Преобразование электроэнергии. Схемы выпрямления. Принцип действия и основные соотношения. Сложные нулевые схемы выпрямления. Теория работы мостовых схем выпрямления, страница 11

          На рис. 18, з построена кривая тока сетевой обмотки, которая свидетельствует об уравновешенности магнитной системы трансформатора. Действующее значение тока сетевой обмотки в этом случае равно

                            (64)

Штрих в обозначении действующего значения сетевого ока означает, что трансформатор принимается приведенным, т. е. к_т = 1. Если рассматривать реальный трансформатор, то при определении действующего значения тока сетевой обмотки следует учитывать реальный коэффициент трансформации.

Мощность вентильной (вторичной) обмотки трансформатора будет равна

                (65)

Мощность первичной (сетевой) обмотки преобразовательного трансформатора определится как

                (66)

Типовая мощность трансформатора без учета УР будет равна , а с учетом УР

 .                          (67)

В выражении (67) значение мощности УР  объясняется следующим. УР попадает под напряжение, равное разности фазных напряжений различных звезд (см. рис. 18, и). Это напряжение (пилообразной формы) имеет утроенную частоту (150 Гц) по сравнению с частотой питающего напряжения. Амплитуда этого напряжения равна , а ток, протекающий по ветви УР, равен , что и определяет значение .

В данной схеме процесс коммутации осуществляется внутри секции, представляющей собой трехпульсовый выпрямитель.

Ранее было получено выражение (46)

С учетом того, что секция коммутирует лишь половину тока нагрузки и принимая m = 3, выражение (46) примет вид

                                         (68)

или

                                            (69)

Для оценки качества электроэнергии, отдаваемой выпрямителем с данной схемой, рассмотрим выражение внешней характеристики (55), полученное ранее. Для этой схемы  А = 0,5, поэтому выражение (55) примет вид

.                                 (70)

          Внешние характеристики шестипульсовых нулевых схем выпрямления с УР и без УР приведены на рис. 20.

Рис. 20. Внешние характеристики шестипульсовых нулевых

выпрямителей с УР и без УР

Малый наклон характеристики (А = 0,5) – достоинство схемы, однако при токах нагрузки, близких к нулю (I_d < I_{d кр}) вследствие того, что УР не намагничен, схема переходит в режим простой нулевой. Для этой схемы кривая выпрямленного напряжения u_d огибает вторичные фазные напряжения и среднее значение выпрямленного напряжения U_d0 = 1,35 U₂, что обусловливает появление пика напряжения холостого хода во внешней характеристике. Это в свою очередь отрицательно сказывается на работе изоляции РУ 3,3 кВ, тяговой сети и электроподвижного состава. Одновременно с этим увеличивается на 151%  и  напряжение  на  вентильном  плече,  так  как U_VDmax = U_{2 лин}1=1  U_{2 ф}. При эксплуатации этой схемы на реальных тяговых подстанциях применялись устройства для подавления пика холостого хода – балластные сопротивления и утроители частоты. В 70-е годы прошлого столетия рассмотренная схема применялась на большинстве тяговых подстанций (97 %). В настоящее время 52 % выпрямителей имеют сложную шестипульсовую нулевую схему выпрямления параллельного типа. Особенность схемы – получение шестипульсового напряжения при удовлетворительном использовании трансформатора.

3.2. Сложная шестипульсовая схема выпрямления последовательного

 типа (схема Вологдина)

          Шестипульсовая схема выпрямления последовательного типа (рис. 21, а) предложена профессором В.П. Вологдиным в 1921 г. На нескольких тяговых подстанциях Западно-Сибирской железной дороги в 70-х годах прошлого столетия эта схема успешно эксплуатировалась.

          Схема включает две секции, собранные на двух обратных звездах, аналогичные предыдущей, рассмотренной в п. 3.1. Вентильные плечи схемы объединены в тройки, причем катод одной группы соединен с нулевым выводом другой. В результате две трехпульсовые секции соединяются последовательно и результирующее напряжение на нагрузке равно сумме мгновенных значений напряжений нечетной  и четной  секций. С учетом сдвига кривых этих напряжений на 2π/6 (как и в предыдущей схеме), результирующее напряжение имеет шесть пульсаций (рис. 21, б, в, г), а среднее значение его при холостом ходе равно