Преобразование электроэнергии. Схемы выпрямления. Принцип действия и основные соотношения. Сложные нулевые схемы выпрямления. Теория работы мостовых схем выпрямления, страница 12

        (71)

Рис. 21. Шестипульсовая сложная нулевая схема выпрямления

последовательного типа (схема Вологдина) и временные диаграммы

электромагнитных процессов в ней

Так как напряжение вторичной обмотки в этой схеме, то в фазе вторичной обмотки тягового трансформатора число витков вдвое меньше, чем в предыдущей схеме. На меньшее напряжение выполняется и междуфазная изоляция и легче условия работы вентилей по напряжению. Обратное напряжение на вентильном плече равно линейному, но с учетом выражения (71)

                            (72)

то есть вдвое меньше, чем в схеме параллельного типа (рис. 21, е).

          Поскольку секции соединены последовательно, то каждая из них нагружена и коммутирует полный ток , поэтому в соответствии с рис. 21, д, ж

                                                    (73)

          Токи вторичной и сетевой обмотки преобразовательного трансформатора в соответствии с рис. 21, з, и, равны

                                          (74)

Мощность вторичной обмотки  в этой схеме равна

                                                          (75)

мощность первичной (сетевой) обмотки 

                                          (76)

а типовая мощность трансформатора

                                                     (77)

Мощности трансформатора S₁ и S₂ равны мощностям трансформатора в схеме параллельного типа, что свидетельствует о прежнем использовании активных материалов трансформатора. Преимущество схемы выражается лишь в отсутствии уравнительного реактора и, как следствие, в отсутствии пика напряжения холостого хода. Внешняя характеристика схемы имеет такой же наклон (А = 0,5), как и в схеме параллельного типа.

4. Теория работы мостовых схем выпрямления

4.1. Однофазная мостовая схема выпрямления

Однофазная мостовая схема выпрямления приведена на рис. 22.

Рис. 22. Однофазная мостовая схема выпрямления

Схема предложена в 1897 г. Грэцом, а также Поллаком.

На электровозах и электропоездах переменного тока однофазная мостовая схема выпрямления применяется в силовых цепях. В цепях питания обмоток возбуждения тяговых двигателей, вспомогательных цепях и цепях управления применяются однофазные нулевые и мостовые схемы выпрямления, а так же трехфазные нулевые и мостовые выпрямители.

Вентильные блоки при мостовых схемах выпрямления состоят из двух коммутационных групп: катодной и анодной. Приемник электрической энергии включается между общим катодом К и общим анодом А (рис. 22). К каждому выводу вторичной обмотки трансформатора подключено по два вентиля, один из анодной, второй – из катодной групп.

Временные диаграммы электромагнитных процессов в однофазной мостовой схеме выпрямления приведены на рис. 23. 

Для облегчения понимания сути электромагнитных процессов в этой схеме примем потенциал вывода вентильной обмотки b равным 0. Тогда потенциал вывода вентильной обмотки а будет изменяться по синусоидальному закону (рис. 23, а).

          Рис. 23. Временные диаграммы электромагнитных процессов

в однофазной мостовой схеме выпрямления

За период питающего напряжения (Т = 2π) при работе этой схемы возможны два интервала повторяемости:

– интервал I (0 ≤ ωt ≤ π), на котором u_a > u_b;

– интервал II (π ≤ ωt ≤ 2π), на котором  u_b > u_a.

На интервале повторяемости I открыты вентили VD1 и VD2, так как потенциалы на их анодах выше, чем потенциалы на их катодах. Вентили VD3 и VD4 закрыты, так как потенциалы на их катодах выше, чем потенциалы на их анодах. На интервале повторяемости II по тем же причинам открыты вентили VD3 и VD4 и закрыты вентили VD1 и VD2 (рис. 23, б, в).

На интервале повторяемости I , а напряжение на выходе преобразователя равно разности потенциалов между общим катодом и общим анодом схемы выпрямления u_d = u_K – u_A = u_a – u_b = u_ab (рис. 23, г). На интервале повторяемости II , а напряжение на выходе преобразователя также равно разности потенциалов между общим катодом и общим анодом схемы выпрямления u_d = u_K – u_A = u_b – u_a = u_ba (рис. 23, г).

Таким образом, имея одну фазу вторичного напряжения, схема имеет две пульсации в кривой выпрямленного напряжения (m₂ = 1, m = 2!).