Redresor trifazat - un dispozitiv utilizat pentru a obține curent continuu dintr-un curent alternativ trifazat al sistemului Dolivo-Dobrovolsky .
Cele mai comune sunt redresorul trifazat după schema Mitkevich V.F. (pe trei diode ), propus de acesta în 1901 [1] , și redresorul trifazat după schema Larionov A.N. (pe șase diode), propus de către el în 1924 [2 ] [3] . În 1923, este de asemenea depus brevetul SUA US1610837 A pentru redresoare trifazate.
Mai puțin cunoscute sunt redresoarele trifazate conform schemelor „trei punți paralele” (pe douăsprezece diode), „trei punți în serie” (pe douăsprezece diode) etc., care depășesc în multe privințe atât schema Mitkevich, cât și schema Larionov. . Acest lucru necesită diode cu un curent mediu printr-o diodă aproape jumătate față de circuitul Larionov.
Redresorul lui Mitkevich este o paralelă cu un sfert de punte, redresorul lui Larionov nu este un pod complet, așa cum se crede adesea, ci o paralelă cu jumătate de punte („trei semipoduri paralele”). În funcție de circuitul de comutare al unui transformator trifazat sau al unui generator trifazat (stea, triunghi), circuitul Larionov are două soiuri: „stea-Larionov” și „triunghi-Larionov”, care au tensiuni, curenți, interne diferite. rezistențe.
Din diagrame se poate observa că circuitul Mitkevich este un circuit Larionov incomplet, iar circuitul Larionov este un circuit incomplet „trei punți paralele”.
Datorită principiului reversibilităţii maşinilor electrice , convertoarele ( invertoarele ) sunt construite după aceleaşi scheme .
O diagramă a unui redresor cu mercur trifazat conform schemei Mitkevich este dată în [4] .
„Parțial trei jumătăți de undă cu ieșire zero”. Aria de sub curba integrală este:
unde este valoarea maximă (cea mai mare) instantanee a EMF , - valoarea efectivă (efectivă) a EMF a înfășurării secundare a transformatorului sau generatorului.EMF medie este:
La relanti și aproape de acesta, EMF din ramura cu cel mai mare EMF pe un anumit segment al perioadei EMF se deplasează spre blocarea (închide) diodele din ramura cu cel mai mic EMF pe acest segment al perioadei. Rezistența activă echivalentă relativă în acest caz este egală cu rezistența unei ramuri 3 r . Odată cu creșterea sarcinii (scăderea R n ), apar și cresc segmente ale perioadei în care ambele ramuri lucrează la aceeași sarcină în paralel. Rezistența activă internă echivalentă relativă pe aceste segmente este egală cu 3 r /2. În modul de scurtcircuit, aceste segmente sunt maxime, dar puterea utilă în acest mod este zero.
Semiciclurile negative nu sunt utilizate în redresorul Mitkevich. Din această cauză, redresorul Mitkevich are un factor de utilizare foarte scăzut al puterii totale a transformatorului și este utilizat la puteri mici.
Frecvența de ondulare este 3 f , unde f este frecvența rețelei.
Amplitudinea absolută a pulsațiilor este de .
Amplitudinea relativă a pulsațiilor este 0,5/0,83 = 0,6 (60%).
În unele literaturi electrice, uneori nu fac distincția între circuitele „triunghi-Larionov” și „stea-Larionov”, care au valori diferite ale tensiunii medii redresate, curentului maxim, rezistență internă activă echivalentă etc.
În redresorul „triunghi-Larionov”, pierderile în cupru sunt mai mari decât în redresorul „star-Larionov”, prin urmare, în practică, schema „star-Larionov” este mai des utilizată.
În plus, redresoarele lui A. N. Larionov sunt adesea numite redresoare în punte, de fapt sunt semipunte paralele.
În unele literaturi, redresoarele lui Larionov și altele asemenea sunt numite „undă completă” ( ing. val plină ), de fapt, redresoarele „punți din trei serii” și altele asemenea sunt cu undă completă.
Aria de sub curba integrală este:
EMF medie este:
adică mai mult decât în redresorul Mitkevich.
Există două perioade în lucrarea schemei „triunghi-Larionov”. Perioada lungă este de 360° ( ). Perioada mică este egală cu 60° ( ) și se repetă în interiorul celei mari de 6 ori. Perioada mică constă din două semicicluri mici de 30° fiecare ( ), care sunt simetrice în oglindă și, prin urmare, este suficient să se analizeze funcționarea circuitului pe un mic semiciclu de 30°.
La repaus și în modurile apropiate de acesta, EMF din ramura cu cel mai mare EMF într-un anumit segment al perioadei schimbă (închide) diodele cu EMF mai mici într-un anumit segment al perioadei.
La momentul inițial ( ), EMF într-una dintre ramuri este egală cu zero, iar EMF în celelalte două ramuri este egală , în timp ce două diode superioare și o diodă inferioară sunt deschise. Circuitul echivalent este format din două ramuri paralele cu același EMF (0,87) și aceleași rezistențe de 3 r fiecare, rezistența echivalentă a ambelor ramuri este de 3 r /2. În plus, pe o jumătate de ciclu mic, unul dintre cele două CEM egal cu 0,87 crește la 1,0, celălalt scade la 0,5, iar al treilea crește de la 0,0 la 0,5. Una dintre cele două diode superioare deschise se închide, iar circuitul echivalent devine o conexiune paralelă a două ramuri, în una dintre care există un EMF mare și rezistența sa este de 3 r , în cealaltă ramură, două EMF mai mici sunt conectate în serie, iar rezistența sa este 2 × 3 r \u003d 6 r , rezistența echivalentă a ambelor ramuri este
Frecvența de ondulare este 6 f , unde f este frecvența rețelei.
