Трехфазные выпрямители: устройство, схемы и принцип работы

Что такое трехфазный выпрямитель. Как работают различные схемы трехфазных выпрямителей. Каковы преимущества трехфазных выпрямителей перед однофазными. Где применяются трехфазные выпрямительные устройства.

Содержание

Что такое трехфазный выпрямитель

Трехфазный выпрямитель — это устройство для преобразования трехфазного переменного тока в постоянный. Основными компонентами трехфазного выпрямителя являются:

Трехфазный трансформатор
Полупроводниковые диоды
Сглаживающий фильтр (в большинстве случаев)

Трехфазные выпрямители позволяют получить постоянный ток с меньшими пульсациями по сравнению с однофазными схемами. Это делает их незаменимыми во многих промышленных применениях, требующих мощных источников постоянного тока.

Основные схемы трехфазных выпрямителей

Существует несколько базовых схем трехфазных выпрямителей:

Трехфазная однополупериодная схема

Это простейшая схема, содержащая всего 3 диода. Каждый диод подключен к своей фазе трансформатора. Основные характеристики:

Коэффициент пульсаций 0,25
Частота пульсаций выходного напряжения 150 Гц (при питании 50 Гц)
Низкий КПД использования трансформатора

Трехфазная мостовая схема (схема Ларионова)

Самая распространенная схема, содержит 6 диодов. Основные преимущества:

Низкий коэффициент пульсаций (0,057)
Частота пульсаций 300 Гц
Высокий КПД трансформатора
Меньшее обратное напряжение на диодах

Принцип работы трехфазного мостового выпрямителя

Рассмотрим подробнее работу трехфазной мостовой схемы:

В каждый момент времени открыты два диода — один в верхнем плече моста, один в нижнем
Ток протекает по цепи: фаза трансформатора — открытый верхний диод — нагрузка — открытый нижний диод — другая фаза трансформатора
Переключение диодов происходит каждые 60 градусов периода входного напряжения
За один период входного напряжения происходит 6 переключений, что обеспечивает частоту пульсаций 300 Гц

Такой алгоритм работы обеспечивает низкий уровень пульсаций выходного напряжения.

Преимущества трехфазных выпрямителей

По сравнению с однофазными схемами трехфазные выпрямители имеют ряд важных достоинств:

Более низкий уровень пульсаций выходного напряжения
Меньшие габариты и масса сглаживающих фильтров
Более высокий КПД
Равномерная нагрузка на питающую сеть
Возможность получения больших токов и мощностей

Области применения трехфазных выпрямителей

Трехфазные выпрямительные устройства широко используются в следующих областях:

Металлургическая промышленность (электролиз)
Гальванические производства
Электротранспорт (электровозы, трамваи, метро)
Электросварочное оборудование
Мощные промышленные электроприводы
Системы электропитания радиопередатчиков

Таким образом, трехфазные выпрямители являются незаменимыми устройствами во многих отраслях промышленности, где требуются мощные источники постоянного тока. Их конструкция и принципы работы постоянно совершенствуются для повышения эффективности и улучшения характеристик.

Особенности выбора и расчета трехфазных выпрямителей

При проектировании трехфазных выпрямительных устройств необходимо учитывать следующие ключевые параметры:

Требуемые выходные напряжение и ток
Допустимый уровень пульсаций
КПД устройства
Габариты и масса
Стоимость

Как правильно выбрать схему и рассчитать параметры трехфазного выпрямителя? Основные шаги:

Определить требования к выходным характеристикам
Выбрать оптимальную схему выпрямления
Рассчитать параметры трансформатора

Подобрать диоды с необходимыми характеристиками
Рассчитать сглаживающий фильтр
Проверить тепловой режим работы элементов

Правильный расчет позволяет создать надежное и эффективное выпрямительное устройство.

Современные тенденции развития трехфазных выпрямителей

Основные направления совершенствования трехфазных выпрямительных устройств:

Применение быстродействующих полупроводниковых приборов (IGBT-транзисторов, SiC-диодов)
Внедрение цифровых систем управления
Повышение энергоэффективности
Уменьшение массогабаритных показателей
Снижение уровня электромагнитных помех

Эти инновации позволяют создавать более совершенные трехфазные выпрямители, отвечающие современным требованиям промышленности.

Заключение

Трехфазные выпрямители являются важным классом преобразовательных устройств. Они обеспечивают эффективное преобразование трехфазного переменного тока в постоянный с низким уровнем пульсаций. Благодаря своим преимуществам трехфазные выпрямители нашли широкое применение в различных отраслях промышленности.

Правильный выбор схемы и расчет параметров позволяют создать надежный и экономичный источник постоянного тока большой мощности. Дальнейшее развитие технологий в этой области направлено на повышение энергоэффективности и улучшение эксплуатационных характеристик трехфазных выпрямительных устройств.

Трехфазные выпрямители — Техническая информация — Новости

Трехфазные выпрямители

Однофазные выпрямители обычно используются для источников питания для отечественного оборудования. Однако для большинства промышленных и мощных применений трехфазные схемы выпрямителя являются нормой. Как и в случае однофазных выпрямителей, трехфазные выпрямители могут иметь форму полуволнового контура, полноволновой схемы с использованием централизованного трансформатора или полноволновой мостовой схемы.

Тиристоры обычно используются вместо диодов для создания схемы, которая может регулировать выходное напряжение. Многие устройства, которые обеспечивают постоянный ток, фактически генерируют трехфазный переменный ток. Например, автомобильный генератор содержит шесть диодов, которые функционируют как полноволновый выпрямитель для зарядки аккумулятора.

Трехфазный полуволновой контур

Управляемая трехфазная полуволновая схема выпрямителя с использованием тиристоров в качестве переключающих элементов, игнорируя индуктивность питания

Неконтролируемая трехфазная полуволновая средняя точка требует трех диодов, одна из которых связана с каждой фазой. Это самый простой тип трехфазного выпрямителя, но он страдает от относительно высоких гармонических искажений как для соединений переменного тока, так и для постоянного тока. Говорят, что этот тип выпрямителя имеет число импульсов три, так как выходное напряжение на стороне постоянного тока содержит три отдельных импульса за цикл частоты сетки:

Пиковые значения этого трехфазного постоянного напряжения рассчитываются по значению RMS {\ displaystyle V _ {\ mathrm {LN}}} входного фазного напряжения (напряжение от сети к нейтрали, 120 В в Северной Америке, 230 В в Европе при работе в сети): {\ displaystyle V _ {\ mathrm {peak}} = {\ sqrt {2}} \ cdot V _ {\ mathrm {LN}}} , Среднее выходное напряжение холостого хода получается из интеграла по графику положительной полуволны с длительностью периода (от 30 ° до 150 °):

Трехфазная полноволновая схема с использованием централизованного трансформатора

Управляемая трехфазная схема полного выпрямителя с использованием тиристоров в качестве переключающих элементов с трансформатором с центральным ответвлением, игнорирующим индуктивность питания

Если питание переменного тока подается через трансформатор с центральным краном, можно получить схему выпрямителя с улучшенными гармоническими характеристиками. Этот выпрямитель теперь требует шести диодов, один подключен к каждому концу каждой вторичной обмотки трансформатора. Эта схема имеет число импульсов шесть, и по сути, можно рассматривать как шестифазную полуволновую цепь.

До того, как стали доступны полупроводниковые устройства, полуволновая цепь и полноволновая схема с использованием трансформатора с центральным ответвлением были широко использованы в промышленных выпрямителях с использованием ртутно-дуговых клапанов . ^[4] Это объясняется тем, что три или шесть входов питания переменного тока можно было подавать на соответствующее количество анодных электродов на одном резервуаре, используя общий катод.

С появлением диодов и тиристоров эти схемы стали менее популярными, и трехфазная мостовая схема стала наиболее распространенной схемой.

