Трехфазный мостовой выпрямитель (схема Ларионова)

Трехфазный мостовой выпрямитель (рис. 2.2, а) можно рассматривать как со­единение двух трехфазных выпрямителей с нулевым выводом, у одного из которых диоды VD1, VD3, VD5 образуют катодную группу, а у другого диоды VD2, VD4, VD6 обра­зуют анодную группу. Трансформаторы у этих выпрямителей совмещены в один. При работе мостовой схемы ток проводят всегда два диода; один в анодной, а другой – в ка­тодной группе.

В любой момент времени в катодной группе будет открыт тот диод, по­тенциал которого по отношению к средней точке трансформатора выше (более поло­жительный) потенциала анода других диодов. В анодной группе проводит тот диод, по­тенциал, которого ниже (более отрицателен) по отношению к потенциалам катодов других диодов.

Например, в момент времени θ = θ₁ (рис. 2.2, б) в катодной группе про­водит диод VD1, в анодной – VD6.

Переход тока с диода на диод в обоих группах происходит в точках естественной коммутации К

1, К₂, К₃,…, А_1, А₂, А₃ и т.д. Порядок вступления диодов в работу соответствует их номерам (см. рис. 2.2, б). Таким образом, по отношению к нулевой точке трансформатора потенциал общих катодов из­меряется по верхней огибающей, а потенциал общих анодов – по нижней огибающей кривых фазных напряжений u_a, u_b, u_c.

Мгновенное выпрямленное напряжение u_d (рис. 2.2, г мостового выпрямителя равно разности потенциалов катодной и анодной групп и соответствует ординатам, за­ключенным между верхней и нижней огибающими (рис. 2.2, б). Из рис. 2.2, в видно, что пульсации выпрямленного напряжении u_d и тока i_d (см. рис. 2.2, a, при активной нагрузке ключ К замкнут) происходят с шестикратной частотой по отношению к частоте сети.

Форма выпрямленного тока и тока через диод показана на рис. 2.2, в, г, при ак­тивной нагрузке выпрямителя r_в и работе выпрямителя на обмотку возбуждения (см. рис. 2.2 в, штриховая линия). Обратное напряжение имеет форму, как в нулевой схеме, но в два раза меньшей амплитуды.

Ток в каждой фазе вторичной обмотки трансформатора протекает дважды за пе­риод в противоположных направлениях. В связи с этим в мостовой схеме отсутствует вынужденное подмагничивание сердечника трансформатора. Форма первичного тока находится из условия компенсации магнитодвижущих сил (МДС) первичной и вторичной обмоток (см. рис. 2.2, д) при соединении первичной обмотки в звезду. Выпрямитель при этом на­гружен на обмотку возбуждения. Расчетные соотношения для мостовой схемы нахо­дятся из общих формул (2.1 – 2.8), при m = 6. Численные значения соответствующих ве­личин приведены в таблице 1.1.

При сравнительном анализе трехфазной нулевой и мостовой схем можно сделать те же выводы, что и для соответствующих однофазных схем.

Улучшение гармонического состава кривых выпрямленного напряжения и сете­вого тока достигается в многофазных схемах выпрямления, используемых для машин большой мощности. На практике широко применяют двенадцатифазные схемы вы­прямления (m = 12), образованные последовательным или параллельным соединением двух мостовых выпрямителей.

Трёхфазный выпрямитель — это… Что такое Трёхфазный выпрямитель?

Трёхфазный выпрямитель (англ. Three phase rectifier) — устройство применяемое для получения постоянного тока из трёхфазного переменного тока системы Доливо-Добровольского.

Схема трёхфазного выпрямителя Ларионова на трёх диодных полумостах (на 6 диодах)

История и классификация

Наиболее распространены трёхфазный выпрямитель по схеме Миткевича В.Ф. (на трёх диодах), предложенный им в 1901 г.^[1], и трёхфазный выпрямитель по схеме Ларионова А.Н. (на шести диодах), предложенный им в 1923 г.

[2].

Менее известны трёхфазные выпрямители по схемам «три параллельных моста» (на двенадцати диодах), «три последовательных моста» (на двенадцати диодах) и др., которые по многим параметрам превосходят и схему Миткевича и схему Ларионова. При этом требуются диоды со средним током через один диод почти вдвое меньшим, чем в схеме Ларионова.

Следует отметить, что выпрямитель Миткевича является четвертьмостовым параллельным, выпрямитель Ларионова является не полномостовым, как его часто считают, а полумостовым параллельным («три параллельных полумоста»). В зависимости от схемы включения трёхфазного трансформатора или трёхфазного генератора (звезда, треугольник) схема Ларионова имеет две разновидности: «звезда-Ларионов» и «треугольник-Ларионов», которые имеют разные напряжения, токи, внутренние сопротивления.

