Трехфазный мост: Трехфазная мостовая схема (схема Ларионова) – сравнение с однофазным и схемы выпрямления тока — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Трехфазная мостовая схема (схема Ларионова)

Трехфазная мостовая схема (рис. 1.6, а) обладает наилучшим коэффициентом использования трансформатора по мощности, наименьшим обратным напряжением на диодах и высокой частотой пульсации (шестипульсная) выпрямленного напряжения, что, в некоторых случаях, позволяет использовать эту схему без фильтра. Схема применяется в широком диапазоне выпрямленных напряжений и мощностей.

Схема трехфазного мостового выпрямителя содержит выпрямительный мост из шести вентилей, в котором последовательно соединены две трехфазные группы. В нижней группе вентили соединены катодами (катодная группа), а в верхней – анодами (анодная группа). Нагрузка подключается между точками соединения катодов и анодов вентилей. Схема допускает соединение как первичных, так и вторичных обмоток трансформатора звездой или треугольником.

Диаграммы напряжений и токов, поясняющие работу идеализированного трехфазного мостового выпрямителя на активную нагрузку, представлены на рис. 1.6 (б, в).

Рис. 1.6. Трехфазная мостовая схема выпрямления (схема Ларионова) (а) и диаграммы напряжений и токов в ней при работе на активную нагрузку (б, в).

Каждая из двух групп выпрямителя повторяет работу трехфазного выпрямителя со средней точкой, поэтому при таком же значении напряжения вторичной обмотки трансформатора , как и в трехфазном выпрямителе со средней точкой, среднее выпрямленное напряжение

данного выпрямителя будет в два раза больше или наоборот, при том же значении

величина

будет в два раза меньше [2, 3]:

, ,

что сокращает число витков вторичных обмоток трансформатора и снижает требования к изоляции.

Максимальное обратное напряжение вентиля данной схемы, как и в трехфазной схеме со средней точкой, равно амплитуде линейного вторичного напряжения. Однако ввиду того, что при том же значении величинав данной схеме в два раза меньше, соотношение здесь получается более предпочтительным

В схеме трехфазного выпрямителя со средней точкой ток нагрузки создается под действием фазного напряжения вторичной обмотки трансформатора, а в мостовой схеме – под действием линейного напряжения. Ток нагрузки здесь протекает через два вентиля: один – с наиболее высоким потенциалом анода относительно нулевой точки трансформатора из катодной группы, другой – с наиболее низким потенциалом катода из анодной группы. Иными словами, в проводящем состоянии будут находиться те два накрест лежащих вентиля выпрямительного моста, между которыми действует в проводящем направлении наибольшее линейное напряжение.

За период напряжения питания происходит шесть переключений вентилей и схема работает в шесть тактов, в связи с чем ее часто называют

шестипульсной. Таким образом, выпрямленное напряжение имеет шестикратные пульсации, хотя угол проводимости каждого вентиля такой же, как в трехфазной схеме со средней точкой, т.е. 2π/3 (120º). Среднее значение тока вентиля соответственно составляет

. При этом интервал совместной работы двух вентилей равен π/3 (60º).

Постоянная составляющая во вторичном токе отсутствует, в связи с чем поток вынужденного подмагничивания магнитопровода трансформатора в мостовой схеме не создается.

На базе этой схемы возможно построение 12-ти и 24-х пульсных схем выпрямления, которые используют последовательное и параллельное соединение схем при различном сочетании соединений («звезда» или «треугольник») вторичных обмоток трансформатора.

Коэффициент использования трансформатора для различных схем выпрямления при активной нагрузке

Аналогично рассмотренной схеме со средней точкой могут быть определены габаритная мощность и коэффициент использования трансформатора по мощности для любых схем выпрямления при чисто активной нагрузке [2, 3]:

Таблица 1.1.

Схема

К_

0,33

0,675

0,813

0,746

0,952

S_габ/ P_d

3,1

1,48

1,23

1,34

1,05

Трехфазная мостовая схема (схема Ларионова)

Каждая из двух групп выпрямителя повторяет работу трехфазного выпрямителя со средней точкой, поэтому при таком же значении напряжения вторичной обмотки трансформатора

, как и в трехфазном выпрямителе со средней точкой, среднее выпрямленное напряжение

данного выпрямителя будет в два раза больше или наоборот, при том же значении

величина

будет в два раза меньше [2, 3]:

что сокращает число витков вторичных обмоток трансформатора и снижает требования к изоляции.

За период напряжения питания происходит шесть переключений вентилей и схема работает в шесть тактов, в связи с чем ее часто называют шестипульсной. Таким образом, выпрямленное напряжение имеет шестикратные пульсации, хотя угол проводимости каждого вентиля такой же, как в трехфазной схеме со средней точкой, т.е. 2π/3 (120º). Среднее значение тока вентиля соответственно составляет . При этом интервал совместной работы двух вентилей равен π/3 (60º).

Кривая тока вторичной обмотки трансформатора определяется токами двух вентилей, подключенных к данной фазе. Один из вентилей входит в анодную группу, а другой – в катодную. Вторичный ток является переменным с паузой между импульсами длительностью π/3 (60º), когда оба вентиля данной фазы закрыты. Постоянная составляющая во вторичном токе отсутствует, в связи с чем поток вынужденного подмагничивания магнитопровода трансформатора в мостовой схеме не создается.

Коэффициент использования трансформатора для различных схем выпрямления при активной нагрузке

Таблица 1.1.

Схема

К_

0,33

0,675

0,813

0,746

0,952

S_габ/ P_d

3,1

1,48

1,23

1,34

1,05

Схемы трёхфазных (многофазных) выпрямителей | Volt-info

Описание

Трёхфазную (многофазную) систему напряжений можно представить как три однофазных источника переменного напряжения, электрически соединённые между собой одним из выводов. Точка соединения является общим, нулевым выводом. На диаграммах будем изображать напряжения выводов разных фаз относительно общего. Диаграмма изменения напряжения одной фазы во времени представлена на рисунке 1 а). В симметричных многофазных системах однотипные изменения напряжений чередующихся фаз сдвинуты во времени на одинаковый интервал. Этот интервал определяет угол сдвига фаз. В трёхфазной системе он равен 120 градусам. Диаграмма трёхфазной системы напряжений представлена на рисунке 1 б).

Рисунок 1. Диаграммы напряжений одной фазы (а) и трёхфазной системы (б).

По аналогии с однофазными, схемы многофазных выпрямителей делятся на два типа: однополупериодные (рис. 2 и 3) и двухполупериодные (рис. 5 и 6). В однополупериодных схемах при выпрямлении полезное действие на нагрузку оказывает только один полупериод напряжения каждой фазы, и, поскольку фазы распределены по времени и перекрывают друг друга, КПД такого выпрямителя будет незначительно ниже двухполупериодного, но будут заметны пульсации, обусловленные формой кривой напряжения. При использовании двухполупериодной схемы, пульсации выпрямленного напряжения будут заметно меньше.

Однополупериодный многофазный выпрямитель

Принцип работы многофазного однополупериодного выпрямителя (см. схему на рис. 2 и 3) абсолютно идентичен однофазному (см. статью Элементарный выпрямитель на одном диоде). Особенность заключается в том, что рабочие (выпрямленные) полупериоды напряжений накладываются друг на друга с фазным сдвигом по времени (перекрываются) (см. диаграммы на рис. 4 и 7). При этом полученное постоянное напряжение имеет тем меньшие пульсации, чем больше фаз участвует в процессе работы. Наиболее часто применяются трёхфазные источники многофазной системы напряжения, поэтому обычно число фаз не превышает трёх. В схеме однополупериодного трёхфазного выпрямителя, рисунок 2, за время периода полезную работу производят только три рабочих полупериода напряжения. При этом пульсации выпрямленного напряжения будут иметь вид, показанный на рисунке 4 толстой чёрной кривой.

Рисунок 2. Схема трёхфазного однополупериодного выпрямителя.

При увеличении числа фаз, схема усложняется незначительно – просто добавляется диод для каждой дополнительной фазы (рисунок 3). Увеличение числа фаз не имеет значимого практического смысла и в нашем случае может позволить лишь несколько снизить пульсации напряжения на выходе выпрямителя. Например, если увеличить число фаз в два раза (до 6), то пульсации напряжения на выходе будут несколько снижены, а диаграмма напряжений будет напоминать рисунок 7. Но это не имеет практического значения, поскольку того же эффекта можно добиться просто применив схему двухполупериодного выпрямителя, показанного на рисунке 5.