Трехфазный мостовой выпрямитель неконтролируемый

Разборный автомобильный генератор , показывающий шесть диодов, которые составляют полноволновый трехфазный мостовой выпрямитель.

Для неконтролируемого трехфазного мостового выпрямителя используются шесть диодов, а схема снова имеет число импульсов шесть. По этой причине его также обычно называют шестиимпульсным мостом. Схема B6 может быть видна упрощенной как последовательное соединение двух трехпульсных центральных цепей.

Для маломощных применений двойные диоды последовательно, с анодом первого диода, подключенного к катоду второго, изготавливаются в качестве одного компонента для этой цели. Некоторые коммерчески доступные двойные диоды имеют все четыре терминала, поэтому пользователь может настроить их для однофазного использования с раздельным питанием, полумоста или трехфазного выпрямителя.

Для приложений с более высокой мощностью для каждого из шести рычагов моста обычно используется одно дискретное устройство. Для самых высоких мощностей каждый рычаг моста может состоять из нескольких десятков или сотен отдельных устройств параллельно (где требуется очень большой ток, например, в плавке алюминия ) или последовательно (где требуется очень высокое напряжение, например, в высоковольтная передача постоянного тока ).

Управляемая трехфазная схема мостового выпрямителя с полной волной (B6C) с использованием тиристоров в качестве переключающих элементов, игнорируя индуктивность питания

Пульсирующее напряжение постоянного тока обусловлено различиями мгновенных положительных и отрицательных фазных напряжений {\ displaystyle V _ {\ mathrm {LN}}} , сдвинутый по фазе на 30 °:

Идеальное среднее выходное напряжение без нагрузки в цепи B6 получается из интеграла по графику импульса постоянного тока с длительностью периода (от 60 ° до 120 °) с пиковым значением {\ displaystyle {\ hat {v }} _ {\ mathrm {DC}} = {\ sqrt {3}} \ cdot V _ {\ mathrm {peak}}} :

Трехфазный вход переменного тока, полуволновые и полноволновые выпрямленные сигналы выходного сигнала постоянного тока

Если трехфазный мостовой выпрямитель работает симметрично (как положительное и отрицательное напряжение питания), центральная точка выпрямителя на стороне выхода (или так называемый изолированный опорный потенциал), противоположный центральной точке трансформатора (или нейтральная проводник) имеет разность потенциалов в виде треугольного синфазного напряжения . По этой причине два центра никогда не должны соединяться друг с другом, иначе течет ток короткого замыкания. Таким образом, заземление трехфазного мостового выпрямителя в симметричном режиме отделяется от нейтрального проводника или земли от напряжения сети. При использовании трансформатора возможно заземление центральной точки моста при условии, что вторичная обмотка трансформатора электрически изолирована от сетевого напряжения, а звездная точка вторичной обмотки не находится на земле. В этом случае, однако, (пренебрежимо малые) токи утечки протекают по обмоткам трансформатора.

Напряжение синфазного режима формируется из соответствующих средних значений разности между положительным и отрицательным фазными напряжениями, которые формируют пульсирующее постоянное напряжение. Пиковое значение дельта-напряжения составляет ¼ от пикового значения входного напряжения фазы и рассчитывается с минусовой половиной напряжения постоянного тока при 60 ° периода:

Среднеквадратическое значение среднеквадратического напряжения рассчитывается из форм-фактора для треугольных колебаний:

Если схема работает асимметрично (как простое напряжение питания только с одним положительным полюсом), как положительный, так и отрицательный полюса (или изолированный опорный потенциал) пульсируют напротив центра (или земли) входного напряжения аналогично положительному полюсу и отрицательные формы фазных напряжений. Однако различия в фазных напряжениях приводят к шестифазному постоянному напряжению (по длительности периода). Строгое разделение центра трансформатора от отрицательного полюса (в противном случае ток короткого замыкания будет протекать) или возможное заземление отрицательного полюса при питании от изолирующего трансформатора применительно к симметричной операции.

