Трехфазный неуправляемый нулевой выпрямитель

Трехфазный неуправляемый нулевой выпрямитель относится к числу однополупериодных выпрямителей. Его схема (рис. 1) содержит трехфазный трансформатор TV, первичная обмотка которого подключена к сети с питающим напряжением u₁.

Рис. 1. Схема трехфазного нулевого выпрямителя

Вторичная обмотка трансформатора соединена по схеме звезда и имеет фазное напряжение u₂. К фазным выводам 1, 2 и 3 вторичной обмотки подключены аноды вентилей V1,V2 и V3. Катоды вентилей соединены и подключены к зажиму нагрузки R_н. Второй зажим нагрузки R_н подключается к нейтральной точке 0 вторичной обмотки трансформатора.

Схема работает следующим образом. Пусть в рассматриваемый момент времени максимальное мгновенное значение напряжения имеет первая фаза и потенциал точки 1 больше потенциала точки 2 и 3. Тогда потенциал анода вентиля V1 больше потенциала катода. Вентиль оказывается под прямым напряжением, и V1 открывается. При этом подает высокий потенциал на катоды вентилей V2 и V3, которые закрываются. Через открытый вентиль V1 начинает протекать ток i_а1 (рис. 13) по цепи: точка 1, анод-катод вентиля V1, нагрузка R_н, точка 0, вторичная обмотка трансформатора ТV, точка 1.

Через треть периода полярность фазного напряжения меняется. Максимальный потенциал оказывается во второй фазе и потенциал точки 2 больше потенциала точки 1 и 3. В. Вентиль V2 находится под прямым напряжением, и он открывается, подавая на катоды вентилей V1 и V3 высокие потенциалы, под воздействием которых и они закрываются. Через открытый вентиль V2 начинает протекать ток i_а2 по цепи: точка 2, анод-катод вентиля V2, нагрузка R_н, точка 0, вторичная обмотка трансформатора ТV, точка 2.

Через треть периода вновь меняется полярность фазного напряжения, и максимальный потенциал оказывается в третьей фазе. Потенциал точки 3 больше потенциала точки 1 и точки 2. Вентиль V3, находясь под прямым напряжением, открывается, и подает обратное напряжение на вентили V1 и V2, которые оказываются закрытыми. Через открытый вентиль V3 протекает ток i_а2 по цепи: точка 3, анод-катод вентиля V3, нагрузка R_н, точка 0, вторичная обмотка трансформатора ТV, точка 3. Таким образом, в любой момент времени по нагрузке R_н протекает пульсирующий знакопостоянный ток i_d = i_a1+i_a2+i_a3 (рис. 2) характеризующий процесс выпрямления.

Рис. 2. Эпюры сигналов на элементах схемы трехфазного нулевого выпрямителя

Пульсирующий ток i_d вызывает на нагрузке падение напряжения u_d. За период питающего напряжения u₁ наблюдается три пульсации (рис. 13), поэтому фазность выпрямителя m=3.

На основании выражения (3) можно определить коэффициент пульсации q = 2/( m²-1)= 2/( 3²-1)=0,25.

Среднее значение выпрямленного напряжения U_d находится в соответствии с выражением (4)

Связь действующего значение напряжения U₂ и выпрямленного напряжения U_d устанавливается исходя из предыдущего выражения

По среднему значению выпрямленного напряжения U_d определяется среднее значение выпрямленного тока I_d

Связь действующего значения тока I₂ вторичной обмотки трансформатора со средним значением выпрямленного тока I_d устанавливается соотношением I_d =1,73I₂ и I₂ =0,577I_d .

Каждую треть периода ток i_d протекает через один из вентилей V1 , V2 или V3. Углы λ₁, λ₂ и λ₃ открытого состояния вентилей V1, V2 и V3 равны λ₁=λ₂= λ₃=2π/3, поэтому средние значения анодных токов вентилей V1 … V3 так же равны I_а1 = I_а2 = I_а3 =I_d/3 =0,33I_d.

При открытом состоянии одного из вентилей закрытые вентили оказываются под линейным напряжением. Наибольшее обратное напряжение U_обр вентиля определяется амплитудой линейного напряжения трансформатора

Расчетная мощность трансформатора S_тр приближается к мощности Р_d нагрузки S_тр = 1,35 Р_d.