1.3.2 Трехфазный мостовой выпрямитель

С

Рис. 1.3.3

хема трехфазного мостового выпрямителя, рисунок 1.3.3, содержит выпрямительный мост из шести вентилей, разбитых на две группы. Первая группа катодная, состоит из диодов VD₁, VD₃, VD₅, катоды которых соединены в одну точку, вторая группа анодная, включает в себя диоды VD₂, VD₄, VD₆. Нагрузка подключается между точками соединения катодов и анодов вентилей. В схеме возможно применение трансформаторов первичные и вторичные обмотки, которых могут быть соединены как треугольником, так и звездой. Схема может применяться и без трансформатора. Одновременно в проводящем состоянии находятся два диода, один из катодной группы, напряжение анода которого имеет наибольшую величину относительно нулевого вывода трансформатора, второй из анодной группы с наименьшим напряжением катода. То есть, в любой момент времени в проводящем состоянии будут находиться те два накрест лежащих диода, между которыми действует наибольшее линейное напряжение. Из диаграмм, рисунок 1.3.4, а, б видно:

- на интервале t₁-t₂ открыты диоды VD₁, VD₆;

- на интервале t₂-t₃ открыты диоды VD₁, VD₂;

- на интервале t₃-t₄ открыты диоды VD₃, VD₂;

- на интервале t₄-t₅ открыты диоды VD₃, VD₄;

- на интервале t₅-t₆ открыты диоды VD₅, VD₄;

- на интервале t₆-t₇ открыты диоды VD₅, VD₆.

Рис. 1.3.4

Таким образом, интервал проводимости каждого вентиля составляет , а интервал совместной работы двух вентилей равен . За период напряжения питания происходит шесть переключений вентилей или тактов, в связи с чем её называют шеститактной, рисунок 1.3.4, в. Среднее значение выпрямленного напряжения находят по среднему значению выпрямленного напряжения за период проводимости одного вентиля. При работе на чисто активную нагрузку среднее значение выпрямленного напряжения:

,

то есть, по сравнению с трехфазной схемой с нулевым выводом вдвое больше, что сокращает число витков вторичных обмоток трансформатора и снижает требования к изоляции.

Среднее значение выпрямленного тока при активной нагрузке:

.

Коэффициент пульсаций первой гармоники выпрямленного напряжения:

.

Частота пульсаций первой гармоники:

Гц.

Среднее значение тока диода:

.

При открытом состоянии двух вентилей выпрямительного моста другие четыре вентиля закрыты приложенным к ним обратным напряжением. Кривая обратного напряжения образуется так же, как и для трехфазной схемы с нулевым выводом, рисунок 1.3.4, д. Ее максимальная величина равна амплитуде линейного напряжения. Однако так как среднее значение выпрямленного напряжения вдвое больше соотношение между выпрямленным и обратным напряжением в мостовой схеме более предпочтительно:

.

Кривая тока вторичной обмотки трансформатора определяется токами двух вентилей, подключенных к одной фазе, рисунок 1.3.2, г. Вторичный ток является переменным с амплитудой и паузой между импульсами длительностью , когда оба вентиля данной фазы закрыты. Постоянная составляющая во вторичном токе отсутствует, в связи с чем, в трехфазном мостовом выпрямителе нет вынужденно намагничивания сердечника трансформатора. Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора:

.

Расчетная мощность вторичной обмотки трансформатора, равна расчетной мощности первичной обмотки и расчетной полной мощности трансформатора:

.

Трехфазный мостовой выпрямитель, из всех рассмотренных выше, обладает наилучшим коэффициентом использования мощности трансформатора, наименьшим относительным обратным напряжением на диоде, высокой частотой и малой амплитудой пульсации выпрямленного напряжения. Схема находит наиболее широкое применение в выпрямителях большой мощности.