Управляемый трехфазный мостовой выпрямитель

Управляемый трехфазный мостовой выпрямитель вместо тиристоров использует тиристоры. Выходное напряжение уменьшается на коэффициент cos (α):

Или, выраженное в терминах линейного входного напряжения: ^[5]
Где:
V _LLpeak , пиковое значение линейных входных напряжений,
V , пиковое значение входного напряжения фазы (от линии к нейтрали)
α, угол срабатывания тиристора (0, если диоды используются для выпрямления)

Вышеприведенные уравнения действительны только тогда, когда ток не подается от источника переменного тока или в теоретическом случае, когда соединения питания переменного тока не имеют индуктивности. На практике индуктивность питания вызывает уменьшение выходного напряжения постоянного тока с увеличением нагрузки, обычно в диапазоне 10-20% при полной нагрузке.

Эффект индуктивности питания заключается в том, чтобы замедлить процесс переноса (называемый коммутированием) с одной фазы на другую. В результате этого при каждом переходе между двумя устройствами происходит период перекрытия, в течение которого одновременно работают три (а не два) устройства в мосту. Угол перекрытия обычно обозначается символом μ (или u) и может составлять 20 30 ° при полной нагрузке.

При учете индуктивности питания выходное напряжение выпрямителя уменьшается до:

Где:

L _c , коммутирующая индуктивность на фазу
I _d , постоянный ток

Трехфазный мостовой выпрямитель Graetz при альфа = 0 ° без перекрытия

Трехфазный мостовой выпрямитель Graetz при альфа = 0 ° с углом перекрытия 20 °

Трехфазный управляемый выпрямитель Graetz-моста при альфа-20 ° с углом перекрытия 20 °

Трехфазный управляемый выпрямитель Graetz-моста при альфа = 40 ° с углом перекрытия 20 °

Двенадцать импульсный мост [ править ]

Двенадцать импульсных мостовых выпрямителей с использованием тиристоров в качестве переключающих элементов

Хотя лучше, чем однофазные выпрямители или трехфазные полуволновые выпрямители, схемы с шестью импульсами выпрямителя по-прежнему оказывают значительное гармоническое искажение как на соединениях переменного и постоянного тока. Для очень мощных выпрямителей обычно используется 12-импульсное мостовое соединение. Двенадцатиимпульсный мост состоит из двух шестиимпульсных мостовых схем, соединенных последовательно, причем их соединения переменного тока подаются от питающего трансформатора, который производит сдвиг фазы на 30 ° между двумя мостиками. Это отменяет многие из характерных гармоник, создаваемых шестиимпульсными мостиками.

Фазовый сдвиг на 30 градусов обычно достигается при использовании трансформатора с двумя наборами вторичных обмоток, одного в звездой (звезда) и одного в треугольном соединении.

Выпрямители тока часть 2. Виды однофазных и трехфазных схем

Продолжаем рассматривать выпрямители тока, их различные схемы сборки. Всевозможные схемы обеспечивают применение таких устройств в разных отраслях промышленности и в быту.

Производство и передача электроэнергии чаще всего выполняется на переменном токе, так как трансформация напряжения является наиболее простым способом.

Но, довольно весомая часть выработанной электрической энергии применяется в виде постоянного тока, даже для транспортировки на значительные расстояния. Эта доля составляет около 30% от всей произведенной электроэнергии.

Двухтактная схема

В устройствах низкого напряжения используют однофазный двухтактный выпрямитель с нулевым отводом обмотки. Это дает возможность снизить потери и количество диодов в два раза. Однако при этом коэффициент использования трансформатора намного ниже, размеры прибора больше, в отличие от однофазного устройства.

Обязательным компонентом такого прибора является трансформатор, у которого имеется две низковольтные обмотки. По сути дела, подключение к средней точке делает выпрямитель двухфазным, так как образуются две ЭДС, которые равны между собой по значению, а направлены в разные стороны. В результате схема подключения заключается в том, что равные напряжения на выходе обмотки сдвинуты от средней точки по фазе на 180 градусов.

