Анализ процессов в простой нулевой трехфазной m-пульсовой схеме выпрямления

В рассматриваемой схеме вентильные обмотки трансформатора могут быть соединены либо по схеме звезды, либо зигзага, но с обязательно доступной нулевой точной О, образующей отрицательный полюс вентильной установки.

Число обмоток может быть кратным числу фаз первичной обмотки

К каждому фазовому выводу подключено вентильное плечо. Точка объединения катодов вентильных плеч К образует положительный полюс системы выпрямленного напряжения. Фазовые напряжения вторичной обмотки образуют симметричную систему векторов с углом между ними δ

ωt₁: если вентиль VD1, подключенный к фазе А, открыт, то потенциал на его катоде

Условием открытия вентиля VD2, подключенного к фазе В, является положительный относительно катода потенциал на аноде, то есть необходимо, чтобы

Учитывая, что катоды вентилей однопотенциальны, условие открытия вентиля VD2 будет иметь вид:

Таким образом, в простой нулевой схеме в каждый момент времени открыт только один вентиль с потенциалом на аноде.

Выпрямленное напряжение U_d всегда равно фазовому – максимальному в данный момент времени напряжению. Кривая U_d огибает вторичные фазные напряжения, число пульсаций ее равно числу фаз вторичной обмотки. Продолжительность пульсации составляет 2π/m.

Среднее значение выпрямленного напряжения при холостом ходе выпрямителя при продолжительности пульсации 2π/m

При х_d=∞ кривые токов вентилей абсолютно сглажены, поэтому условия работы вентилей будут следующими:

Этот ток определяет тип и число параллельно соединенных в плече вентилей.

Определим напряжение на вентиле

U_VDmax определяет класс и число вентилей последовательно соединенных в плече.

В простых нулевых двух- и шестипульсовых схемах U_VDmax:

во всех остальных схемах

Условия работы трансформатора определяются напряжениями и токами обмоток

где b – коэффициент пропорциональности, зависящий от схемы.

Ток фазы вентильной обмотки равен мо величине и продолжительности току соответственно подключенного вентиля.

Действующее значение – средняя квадратичная величина всех мгновенных значений за период

Ток через вентильную обмотку протекает только в одном направлении, а продолжительность работы обмотки определяется числом фаз.

Мощность, отдаваемая фазой вторичной обмотки:

в режиме выпрямления

в режиме переменного тока

Коэффициент использования вторичной обмотки трансформатора зависит от числа фаз и определяется следующим образом:

Для улучшения качества выпрямленного напряжения следует увеличивать число его пульсаций m за период питающего напряжения. В рассматриваемых нулевых схемах этого можно достичь только увеличением числа фаз вторичной обмотки, однако при этом снижается значение коэффициента С₂.

Именно это обстоятельство (плохое использование обмоток трансформатора) исключает применение простых нулевых схем в мощных преобразователях и заставляет переходить к сложным схемам.