеме

Чтобы понять, как происходит выпрямление трехфазного тока, воспользуемся диаграммой напряжений синусоидального трехфазного тока (рис. 1.7) и схемами (рис. 1.8а— е), на которых показан путь вы­прямленного тока в различные моменты изменения напряжения в фазах трехфазной системы.

В данном случае вторичная обмотка трехфазного трансформатора включена «звездой».

Начнем рассмотрение процесса выпрямления с момента t₁ до момента t₂ (рис. 1.7а).

Поскольку в этот период наибольшим положительным потенциалом обладает первая фаза (e₁ ), а наибольшим отрицательным потенциалом — вторая фаза (е₂), то ток потечет (рис. 1.8а) от точки а через вентиль 1, нагрузку R_и и вентиль 4 к точке b ко второй фазе.

От момента t₂ и до момента t₃ (рис. 1.7а) первая фаза по сравнению с другими будет еще обладать наивысшим положительным потенциалом (e₁), но наибольшим отрицательным потенциалом уже будет обладать третья фаза (е₃) и поэтому ток пройдет (рис. 1.8б) из первой фазы (точка а ) через вентиль 1, нагрузку R_н и дальше через вентиль 6 к третьей фазе е_з.

В период времени от t₃ до t₄ вступит в действие вторая фаза (е₂) как обладающая наивысшим положительным потенциалом.

Аналогично тому, как это было с первой фазой, вторая фаза тоже будет работать вначале с третьей (е₃) фазой (рис. 1.8в),а затем с первой (e₁) фазой (рис. 1.8г).

На рис. 1.7а это соответствует отрезкам времени t₃- t_4, а затем t₄- t₅.

Несложно проследить по рис. 1.7а, что затем вступит в действие третья фаза (е₃), Которая на отрезке времени от t₅ до t₆ будет работать с первой (e₁) фазой (рис. 1.8д), а на отрезке времени t₆ — t₇ со второй фазой (рис. 1.8е).

Этим заканчивается один полный период работы каждой фазы. Дальше весь цикл вновь повторяется:

начинает работать первая фаза (e₁) со второй (е₂), что соответствует рис. 1.8а;

затем первая фаза (e₁) с третьей, (е₃) и т. д.

Из рассмотрения процессов, происходящих в мостовой схеме выпрямления трехфазного переменного тока, убеждаемся, что за один период через нагрузку R_н проходит шесть импульсов тока.

В соответствии с этим пульсация выпрямленного тока обладает основной гармоникой, частота которой в шесть раз больше частоты переменного тока, т. е. равна 300 Гц.

Примерный вид выпрямленных тока и напряжения для рассматриваемой схемы показан на рис. 1.7б.

Из рисунка видно, что выпрямленные напряжение и ток обладают значительно меньшей (по амплитуде) переменной составляющей, чем при выпрямлении по мостовой схеме однофазного тока (см. рис. 1.4).

Как уже указывалось:

è первая гармоника имеет частоту 300 Гц;

è вторая — 600 Гц;

è третья — 900 Гц и т. д.

Частоты гармоник кратны 300 Гц.

Амплитудные значения гармоник:

 для первой — (частота 300 Гц) —0,057 U₀;

 для второй (частота 600 Гц) —0,0142 U₀;

 для третьей (частота 900 Гц) — 0,0062 U₀;

 для четвертой (частота 1200 Гц) —0,0035 U₀ и т. д.

Если обозначить через U₂ действующее значение фазного напряжения вторичной обмотки, а через I₂ действующее значение тока в фазовой обмотке, то для рассматриваемого случая, когда вторичная обмотка включена «звездой», будут действительны сле­дующие соотношения:

U₂ = 0,43U₀ и I₂ = 0.82I₀. (1.7)

Обратное напряжение, действующее на вентили, которые в данный момент не проводят тока, определяется из равенства

U_o6p= 1,05 U₀. (1.8)

Расчетная мощность трансформатора определяется соотношением

Р_Тр=1,05Р₀, (1.9)

где Р₀ = U₀I₀.

Если бы вторичная обмотка трансформатора в рассмотренной мостовой схеме выпрямления переменного трехфазного напряжения была включена «треугольником», то соотношения между напряжениями U₂ и U₀ и токами I₂ и I₀ были бы следующими:

U₂ = 0,74U₀ и I₂ = 0,47I₀. (1.10)

а соотношения для величин обратного напряжения и мощности трансформатора сохранились бы прежними, т. е. (1. 8)и (1.9).