К анодам диодных вентилей присоединены вторичные обмотки, на которых напряжение находятся в противофазе, вследствие чего ток по диодам протекает по очереди в определенных полупериодах напряжения.

Отличием прибора со средней точкой от простого исполнения является протекание выпрямленного тока в обоих полупериодах. Но каждая половина обмотки нагружена током в одном полупериоде. Подмагничивание сердечника отсутствует, так как магнитные силы направлены во встречном направлении.

Мостовая схема

Характерна повышенным коэффициентом применения трансформатора. Вследствие этого, ее использование целесообразно в устройствах высокой мощности с напряжением на выходе в сотни вольт. Пульсации в такой схеме аналогичны предыдущей схеме.

Действие мостовой схемы практически не имеет отличий от предыдущей схемы, кроме того, что используются два вентиля вместо одного. Они соединены по последовательной схеме. Для полупериода применяется полностью вся обмотка. Это увеличивает эффективность применения трансформатора.

Преимуществом схемы моста является пониженное обратное напряжение, малые размеры, высокий коэффициент использования трансформатора. К недостатку можно отнести значительное падение напряжения на вентилях.

Напряжение на выходе при активной нагрузке представлено в виде однополярных полуволн. Это возникает из-за поочередного открывания диодов.

По аналогии кривых u_dдля приборов со средней точкой и мостовых схем, работают такие же формулы напряжений:

Вследствие этого пульсации остаются такими же. Ток I_d разделяется на равные части между вентилями. Обратное напряжение на два непроводящих диода подается в одно время на диапазоне проводимости других диодов, его наибольшая величина вычисляется амплитудой напряжения u₂:

Нагрузочный ток проходит в обоих полупериодах как во вторичной обмотке. Действующий ток вторичной обмотки вычисляется:

Это объясняется тем, что ток синусоидальный. Поэтому трансформатор выполнен с одной вторичной обмоткой.

Если учесть, что трансформатор оснащен одной вторичной обмоткой, то габаритная мощность двух обмоток одинакова, а суммарная габаритная мощность S_габсовпадает с мощностью первичной обмотки, которая рассматривалась выше, и равна 1,23 Р_d.

Выпрямительный диодный мост в различных источниках изображают по-разному. Чаще всего это делают упрощенно.

Диодный мост

Такую условность применяют для упрощения внешнего вида схемы. Диодная сборка состоит из четырех диодов с равными характеристиками. Они расположены в одном корпусе, что является технологичным решением. Такая сборка занимает незначительное место на монтажной плате.

В последнее время популярны селеновые и кенотронные выпрямители тока, которые применяются для радиоаппаратуры. В выпрямительных мостах все больше используют полупроводниковые диоды на основе германия.

Трехфазные выпрямители тока

Приборы, способные выпрямлять 3-фазное напряжение переменного тока, имеют трансформатор с первичной обмоткой, состоящей из 3-х отдельных обмоток, соединенных по схеме треугольника или звезды. Схема выпрямляющего устройства для трехфазной сети используется чаще всего для подключения нагрузки большой и средней мощности.

По методу подключения диодов к выходной обмотке схемы разделяют на мостовые с изолированной нулевой точкой, и нулевые со средней точкой обмотки.

Применяя специальные схемы подключения вторичной обмотки и выпрямителя, в общем, получают выпрямленное напряжение с количеством импульсов, кратным трем, за один период. При повышении количества импульсов в напряжении на выходе прибора, можно значительно уменьшить габариты фильтрующих элементов. 3-фазные выпрямители тока создают равномерную нагрузку на линию питания, и имеют повышенный процент использования трансформатора.

Трехфазная нулевая схема

В такую схему включен трансформатор. Выводы обмоток по схеме подключены к анодам трех диодов. Потребляющая нагрузка соединена с общей точкой катодов диодов.