По схемам можно заметить, что схема Миткевича является недостроенной схемой Ларионова, а схема Ларионова является недостроенной схемой «три параллельных моста».

Из-за принципа обратимости электрических машин по этим же схемам строятся и преобразователи (инверторы).

Применение

Трёхфазный выпрямитель «три четвертьмоста параллельно» (Миткевича В. Ф.)

Схема трёхфазного ртутного выпрямителя по схеме В.Ф.Миткевича приведена в ^[3].

Вид ЭДС на входе (точками) и на выходе (сплошной).

(«Частично трёхполупериодный с нулевым выводом»). Площадь под интегральной кривой равна:

, где — максимальное (наибольшее) мгновенное значение ЭДС, — эффективное (действующее) значение ЭДС вторичной обмотки трансформатора или генератора.

Средняя ЭДС равна:

На холостом ходу и близких к нему режимах ЭДС в ветви с наибольшей на данном отрезке периода эдс обратносмещает (закрывает) диоды в ветви с меньшей на данном отрезке периода ЭДС. Относительное эквивалентное активное сопротивление при этом равно сопротивлению одной ветви При увеличении нагрузки (уменьшении ) появляются и увеличиваются отрезки периода на которых обе ветви работают на одну нагрузку параллельно. Относительное эквивалентное внутреннее активное сопротивление на этих отрезках равно В режиме короткого замыкания эти отрезки максимальны, но полезная мощность в этом режиме равна нулю.

Отрицательные полупериоды в выпрямителе Миткевича не используются. Из-за этого выпрямитель Миткевича имеет очень низкий коэффициент использования габаритной мощности трансформатора и применяется при малых мощностях.

Частота пульсаций равна , где — частота сети.
Абсолютная амплитуда пульсаций равна .
Относительная амплитуда пульсаций равна .

Три разделённых полумоста параллельно (три «с удвоением напряжения» параллельно)

Трёхфазный выпрямитель «три полумоста параллельно, объединённые кольцом (треугольником)» («треугольник-Ларионов»).

Вид ЭДС на входе (точками) и на выходе (сплошной).

В некоторой электротехнической литературе иногда не различают схемы «треугольник-Ларионов» и «звезда-Ларионов», которые имеют разные значения среднего выпрямленного напряжения, максимального тока, эквивалентного активного внутреннего сопротивления и др.

В выпрямителе «треугольник-Ларионов» потери в меди больше, чем в выпрямителе «звезда-Ларионов», поэтому на практике чаще применяется схема «звезда-Ларионов».

Кроме этого, выпрямители Ларионова А. Н. часто называют мостовыми, на самом деле они являются полумостовыми параллельными.

В некоторой литературе выпрямители Ларионова и подобные называют «полноволновыми» (англ. full wave), на самом деле полноволновыми являются выпрямитель «три последовательных моста» и подобные.

Площадь под интегральной кривой равна:

.

Средняя ЭДС равна: , то есть больше, чем в выпрямителе Миткевича.

В работе схемы «треугольник-Ларионов» есть два периода. Большой период равен 360° (). Малый период равен 60° (), и повторяется внутри большого 6 раз. Малый период состоит из двух малых полупериодов по 30° (), которые зеркальносимметричны и поэтому достаточно разобрать работу схемы на одном малом полупериоде в 30°.

На холостом ходу и в режимах близких к нему ЭДС в ветви с наибольшей на данном отрезке периода обратносмещает (закрывает) диоды с меньшими на данном отрезке периода ЭДС.

В начальный момент () ЭДС в одной из ветвей равна нулю, а ЭДС в двух других ветвях равны 0,87*Em, при этом открыты два верхних диода и один нижний диод. Эквивалентная схема представляет собой две параллельные ветви с одинаковыми ЭДС (0,87) и одинаковыми сопротивлениями по 3*r каждое, эквивалентное сопротивление обеих ветвей равно 3*r/2. Далее, на малом полупериоде, одна из двух ЭДС, равных 0,87, растёт до 1,0, другая уменьшается до 0,5, а третья растёт от 0,0 до 0,5. Один из двух открытых верхних диодов закрывается, и эквивалентная схема становится параллельным включением двух ветвей, в одной из которых бо́льшая ЭДС и её сопротивление равно 3*r, в другой ветви образуется последовательное включение двух меньших ЭДС, и её сопротивление равно 2*3*r=6*r, эквивалентное сопротивление обеих ветвей равно

Частота пульсаций равна , где — частота сети.
Абсолютная амплитуда пульсаций равна .
Относительная амплитуда пульсаций равна .

Трёхфазный выпрямитель «три полумоста параллельно, объединённые звездой» («звезда-Ларионова»)

Три полумоста параллельно, объединённые звездой («звезда-Ларионов»).

Выпрямитель звезда-Ларионов (шестипульсный) применяется в генераторах электроснабжения бортовой сети почти на всех средствах транспорта (автотракторных, водных, подводных, воздушных и др.). В электроприводе дизельэлектровозов и дизельэлектроходов почти вся мощность проходит через выпрямитель звезда-Ларионов.

Площадь под интегральной кривой равна:

.

Средняя ЭДС равна: , то есть в раз больше, чем в схемах «треугольник-Ларионов» и «три параллельных полных моста» и вдвое больше, чем в схеме Миткевича.

В этом выпрямителе есть большой период равный 360° и малый период, равный 60°. В большом периоде помещаются 6 малых периодов. Малый период в 60° состоит из двух зеркальносимметричных частей по 30°, поэтому для описания работы этой схемы достаточно разобрать её работу на одной части в 30° малого периода. В начале малого периода () ЭДС в одной из ветвей равна нулю, в двух других — по 0,87*Em. Эти две ветви включены последовательно. Эквивалентное внутреннее активное сопротивление при этом равно Далее, одна из ЭДС увеличивается от 0,87 до 1,0, другая уменьшается от 0,87 до 0,5, а третья растёт от 0,0 до 0,5. Эквивалентная схема при этом изменяется и представляет собой две последовательно включенные ветви, в одной из которых одна ЭДС и её сопротивление равно сопротивлению одной обмотки 3*r, в другой две параллельно включенные ЭДС с сопротивлением 3*r каждая, эквивалентное сопротивление двух параллельных ветвей равно 3*r/2. Эквивалентное активное внутреннее сопротивление всей цепи равно . В режимах близких к холостому ходу (при малых нагрузках) в параллельных ветвях э.д.с. в ветви с большей э.д.с. обратносмещает (закрывает) диод в ветви с меньшей э.д.с., при этом изменяется эквивалентная схема. При увеличении нагрузки появляются и увеличиваются отрезки периода на которых обе ветви работают на нагрузку параллельно. В режиме короткого замыкания отрезки параллельной работы увеличиваются до длины всего периода, но полезная мощность в этом режиме равна нулю.

Частота пульсаций равна , где — частота сети.
Абсолютная амплитуда пульсаций равна .
Относительная амплитуда пульсаций равна .

Трёхфазный выпрямитель «три двухфазных двухчетвертьмостовых параллельных выпрямителей Миткевича параллельно» (6 диодов)

В литературе иногда называют «шестифазный» (см. немецкую страницу в Википедии de:Gleichrichter#Gleichrichter für Dreiphasenwechselstrom Sechspuls-Sternschaltung (M6): 6-Phasen-Gleichrichter mit Mittelpunktanzapfungen am Drehstromtransformator). Является почти аналогом выпрямителя «три полных моста параллельно» и имеет почти такие же свойства, как и выпрямитель «три полных моста параллельно», но эквивалентное внутреннее активное сопротивление почти вдвое больше, число диодов вдвое меньше, средний ток через один диод почти вдвое больший.

Площадь под интегральной кривой равна:

.

Средняя ЭДС равна: , то есть такая же, как и в схеме «треугольник-Ларионов» и в раз меньше, чем в схеме «звезда-Ларионов».

Трёхфазный выпрямитель «три двухфазных двухчетвертьмостовых параллельных выпрямителей Миткевича последовательно» (6 диодов)

Является почти аналогом выпрямителя «три полных моста последовательно» и имеет почти такие же свойства, но эквивалентное внутреннее активное сопротивление почти вдвое больше, число диодов вдвое меньше, средний ток через один диод почти вдвое больше.

Трёхфазный выпрямитель «три полных моста параллельно» (12 диодов)

Вид ЭДС на входе (точками) и на выходе (сплошной).

Менее известны полномостовые трёхфазные выпрямители по схеме «три параллельных моста» (на двенадцати диодах), «три последовательных моста» (на двенадцати диодах), и др., которые по многим параметрам превосходят выпрямитель Ларионова А. Н.. По схемам выпрямителей можно видеть, что выпрямитель Миткевича В. Ф. является «недостроенным» выпрямителем Ларионова А. Н., а выпрямитель Ларионова А. Н. является «недостроенным» выпрямителем «три параллельных моста».

Площадь под интегральной кривой равна:

.

Средняя ЭДС равна: , то есть такая же, как и в схеме «треугольник-Ларионов» и в раз меньше, чем в схеме «звезда-Ларионов».