Рисунок 3. Схема многофазного однополупериодного выпрямителя.

Рисунок 4. Пульсации выпрямленного напряжения однополупериодным трёхфазным выпрямителем.

Трёхфазный двухполупериодный выпрямитель

фактически является модификацией своего однофазного предшественника. При увеличении количества фаз, с каждой последующей фазой в схему будет добавляться два полуплеча диодного моста в виде двух диодов (рисунок 6).

Рисунок 5. Схема трёхфазного двухполупериодного выпрямителя.

Рисунок 6. Схема многофазного двухполупериодного выпрямителя.

При работе двухполупериодного трёхфазного выпрямителя в работе участвуют 6 рабочих полупериодов напряжения. На выходе такого выпрямителя напряжение имеет несколько меньшие пульсации (рис. 7), чем однополупериодного.

Рисунок 7. Пульсации выпрямленного напряжения двухполупериодным трёхфазным выпрямителем.

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

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

$0,13/0,95=0,14 (14%)\!$ 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.

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:

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

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

↑ http://www.yanviktor.ru/elektrotexnika/6_el_pribory/2.jpg Трёхфазная схема с выводом нуля трансформатора (предложена в 1901 году В.Ф.Миткевичем)
↑ http://www.yanviktor.ru/elektrotexnika/6_el_pribory/2.jpg Трёхфазная мостовая схема (предложена в 1924 году А.Н.Ларионовым, применяется и без трансформатора)
↑ http://www.yanviktor.ru/elektrotexnika/6_el_pribory/18.jpg Таблица 18. Трёхфазный ртутный выпрямитель
↑ 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

ТРЕХФАЗНЫЙ МОСТОВОЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ

Такие УВ наиболее широко распространены в области средних и больших мощностей, что связано с их высокими энергетическими и эксплуатационными характеристиками. Вентили схемы (рис. 4) образуют две группы: катодную (VD1, VD3, VD5) и анодную, и нагрузка оказывается подключенной к двум фазам вторичной обмотки трансформатора. Можно также считать, что нагрузка получает питание от двух последовательно включенных нулевых трехфазных схем выпрямления.

Особенностью схемы управления таким УВ является то, что она должна обеспечивать подачу сигналов управления при включении схемы, а также в некоторых других случаях — одновременно на два тиристора из разных групп. Приработа УВ на активную и индуктивную нагрузку одинакова

и полностью совпадает с режимом неуправляемого выпрямителя; при имеют место различия.

На рис. 5 показаны диаграммы работы трехфазного мостового УВ на активную нагрузку при. Как видно из диаграмм, при

кривыенепрерывны (уголотсчитывается от точки пересечения

фазных напряжений). По мере увеличениязначения уменьшаются по закону

где

Рис. 4. Трехфазный мостовой УВ

Рис. 5. Диаграммы работы трехфазного мостового УВ на активную нагрузку

при различных углах регулирования

Уголявляется критическим и при дальнейшем его увеличении в

кривыхипоявляются паузы, т. е. наступает режим работы УВ с прерывистым выпрямленным током (при активной нагрузке!). Для обеспечения этого режима на управляющие электроды тиристоров следует подавать либо сдвоенные импульсы с интервалом, либо удлиненные шириной не менее(показано на диаграмме для). Например, для

того чтобы открыть тиристор VD1 в моменти обеспечить цепь тока, необходимо подать такой же сигнал на VD6. После того как разность мгновенных напряженийстанет равной нулю, оба тиристора

закроются, а в момент времени t₃ должен вступить в работу VD2, который откроется только при наличии повторного управляющего сигнала на VD1 или при длительности его более

Для режима прерывистых токов

При работе трехфазного мостового УВ на индуктивную нагрузку режим работы существенно изменяется (рис. 6). Так, ток в нагрузке остается (при данном) неизменным, каждый тиристор работает 1/3 периода, но переход тока с одного тиристора на другой происходит не в момент равенства фазных напряжений, а со сдвигом на угол а.Токи во вторичных, a следовательно, и в первичных обмотках представляют собой прямоугольные импульсы длительностью 1/3 периода одного и столько же другого направления. Сигналы управления подаются на тиристоры в соответствии с графиком 6, б, но при запуске схемы необходимо выполнить условие одновременной подачи сигнала на оба тиристора. С увеличением уменьшаются средние значенияно припереходс кривой

одного линейного напряжения на кривую другого происходит в пределах положительной полярности участков этих линейных напряжений, поэтому кривыеи его среднее значение одинаковы при активной и индуктивной нагрузках.

Рис. 6. Диаграмма работы трехфазного мостового УВ на индуктивную нагрузку.

При в кривой(на рис. 7, показаны кривые линейных напряжений, так как именно они формируют напряжение на нагрузке) появляются участки с отрицательным напряжением, происходит более интенсивное снижениеПриэти площадки равны между собой и

. Поэтому для индуктивной нагрузки, а регулировочная характеристика трехфазной мостовой схемы имеет вид, показанный на рис. 8 (кривая а).

Рис. 7. Диаграммы работы трехфазного мостового УВ при различных углах

регулирования

Рис. 8. Регулировочные характеристики трехфазного УВ

На диаграмме (рис. 6, г) показан график изменения прямого и обратного напряжения на одном из вентилей. Эти напряжения не могут превышать, т.е. определяются линейным напряжением вторичной

обмотки трансформатора. Следует отметить, что в принципе данная схема может применяться без специального трансформатора, получая питание непосредственно от сети.

При работа схемы возможна, но уже в инверторном режиме,

когда происходит преобразование энергии источника постоянного тока,

Диодный мост схема, принцип работы

В подавляющем большинстве блоков питания для выпрямления переменного электрического тока используются диодные мосты. Рассмотрим диодный мост, схема включает в себя только 4 диода. На принципиальной схеме, диодный мост обозначают как квадрат повернутый на 45 градусов в центре квадрата на одной из диагоналей чертят диод, катод ближе к положительному выходу моста, анод ближе к отрицательному выходу моста. Оставшиеся две вершины квадрата являются входами переменного напряжения.

Рисуя схему моста достаточно помнить, что от каждого входа приходят к «+» выходу два диода, прием анод подключается на вход, а катод на выход. Тоже и с отрицательным выходом, только к выходу подключаются аноды диодов.

Принцип работы диодного моста

Представим, что на вход диодного моста подается переменное напряжение и в текущий момент на верхнем по рисунку входе присутствует положительный потенциал, то диоды VD2 и VD3 откроются так как к к ним приложено положительное напряжение (на рисунке путь тока показан линией красного цвета), а VD1 и VD4 будут заперты обратным напряжением. При обратной полярности входного напряжения ток потечет от нижнего входа через VD4, нагрузку и VD1 (на рисунке путь тока показан синим цветом), а VD2 и VD3 будут заперты обратным напряжением.

Получается положительный выход будет соединен с тем входом диодного моста, на котором в данный момент присутствует положительный потенциал, а отрицательный выход с тем входом на котором отрицательный потенциал.

Трехфазный диодный мост схема

Рассмотренный нами диодный мост используется для однофазного выпрямления, его и называют однофазным мостом. Для выпрямления переменного электрического тока в трехфазных сетях используют трехфазный диодный мост.

Он состоит из 6 диодов, по паре диодов на каждую фазу. В данной схеме, ток протекает от фазы с наибольшим потенциалом, через нагрузку к фазе с наименьшем потенциалом. Оставшаяся фаза ни к чему не подключена. Если в однофазном мосте проводили ток два диода из четырех, то тут тоже проводят ток 2 диода, а 4 при этом заперты.

Диодный мосты выпускаются как законченные компоненты, но если нет в наличии такой детальки, то можно использовать 4 отдельных диода включенных по схеме диодного моста.

Для плат с поверхностным монтажом удобно использовать сдвоенные диоды. Например из двух диодных сборок BAT54S или BAV99 получается полноценный диодный мост.

Зачастую использование двух сборок из двух диодов оказывается дешевле, чем использование диодного моста из четырех диодов в одном корпусе или четырех диодов по отдельности.

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 ?

K_cz	Q			K_пр	К_u	K_I
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.