Однополупериодный трехфазный выпрямитель

Работа трехфазных выпрямителей требует специальных пояснений. При этом более прозрачен для понимания однополупериодный трехфазный выпрямитель с активной нагрузкой (Rн), подсоединенный к выходу трехфазного трансформатора. Принципиальная схема трехфазного однополупериодного выпрямителя, питающегося от трехфазного трансформатора, приведена на рис.7.1.

Рис.7.1.Схема однополупериодного трехфазного выпрямителя.

На схеме обозначены:

- Клеммы трехфазного источника напряжения А, В, С;

- Напряжения на первичной обмотке трансформатора U_1А U_1В U_1С.

- Напряжения на вторичной обмотке трансформатора U_2А,U_2В ,U_2С.

- Полупроводниковые диоды (вентили) В₁, В₂, В₃.

-Токи через диоды ( вентили )I_b1, I_b2 , I_b3.

-Резистор нагрузки Rн.

-Результирующий ток Iн через резистор нагрузки–Rн.

-Напряжение на нагрузке выпрямителя –Uн.

Временные диаграммы трехфазных напряжений, а также токов, протекающих через вентили, приведены на рис,7.2.

Рис.7.2. Временные диаграммы, иллюстрирующие изменения напряжений и токов выпрямителя.

На диаграммах по осям абсцисс откладывается не время, а значение текущей фазы колебаний (ωt ), измеряемой в радианах. При этом периоду колебаний напряжения (Т) соответствует значение ωt = 2π радиан, половине периода - ωt=π радиан; четверти периода –ωt=π/4 радиан и т.д. Сответствующие обозначения нанесены на оси абсцисс для зависимостей U₂ = F (ωt).

Из рассмотрения временных диаграмм видно, что вентили (полупроводниковые диоды) В₁, В₂, В₃ открываются поочередно в тех интервалах времени, когда соответствующее фазные напряжение на вторичной обмотке трансформатора больше напряжения в других фазах. Например, диод В₁ открывается на интервале изменения ωt от π /6 до 5π /6.

На этом интервале изменения текущей фазы колебаний только одно напряжение U_2А>0, а два других напряжения U_2В и U_2с отрицательны. Следовательно пропускать ток может только один диод В₁, а два других оказываются закрыты. При этом напряжение на нагрузке Uн будет равно фазному напряжению U_2А. При этом через диод В₁ протекает ток i _B1 ,показанный на второй строчке диаграммы.

Затем открывается диод В₂,через который протекает ток i _B2, показанный на третей строчке диаграммы и т.д.

Токи вентелей последовательно протекают через сопротивление нагрузки (Rн). Результирующий ток i _н ,протекающий через сопротивление нагрузки, показан на пятой строке диаграммы. На шестой строке диаграммы показано результирующее напряжение на сопротивлении нагрузки Uн.

Из диаграммы видно, напряжение на выходе выпрямителя оказывается не постоянным, а пульсирующим. Глубину пульсаций можно определить из следующих соображений. Известно, что напряжения в фазах сдвинуты между собой на 120⁰.Соответственно, точки пересечения кривых фазных напряжений соответствуют углам 30⁰ ( π/6 ) , 150⁰ (5 π/6 ), 270⁰ ( 3π/2 ). Но sin30⁰ =1/2, следовательно, пульсации выпрямленного напряжения, равны, примерно, половине максимального значения напряжения на нагрузке.

Обратное напряжение на диодах равно приблизительно линейному напряжению U_2АВ вторичной обмотки трансформатора.

Тип диода необходимо выбирать таким образом, чтобы его максимальное допустимое обратное напряжение было больше максимального значения линейного напряжения вторичной обмотки трансформатора.

Кроме того, естественно, максимально допустимый прямой ток через диод должен быть больше наибольшего тока, который протекает через него в данной схемы выпрямителя.