В режиме холостого хода ЭДС в мосту с наибольшей на данном отрезке большого периода ЭДС обратносмещает (закрывает) диоды в мостах с меньшими на данном отрезке большого периода ЭДС. Эквивалентное внутреннее активное сопротивление при этом равно активному сопротивлению одного моста (одной обмотки) При увеличении нагрузки (уменьшении ) появляются и увеличиваются отрезки периода на которых два моста работают на нагрузку параллельно, эквивалентное внутреннее активное сопротивление на этих отрезках периода при этом равно сопротивлению двух параллельных мостов При дальнейшем увеличении нагрузки появляются и увеличиваются отрезки периода на которых все три моста работают на нагрузку параллельно, эквивалентное внутреннее активное сопротивление на этих отрезках периода равно сопротивлению трёх параллельных мостов В режиме короткого замыкания все три параллельных моста работают на нагрузку, но полезная мощность в этом режиме равна нулю. Из этого следует, что с учётом разницы величин ЭДС (), эквивалентное внутреннее активное сопротивление (и потери в меди) выпрямителя «три параллельных моста» получается меньше, чем в выпрямителе «звезда-Ларионов». Из-за меньшего эквивалентного внутреннего активного сопротивления в выпрямителе «три параллельных полных моста» нагрузочные характеристики этих двух выпрямителей получаются разными.
Выпрямитель «три параллельных моста» имеет большую надёжность, чем выпрямитель «звезда-Ларионов». При обрыве (выгорании) 5/6 диодов выпрямитель «звезда-Ларионов» становится полностью неработоспособным, а выпрямитель «три параллельных моста», в случае оставшихся диодов в противоположных плечах одного моста, ещё даёт около 1/6 от полной мощности, чего может хватить, чтобы «дотянуть» до ремонта. В выпрямителе «три параллельных полных моста» средний ток через один диод почти вдвое меньше, чем в выпрямителе «звезда-Ларионов», а такие диоды дешевле и доступнее.
Недостатки.
1. При очень малых токах нагрузки эквивалентное внутреннее активное сопротивление почти равно активному сопротивлению одной обмотки, т.е. больше, чем в выпрямителе «треугольник-Ларионов».
Устранение недостатка. При очень малых токах нагрузки схему «три параллельных моста» можно переключать на схему «треугольник-Ларионов» переключателем с тремя замыкающими контактными группами.
2. Из-за четырёхпроводной трёхфазной сети выпрямитель «три параллельных моста» может работать только вблизи трансформатора, выпрямитель Ларионова — на удалении от трансформатора.
Устранение недостатка. Проводка шестипроводной линии электропередачи.

По свойствам этот выпрямитель ближе к источникам тока и может почти во всех устройствах заменить выпрямители «звезда-Ларионов» и «треугольник-Ларионов», (электропривод тепловозов, теплоходов, атомоходов, прокатных станов, буровых вышек, блоки питания мощных электролизёров, мощных радиопередатчиков, мощных радиолокаторов, мощных лазеров, электротранспорта постоянного тока, генераторы бортовой сети автотракторной и др. техники и в других устройствах), при этом уменьшается нагрев обмоток и сберегается около 4% электроэнергии (топлива)).

Частота пульсаций равна , где — частота сети.

Абсолютная амплитуда пульсаций равна .
Относительная амплитуда пульсаций равна .

Трёхфазный выпрямитель «три полных моста последовательно» (12 диодов)

Площадь под интегральной кривой равна:

Средняя ЭДС равна: , то есть вдвое больше, чем в схеме «треугольник-Ларионов».

Относительное эквивалентное внутреннее активное сопротивление равно сопротивлению трёх последовательно включенных мостов с сопротивлением 3*r каждый, то есть .

Ток в нагрузке равен

Мощность в нагрузке равна

Частота пульсаций равна , где — частота сети.
Абсолютная амплитуда пульсаций равна .
Относительная амплитуда пульсаций равна .

Этот выпрямитель имеет наибольшее эквивалентное внутреннее активное сопротивление и наибольшую среднюю ЭДС, по свойствам ближе к источнику напряжения и может найти применение в высоковольтных источниках напряжения (в установках электростатической очистки промышленных газов (электростатический фильтр) и др.).

Двенадцатипульсовый статический трёхфазный выпрямитель

Представляет собой параллельное (или иногда последовательное) включение двух выпрямителей Ларионова со сдвигом фаз входных трёхфазных токов. При этом вдвое увеличивается число выпрямленных полупериодов по сравнению с обычным выпрямителем Ларионова из-за чего уменьшается относительная амплитуда пульсаций выпрямленного напряжения и вдвое увеличивается частота пульсаций выпрямленного напряжения, что также облегчает сглаживание выпрямленного напряжения.^[4]

Трёхфазные выпрямители «шесть мостов» (24 диода)

График ЭДС (зелёный) на выходе выпрямителя «шесть параллельных мостов».

