Трехфазные цепи. Многофазные цепи. Симметричные и несимметричные режимы трёхфазных цепей. Метод симметричных составляющих, страница 3

Начнём с выпрямления однофазного напряжения. Этот случай мы уже рассматривали в разделе нелинейных цепей. Вспомним некоторые результаты. Схема и типичная форма напряжения на нагрузке изображены на рис. 6.7. Напряжение генератора меняется по гармоническому закону . Примем, для простоты,  (нормируем напряжение), а прямое сопротивление диодов равным нулю. Тогда: среднее значение или постоянная составляющая напряжения на нагрузке . Пульсации очень большие (). Частота пульсаций в два раза больше частоты сети и составляет 100 Гц. Число локальных максимумов напряжения  на периоде сетевой частоты T, .

В бытовой низковольтной аппаратуре, которая питается от однофазной сети, качество выпрямления улучшается за счёт конденсатора большой ёмкости (до тысяч микрофарад), включённого параллельно нагрузке. Цепь конденсатора и форма напряжения при наличии конденсатора указаны на рис. 6.7 пунктиром. При этом  диоды открываются лишь на короткое время, пока напряжение генератора превышает напряжение на нагрузке.

В энергетических установках большой мощности конденсаторы не используются. На самом деле они всегда есть (ёмкость системы и нагрузки), и не маленькие, но для поддержания напряжения они не годятся.

Теперь рассмотрим два гармонических напряжения  и  одинаковой амплитуды , но сдвинутые по фазе на угол  (часть четырёхфазной системы). На рис. 6.8б изображены модули этих напряжений пунктиром, а напряжение на нагрузке, сплошной линией. На этом же рисунке приведена схема двухполупериодного выпрямления многофазных напряжений. Её часто называют схемой Ларионова. Схема приведена сразу в трёхфазном варианте (для двух генераторов цепь третьего разомкнута). В определённый момент времени работает только тот генератор, модуль напряжения на котором больше. Соответствующая цепочка диодов открывается тогда, когда модуль напряжения какого-то генератора становится больше, чем напряжение на нагрузке за счёт других генераторов. Теперь число локальных максимумов на периоде сети . Минимальное напряжение на нагрузке . Пульсации  стали значительно меньше, а среднее значение  возросло почти до уровня  0,9. Относительная величина пульсаций составляет 33%. Это ещё плохое качество выпрямления.

Переход к полной четырёхфазной системе напряжений не улучшит качество выпрямления, так как число локальных максимумов не изменится (добавляется ещё два напряжения, противофазных к существующим).

Трёхфазная система даёт уже шесть локальных максимумов на периоде сети. Среднее значение становится ещё больше, а пульсации меньше. Качество выпрямления улучшается. Основная закономерность уже ясна. Чем больше будет локальных максимумов  на периоде сети, тем лучше будет качество выпрямления. Ниже приведена таблица, в которой отражены параметры, характеризующие качество выпрямления в зависимости от числа фаз  ().

 при нечётном, но  при чётном. Дело в том, что при переходе, например от трёхфазной системы к шестифазной, мы добавляем к трём существующим напряжениям, три новых напряжения, противофазных к существующим.

 Анализ приведённых данных позволяет сделать чёткий вывод о том, что для выпрямления переменного напряжения лучше использовать многофазные системы с нечётным числом фаз.       

6.2. Симметричные режимы  трёхфазных цепей.

Обычно отмечают следующие преимущества трёхфазной системы.