Материал: s_electro

χ = νI = 1* = 0,955 ,

S1

т. е. качество входного тока в энергетическом (а не геометрическом) плане достаточно близко к синусоидальному, у которого νI = 1. Действительно, коэффициент гармоник входного тока

т. е. доля действующего значения высших гармоник тока равна 30 % от первой гармоники.

Теперь перейдем к рассмотрению специфики второго режима –

режима шестифазного однополупериодного выпрямления. При малых значениях выпрямленного тока становится невозможным создать требуемый ток намагничивания уравнительного реактора для обеспечения его работы именно как уравнительного. При этом вентили начинают вступать в работу в точках естественного зажигания шестифазной звезды вторичных напряжений, объединенной из левой и правой систем трехфазных звезд. Кривой выпрямленного напряжения теперь становится огибающая положительных полуволн шестифазной системы напряжений, среднее значение которого

По сравнению с режимом двойного трехфазного выпрямления напряжение на выходе выпрямителя возрастает на 15 %.

Из остальных расчетных соотношений ввиду малости загрузки выпрямителя током значима только изменившаяся величина максимального обратного напряжения на вентиле, которая теперь равна удвоенному значению амплитуды вторичного напряжения

т. е. тоже на 15 % больше, чем в основном режиме. Это приводит к такому же увеличению и установленных мощностей вентилей.

В итоге, как и все однополупериодные схемы выпрямления, эта схема также рациональна при низких значениях выпрямленного напряжения, но больших значениях выпрямленного тока, поскольку здесь выпрямленный ток складывается из анодных токов шести вентилей (а не трех, как во всех рассматриваемых базовых выпрямителях трехфазного напряжения). При этом надо иметь в виду возможность возрастания напряжения на выходе выпрямителя на 15 % в режимах, близких к холостому ходу.

2.8. ВЫПРЯМИТЕЛЬ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА ПО МОСТОВОЙ СХЕМЕ (m1 = m2 = 3, q = 2)

Двухполупериодные схемы выпрямления, характеризующиеся переменным током во вторичных обмотках трансформатора (по определению), значительно менее критичны к схеме соединения первичных и вторичных обмоток трансформатора. Наиболее распространено соединение первичных и вторичных обмоток трансформатора в звезду, схема такого выпрямителя показана на рис. 2.8.1, а.

Рис. 2.8.1

Для облегчения анализа новой схемы двухполупериодного выпрямления опять (как и разделе 2.6) воспользуемся приемом сведения новой схемы к чему-то уже известному. Условно мостовой выпрямитель можно изобразить в виде последовательного соединения

102

двух нулевых схем выпрямления, расщепив вторичные обмотки трансформатора, как показано на рис. 2.8.1, б. Одна нулевая схема образована катодной группой вентилей (плюс) и нулевой точкой вторичных обмоток трансформатора, соединенных в звезду (минус). Вторая нулевая схема образована анодной группой вентилей (минус) и опять нулевой точкой тех же вторичных обмоток трансформатора (плюс).

Цель анализа остается прежней, как и во всех базовых схемах выпрямления: изучить свойства схемы и по ним определить рациональные области ее применения. Методика двухэтапного анализа также остается прежней.

На рис. 2.8.2 показаны временные диаграммы напряжений и токов схемы. На первой диаграмме представлена трехфазная система напряжений вторичных обмоток трансформатора. Здесь же размечены интервалы проводимости вентилей катодной и анодной группы вентилей, а также приведены кривые выпрямленных напряжений этих групп ud(k), ud(a) относительно нулевой точки вторичных обмоток.

Видно, что в любой момент времени работает один вентиль из катодной группы и один из анодной.

На второй диаграмме представлены кривые выпрямленного напряжения ud и выпрямленного тока id. Сложение двух трехпульсных выпрямленных

напряжений ud(k) и ud(a), у которых пульсации сдвинуты на половину

Рис. 2.8.2

своего периода, дает шестипульсную кривую выпрямленного напряжения ud0. В отличие от нулевых схем выпрямителей, где выпрямляются фазные напряжения, в мостовой схеме, как видно из диаграммы, выпрямляются межфазные, т. е. линейные напряжения.

103

На третьей диаграмме приведена кривая напряжения на сглаживающем реакторе uLd.

На четвертой диаграмме приведены кривая анодного тока вентиля и кривая обратного напряжения на нем, построенные по той же методике, что и в нулевых схемах. Зная форму анодных токов вентилей, теперь можно построить токи во всех вторичных обмотках трансформатора. Так, ток во вторичной обмотке фазы а трансформатора i2a равен алгебраической сумме (с учетом их направления) анодных токов ia1 и ia4, протекающих по обмотке соответственно в положительную и отрицательную полуволны вторичного напряжения в согласии с определением двухполупериодного выпрямления, как показано на первой диаграмме.

На пятой диаграмме приведены кривые напряжения первичной обмотки фазы А u1A, задаваемого сетью, и тока этой же обмотки i1A. Ток во вторичной обмотке трансформатора чисто переменный (без постоянной составляющей), он трансформируется с той же формой в первичную обмотку. Строгое обоснование этого результата опять можно сделать с помощью составления уравнений для намагничивающих сил трансформатора по второму закону Кирхгофа для магнитных цепей.

Пользуясь соответствующими аналогиями процессов в данном и в ранее рассмотренном выпрямителях трехфазного тока, нетрудно получить необходимые расчетные соотношения в прежней пятнадцатишаговой процедуре расчета.

1.Среднее значение выпрямленного напряжения в мостовой схеме

вдва раза больше, чем в нулевой, т. е.

U d0 = 2 32π6 U 2 = 3 π6 U 2 = 2,34U 2 .

2, 3, 4. Среднее, действующее и максимальное значения тока вентилей такое же, как в нулевой схеме, т. е.

5. Но относительная величина максимального обратного напряжения на вентиле здесь в два раза меньше (из-за возрастания в два раза выпрямленного напряжения)

104

6. Установленная мощность вентилей

– с неполным управлением

– с полным управлением

7, 8. Одинаковая форма токов в первичных и вторичных обмотках трансформатора (с точностью до Кт) означает и подобие расчетных соотношений для действующих значений этих токов, с учетом (1.1.3.):

9, 10, 11. Тождественность форм напряжений на первичной и вторичной сторонах трансформатора и форм токов в них означает равенство полных мощностей обмоток первичной и вторичной стороны, т. е.

12. Качество выпрямленного напряжения здесь такое же, как и в предыдущей шестипульсной схеме выпрямления с уравнительным реактором, т. е.

13. Входной коэффициент мощности выпрямителя здесь также высок

χ = 1 = 0,955 .

S1*

105