Выпрямитель - Трёхфазные выпрямители

Химия - Выпрямитель - Трёхфазные выпрямители

28 февраля 2011

Оглавление:
1. Выпрямитель
2. Применение
3. Характеристики
4. Однофазные выпрямители
5. Двухфазные выпрямители со сдвигом фаз 180°
6. Двухфазные выпрямители со сдвигом фаз 90°
7. Трёхфазные выпрямители
8. N-фазные выпрямители

Наиболее распространены трёхфазные выпрямители по схеме Миткевича В. Ф. и по схеме Ларионова А. Н.. Выпрямитель по схеме Миткевича является четвертьмостовым параллельным, по схеме Ларионова — полумостовым параллельным.

Три четвертьмоста параллельно

Вид ЭДС на входе и на выходе

. Площадь под интегральной кривой равна:

$S = 6\cdot \int\limits_{\pi/6}^{\pi/2} E_m\cdot sin d = 6 \cdot \frac{\sqrt3}{2}\cdot E_m = 3\sqrt3 \cdot E_m.$

Средняя ЭДС равна: $Esr=\frac{3\sqrt3 \cdot E_m}{2\cdot \pi}=1,17 \cdot E_2eff.\,\!$

На холостом ходу и близких к нему режимах ЭДС в ветви с наибольшей на данном отрезке периода обратносмещает диоды в ветвях с меньшей на данном отрезке периода ЭДС и относительное эквивалентное активное сопротивление равно сопротивлению одной ветви $3\cdot r.\,\!$ При увеличении нагрузки появляются и увеличиваются отрезки периода на которых обе ветви работают на одну нагрузку параллельно и относительное эквивалентное активное сопротивление на этих отрезках равно $3\cdot r/2.\,\!$ В режиме короткого замыкания эти отрезки максимальны, но полезная мощность в этом режиме равна нулю.

Частота пульсаций равна $3\cdot f\,\!$ , где $f\,\!$ — частота сети.

Три разделённых полумоста параллельно

Три полумоста параллельно, объединённые кольцом/треугольником

Вид ЭДС на входе и на выходе

В некоторой электротехнической литературе иногда не различают схемы «треугольник-Ларионов» и «звезда-Ларионов», которые имеют разные значения среднего выпрямленного напряжения, максимального тока, эквивалентного активного внутреннего сопротивления и др.

В выпрямителе "треугольник-Ларионов" потери в меди больше, чем в выпрямителе «звезда-Ларионов», поэтому на практике чаще применяется схема «звезда-Ларионов».

Кроме этого, выпрямители Ларионова А.Н. часто называют мостовыми, на самом деле они являются полумостовыми параллельными.

В некоторой литературе выпрямители Ларионова и подобные называют «полноволновыми», на самом деле полноволновыми являются выпрямитель «три последовательных моста» и подобные.

Площадь под интегральной кривой равна: $S = 12\cdot \int\limits_{\pi/3}^{\pi/2} E_m\cdot sin d = 12 \cdot \frac {1}{2}\cdot E_m=6\cdot E_m.$

Средняя ЭДС равна: $Esr=\frac{6\cdot E_m}{2\cdot \pi}=\frac{3\cdot E_m}{\pi}=1,35 \cdot E_2eff\!$ , то есть больше, чем в выпрямителе Миткевича.

В работе схемы «треугольник-Ларионов» есть два периода. Большой период равен 360°. Малый период равен 60°, и повторяется внутри большого 6 раз. Малый период состоит из двух малых полупериодов по 30°, которые зеркальносимметричны и поэтому достаточно разобрать работу схемы на одном малом полупериоде в 30°.

На холостом ходу и в режимах близких к нему ЭДС в ветви с наибольшей на данном отрезке периода обратносмещает диоды с меньшими на данном отрезке периода ЭДС.

В начальный момент ЭДС в одной из ветвей равна нулю, а ЭДС в двух других ветвях равны 0,86*Em, при этом открыты два верхних диода и один нижний диод. Эквивалентная схема представляет собой две параллельные ветви с одинаковыми ЭДС и одинаковыми сопротивлениями по 3*r каждое, эквивалентное сопротивление обеих ветвей равно 3*r/2. Далее, на малом полупериоде, одна из двух ЭДС, равных 0,86, растёт до 1,0, другая уменьшается до 0,5, а третья растёт от 0,0 до 0,5. Один из двух открытых верхних диодов закрывается, и эквивалентная схема является параллельным включением двух ветвей, в одной из которых большая ЭДС и её сопротивление равно 3*r, в другой ветви образуется последовательное включение двух меньших ЭДС, и её сопротивление равно 2*3*r=6*r, эквивалентное сопротивление обеих ветвей равно

$3\cdot r\cdot 6\cdot r/=18\cdot r^2/=2\cdot r.\,\!$

Частота пульсаций равна $6\cdot f\,\!$ , где $f\,\!$ — частота сети. Абсолютная амплитуда пульсаций равна $\cdot E_m= \cdot E_m=0,13 \cdot E_m$ .
Относительная амплитуда пульсаций равна $0,13/0,95=0,14\!$ .

Три полумоста параллельно, объединённые звездой

Выпрямитель звезда-Ларионов применяется в генераторах электроснабжения бортовой сети почти на всех средствах транспорта. В электроприводе тепловозов и дизель-электроходов почти вся мощность проходит через выпрямитель звезда-Ларионов.

Площадь под интегральной кривой равна:

$S = 12\cdot d + \int\limits_{\pi/6}^{\pi/3} E_m\cdot sin d) = 12\cdot\cdot E_m = 6\cdot \sqrt 3\cdot E_m$ .

Средняя ЭДС равна: $Esr=\frac{6\cdot \sqrt 3\cdot E_m}{2\cdot \pi}=\frac{3\cdot \sqrt 3\cdot E_m}{\pi}=2,34 \cdot E_2eff\!$ , то есть в $\sqrt 3$ раз больше, чем в схемах «треугольник-Ларионов» и«три параллельных полных моста» и вдвое больше, чем в схеме Миткевича.

В этом выпрямителе есть большой период равный 360° и малый период, равный 60°. В большом периоде помещаются 6 малых периодов. Малый период в 60° состоит из двух зеркальносимметричных частей по 30°, поэтому для описания работы этой схемы достаточно разобрать её работу на одной части в 30° малого периода.

В начале малого периода ЭДС в одной из ветвей равна нулю, в двух других — по 0,86*Em. Эти две ветви включены последовательно. Эквивалентное внутреннее активное сопротивление при этом равно $6\cdot r.\,\!$ Далее, одна из ЭДС. увеличивается от 0,86 до 1,0, другая уменьшается от 0,86 до 0,5, а третья растёт от 0,0 до 0,5.

Эквивалентная схема при этом представляет собой две последовательно включенные ветви, в одной из которых одна ЭДС и её сопротивление равно сопротивлению одной обмотки 3*r, в другой две параллельно включенные ЭДС с сопротивлением 3*r каждая, эквивалентное сопротивление двух параллельных ветвей равно 3*r/2. Эквивалентное активное внутреннее сопротивление всей цепи равно $3\cdot r/2+3\cdot r=9\cdot r/2=4,5\cdot r.\,\!$ . В режимах близких к холостому ходу в параллельных ветвях э.д.с. в ветви с большей э.д.с. обратносмещает диод в ветви с меньшей э.д.с., при этом изменяется эквивалентная схема. При увеличении нагрузки появляются и увеличиваются отрезки периода на которых обе ветви работают на нагрузку параллельно. В режиме короткого замыкания отрезки параллельной работы увеличиваются до длины всего периода, но полезная мощность в этом режиме равна нулю.

Частота пульсаций равна $6\cdot f\,\!$ , где $f\,\!$ — частота сети. Абсолютная амплитуда пульсаций равна $\cdot E_m= \cdot E_m=0,23 \cdot E_m$ .

Относительная амплитуда пульсаций равна $\ 0,23/1,65=0,14$ .

Три двухфазных двухчетвертьмостовых параллельных выпрямителей Миткевича параллельно

В литературе иногда называют «шестифазный»: 6-Phasen-Gleichrichter mit Mittelpunktanzapfungen am Drehstromtransformator) нем. .

Является почти аналогом выпрямителя «три полных моста параллельно» и имеет почти такие же свойства, как и выпрямитель «три полных моста параллельно», но эквивалентное внутреннее активное сопротивление почти вдвое больше, число диодов вдвое меньше, средний ток через один диод почти вдвое больший.

Площадь под интегральной кривой равна:

$S = 12\cdot \int\limits_{\pi/3}^{\pi/2} E_m\cdot sin d = 12\cdot \frac{1}{2}\cdot E_m = 6\cdot E_m$ .

Средняя ЭДС равна: $Esr=\frac {6\cdot E_m}{2\cdot \pi}=\frac {3\cdot E_m}{\pi}=1,35 \cdot E_2eff$ , то есть такая же, как и в схеме «треугольник-Ларионов» и в $\sqrt 3$ раз меньше, чем в схеме «звезда-Ларионов».

