Однополупериодная схема выпрямления

Первичную обмотку трансформатора T_p в зависимости от напряжения сети соединяют звездой или треугольником, а вторичную для получения нулевой точки 0 – всегда звездой.

Начало вторичных обмоток a, b и c соединяют с анодами диодов VD1, VD2 и VD3. Нагрузка R включается между общей точкой K катодов диодов и нулевой точкой вторичной обмотки трансформатора 0. На рисунке б представлены кривые фазных напряжений U_ф1, U_ф2, U_ф3 которые имеют одинаковую частоту и амплитуду, но сдвинуты относительно друг друга на угол 120°.

В промежуток времени t₁-t₂ (т. е. в течение 1/3 периода) диод VD1 находится под наибольшим положительным напряжением. Это значит, что точка a имеет положительный потенциал относительно точки 0. Поэтому ток проходит от точки a через диод VD1 и резистор R к точке 0.

В промежутке времени t₂-t₃ наибольшее положительное напряжение возникает на второй обмотке (фазе) трансформатора, и ток проходит от точки b через диод VD2 , и резистор R к точке 0. В промежутке времени t₃-t₄ ток будет проходить от точки c через диод VD3 и R к точке 0.

Таким образом, диоды VD1, VD2 и VD3 работают поочередно, каждый в течение 1/3 периода, а их токи через нагрузку R проходят всегда в одном направлении – от точки K к нулевой точке 0. Следовательно, точка K является положительным полюсом для нагрузки, а точка O – отрицательным полюсом.

На рисунке в представлены кривые выпрямленного тока i₀ и напряжения U₀=i₀R, из которых видно, что по каждой вторичной обмотке ток проходит только в течение положительного полупериода. Постоянная составляющая этого тока вызывает вынужденное намагничивание сердечника и связанное с этим увеличение тока в первичных обмотках трансформатора. Так как напряжение на нагрузке достигает максимального значения 3 раза за один период, то частота основной гармоники в этой схеме в 3 раза больше частоты напряжения в сети: f₁=3f=150Гц. Данная схема имеет коэффициент пульсации K_П=0,25.

По сравнению с ранее рассмотренными схемами выпрямления однофазного переменного тока, трехфазная однополупериодная схема имеет меньший коэффициент пульсации и более высокую частоту пульсации выпрямленного напряжения. В результате этого уменьшаются размеры и масса сглаживающего фильтра, обеспечивается лучшее использование обмоток трансформатора по сравнению с однофазной однополупериодной схемой и схемой со средней точкой, равномерно нагружается сеть трехфазного переменного тока.

Основным недостатком трехфазной однополупериодной схемы является вынужденное намагничивание сердечника трансформатора

и связанное с этим увеличение тока первичной обмотки.

Мостовая схема

Схема состоит из трехфазного трансформатора, первичные и вторичные обмотки которого можно соединять звездой и треугольником, и шести диодов. Катоды диодов VD1, VD2 и VD3 соединяются в общую точку K , которая является положительным полюсом выпрямительного устройства. Общая точка анодов A диодов VD4, VD5 и VD6 является отрицательным полюсом выпрямительного устройства.

На рисунке б представлены кривые фазных напряжений вторичных обмоток трансформатора: U_ф1=φ_a- φ₀, U_ф2=φ_b- φ₀, U_ф3=φ_c- φ₀. Если потенциал нулевой точки обмоток принять равным нулю, то эти кривые будут изображать потенциалы точек a, b, c: U_ф1=φ_a, U_ф2=φ_b, U_ф3=φ_c

В течение времени t₁-t₂ равного 1/6 периода T , наибольшим положительным потенциалом обладает точка a, наибольшим отрицательным потенциалом – точка b. Поэтому ток в цепи проходит от точки а через диод VD1, сопротивление нагрузки R и диод VD5 к точке b.

В течение времени t₂-t₃, наибольшим положительным потенциалом по-прежнему обладает точка а, наибольшим отрицательным потенциалом – точка с. Поэтому ток проводят диоды VD1 и VD6. Рассуждая аналогично, можно убедиться в том, что за каждую 1/6 периода через нагрузку будет проходить ток в одном направлении – от общей точки катодов диодов VD1, VD2 и VD3 к анодной точке VD4, VD5 и VD6. Кривые выпрямленного тока i₀ и напряжения U₀=i₀R представлены на рис. в. Под каждым импульсом выпрямленного тока указаны номера одновременно работающих диодов.

По вторичным обмоткам трансформатора токи проходят как в положительную, так и в отрицательную часть периода. В результате отсутствует вынужденное намагничивание сердечника трансформатора. Выпрямленный ток в трехфазной мостовой схеме достигает максимума 6 раз за период. Следовательно, частота основной гармоники выпрямленного напряжения в 6 раз больше частоты сетевого напряжения, т. е. f₁=6f=300Гц . Данная схема имеет коэффициент пульсации K_П=0,057.

Трехфазная мостовая схема имеет следующие преимущества перед трехфазной однополупериодной схемой:

- лучшее использование обмоток трансформатора и отсутствие вынужденного намагничивания сердечника, благодаря чему достигается значительное уменьшение размеров и массы трансформатора;

- меньшая величина и более высокая частота пульсаций выпрямленного напряжения, что позволяет значительно уменьшить размеры, массу и стоимость сглаживающего фильтра.

Основным недостатком схемы является:

- необходимость применения шести диодов вместо трех. Кроме того, последовательное включение двух работающих диодов (особенно высокоомных) приводит к уменьшению напряжения с увеличением тока нагрузки. Поэтому в трехфазной мостовой схеме обычно используют полупроводниковые диоды, обладающие небольшим внутренним сопротивлением.

Поиск по сайту: