Многофазные выпрямительные схемы

August 4, 2013 by admin Комментировать »

На Рис. 9.4 слева приведена схема выпрямителя, особенно широко используемая при малых напряжениях и больших токах. Во времена, когда еще не было современных кремниевых диодов и тиристоров, это была общепринятая схема многофазного выпрямителя. Она называется шестифазной схемой с двойной звездой и в соответствии с классификацией USAS имеет номер 45. Межфазный трансформатор в этой схеме служит для поворота угла проводимости диодов на 120°. Только один диод включен между выводом обмотки трансформатора и нагрузкой, так что эта схема существенно эффективнее, чем мостовая трехфазная схема, показанная на Рис. 9.4 справа (USAS номер 23). Но не все так просто. Да, потери в диодах в левой схеме меньше в 2 раза. Но вторичные обмотки в этой схеме проводят только полуволны тока, что увеличивает потери, связанные с вихревыми токами, по сравнению со схемой, приведенной справа. Межфазный трансформатор еще больше увеличивает потери. А еще капитальные затраты выше из-за меньшей эффективности вторичных обмоток и необходимости использования межфазного трансформатора.

Рис. 9.4. Шестифазная схема с двойной звездой и мостовая трехфазная схема выпрямителей

Цена магнитных компонентов обычно намного превышает цену полупроводников, так что выбор той или иной схемы должен основываться не только на расчете кратковременных эксплуатационных расходов. Следует учитывать и капитальные затраты, и стоимость потерь. Для многих потребителей это все может показаться навязчивой рекламой, ведь они уже купили свои выпрямители в надежде на многие годы работы, да и миф о преимуществах цепей с межфазными трансформаторами прочно закрепился в промышленности. Чтобы прийти с ними к согласию, отметим, что изготовители трансформаторов не часто дают гарантии на свои изделия при работе их на несинусоидальном токе, и редко от них услышишь что-нибудь о дополнительных потерях при полупериодной проводимости обмоток и вихревых токах. Caveat emptor!1*

1( В переводе с лат. означает: «Да будет осмотрителен покупатель!». — Примеч. пер.

Мгновенное значение выходного постоянного напряжения выпрямителя с межфазным трансформатором является половиной от суммы двух наиболее положительных напряжений на вторичных обмотках в случае, когда ток нагрузки намного больше тока намагничивания и диоды находятся в проводящем состоянии каждые 120°. Среднее постоянное напряжение составляет 0.891 от пикового напряжения фаза-нейтраль и 1.260 от среднеквадратичного значения этого напряжения. При очень малом токе нагрузки это напряжение увеличивается до 0.955 от пикового и 1.350 от среднеквадратичного, а угол проводимости диодов составляет только 60°.

В каждой из вторичных обмоток среднеквадратичное значение тока составляет (1/3)1/2 = 0.5773 от выходного тока выпрямителя, а ток в первичной обмотке составляет (2/3)1/2 = 0.8165 от выходного тока выпрямителя.

Для мостовой схемы среднее выходное постоянное напряжение составляет 0.955 от пикового значения напряжения между фазами или 1.350 от его среднеквадратичного значения независимо от нагрузки, а диоды проводят ток всегда по 120°. Среднеквадратичное значение тока в фазовых проводах питания мостового выпрямителя составляет (2/3)[3]/2 = 0.8165 от выходного тока выпрямителя. В этих соотношениях не были учтены коммутационные явления, которые будут рассмотрены в следующем разделе.

Две рассмотренные выше схемы являются лишь малой частью из многообразия многофазных выпрямительных схем. Например, трансформаторная конструкция, приведенная на Рис. 7.17, может быть использована для построения 24-фазного выпрямителя, особенностью которого является очень малое возбуждение гармоник в сети. Только гармоники порядка 24и±1 (23, 25, 47, 49…) возбуждаются этой схемой. В документе ANSI C34.2^ описано много схем на все случаи жизни.

Источник: Сукер К. Силовая электроника. Руководство разработчика. — М.: Издательский дом «Додэка-ХХI, 2008. — 252 c.: ил. (Серия «Силовая электроника»).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты