Трехфазные выпрямители. Общие сведения

Для электропитания потребителей средней и большой мощности на практике широко используются схемы выпрямителей трехфазного питания. Силовые трансформаторы таких выпрямителей состоят из трехфазных первичных и вторичных обмоток. Первичные обмотки соединяются либо в звезду, либо в треугольник. Вторичные обмотки с помощью специальных схем соединения позволяют получать выпрямленное напряжение с числом пульсаций за период питающей сети, кратным трем. Это позволяет с увеличением числа пульсаций в выпрямленном напряжении значительно уменьшить объем и массу сглаживающих фильтров, или вообще исключить их использование.

Использование трансформатора в выпрямительном устройстве позволяет обеспечивать гальваническую развязку первичного источника питания и цепей нагрузки, преобразовывать величину входного напряжения, преобразовывать число фаз.

При использовании трехфазных выпрямителей обеспечивается равномерная нагрузка на трехфазную сеть. Повышается и коэффициент использования трехфазного трансформатора выпрямительного устройства.

При трехфазной системе напряжений первичного источника электропитания используются трехфазные выпрямители, выполненные по трехфазной однотактной (рис. 1.3, а – схема Миткевича) и двухтактной мостовой (рис. 1.3, б – схема Ларионова) схемам выпрямления.

Трехфазная однотактная схема применяется в мощных выпрямитель-ных устройствах при средних значениях выпрямленного напряжения до киловольт и средних значениях тока нагрузки – до сотен ампер.

Трехфазная двухтактная схема находит широкое применение в выпрямительных устройствах средней и большой мощности для получения постоянного напряжения до десятков киловольт при нагрузке до сотен ампер.

Трехфазные схемы выпрямления – и однотактная и двухтактная – характеризуются достаточно высокой надежностью и экономичностью.

Трехфазную однотактную схему можно рассматривать как сочетание трех однофазных однотактных выпрямителей, работающих на общую нагрузку, у которых напряжения сдвинуты по фазе на 120º друг относительно друга. В любой момент времени электрическая энергия поступает в цепь нагрузки лишь от одной фазы вторичной обмотки трансформатора, которая на аноде своего вентиля создает наибольший положительный потенциал относительно общей точки. Продолжительность работы каждого вентиля составляет .

a)	б)
Рисунок 1.3 – Принципиальные схемы трехфазных выпрямителей: однотактная (а) и двухтактная мостовая (б)

В идеализированной схеме переход тока с одной фазы на другую (переключение фаз) происходит мгновенно в моменты равенства напряжений этих фаз, а чередование их соответствует порядку следования фаз вторичной стороны трансформатора. При активном характере нагрузки выпрямленный ток i 0(ω t)(и напряжение u 0(ω t)), являющийся суммарным током всех поочередно действующих фаз выпрямителя, имеет форму огибающей кривой фазных напряжений, т. е. в любой момент времени ток пропускает только один вентиль. Частота первой гармоники пульсации в цепи нагрузки в три раза выше частоты преобразуемого напряжения.

Трансформатор трехфазной однотактной схемы выпрямления работает с постоянным подмагничиванием, так как токи в фазах вторичных обмоток не меняют направления за период преобразования напряжения, а магнитные потоки, создаваемые ими, не компенсируются. Трехфазная двухтактная схема выпрямления (схема Ларионова – рис. 1.3, б) построена по мостовому принципу.