Ещё менее известны трёхфазные выпрямители «шесть мостов параллельно» и «шесть мостов последовательно». Они состоят из двух трёхфазных трансформаторов. Первичные обмотки одного из них включаются звездой, другого — треугольником, что создаёт сдвиг фаз в 30°. Шесть вторичных обмоток подключаются к шести мостам (двадцать четыре диода). Мосты могут включаться разными способами, один из них — параллельное включение всех шести мостов. Из-за малых пульсаций выпрямитель по этой схеме соизмерим по массе стали и меди с выпрямителем «три параллельных моста» с дросселем фильтра, сглаживающим пульсации до такого же уровня. Эти выпрямители полномостовые. Они также как и выпрямитель «три параллельных моста» по многим параметрам превосходят и выпрямитель Миткевича и выпрямитель Ларионова. При этом требуются диоды со средним током через один диод почти вчетверо меньшим, чем в схеме Ларионова, и вдвое меньшим, чем в схеме «три параллельных полных моста». Эта схема позволяет построить выпрямитель большой мощности на элементах малой мощности.

Трёхфазный выпрямитель «шесть мостов последовательно» имеет наибольшее эквивалентное внутреннее активное сопротивление и может найти применение в источниках высокого напряжения большой мощности, например, в блоках питания промышленных установок электростатической очистки газов.

См. также

Ссылки

1. ↑ http://www.yanviktor.ru/elektrotexnika/6_el_pribory/2.jpg Трёхфазная схема с выводом нуля трансформатора (предложена в 1901 году В.Ф.Миткевичем)
2. ↑ http://www.yanviktor.ru/elektrotexnika/6_el_pribory/2.jpg Трёхфазная мостовая схема (предложена в 1924 году А.Н.Ларионовым, применяется и без трансформатора)
3. ↑ http://www.yanviktor.ru/elektrotexnika/6_el_pribory/18.jpg Таблица 18. Трёхфазный ртутный выпрямитель
4. ↑ http://www.css-rzd.ru/zdm/02-1999/8073.htm Преобразователь для подпитки сети тягового электроснабжения. Рис.3.

• Шамшин В. Г., История технических средств коммуникации. Учеб. пособие., 2003. Дальневосточный Государственный Технический Университет.
• http://h3.smtu.ru/Know/AEC/IV.htm ГМТУ, Государственный Морской Технический Университет, АЭС, 4.4 Трёхфазные неуправляемые выпрямители
• http://www.ire.krgtu.ru/subdivision/rc/epures/lab/lab1/ Красноярский государственный технический университет, Институт радиоэлектроники, кафедра РТС, Лабораторная работа № 1 Исследование трёхфазных нерегулируемых выпрямителей
• http://www.cqham.ru/pow2_15.htm Выпрямители переменного напряжения. Многофазные выпрямители. Трёхфазный выпрямитель. Схема Ларионова.
• http://qrx.narod.ru/arhn2/volt.htm Выпрямители их достоинства и недостатки. Многофазные выпрямители. Трёхфазный выпрямитель. Схема Ларионова.
• http://www.rayax.ru/tex/slovar-v-p-2/193/index.html 11.3. Схемы выпрямления трёхфазного тока
• http://ruselt.ru/techinfo.php?id=5&ap=2&ap1=28 Современные источники бесперебойного питания: структуры силовых цепей трёхфазных ИБП. Часть 2. Журнал «Электронные компоненты» №8, 2008. Валерий Климов, к.т.н., технический директор, «Русэлт»
• http://www.ask-r.ru/info/library/ups_without_secret_7.htm Источники бесперебойного питания без секретов. Глава 7. Трёхфазные ИБП
• http://www.ntpo.com/patents_electricity/electricity_7/electricity_367.shtml трёхфазный управляемый выпрямитель. Описание изобретения к патенту Российской Федерации.
• http://elib.ispu.ru/library/lessons/arkhang/index.html Ивановский государственный энергетический университет. Выпрямители. Архангельский Николай Леонидович. 5. Трёхфазная однотактная схема выпрямления. 6. Трёхфазная мостовая схема выпрямления.
• http://electromaster.ru/modules/myarticles/print.php?storyid=328 Рис.2.33. Схемы силовых цепей трёхфазных выпрямителей
• http://www.elecab.ru/sprav14-1.shtml Рис.2.5. Схемы выпрямителей: б) трёхфазная нулевая; в) трёхфазная мостовая.
• http://aukelectr.edu.knu.kg/electronics/8.2.5.htm 8.2.5. Трёхфазные выпрямители.
• http://www.neftelib.ru/neft-book/030/4/index.shtml Рис.2.1.Электрическая схема сварочных выпрямителей а- трёхфазная мостовая; б- шестифазная с уравнительным дросселем; в- с транзисторным блоком
• http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00015/73300.htm БСЭ, Выпрямитель тока, рис. Выпрямители трёхфазного тока (схемы)
• http://www.power-e.ru/2006_01_20.php Силовая электроника №1’2006. Виенна-выпрямитель — трёхфазный корректор коэффициента мощности. Евгений Чаплыгин, Во Минь Тьинь, Нгуен Хоанг Ан
• http://www.cqham.ru/lyg.htm Выпрямители. Vytas LY3BG
• http://andserkul.narod2.ru/tryohfaznie_vipryamiteli/ Трёхфазные выпрямители
• http://leg.co.ua/knigi/raznoe/elementnaya-baza-i-shemotehnika-ustroystv-silovoy-elektroniki-2.html Выпрямители — Элементная база и схемотехника устройств силовой электроники

Трехфазная мостовая схема выпрямления (схема Ларионова)

Трехфазная мостовая схема выпрямления

(схема Ларионова)

 

Рисунок 1 – Трехфазная мостовая схема выпрямителя

Трехфазная мостовая схема в настоящее время нашла наиболее широкое применение. Это связано с тем, что она имеет лучшие технико-экономические показатели по сравнению с другими схемами.

Хорошее качество выпрямленного напряжения такое же, как и в шестифазной схеме выпрямления со средней точкой, достигается применением шести вентилей, но выпрямитель при этом работает с одной трехфазной обмоткой. То есть, при необходимости можно работать без трансформатора, непосредственно от трехфазной сети переменного тока. Мостовая схема может быть представлена двумя трехфазными схемами со средним выводом включенными последовательно. Первый выпрямитель (1) собран на тиристорах VS1, VS3, VS5 – которые объединены в катодную группу. Второй выпрямитель (2) – VS2, VS4, VS6  они объединены в анодную группу.

При последовательном включении выпрямителей выпрямленное напряжение удваивается :

U_d0=U_d0I+U_d0II ,

кроме этого, при последовательном включении исключаются уравнительные токи – ненужен уравнительный реактор.

Основные расчетные соотношения схем:

U_d0=U_d0I+U_doII=2U_d0I,II=2U₂=U₂2,34U₂

Таблица ?

.

При работе на активную нагрузку с углом управления  в момент времени t₁ – точка естественной коммутации катодной группы, тиристор VS1 открывается, в анодной группе тиристор VS6 к этому моменту уже открыт. К нагрузке прикладывается линейное напряжение U_ab и выпрямленный ток i_d протекает по контуру обмотки фазы .

 

Рисунок ?

В момент времени t₂ потенциал фазы b становится более положительный по сравнению с фазой с, тиристор BS6 выключается и включается тиристор VS2 – происходит переключение тиристоров в анодной группе.

В момент времени t₃ тиристор VS2 остается включенным, тиристор VS1 выключается и включается VS3 – переключение в катодной группе, т.к. потенциал фазы b становится более положительным по отношению к фазе а. Переключение происходит поочередно в катодной и анодной группах. Таким образом, в мостовой схеме в любой момент времени одновременно работают два тиристора, один из анодной группы, потенциал которого наименьший относительно общего провода, второй из катодной группы, потенциал анода которого наибольший относительно общего провода. t₁-t₂ – VS1, VS6;  t₂-t₃ – VS1,VS2; t₃-t₄ – VS3,VS2; t₄-t₅ – VS3,VS4…

Таблица ?

Kcz	Q			Kпр	Кu	KI
2.34	0.057			1.05

,

,

, R нагрузка

Два решения:

1) Режим непрерывного тока :

,

.

2) Режим прерывистых токов

,

,

.

 

Рисунок ?

  RL нагрузка

 

Рисунок ?

  RL нагрузка:

.      .

При                                     .

С целью улучшения формы кривой тока во вторичной обмотке применяют обмотку, соединенную в треугольник.

При таком включении ток в обмотках притекает непрерывно.

Форма тока приближается к синусоидальной форме, следовательно, уменьшается содержание гармонических составляющих.

 

Рисунок ?

 

Двенадцатипульсные схемы выпрямления.

 

Рисунок 1

Благодаря разному включению обмоток (звезда, треугольник) напряжения имеют сдвиг на угол .

Суммируя напряжения, получают 12 пульсаций за период.

Возможна параллельная работа мостов и последовательная:

Для параллельной :;

Для последовательной: .

Явление коммутации в выпрямителях.