На диаграмме показано действие идеального 3-фазного выпрямителя, имеющего среднюю точку на выходной обмотке, подключенную к нагрузке. В такой идеальной схеме, где не учитывается индуктивность обмоток, а вентили считаются идеальными, при переходе тока между вентилями, их коммутация осуществляется мгновенно, и в любое время ток проходит по одному диоду, имеющему самый большой потенциал.

В трехфазном устройстве выпрямления, нагрузочный ток со средней точки обмотки образуется фазным напряжением этой обмотки. За один период напряжения по каждой вторичной обмотке один раз проходит ток одной полярности. При этом диапазон проводимости одного вентиля равен 120 градусам.

Открытый диод подает напряжение соответствующей фазы к потребляющей нагрузке. В итоге на нагрузку действует импульсное однополярное напряжение, которое является участком напряжений фаз вторичных обмоток, и имеющее тройные импульсы за один период.

Достоинства

Малое количество вентилей.
Незначительное падение напряжения на диодах, вследствие чего возможно применение этой схемы для выравнивания низких напряжений при высоких мощностях более 0,5 киловатт.
Высокая частота импульсов выходного напряжения, так как имеется три частоты на трех фазах сети. Иногда это дает возможность применять такую схему без фильтрации.

Недостатки

Повышенное обратное напряжение на вентилях.
Малый коэффициент использования трансформатора из-за эффекта подмагничивания.

Однако такие недостатки нулевой схемы не ограничивают использовать выпрямители тока в определенных областях, и нашли определенную популярность.

Трехфазная мостовая схема

Позволяет наилучшим образом использовать трансформатор по его мощности, имеет малое обратное напряжение на вентилях и повышенную частоту импульсов выходного напряжения. Мостовая 3-фазная схема стала популярной в широком интервале мощностей и напряжений.

Выпрямители тока по мостовой трехфазной схеме имеется мост выпрямления, состоящий из шести диодов, соединенных двумя группами последовательно. Одна из групп – катодная, так как диоды соединены катодами, а вторая анодная. Питание на нагрузку подается от точек соединения анодов и катодов диодов. Обмотки допускается соединять треугольником или звездой.

Каждая группа вентилей устройства работает по принципу, подобному схеме прибора со средней точкой, на выходе среднее напряжение повышается в 2 раза.

Если рассматривать отличия двух последних схем, то в схеме со средней точкой нагрузочный ток создается фазным напряжением, в отличие от мостовой схемы, в которой ток нагрузки создается при воздействии линейного напряжения. Здесь нагрузочный ток проходит по двум диодам: одному с максимальным потенциалом анода по отношению к нулевой точке, другому – с минимальным потенциалом катода. Другими словами, в состоянии проводимости будут такие два вентиля моста, которые имеют максимальное линейное напряжение в сторону проводимости.

За один период напряжения осуществляется шесть коммутаций диодов, поэтому схема функционирует в шесть тактов. Такую схему называют шестиимпульсной. В результате выходное напряжение выпрямителя содержит шестикратные импульсы, однако угол проводимости отдельного диода равен углу 120 градусов.

График тока вторичной обмотки зависит от токов двух диодов, подключенных к этой фазе. Один из диодов состоит в анодной группе, а другой – в катодной. Выходной ток переменный, с промежутком между пульсациями 60 градусов, при закрытых двух диодах этой фазы. Подмагничивания сердечника в этой схеме нет.

Схема трехфазного полуволнового выпрямителя

Привет, друзья, добро пожаловать в новый пост. В этом посте мы подробно рассмотрим Введение в трехфазный однополупериодный выпрямитель. Трехфазный выпрямитель представляет собой такую схему, которая выполняет выпрямление напряжения переменного тока через трехфазный трансформатор и подключается к трем диодам, подключенным к каждым трем фазам, имеющимся на вторичных сторонах или катушках. Однофазный выпрямитель выполняет преобразование переменного тока в постоянный с помощью одного трансформатора, соединенного с одним диодом на вторичной обмотке.

