7.2.2.Двуполупериодный трехфазный выпрямитель
Основным преимуществом бестрансформаторных двуполупериодных трехфазных выпрямителей является значительное уменьшение массы и габаритов, а также и существенное повышение коэффициента полезного действия (до 98%). Кроме этого в многофазных двуполупериодных выпрямителях существенно уменьшаются пульсации выходного напряжения. Принципиальная схема безтрансформаторного двуполупериодного трехфазного выпрямителя приведена на рис.7.3.
Рис.7.3. Принципиальная схема неуправляемого безтрансформаторного двуполупериодного трехфазного выпрямителя.
Из рассмотрения схемы видно, что в двухтактном трехфазном выпрямителе используется шесть полупроводниковых диодов. Три диода D1,D3, D5 подключены анодами соответственно к фазам A ,B,C трехфазной сети, а катодами к шине “плюс” выпрямителя. Три других диода D2,D4, D6 подключены катодами к фазам A ,B,C и анодами к шине “ минус” выпрямителя. Как правило, выпрямители на ряду с другими потребителями энергии питаются от цехового трехфазного трансформатора, понижающего напряжение с 6 кВ или 10кВ до 380 В. Согласно «Правилам устройства электроустановок» в промышленных предприятиях должна применяться трех или четырехпроводная сиcтема электроснабжения с заземленной нейтральной точкой вторичной обмотки трансформатора и с обязательным защитным заземлением или занулением корпусов электроустановок. На приведенной функциональной схеме это заземление условно показано в виде черточки. На рисунке изображены три эквивалентного генератора, образующих трехфазную трехпроводную систему переменного напряжения. При этом предполагается, что источник трехфазного напряжения достаточно мощный и можно считать, что фазные напряжения uа(t), ub(t), uc(t) практически равны ЭДС, то есть uа(t)=еа(t); ub(t)=еb(t); uc(t)=еc(t); В случае, когда потенциал нейтральной точки N равен нулю(φN=0) фазные напряжения могут быть представлены в виде:
uа(t) = Um sin ώt;
ub(t)= Um sin (ώt-120˚);
uc(t)=Um sin (ώt-240˚).
Эти напряжения изображены на рис.7.4. На этом же рисунке представлены также токи. протекающие через диоды i1, i2 , i3 , i4 ,i5 , i6 и линейные токи:
ia,= i1- i2 ib,= i3- i4 ic= i5,- i6 , потребляемые от трехфазной системы.
:Диоды выпрямителя
открываются на интервалы времени во
время которых потенциал на аноде или
катоде максимален. Результирующий ток
протекающий через сопротивление нагрузки
(Rн ) складывается
из последовательности токов, протекающих
через диоды iн=i1+
i2 + i3
+ i4 + i5
+ i6 . Результирующие
напряжение на нагрузке повторяет форму
тока. Максимальное значение выпрямленного
напряжения равно амплитуде линейного
напряжения Uл=
·
Um.Соответственно
максимальное значение выпрямленного
тока, равно
Im= ∙Um/ Rн.
Неуправляемые двухфазные мощные выпрямители в настоящее время широко применяются в импульсных выпрямителях, а также в электроприводах электродвигателей. Мощность их может достигать сотен киловатт и больше при токах до100кА. Мощность трехфазных однополупериодных выпрямителей, как правило, небольшая от единиц до десятков киловатт. Это объясняется тем, что однофазные выпрямители неравномерно загружают источник трехфазного напряжения, так как их диоды потребляют ток только во время положительные полупериодов переменного напряжения.
.
Рис.7.4. Временные диаграммы, характеризующие работу бестрансформаторного трехфазного двуполупериодного выпрямителя.