Исследование трехфазных выпрямителей: Методические указания к выполнению лабораторной работы № 2, страница 2

В мощных выпрямителях большое влияние на работу оказывают индуктивности рассеяния обмоток трансформатора L_s, что вызывает необходимость проведения анализа влияния L_s на работу выпрямителя с индуктивным характером нагрузки.

Если L_s = 0, то процесс коммутации фаз происходит мгновенно в момент равенства фазных ЭДС (см. рис. 2.2). При конечном значении L_s процесс коммутации происходит в течение некоторого промежутка времени γ_X(угол перекрытия фаз). За счет возникающих в них ЭДС самоиндукции, ток в работающей фазе не может мгновенно упасть до нуля, а ток вступающей в работу фазы не может возрасти мгновенно от нуля до I₀. В результате в течение γ_Xбудут одновременно открыты два диода (рис. 2.3), сумма мгновенных значений токов которых равна i_v1 + i_v2 = I₀, а выпрямленное напряжение uв (рис. 2.3) определяется полусуммой фазных ЭДС  uв = (e_a + e_b)/2. По окончании процесса коммутации вся нагрузка переходит на следующую фазу, а выпрямленное напряжение скачком принимает значение фазной ЭДС (см. рис. 2.3). Сравнение временных диаграмм u_в(ωt) с учетом индуктивности рассеяния L_s и при L_s = 0 показывает, что постоянная составляющая выпрямленного напряжения U₀ уменьшается на величину ΔU_0х , определяемую площадью криволинейных треугольников, ограниченных фазными ЭДС, и напряжением uв на интервале γ_X(см. рис. 2.3):

         _γX

∆U_0x = m/2π  ∫ (e₂ – uв) dωt = m fc L_sI₀.

                                                                                                             ⁰

Угол перекрытия фаз тем больше, чем больше выпрямленный ток I₀, индуктивность рассеяния L_s и число фаз m: cos γ_X= 1 – m₂ ω_c L_s I₀ / πU₀ , поэтому, влияние L_s проявляется в первую очередь в многофазных мощных (сильноточных) выпрямителях.

В общем случае на ход внешней характеристики выпрямителя влияют не только индуктивности рассеяния, но и резистивные сопротивления обмоток трансформатора rт , сопротивления диодов r_v и дросселя фильтра rф :

U₀ = U₀Х – ΔU_0x – ΔU_0R.

Свободной от основных недостатков рассмотренной однотактной трехфазной схемы является двухтактная трехфазная схема (см. рис. 2.1, б), содержащая последовательно соединенные две группы вентилей: анодную (V1, V2, V3) и катодную (V4, V5, V6). При одинаковых значениях напряжений вторичных обмоток трансформатора, постоянная составляющая напряжения на нагрузке в двухтактном трехфазном выпрямителе будет в 2 раза больше, чем в однотактном.

В двухтактном выпрямителе одновременно открыты два диода: один из катодной группы – c наиболее высоким потенциалом анода, другой из анодной группы – с наиболее низким потенциалом катода. Поэтому в двухтактной схеме выпрямляется не фазное напряжение U₂ф , как в однотактной схеме, а линейное U₂л , и в каждый момент времени ток будет протекать по тем фазным обмоткам, между которыми будет наибольшее линейное напряжение. Выпрямленное напряжение имеет частоту пульсаций в 6 раз больше, чем частота сети, а коэффициент пульсации существенно снижается до kп ≈ 0,057. Максимальное значение обратного напряжения, как и во всех схемах выпрямления, определяется линейным напряжением E_mл, а по отношению к постоянной составляющей U₀ равно Uобр _m = 1,05 U₀. Так как схема выпрямителя двухтактная, то по каждой вторичной обмотке трансформатора протекают за период два одинаковых импульса тока в противоположных направлениях и постоянная составляющая в этих токах отсутствует. Следовательно, в рассматриваемой схеме устранен существенный недостаток однотактной схемы – явление вынужденного намагничивания сердечника трансформатора. Расчетные мощности обмоток трансформатора одинаковы: P_I = P_II = Pгаб (P_I = m₁U₁I₁ , P_II = m₂U₂I₂ ) и лишь незначительно превышают P₀, коэффициент   пульсаций   выпрямленного   напряжения   уменьшается   практически  в 4 раза, а частота пульсаций возрастает в 2 раза, что упрощает построение фильтра и определяет широкое использование схемы.