6.3. Трёхфазный мостовой управляемый выпрямитель

Р

Рис. 6.8. Схема трёхфазного мостового выпрямителя

ассмотрим работу трёхфазного управляемого выпрямителя (рис. 6.8) при активно-индуктивной нагрузке с . Коммутацию вентилей выпря­мителя вначале считаем мгновенной, влияние индуктивных сопротивлений рассеяния трансформатора на электромагнитные процессы учтем в дальнейшем.

Рассмотрим диаграммы напряжений и токов выпрямителя (рис. 6.9). Особенность управления тиристорами выпрямителя заключается в том, что управляющие импульсы подаются на них с задержкой на угол  относительно точек естественного отпирания вентилей (рис. 6.9, а). На такой же угол увеличивается интервал проводимости тока вентилем. В соответствии с этим диаграммы то­ков вентилей смещены в сторону отставания на угол  относительно напряжения (рис. 6.9, в, г, д). На рис. 6.9, б пунктирной линией показана форма линейных напряжений вторых обмоток трансформатора прямой и обратной последовательности. Включение тиристоров катодной группы происходит при положительных полуволнах напряжений прямой последовательности, тиристоры анодной группы переходят в проводящее состояние при положительных напряжениях обратной последовательности. В процессе регулировании изменяется форма кривой потенциалов и (рис. 6.9, а), а также форма выпрямленного напряжения (рис. 6.9, б). Как и в схеме неуправляемого мостового выпрямителя, кривая напряжения состоит из участков линейных напряжений вторичной обмотки трансформатора. Поскольку на интервалах  происходит снижение мгновенных значений выпрямленного напряжения, среднее значение этого напряжения также уменьшается.

Рис. 6.9. Диаграммы работы мостового трёхфазного управляемого выпрямителя

Влияние угла регулирования  на величину и форму выпрямленного напряжения u_d показано на рис. 6.10, а, б, в, г. При изменении угла  в диапазоне от 0 до 60^о (рис. 6.10, а) форма выпрямленного напряжения u_d определяется положительными полуволнами линейных напряжений прямой и обратной последовательности. В этой связи форма напряжения u_d не зависит от характера нагрузки. При  > 60^о (рис. 6.10, в) изменяется характер кривой выпрямленного напряжения, которая становится зависимой от индуктивности в цепи выпрямленного тока. При L   в кривой выпрямленного напряжения появляются участки напряжения отрицательной полярности, уменьшающие среднее значение напряжения U_d. Это связано с продолжением работы очередного тиристора выпрямителя после смены полярности напряжения на его аноде. На этих интервалах отрицательное напряжения вторичных обмоток трансформатора через открытые вентили поступает в цепь нагрузки. Аналогичные процессы, рассмотренные в п. 2.1.2, происходят в однофазном управляемом выпрямителе.

При чисто активной нагрузке запирание ранее проводившего ток тиристора происходит при уменьшении до нуля анодного тока, а следовательно, и анодного напряжения, т.е. закрытие тиристора происходит в моменты времени ₁, ₂, ₃… при уменьшении до нуля соответствующего линейного напряжения. После закрытия тиристора напряжение нагрузки u_d = 0 до моментов открытия очередного тиристора выпрямителя, т. е. при активной нагрузке в кривой u_d вместо участков отрицательного напряжения появляются нулевые паузы напряжения (рис. 6.11). Из рис. 6.10, г следует, что при L   среднее значение выпрямленного напряжения становится равным нулю при угле регулирования  = 90^о, когда площади положительных и отрицательных участков u_d становятся одинаковыми. При чисто активной на грузке U_d  = 0 при  = 120^о (рис. 6.11), когда уменьшается до нуля площадь, ограниченная положительными значениями u_d.

Среднее значение выпрямленного напряжения U_d при L   может быть получено путем интегрирования формы (заштрихована на рис. 6.9, б) площади кривой выпрямленного напряжения u_d за период . Поскольку интервал проводимости вентилей смещен по времени на угол , пределы интегрирования кривой напряжения u_d также увеличены на угол  по сравнению с формулой (6.18) для схемы мостового неуправляемого выпрямителя. Формула для расчета U_d  принимает вид:

. (6.22)

где – амплитуда линейного напряжения вторичной обмотки трансформатора; – среднее значение выпрямленного напряжения при .

Рис. 6.10. Зависимость выпрямленного напряжения U_d от угла регулирования 

Рис. 6.11. Диаграмма выпрямленного напряжения при активной нагрузке

При активной нагрузке в диапазоне регулирования 60^о <  < 120^о среднее значение U_d находится из выражения

. (6.23)

Р

Рис. 6.12. Регулировочная характеристика выпрямителя

егулировочная характеристика трёхфазного мостового выпрямителя , построенная по выражениям (6.22) и (6.23), представлена на рис. 6.12.

Кривые анодных токов вентилей (рис. 6.9, в, г, д), а также токов первичной и вторичной обмотки трансформатора , при имеют вид прямоугольных импульсов, смещенных на угол в сторону отставания по сравнению со схемой неуправляемого мостового выпрямителя. Форма токов первичной и вторичной обмотки фазы А трансформатора при приведена на рис. 6.9, ж, а форма напряжения на одном из вентилей выпрямителя – на рис. 6.9, е, из которого следует, что в форме напряжения на интервалах появляются участки напряжения положительной полярности. Максимальная величина обратного напряжения по-прежнему определяется амплитудным значением линейного напряжения вторичной обмотки трансформатора, т. е.:

, (6.24)

где – действующее значение фазного напряжения.