Порівняння схем включення потужних перетворювачів постійного струму

Побудова перетворювачів великої потужності проводиться за тим же принципом що і малопотужних. Істотна різниця полягає лише в тому, що при харчуванні перетворювачів великої потужності здійснюється від трифазних ланцюгів змінного струму. Це обумовлено кращими енергетичними показниками трифазної мережі в порівнянні з однофазної для випрямлячів.

Трифазна нульова схема

Давайте почнемо знайомство з потужними випрямлячами з трифазної нульової схемою включення. Вона показана нижче:

Порівняння схем включення потужних перетворювачів постійного струму

При даному типі включення струм буде проходити тільки через ту вторинну обмотку, на якій напруга буде найбільшим в даний момент. Якщо допустити що діоди ідеальні, то падіння напруги на них дорівнює нулю, а це значить що при роботі фази з найбільшим напругою на катоді позитивний потенціал буде прикладений до анодам інших діодів, що робить фізично неможливим протікання струму через них. Тому в кожен проміжок часу протягом електричних градусів буде працювати тільки одна з фаз і випрямлена напруга буде мати вигляд верхівок синусоид з трифазними пульсаціями. Таким чином у такого типу випрямляча пульсность дорівнює трьом - m = 3.

Порівняння схем включення потужних перетворювачів постійного струму

Коефіцієнт пульсацій для даного випадку буде дорівнює. Це означає що коефіцієнт пульсацій для даної схеми значно нижче ніж для однофазної, де він дорівнює 0,67.

Середнє значення випрямленої напруги дорівнюватиме:

Звідки можемо отримати:

Схема з'єднання «зигзаг»

Значним недоліком трифазних нульових схем є те, що сердечник муздрамтеатру при його роботі буде намагнічений постійним магнітним потоком, в слідстві чого в кожній вторинної обмотці буде протікати струм, спрямований тільки в одну сторону. Це досить сильно погіршує роботу трансформатора і вимагає завищення поперечного перерізу сердечника. Щоб уникнути цього недоліку вторинну обмотку трансформатора можуть виконувати по так званій схемі «зигзаг». Вона наведена нижче:

Порівняння схем включення потужних перетворювачів постійного струму

При такому з'єднанні струм кожної фази проходить за двома обмоткам, які належать різним сердечникам і з'єднані таким чином, що в кожному сердечнику магнітні потоки спрямовані зустрічно і знищують один одного. Але при цьому вторинна напруга формується двома обмотками, як зазначено на векторній діаграмі:

Порівняння схем включення потужних перетворювачів постійного струму

Алгебраїчна сума напруг яких в більше тієї, яка прикладається до діодів. Таке з'єднання призводить до збільшення потужності трансформатора і ускладнює його виготовлення.

Схема Ларіонова або бруківка схема

Можна зробити висновок що ні нульова схема з'єднання, ні зигзаг не їсти досить універсальними схемами і мають досить вагомими недоліками. Тому більш досконалої як в випрямлячах однофазних, так і трифазних стала схема Ларіонова або як її ще називають бруківка схема, яка показана нижче:

Порівняння схем включення потужних перетворювачів постійного струму

У потужних випрямлячах навантаження як правило носить індуктивний характер з - за застосування згладжуючих дроселів. При цьому струм майже повністю згладжений:

Порівняння схем включення потужних перетворювачів постійного струму

Як бачимо з діаграми струм у навантаженні буде проходити під дією лінійного напруги вторинних обмоток трансформатора послідовно через два діода моста. При цьому обмотка кожної з фаз буде працювати послідовно з обмоткою тієї фази, по відношенню до якої лінійна напруга буде в даний момент найбільшим. Як ми можемо переконається з діаграми наведеної вище, що ці умови для проходження струму будуть повторяться шість разів за період, тобто дана схема буде мати шестифазний пульсації (m = 6) з амплітудою. Кожна з вторинних обмоток трансформатора буде проводити струм третину періоду в обох напрямках. Таким чином струми вторинних напруг змінюються і намагнічування сердечника постійним магнітним потоком відсутня. Токи первинної обмотки повторюють дії вторинної з урахуванням коефіцієнта трансформації.

Розглянемо більш докладно показники цієї системи:

  • Чинне напруга вторинної обмотки:

Оскільки амплітуда випрямленої напруги дорівнює. а m = 6:

  • Коефіцієнт трансформації матиме вигляд:
  • Середнє значення випрямленого струму: Id (допускаємо що струм повністю згладжений)
  • Чинне значення струму у вторинній обмотці трансформатора:
  • Чинне значення струму первинної обмотки:

Схожі статті