Недостатком данной конфигурации является большое значение коэффициента пульсации. В этом состоянии для однополупериодного выпрямителя значение коэффициента пульсации равно 1,21, а для двухполупериодного – 0482. Для этих двух выпрямителей влияние коэффициента пульсации нельзя игнорировать. Но в случае однополупериодного выпрямителя значение коэффициента пульсаций высокое, а в двухполупериодном меньше, чем у однофазного.

Схема трехфазного однополупериодного выпрямителя

Трехфазный однополупериодный выпрямитель можно увидеть здесь

Фактор, состоящий из 3-х диодов, имеющих соединение катодов в одной точке, заключается в том, что для одной точки будет работать диод с наибольшим приложенным к нему напряжением, а другие 2 диода будут в состоянии обратного смещения
Трехфазные напряжения, приведенные в схемах выпрямителей, можно увидеть здесь,

Здесь можно получить результирующее выходное напряжение.

Обратите внимание, что напряжение на выходе выпрямителя для любой точки имеет большую величину, чем 3 входных напряжения в этот момент.
Выходное напряжение также имеет плоскую поверхность, чем схема двухполупериодного мостового выпрямителя. Оно состоит из элементов переменного напряжения с частотой один восемьдесят герц и гармоник.
Коэффициент пульсаций для выпрямителя данной категории схемотехники составляет 18,3%
Здесь определяется и подробно объясняется значение трехфазного выпрямителя половинной скорости.

Из приведенного выше уравнения видно, что коэффициент пульсаций для этого выпрямителя равен 0,17.

В однофазном выпрямителе с однополупериодным выпрямлением коэффициент пульсации равен 1,21, а для полуволнового – 0,482

Таким образом, мы видим, что коэффициент пульсации в трехфазном выпрямителе имеет меньшее значение, чем в однофазном выпрямителе.
Далее частота пульсаций в трехфазном выпрямителе имеет высокое значение. Таким образом, благодаря этому факту эти колебания могут быть легко отфильтрованы.
Частота пульсаций в этом состоянии трехфазного выпрямителя в 3 раза превышает входную частоту.

это подробный пост про трехфазный однополупериодный выпрямитель. Если у вас есть дополнительные вопросы, задавайте их в комментариях. Спасибо за прочтение. Хорошего дня.

Новое поступление алюминиевых плит всего за 2 доллара США

Купоны на сумму 54 доллара США также можно применять к заказам на 3D-печать. Специальное предложение по 3D-печати начинается с 1

Автор: Генри

http://www. theengineeringknowledge.com

Я профессиональный инженер, выпускник известного инженерного университета, также имею опыт работы инженером в различных известных отраслях. Я также являюсь автором технического контента, мое хобби — исследовать новые вещи и делиться ими с миром. Через эту платформу я также делюсь своими профессиональными и техническими знаниями со студентами инженерных специальностей.

Трехфазные выпрямители — EEEGUIDE.COM

Трехфазный однополупериодный выпрямитель: На рис. 9.11 показана схема трехфазного однополупериодного выпрямителя. Три диода подключены к трем фазам вторичной обмотки трехфазного трансформатора, соединенной звездой. Нейтральная точка N вторичной обмотки образует отрицательную клемму для нагрузки и заземлена, как показано на рис. 9.11. Входные и выходные сигналы также показаны на рисунке. Влиянием реактивного сопротивления и сопротивления утечки трансформатора пренебрегают, так как это прямое падение напряжения на аноде.