В реальных схемах выпрямления мгновенный переход тока с вентиля на вентиль невозможен из-за наличия в контуре коммутации (переключения) индуктивности, равной, как правило, сумме индуктивности сети, приведенной к вторичной обмотке трансформатора, и индуктивности рассеяния обмоток.

Время, в течение которого происходит переход тока с одного вентиля на другой, измеряется в угловой мере и называется углом коммутации.  

Наличие процесса коммутации вносит существенные изменения формы кривых напряжений и токов на элементах схемы, эти изменения оказывают влияние на количественные соотношения токов и напряжений схемы.

 

Рисунок ?

Т.к. напряжение обратное, учитываем отрицательное значение:

,

,

.

Для граничного условия, когда процесс коммутации закончился:

,

,

.

для  определим

 

Рисунок ?

,

;         ,

.

Среднее значение выпрямленного напряжения тоже зависит от :

,

.

          Способы повышения коэффициента мощности.

 

Рисунок ?

В общем случае коэффициент мощности можно определить как отношение активной мощности потребляемой выпрямителем к полной мощности выпрямителя:

,

,

где U₁— действующее значение напряжения питающей сети;

I₁— действующее значение первой гармоники потребляемого тока;

— угол сдвига первой гармоники тока по отношению к питающему напряжению.

,

где I_n— действующее значение тока n-й гармоники;

I₁— действующее значение тока потребляемого из сети.

,

где — коэффициент формы кривой тока потребляемого из сети.

Для однофазного выпрямителя:

без

.

Для прямоугольной формы тока:

,

Для трехфазного:

,

          Учитывая явление коммутации.

В первом приближении:

и тогда:

.

Более точно  можно определить из выражения:

.

Коэффициент формы тоже зависит от:

.

Для однофазной:

что надо

150	300	450	600
1,02	1,09	1,065	1,083

и тогда с учетом   и :

или более точно:

.

Для трехфазной:

,

или

.

Таким образом, коэффициент мощности зависит от двух параметров:

Трехфазная мостовая сема выпрямления (сх. Ларионова) — Мегаобучалка

Эта схема по сравнению с трехфазной схемой Миткевича имеет:

напряжение на вентиле в 2 раза меньше, лучшее использование трансформатора, отсутствие вынужденно намагничивания магнитопровода, меньшую амплитуду и большую частоту пульсации, возможность непосредственно от сети без трансформатора. Недостатком мостовой схемы по сравнению со схемой Миткевича являются: большое количество вентилей и повышенное падение напряжения в вентильном комплекте.

Мостовая схема выпрямления трёхфазного переменного тока (сх. Ларионова) и временные диаграммы её работы приведены на рисунке 7.

Основные преимущества трехфазной мостовой схемы по сравнению с однополупериодной трехфазной следующие: коэффициент пульсации 5,7% против 25%; частота пульсации 300Гц против 150Гц; расчетная мощность трансформатора всего на 5% превышает мощность выпрямленного тока, в то время как в однополупериодной на 35%; отсутствует подмагничивание магнитопровода трансформатора, можно применять трансформатор без вывода средней точки вторичной обмотки.
^К недостаткам схемы Ларионова следует отнести необходимость применения удвоенного числа диодов (6 против 3), что в настоящее время не является решающим при выборе схемы выпрямителя.

43. Выпрямление однофазного тока.

Выпрямителем называется электронное устройство, преобразующее энергию переменного тока (обычно синусоидального) в энергию постоянного тока.

Выпрямитель состоит из трансформатора ТV, первичная обмотка которого включена в сеть переменного тока, а последовательно со вторичной включен диод VD и сопротивление нагрузки. Трансформатор служит для получения необходимого уровня переменного напряжения и гальванической развязки цепей переменного и выпрямленного тока.

При этом для простоты анализа будем считать активное сопротивление обмоток трансформатора и прямое сопротивление диода равными нулю. В первый полупериод (0 – ) напряжение положительно, диод открыт, в сопротивлении нагрузки возникает ток . Во время напряжение отрицательно – диод закрыт. Ток нагрузки равен нулю и все напряжение приложено ко второму диоду.

Достоинством такой схемы является ее простота. Недостатками – высокий коэффициент пульсации выпрямленного напряжения (q=1.57) и наличие постоянной составляющей тока во вторичной обмотке трансформатора, Низкий коэффициент использования габаритной мощности трансформатора (около 0,45), униполярный ток, который проходя через вторичную обмотку, намагничивает сердечник трансформатора, изменяя его характеристики и уменьшая КПД; малое значение выпрямленного напряжения ;

применяется в импульсных блоках питания с частотой переменного напряжения свыше 10 кГц, широко применяющихся в современной бытовой и промышленной аппаратуре(электронно-лучевые трубки, трубки рентгеновских аппаратов). Объясняется это тем, что при более высоких частотах пульсаций выпрямленного напряжения, для получения требуемых характеристик (заданного или допустимого коэффициента пульсаций), необходимы сглаживающие элементы с меньшими значениями емкости (индуктивности). Вес и размеры источников питания уменьшаются с повышением частоты входного переменного напряжения. U_ср = 0,318 U_max

Двухполупериодный (мостовой) выпрямитель состоит из трансформатора ТV и четырех диодов VD1 – VD4, включенных по мостовой схеме

.