Три двухфазных двухчетвертьмостовых параллельных выпрямителей Миткевича последовательно

Является почти аналогом выпрямителя «три полных моста последовательно» и имеет почти такие же свойства, но эквивалентное внутреннее активное сопротивление почти вдвое больше, число диодов вдвое меньше, средний ток через один диод почти вдвое больше.

Три полных моста параллельно

Менее известны полномостовые трёхфазные выпрямители по схеме «три параллельных моста», «три последовательных моста», и др., которые по многим параметрам превосходят выпрямитель Ларионова А.Н.

По схемам выпрямителей можно видеть, что выпрямитель Миткевича В. Ф. является «недостроенным» выпрямителем Ларионова А.Н., а выпрямитель Ларионова А.Н. является «недостроенным» выпрямителем «три параллельных моста».

Вид ЭДС на входе и на выходе.

Площадь под интегральной кривой равна:

$S = 12\cdot \int\limits_{\pi/3}^{\pi/2} E_m\cdot sin d = 12\cdot \frac{1}{2}\cdot E_m = 6\cdot E_m$ .

Средняя ЭДС равна: $Esr=\frac{6\cdot E_m}{2\cdot \pi}=\frac{3\cdot E_m}{\pi}=1,35 \cdot E_2eff\!$ , то есть такая же, как и в схеме «треугольник-Ларионов» и в $\sqrt 3$ раз меньше, чем в схеме «звезда-Ларионов».

В режиме холостого хода ЭДС в мосту с наибольшей на данном отрезке большого периода ЭДС обратносмещает диоды в мостах с меньшими на данном отрезке большого периода ЭДС. Эквивалентное внутреннее активное сопротивление при этом равно сопротивлению одного моста $3\cdot r.\,\!$ При увеличении нагрузки появляются и увеличиваются отрезки периода на которых два моста работают на нагрузку параллельно, эквивалентное внутреннее активное сопротивление на этих отрезках периода при этом равно сопротивлению двух параллельных мостов $3\cdot r/2=1,5\cdot r.\,\!$ При дальнейшем увеличении нагрузки появляются и увеличиваются отрезки периода на которых все три моста работают на нагрузку параллельно, эквивалентное внутреннее активное сопротивление на этих отрезках периода равно сопротивлению трёх параллельных мостов $r.\,\!$ В режиме короткого замыкания все три параллельных моста работают на нагрузку, но полезная мощность в этом режиме равна нулю.

Выпрямитель «три параллельных полных моста» на холостом ходу имеет такую же среднюю ЭДС, как в выпрямителе «треугольник-Ларионов» и такие же сопротивления обмоток, но, так как у него схема с независимыми от соседних фаз диодами, то моменты переключения диодов отличаются от моментов переключения диодов в схеме «треугольник-Ларионов». Нагрузочные характеристики этих двух выпрямителей получаются разными.

Частота пульсаций равна $6\cdot f\,\!$ , где $f\,\!$ — частота сети.

Абсолютная амплитуда пульсаций равна $\cdot E_m= \cdot E_m=0,13 \cdot E_m$ .

Относительная амплитуда пульсаций равна $\ 0,13/0,95=0,14$ .

Три полных моста последовательно

Площадь под интегральной кривой равна: $S = 12\cdot d + \int\limits_{\pi/6}^{\pi/3} E_m\cdot sin d + \int\limits_{\pi/3}^{\pi/2} E_m\cdot sin d) = 12\cdot\cdot E_m = 12\cdot E_m.$

Средняя ЭДС равна: $Esr=\frac{12\cdot E_m}{2\cdot \pi}=\frac{6\cdot E_m}{\pi}=2,7 \cdot E_2eff\!$ , то есть вдвое больше, чем в схеме «треугольник-Ларионов».

Эквивалентное внутреннее активное сопротивление равно сопротивлению трёх последовательно включенных мостов с сопротивлением 3*r каждый, то есть $9\cdot r\,\!$ .

Ток в нагрузке равен

Мощность в нагрузке равна

Частота пульсаций равна $6\cdot f\,\!$ , где $f\,\!$ — частота сети.

Этот выпрямитель имеет наибольшую среднюю ЭДС и может найти применение в высоковольтных источниках напряжения и др.).

<<< Вторичный источник электропитания

Двухтактный преобразователь >>>

Химики
Бытовая химия
Химические вещества
Химические законы и уравнения
История химии
Лабораторная техника

Химическое машиностроение
Награды в области химических наук
Химическая номенклатура
Химическое образование
Химические общества
Химическая промышленность

Разделы химии
Химические реакции
Химические свойства
Химическая связь
Химические системы
Химические теории