Каждый диод проводит ток в течение одной трети периода, как видно из рис. 9.11. Когда один диод проводит, два других остаются неактивными, потому что тогда их катоды становятся положительными по отношению к их анодам. Этот процесс повторяется во время каждого последующего цикла. Напряжение постоянного тока (между катодом и нейтралью) колеблется между пиковым значением переменного напряжения на фазу V _{S max} и половиной этого значения, т. е. 1/2 V _{S max} (без учета падения напряжения на диоде). Выходное напряжение постоянного тока можно получить из следующего уравнения

Среднеквадратичное значение тока нагрузки может быть получено из следующего уравнения

Вышеприведенная схема очень полезна, если доступно 3-фазное питание. Даже без сглаживающего устройства нет точки, в которой выпрямленное напряжение падает до нуля, как это происходит в однофазных цепях. Пульсации напряжения сравнительно малы и в три раза превышают частоту переменного тока. Сглаживание, если оно желательно, достигается гораздо легче.

Однако насыщение сердечника трансформатора по постоянному току происходит из-за протекания постоянного тока каждого диода во вторичных фазных обмотках трансформатора, но этого можно избежать, используя зигзагообразную вторичную обмотку.

Трехфазный двухполупериодный выпрямитель : Схема 6-диодного, 6-фазного однополупериодного или трехфазного двухполупериодного выпрямителя показана на рис. 9.12. Здесь каждый диод проводит только одну шестую периода, т. е. π/3. Форма выходного сигнала 6-диодного выпрямителя показана на рис. 9.12. Видно, что постоянное напряжение колеблется меньше, чем для трехфазного. Оно колеблется между максимальным переменным напряжением (фазным значением) и 86,6% от него, при этом среднее значение в 0,955 раза превышает максимальное значение.

Преимущество использования большего количества диодов заключается в более плавном выходе. Недостатки использования большого количества диодов заключаются в том, что каждый диод работает меньшее время за цикл, и конструкция усложняется. Наиболее выгодным числом является 6, поскольку при использовании более 6 диодов стоимость быстро возрастает без сравнительного увеличения мощности выпрямителя.

Использование межфазного трансформатора : Факторы, определяющие количество фаз, для которых должен быть разработан выпрямитель: (1). низкая генерация гармоник в выходной цепи (2). лучший коэффициент использования трансформатора (3). регулирование низкого напряжения и (4). высокий коэффициент мощности. Условие 1 требует, чтобы число фаз было большим, но для выполнения условий 2, 3 и 4 необходимо, чтобы число фаз оставалось низким.

Преимущества 3-фазного выпрямителя, такие как более высокий коэффициент использования трансформатора, высокий коэффициент мощности и регулировка низкого напряжения, а также преимущества 6-фазного или 12-фазного выпрямителя с низким процентом гармоник, можно получить вместе с использованием межфазного трансформатора с 6- или 12-диодный выпрямитель. В этой модифицированной схеме m диодов для выпрямителя разделены на несколько групп, соединенных звездой по три, например две группы для 6-диодного и четыре группы для 12-диодного выпрямителя. Каждая группа диодов имеет свою индивидуальную вторичную обмотку, точки звезды различных групп не соединены напрямую вместе, а соединены через межфазный трансформатор. Общая нейтральная точка образует минусовую клемму выходной цепи постоянного тока.

Функция межфазного трансформатора в приведенной выше схеме заключается в одновременном выравнивании потенциалов двух диодов таким образом, чтобы в любой момент нагрузка распределялась между двумя эффективно работающими параллельно диодами. Таким образом, хотя форма выходного напряжения постоянного тока имеет характеристику 6-фазного выпрямителя с низким содержанием гармоник, равным удвоенной частоте сети, нагрузка фактически делится между двумя 3-фазными системами, работающими параллельно, при напряжении на клеммах, которое является средним значением. конечных напряжений совместно работающих фаз. Каждая фаза трансформатора работает в течение одной трети цикла вместо одной шестой, а среднее выходное напряжение такое же, как у выпрямителя с тремя диодами вместо шести. Полученное среднее значение постоянного напряжения составляет 1,17 В _{S rms} или 0,827 В _{S max} за вычетом падения напряжения на диоде, которое идентично падению напряжения трехфазного трехдиодного выпрямителя.

Что такое трехфазный выпрямитель