Дослідження властивостей і характеристик випрямних пристроїв та згладжувальних фільтрів, страница 2

          Аналіз роботи схеми показує, що в будь-який момент працює тільки одна фаза – та, у якої напруга найбільша, причому кожна фаза працює протягом періоду лише один раз і тривалість її роботи становить третину періоду. Отже, випрямлена напруга має форму кривої, яка є обвідною кривих ерс всіх фаз (див. рисунок 2.1). З точки зору перетворення Фур’є випрямлена напруга – це періодична послідовність вершин синусоїдальних імпульсів, тривалістю 2π/3, що дозволяє визначити постійну складову випрямленої напруги:

        (3.13)

де U_2m і U₂ – відповідно амплітудне і ефективне значення фазної напруги на вторинній обмотці трансформатора.

          Крім наведеної величини постійної складової випрямленої напруги (3.13), зазначимо також і інші важливі показники однопівперіодної трифазної схеми: частота пульсацій випрямленої напруги становить

;                                                (3.14)

 коефіцієнт пульсацій К_П = 0,25; максимальна величина зворотної напруги на кожному діоді дорівнює лінійній напрузі трифазної мережі на вторинній обмотці трансформатора

U_зв = U_Л.                                                    (3.15)

 Струм вторинної обмотки фази трансформатора тече тільки в одному напрямку, підмагнічуючи магнітопровід.

          Однопівперіодна трифазна схема забезпечує рівномірне навантаження на трифазну мережу і застосовується для випрямлення середніх потужностей (1– 50 кВт) та не дуже високих напруг (до 5–7 кВ). Ця схема часто використовується у випрямлячах для зарядки акумуляторів, оскільки в цьому випадку хороше згладжування пульсацій не є обов’язковим.

Мостова трифазна схема випрямлення (схема Ларіонова) наведена на рисунку 2.5. Діоди VD1, VD3, VD5 складають анодну групу, а діоди VD2, VD4 іVD6 – катодну групу. Поруч зі схемою випрямляча наведені можливі види навантажень.

Рисунок 3.5 – Мостова трифазна схема випрямлення

Аналіз роботи наведеної схеми показує, що протягом одного періоду змінної вхідної напруги працює шість різних комбінацій діодів і це створює таку ж кількість імпульсів у випрямленій напрузі. Це не може не відбитися на основних параметрах випрямляча.

Отже, частота пульсацій випрямленої напруги становить

;                                             (3.16)

величина постійної складової випрямленої напруги

;                                    (3.17)

коефіцієнт пульсацій К_П = 0,057; максимальна зворотна напруга на закритому вентилі дорівнює амплітуді лінійної напруги на вторинній обмотці

U_зв = U_Л.                                                     (3.18)

              Мостова схема має суттєві переваги порівняно з однопівперіодною (крім відображених в аналітичному вигляді (3.16) і (3.17)), а саме: розрахункова потужність трансформатора всього на 5% перевищує потужність випрямленого струму, тоді як в однопівперіодній схемі – на 35%, відсутнє підмагнічування магнітопроводу трансформатора.

          Для зменшення пульсацій випрямленої напруги паралельно навантаженню вмикають конденсатор великої ємності. В цьому випадку протягом певного часу імпульси струму заряджають конденсатор, а протягом решти часу – ємність віддає у зовнішнє коло енергію. Напруга на конденсаторі U_C  при його заряді від джерела U змінюється за законом:

                                          (3.19)

де  - внутрішній опір випрямляча; R_D – опір діода в прямому напрямку; r₁ і r₂ – опори первинної і вторинної обмоток силового трансформатора;  - коефіцієнт трансформації.

          Розряд конденсатора відбувається за законом:

                                                 (3.20)

де  - зворотний опір діода.