Преобразование электроэнергии. Схемы выпрямления. Принцип действия и основные соотношения. Сложные нулевые схемы выпрямления. Теория работы мостовых схем выпрямления, страница 13

Для определения среднего значения выпрямленного напряжения воспользуемся уже известной методикой. Рассматривая первую пульсацию выпрямленного напряжения на интервале повторяемости I (рис. 23, г), можем записать

,                          (78)

или U₂ = 1,11 U_d0.

          Условия работы вентилей в этой схеме определяются следующими значениями токов:

          – максимальное значение тока вентильного плеча I_{VD max} = I_d;

          – среднее значение тока вентильного плеча I_{VD ср} = I_d / 2.

          По значению I_VD1ср можно определить число параллельно включенных вентилей в вентильном плече.

          Условия работы вентилей в этой схеме также определяются значением максимального обратного напряжения на вентильном плече. Кривая обратного напряжения на вентильном плече в этой схеме представлена на рис. 23, д. Максимальное значение обратного напряжения определяется его амплитудой:

U_{VD max} = =  = 1,57 U_d0.                             (79)

По значению U_{VD max} можно определить число последовательно включенных вентилей в вентильном плече.

Условия работы трансформатора в этой схеме.

По закону Кирхгофа составим уравнение:

i₂ + i_VD4 – i_VD1 = 0,                                                   (80)

откуда

 i₂ = i_VD1 – i_VD4.                                                     (81)

          Кривая тока вентильной обмотки трансформатора в этой схеме, построенная по выражению (81), приведена на рис. 23, е.

          Действующее значение тока вентильной обмотки трансформатора равно:

.                                                              (82)

Так как за период питающего напряжения вентильная обмотка трансформатора обтекается током дважды за период, то мостовая схема получила название двухтактной.

Для определения тока сетевой обмотки используем положение, что сумма ампер-витков по замкнутому контуру в трансформаторе должна быть равна нулю:

i₁w₁ + i₂w₂ = 0,                                                  (83)

откуда

.                                            (84)

На рис. 23, ж приведена кривая тока сетевой обмотки трансформатора, построенная по выражению (84) в предположении, что он приведенный (=1).

Мощность вентильной обмотки трансформатора в этой схеме равна:

.                                (85)

Мощность сетевой обмотки трансформатора в этой схеме равна:

.                          (86)

Типовая мощность трансформатора равна:

.                                              (87)

Для сравнения в однофазной нулевой схеме выпрямления , что свидетельствует о преимуществе мостовой схемы выпрямления.

Поэтому в силовых цепях электровозов переменного тока (ВЛ 80^Р, ВЛ180^С, ВЛ 80^Т, ВЛ 85, ВЛ 65 и др.) применяют только однофазную мостовую схему выпрямления.

4.2. Простая шестипульсовая мостовая схема выпрямления

 (схема Ларионова)

Простая шестипульсовая мостовая схема выпрямления предложена профессором Ларионовым в 1923 г. Схема не предъявляет каких-либо требований к способу соединения обмоток трансформатора. Возможно любое сочетание схем соединения обмоток – как звезды, так и треугольника. Если вторичные обмотки соединены по схеме звезды – схема называется разомкнутого типа, если они соединены по схеме треугольника – замкнутого типа. Очень важно, что преобразовательный трансформатор достаточно прост по конструктивному исполнению и имеет m₁ = m₂ = 3. Вентили в схеме объединены в две группы: катодную и анодную, которые в свою очередь образуют простой шестипульсовый мост.

4.2.1. Простая шестипульсовая мостовая схема выпрямления

 разомкнутого типа

Простая шестипульсовая мостовая схема выпрямления разомкнутого типа приведена на рис. 24, а. Как сетевая, так и вентильная обмотки соединены по схеме звезды.

Как уже было выше отмечено, вентили в полупроводниковом мосте соединены в две группы: катодную и анодную. В каждый конкретный момент времени среди вентилей катодной группы (VD1, VD3, VD5) открыт вентиль с максимальным потенциалом на аноде. Порядок открытия этих вентилей показан на рис. 24, б, в. Эти вентили, как электрические ключи, подают в точку К (общий катод моста) потенциалы соответствующих фаз вторичной обмотки (а, b, c). Кривая, определяющая уровень потенциала в точке К, огибает максимальные положительные полуволны синусоид вторичных фазных напряжений (кривая К на рис. 24, б).