Двойной трехфазный выпрямитель с уравнительным реактором

Выпрямитель (рис. 27) содержит трехфазный трансформатор, первичная обмотка которого подключается к питающей сети. У трансформатора две вторичные обмотки, которые соединены по схеме звезда.

Рис. 27. Двойной трехфазный выпрямитель с уравнительным реактором

У первой вторичной обмотки нейтраль образована началами обмоток (обратная звезда), а у второй обмотки нейтраль образована концами обмоток (прямая звезда).

К выводам вторичной обмотки подключены два вентильных комплекта, построенных на вентилях V1, V2, V3 и V4, V5, V6. Катоды этих вентилей соединены вместе и подключены к одному зажиму нагрузки Z_н. Второй зажим нагрузки подключен к средней точки дросселя L_у. Зажимы полуобмоток дросселя соединены соответственно с нейтралями вторичных обмоток трансформатора.

Подключение вторичных обмоток трансформатора по схеме прямой и обратной звезды обеспечивает фазовый сдвиг входных напряжений первого вентильного комплекта (V1, V2, V3) относительно входных напряжений второго вентильного комплекта (V4, V5, V6) на 60°. Поэтому пульсность составного выпрямителя m=6, а коэффициент пульсации составляет q = 2/( m²-1)= 0,057.

Вентильные комплекты, входящие в выпрямитель, работают как трехфазный нулевой выпрямитель. На их выходах появляются напряжения и_d1 и и_d2 (рис.28). Под их действием по нагрузке Z_н протекают токи i_d1 и i_d2. Они вызывают падение напряжения и_н (рис.28). Напряжение и_н равно среднему напряжению вентильных комплектов: и_н =( и_d1+и_d2)/2.

Среднее значение напряжения U_н (рис.28) на нагрузке U_н=U_d1=U_d2=1,17U₂.

Средние значения напряжений U_d1 и U_d2 вентильных комплектов одинаковы, но их мгновенные значения не совпадают из-за смещения питающих напряжений на 60^о. Разность мгновенных значений напряжений u_у=и_d1-и_d2 прикладывается к дросселю L_у.

Средние значения токов I_d1 и I_d2 вентильных комплектов равны I_d1=I_d2=3I_а, поэтому выходной ток I_d составного выпрямителя равен I_d=I_d1+I_d2=6I_а.

Обратные напряжения на вентилях выпрямителя совпадают с обратным напряжением трехфазного нулевого выпрямителя U_обр=2,09U_d.

В первичной обмотке трансформатора происходит сложение токов i_2А(1) и i_2А(2) (рис.28), индуцированных из вторичных обмоток, в результате ток i_1А симметричен, постоянного подмагничивания трансформатора в схеме нет.

Рис. 28. Эпюры токов и напряжений двойного трехфазного выпрямителя с уравнительным реактором

Двойной трехфазный выпрямитель с уравнительным реактором во многом напоминает мостовой трехфазный выпрямитель, только в нем нулевые вентильные комплекты подключаются к нагрузке не последовательно, а параллельно. Поэтому такой выпрямитель находит широкое применение при работе на нагрузку, потребляющую большие токи при сравнительно невысоких напряжениях.

Составной 12-пульсный выпрямитель с последовательным включением мостов

Выпрямитель (рис. 29) содержит трехфазный трансформатор TV, первичная обмотка которого соединена по схеме треугольник и подключена к питающей сети. У трансформатора две вторичные обмотки: первая соединена по схеме звезда, а вторая по схеме треугольник. Обмотка, соединенная по схеме треугольник имеет больше в раз число витков W₂⁽²⁾, чем число витков W₂⁽¹⁾ обмотки, соединенная по схеме звезда W₂⁽²⁾/ W₂⁽¹⁾= . Этим обеспечивается равенство линейных напряжений на выходах обмоток.

Схемы включения вторичных обмоток обеспечивают смещение по фазе напряжений вторичных обмоток. К зажимам вторичных обмоток трансформатора подключены вентильные комплекты ВК1 и ВК2, которые собраны по схеме трехфазного мостового выпрямителя. Нагрузка Z_н одним зажимом подключена к катодной группе ВК1 (у этих вентилей объединены катоды), а вторым зажимом – к анодной группе ВК2 (у них объединены аноды). Поскольку вентильные комплекты ВК1 и ВК2 включены последовательно, то мгновенное напряжение и_н на нагрузке равно сумме напряжений комплектов и_н=(и_d1+и_d2).

Рис. 29. Схема составного двенадцатипульсного выпрямителя с последовательным включением мостов

Среднее значение на выходе составного выпрямителя так же определяется как сумма U_н=U_d1+U_d2=4,68U₂.

Ток вентильного комплекта ВК1 беспрепятственно протекает по трем параллельным ветвям моста ВК2, а ток комплекта ВК2 по – ветвям моста ВК1, поэтому мгновенные значения выходных токов выпрямителя и вентильных комплектов равны i_н=i_d2=i_d2. Средние значения токов так же равны, а их значения определяются схемой комплекта I_н=I_d1=I_d2=3I_а.

Вентильные комплекты как трехфазные мостовой выпрямители имеют пульсность m = 6. В виду того, что при использовании принятой схемы соединения вторичных обмоток мгновенные значения напряжений и_d1 и и_d2(Рис. 30) комплектов не совпадают и имеют относительное смещение 30^о, то при наложении напряжений вентильных комплектов напряжение и_н на нагрузке имеет m = 12. Коэффициент пульсации выпрямителя составляет q = 2/( m²-1)=0,014, что указывает на существенное преимущество в сравнении с мостовой схемой.

Рис. 30. Эпюры токов и напряжений составного двенадцатипульсного выпрямителя с последовательным включением мостов

Обратное напряжение на вентилях равно амплитуде линейного напряжения на вторичных обмотках трансформатора U_обр=1,05U_d1=1,05U_d2=0,525U_н.

Такие выпрямители нашли широкое применение для питания потребителей с большим напряжением.

Форма тока первичной обмотки трансформатора представляет ступенчатую аппроксимацию синусоиды, что улучшает гармонический состав напряжения и тока потребляемого из сети.