Трифазний мостовий випрямляч
Робота трифазного випрямляча з нульовим виводом при різних кутах керування
Режим: La=0; Ld=0 - безперервний режим
Режим: La=0; Ld=0 - гранично-безперервний режим
Режим: La=0; Ld=∞ - безперевний режим
Графічні залежності для вказаних режимів показані на рис:
Режим: La=0; Ld=0 - переривчастий режим
Графічні залежності для вказаних режимів показані на рис:
Рисунок – Принципова схема мостового трифазного випрямляча
1.11.1 Режим: α=0; La=0; ra=0.
VS1, VS3, VS5 – катодна група; VS4, VS6, VS2 – анодна група.
У кожен момент часу струм проводять два тиристори – один з катодної групи, інший – з анодної. З катодної групи включений той тиристор, в анодному колі якого найбільша ЕРС.
З анодної групи включений той тиристор, в катодному ланцюзі якого найменша ЕРС. В результаті потенціал спільних катодів ( «+» випрямляча ) змінюється по верхній огинаючій фазних ЕРС, а потенціал спільних анодів («-» випрямляча ) по нижній огинаючій фазних ЕРС.
Випрямлена напруга дорівнює різниці потенціалів позитивного і негативного полюсів випрямляча і є різницею напруги провідних вентилів. Кратність пульсацій випрямленої напруги по відношенню до частоти живлячої мережі дорівнює 6-ти.
Постійна складова випрямленої напруги і вторинна напруга трансформатора
Максимальна зворотна напруга
Оскільки струм вторинної обмотки трансформатора i2a не містить постійної складової, то первинний струм i1A визначимо
Для R- навантаження характер струмів та напруг для схеми буде таким:
Для RL- навантаження характер струмів та напруг для схеми буде таким:
При Ld=∞ характер протікання струмів буде нагадувати вищенаведену діаграму, але треба враховувати що при такому навантаженні струм буде ідеально сгладжено.
Пред'явимо вимоги до устаткування для Ld=∞:
Постійна складова струму тиристора
Діючий струм тиристора
Діючий струм вторинної обмотки трансформатора
Діючий струм первинної обмотки трансформатора
Повні потужності обмоток S1, S2 і типова потужність трансформатора ST
Практично ST тільки на 5% перевищує потужність випрямленого струму Pd. URM також тільки на 5% перевищує Ud0. Оскільки кратність пульсацій кривої випрямленої напруги удвічі більше, чим для трифазної нульової схеми, рівень вищих гармонік в ній менший. Тому дана схема має найширше вживання. Первинна обмотка може бути сполучена в трикутник. В цьому випадку зміниться тільки форма лінійного струму.
1.11.2 Режим: α>0; La=0; ra=0 та регулювальна характеристика випрямляча в такому режимі
Рисунок - Трифазна двотактна вентильна схема
До тих пір, поки крива миттєвих значень випрямленої напруги залишається вищою за нуль, що відповідає діапазону зміни кута керування , випрямлений струм буде безперервним незалежно від характеру навантаження. Тому при кутах середнє значення випрямленої напруги для активної і активно-індуктивній навантаження буде рівне
При кутах та активному навантаженню в напрузі і струмі з'являються інтервали з нульовим значенням, тобто настає режим роботи з переривистим випрямленим струмом.
Середнє значення випрямленої напруги для цього випадку може бути виражене таким чином:
де
.
Рисунок - Діаграми струмів і напруг при кутах
Зауваження. У режимі з переривистим струмом для забезпечення роботи даної схеми, а також для її первинного запуску на вентилі схеми слід подавати здвоєнівідмикаючі імпульси з інтервалом або одиночные, але з тривалістю, більшою, ніж . Це пояснюється тим, що для утворення замкнутого кола протікання струму id необхідно забезпечити одночасне включення вентиля анодної групи і вентиля катодної групи.
Рисунок - Діаграми напруги при кутах керування и
При зміні кута від 0 до регулювальна характеристика для активного і активно-індуктивного навантаження описується формулою
.
При активно-індуктивному навантаженні та кутах , якщо або співвідношення достатнє, щоб забезпечувався режим безперервного струму , середнє значення випрямленої напруги також визначається за формулою
.
При середнє значення стає рівним нулю. Це значить, що виконується умова рівності площин позитивної і негативної складових кривої випрямленої напруги, що свідчить про відсутність у ньому постійної складової (крива 2 на рисунку нижче).
Почанаючи з кута при активному навантаженні регулювальна характеристика відповідає формулі (крива 1 на рисунку нижче)
.
Рисунок – Регулювальні характеристики: 1 – при активному навантаженні; 2 – при активно-індуктивному навантаженні
Заштрихована ділянка на рисунку відповідає сімейству регулювальних характеристик в режимі з переривистим струмом id при різних значеннях .
Приймемо індуктивність настільки великою, що струм навантаження до моменту відмикання наступного вентиля не встигає пройти через нуль. Коли струм через нуль не проходить, він наростає від інтервалу до інтервалу і встановлюється протягом лави періодів (зазвичай три, чотири).
У трифазній мостовій схемі до навантаження підключена напруга
,
де , а кут природного включення вентилів при складає .
Струм через навантаження визначається диференціальним рівнянням
| (9) |
Інтеграл вирішення рівняння
де ; - кут навантаження; - постійна часу кола навантаження; – постійна інтеграції, яка визначається у кожному конкретному випадку з початкових умов.
Для визначення струму в будь-якому інтервалі часу зручно скористатися різностними рівняннями.
В загальному випадку до навантаження може бути підключене напруга з проти-ЕРС
,
де – проти-ЕРС, наприклад, акумуляторна батарея або якір двигуна постійного струму. При дії противо-ЕРС можна отримати режим переривистих струмів, де рівняння, які наведені вище є недійсними.