К одной диагонали моста подключена обмотка трансформатора, к другой – нагрузочное сопротивление . Каждая пара диодов работает поочередно. В первый полупериод напряжения U2 открыты диоды VD1 и VD3, а VD2 и VD4 закрыты. Ток нагрузки протекает через диоды VD1, VD3 и сопротивление в направлении от точки 1 к точке 2. В следующий полупериод напряжение отрицательно, диоды VD1, VD3 заперты, а диоды VD2, VD4 открыты. Ток нагрузки протекает через диоды VD2, VD4 и сопротивление в направлении от точки 1 к точке 2.

U_cp=0,636U_max, меньший коэф пульсации q=0.667

Двухполупериодный выпрямитель с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора можно рассматривать как объединенные вместе два однополупериодных выпрямителя. В каждый полупериод напряжения работает или верхняя, или нижняя часть схемы. При положительном напряжении диод VD1 открыт, диод VD2 закрыт. Ток нагрузки протекает через диод VD1 и от точки 1 к точке 2. В следующий полупериод положительно направление . Диод VD1 закрыт, VD2 – открыт. Ток нагрузки протекает через диод VD2 и также от точки 1 к точке 2

Эта схема имеет те же преимущества перед однополупериодным выпрямителем, что и мостовая схема. Количество диодов в два раза меньше, чем у мостового выпрямителя, но применение трансформатора увеличивает ее массу и габариты.

💣мост ларионова ✔️

мост ларионова . Нажми для просмотра Четвертый выпуск по основам электроник и посвящен выпрямител ям трехфазног о напряжения . Рассмотрен ы однопу…       Тэги:   Нажми для просмотра Разберёмся как же работает трёхфазный диодный выпрямител ь. Канал создан в помощь всем тем, кто пытается…       Тэги:   Нажми для просмотра Схема Ларионова преобразуе т трёхфазное переменное напряжение в цепь постоянног о напряжения (как прави…       Тэги:   Нажми для просмотра Из этого видео можно узнать как выпрямляет ся напряжение с помощью диодного моста.Прин ип работы схемы.       Тэги:   Нажми для просмотра Какой выпрямител ь лучше использова ть для самодельны х электричес ких генераторо в тока?Среди множества.. .       Тэги:   Нажми для просмотра Группа Товары из Китая Радиолюбит елю: . Видео сделано по материалам …       Тэги:   Нажми для просмотра В этом видео приведен вариант нестандарт ного диодного выпрямител я, моста, где использует ся фазосдвига ющий…       Тэги:   Нажми для просмотра Больше информации по данной теме вы можете найти на нашем сайте Пожалуй самой популярной  …       Тэги:   Нажми для просмотра В ролике рассказыва ется о трёхфазных электричес ких цепях и описываютс я основные понятия, с ними связанные.. ..       Тэги:   Нажми для просмотра Разбор принципа работы диодного моста. Назначение конденсато ра и диодов в выпрямител е. Как всегда стар…       Тэги:   Нажми для просмотра Видео Урок: Как работает транзистор . Режимы работы транзистор а: ТТЛ логика / Усиление. Схема включения с…       Тэги:   Нажми для просмотра Купон на скидку 20/200$ на весь ассортимен т на Aliexpress, пока можно взять.В одном из блоков питания я …       Тэги:   Нажми для просмотра Объясняю для людей далёких от схемотехни ки,электро ехники. Поэтому не всегда правильно называю компоненты …       Тэги:   Нажми для просмотра Доступный трех фазный мост с Китая по нормальной цене. Покупал здесь Хотите получать доход…       Тэги:   Нажми для просмотра Всем привет, меня зовут Аня и я рада, что Вы зашли на мой. Я люблю снимать дружить, путешество вать и снимать…       Тэги:   Нажми для просмотра Поем все так как умеем и как позволяет оборудован ие подписывай тесь буду рад вашим просмотрам , лайкам, дизла…       Тэги:   Нажми для просмотра Роберт Рождествен ский — Человеку надо мало… Читает — Виктория Ларионова  …       Тэги:   Нажми для просмотра Всем привет ребята, сегодня мы проедемся по центру моего любимого и родного города, Санкт-Пете бург, а так…       Тэги: