Трехфазная мостовая схема выпрямления (схема Ларионова)

Трехфазная мостовая схема выпрямления

(схема Ларионова)

 

Рисунок 1 – Трехфазная мостовая схема выпрямителя

Трехфазная мостовая схема в настоящее время нашла наиболее широкое применение. Это связано с тем, что она имеет лучшие технико-экономические показатели по сравнению с другими схемами.

Хорошее качество выпрямленного напряжения такое же, как и в шестифазной схеме выпрямления со средней точкой, достигается применением шести вентилей, но выпрямитель при этом работает с одной трехфазной обмоткой. То есть, при необходимости можно работать без трансформатора, непосредственно от трехфазной сети переменного тока. Мостовая схема может быть представлена двумя трехфазными схемами со средним выводом включенными последовательно. Первый выпрямитель (1) собран на тиристорах VS1, VS3, VS5 – которые объединены в катодную группу. Второй выпрямитель (2) – VS2, VS4, VS6  они объединены в анодную группу.

При последовательном включении выпрямителей выпрямленное напряжение удваивается :

U_d0=U_d0I+U_d0II ,

кроме этого, при последовательном включении исключаются уравнительные токи – ненужен уравнительный реактор.

Основные расчетные соотношения схем:

U_d0=U_d0I+U_doII=2U_d0I,II=2U₂=U₂2,34U₂

Таблица ?

.

При работе на активную нагрузку с углом управления  в момент времени t₁ – точка естественной коммутации катодной группы, тиристор VS1 открывается, в анодной группе тиристор VS6 к этому моменту уже открыт. К нагрузке прикладывается линейное напряжение U_ab и выпрямленный ток i_d протекает по контуру обмотки фазы .

 

Рисунок ?

В момент времени t₂ потенциал фазы b становится более положительный по сравнению с фазой с, тиристор BS6 выключается и включается тиристор VS2 – происходит переключение тиристоров в анодной группе.

В момент времени t₃ тиристор VS2 остается включенным, тиристор VS1 выключается и включается VS3 – переключение в катодной группе, т.к. потенциал фазы b становится более положительным по отношению к фазе а. Переключение происходит поочередно в катодной и анодной группах. Таким образом, в мостовой схеме в любой момент времени одновременно работают два тиристора, один из анодной группы, потенциал которого наименьший относительно общего провода, второй из катодной группы, потенциал анода которого наибольший относительно общего провода. t₁-t₂ – VS1, VS6;  t₂-t₃ – VS1,VS2; t₃-t₄ – VS3,VS2; t₄-t₅ – VS3,VS4…

Таблица ?

Kcz	Q			Kпр	Кu	KI
2.34	0.057			1.05

,

,

, R нагрузка

Два решения:

1) Режим непрерывного тока :

,

.

2) Режим прерывистых токов

,

,

.

 

Рисунок ?

  RL нагрузка

 

Рисунок ?

  RL нагрузка:

.      .

При                                     .

С целью улучшения формы кривой тока во вторичной обмотке применяют обмотку, соединенную в треугольник.

При таком включении ток в обмотках притекает непрерывно.

Форма тока приближается к синусоидальной форме, следовательно, уменьшается содержание гармонических составляющих.

 

Рисунок ?

 

Двенадцатипульсные схемы выпрямления.

 

Рисунок 1

Благодаря разному включению обмоток (звезда, треугольник) напряжения имеют сдвиг на угол .

Суммируя напряжения, получают 12 пульсаций за период.

Возможна параллельная работа мостов и последовательная:

Для параллельной :;

Для последовательной: .

Явление коммутации в выпрямителях.

В реальных схемах выпрямления мгновенный переход тока с вентиля на вентиль невозможен из-за наличия в контуре коммутации (переключения) индуктивности, равной, как правило, сумме индуктивности сети, приведенной к вторичной обмотке трансформатора, и индуктивности рассеяния обмоток.

Время, в течение которого происходит переход тока с одного вентиля на другой, измеряется в угловой мере и называется углом коммутации.  

Наличие процесса коммутации вносит существенные изменения формы кривых напряжений и токов на элементах схемы, эти изменения оказывают влияние на количественные соотношения токов и напряжений схемы.

 

Рисунок ?

Т.к. напряжение обратное, учитываем отрицательное значение:

,

,

.

Для граничного условия, когда процесс коммутации закончился:

,

,

.

для  определим

 

Рисунок ?

,

;         ,

.

Среднее значение выпрямленного напряжения тоже зависит от :

,

.

          Способы повышения коэффициента мощности.

 

Рисунок ?

В общем случае коэффициент мощности можно определить как отношение активной мощности потребляемой выпрямителем к полной мощности выпрямителя:

,

,

где U₁- действующее значение напряжения питающей сети;

I₁- действующее значение первой гармоники потребляемого тока;

- угол сдвига первой гармоники тока по отношению к питающему напряжению.

,

где I_n- действующее значение тока n-й гармоники;

I₁- действующее значение тока потребляемого из сети.

,

где - коэффициент формы кривой тока потребляемого из сети.

Для однофазного выпрямителя:

без

.

Для прямоугольной формы тока:

,

Для трехфазного:

,

          Учитывая явление коммутации.

В первом приближении:

и тогда:

.

Более точно  можно определить из выражения:

.

Коэффициент формы тоже зависит от:

.

Для однофазной:

что надо

и тогда с учетом   и :

или более точно:

.

Для трехфазной:

,

или

.

Таким образом, коэффициент мощности зависит от двух параметров: