Основные теоретические положения. Преобразование переменного тока в постоянный для промышленности, электрического транспорта осуществляется с помощью трехфазных схем выпрямления

Преобразование переменного тока в постоянный для промышленности, электрического транспорта осуществляется с помощью трехфазных схем выпрямления. На рис. 16.1 приведена схема выпрямителя трехфазного тока, в котором используются три вентиля, соединенные по схеме «звезда». Данная схема называется трех­фаз­ной схемой выпрямителя с выводом нулевой точки. На рис. 16.2 приведены временные диаграммы напряжений и токов.

Вентили работают поочередно, каждый в течение одной трети периода, когда потенциал анода одного вентиля более положителен, чем потенциал анодов двух вентилей. Например, в интервале времени , когда положительно, а и – отрицательны или положительны, но имеют меньшую величину, чем , ток будет проходить по фазе а вторичной обмотки трансформатора через вентиль 1 и нагрузочный резистор . Два других вентиля в это время не пропускают ток, так как их катоды имеют потенциал, равный потенциалу анода вентиля 1, а аноды – более отрицательные потенциалы. В следующую треть периода в интервал времени будет работать вентиль 2, а в интервале – вентиль 3. Затем опять будет работать вентиль 1.

Как видно из временных диаграмм, ток, проходящий через нагрузку, имеет меньшие пульсации, чем в схемах выпрямителей однофазного тока. Среднее значение выпрямленного напряжения немного меньше амплитудного значения фазного напряжения: .

Однако максимальное обратное напряжение вентиля велико, оно равно амплитудному значению линейного напряжения: .

Среднее значение тока вентиля равно одной трети тока нагрузки , а максимальное значение тока .

Основной недостаток схемы состоит в неуравновешенности намагничивающих сил первичной и вторичной обмоток трансформатора.
Еще меньшие пульсации выпрямленного напряжения получаются в мостовой схеме выпрямления трехфазного тока, приведенной на рис. 16.3. Временные диаграммы токов и напряжений для данной схемы представлены на рис. 16.4.

Рис. 16.3. Мостовая схема выпрямления трехфазного тока

В этой схеме в каждый момент времени ток проходит через нагрузку и те два вентиля, к которым приложено наибольшее напряжение (независимо от знака).

В интервале времени ток проходит через вентиль 1, нагрузочный резистор и вентиль 4. В следующие интервалы времени работать будут вентили 1 и 6, 3 и 6, 3 и 2, 5 и 2, 5 и 4 и опять 1 и 4. Направление тока через нагрузку не изменяется. Таким образом, в течение одного периода изменения выпрямленного напряжения шесть раз происходит чередование работы вентиля. Поэтому частота пульсаций напряжения на нагрузке в шесть раз больше частоты выпрямленного напряжения, а величина пульсаций значительно меньше, чем в предыдущей схеме выпрямления трехфазного тока. Кроме того, данная схема магнитоуравновешена.

Среднее значение выпрямленного напряжения в 2 раза больше, чем в рассмотренной ранее схеме: . А максимальное обратное напряжение в 2 раза меньше: . Среднее значение тока вентиля , а максимальное значение тока вентиля .

Трехфазные схемы выпрямления дают значительно меньшие пульсации выпрямленного напряжения по сравнению с однофазными схемами, представляют собой равномерную нагрузку для трехфазной сети. Кпд трехфазных выпрямителей может достигать большой величины. Трехфазные выпрямители применяются для получения постоянного напряжения в установках большой мощности.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с испытательным стендом и приборами. Собрать схему (рис. 16.5, а).

2. Заполнить табл. 16.1 (7…8 точек), увеличивая нагрузку.

Таблица 16.1