Amplitudinea absolută a pulsațiilor este egală cu:
Amplitudinea relativă a pulsațiilor este 0,13/0,95 = 0,14 (14%).
Redresorul Star-Larionov (șase impulsuri) este utilizat în generatoarele de alimentare ale rețelei de bord în aproape toate mijloacele de transport (tractor, apă, subacvatic, aer etc.). În acționarea electrică a locomotivelor diesel-electrice și a navelor diesel-electrice, aproape toată puterea trece prin redresorul star-Larionov.
Aria de sub curba integrală este:
.EMF medie este egală cu:, adică de ori mai mult decât în circuitele „triunghi-Larionov” și „trei poduri paralele complete” și de două ori mai mult decât în circuitul Mitkevich.
Acest redresor are o perioadă lungă de 360° și o perioadă scurtă de 60°. Sunt 6 perioade mici în perioada mare. O perioadă mică de 60 ° constă din două părți simetrice în oglindă de 30 ° fiecare, prin urmare, pentru a descrie funcționarea acestui circuit, este suficient să analizați funcționarea acestuia pe o parte de 30 ° a unei perioade mici. La începutul unei perioade mici ( ), EMF într-una dintre ramuri - faza U1 este zero, iar în celelalte două faze U2 și U3 - 0,87 × Emax fiecare. Aceste două faze U2 și U3 sunt conectate în serie la un moment inițial dat . În acest caz, rezistența activă internă echivalentă este egală cu . Mai mult, una dintre fazele EMF U2 crește de la 0,87 la 1,0, cealaltă U3 scade de la 0,87 la 0,5, iar a treia fază U1 crește de la 0,0 la 0,5. - unde și se intersectează pe grafic în punctul 0,5Emax cu faza U3 - vezi figura unei schimbări vizuale în faze la linkul https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5d/Spannungsverlauf_Dreiphasen-Wechselstrom. gif Circuitul echivalent se modifică și reprezintă două ramuri conectate în serie, în una dintre care un EMF și rezistența sa este egală cu rezistența unei înfășurări 3 r , în celelalte două EMF conectate în paralel cu o rezistență de 3 r fiecare, cel rezistența echivalentă a două ramuri paralele este de 3 r / 2. Rezistența internă activă echivalentă a întregului circuit este 3 r /2 + 3 r \u003d 9 r /2 \u003d 4,5 r . În modurile apropiate de repaus (la sarcini mici), în ramuri paralele, EMF din ramura cu un EMF mai mare polarizează invers (închide) dioda din ramura cu un EMF mai mic, în timp ce circuitul echivalent se modifică. Odată cu creșterea sarcinii, apar și cresc segmente ale perioadei în care ambele ramuri lucrează la sarcină în paralel. În modul de scurtcircuit, segmentele de funcționare în paralel cresc pe durata întregii perioade, dar puterea utilă în acest mod este zero.
Frecvența de ondulare este 6 f , unde f este frecvența rețelei.
Amplitudinea absolută a pulsațiilor este de .
Amplitudinea relativă a pulsațiilor este 0,23/1,65 = 0,14 (14%).
Uneori numită „în șase faze” în literatură (vezi pagina de Wikipedia germană de:Gleichrichter#Gleichrichter für Dreiphasenwechselstrom Sechspuls-Sternschaltung (M6): 6-Phasen-Gleichrichter mit Mittelpunktanzapfungen am Drehstromtransformator).
Este aproape un analog al redresorului „trei punți pline în paralel” și are aproape aceleași proprietăți ca și redresorul „trei punți pline în paralel”, dar rezistența activă internă echivalentă este aproape de două ori mai mare, numărul de diode este jumătate. la fel de mult, curentul mediu printr-o diodă este aproape de două ori mai mare.
Aria de sub curba integrală este:
.EMF mediu este egal cu:, adică la fel ca în schema „triunghi-Larionov” și o dată mai puțin decât în schema „stea-Larionov”.
Este aproape analog cu redresorul „trei punți complete în serie” și are aproape aceleași proprietăți, dar rezistența activă internă echivalentă este aproape de două ori mai mare, numărul de diode este jumătate, curentul mediu printr-o diodă este aproape de două ori mai mare. de doua ori mai mult.
Mai puțin cunoscute sunt redresoarele trifazate cu punte completă conform schemei „trei punți de serie” (pe douăsprezece diode), etc., care în multe privințe depășesc redresorul Larionov A.N. „Redresorul lui A. N. Larionov, iar redresorul lui A. N. Larionov este un Redresor „neterminat” „cu trei punți paralele”.
Aria de sub curba integrală este:
.EMF mediu este egal cu:, adică la fel ca în schema „triunghi-Larionov” și o dată mai puțin decât în schema „stea-Larionov”.
În modul inactiv, EMF din puntea cu EMF cea mai mare pe un anumit segment de perioadă lungă schimbă înapoi (închide) diodele în punți cu EMF mai mici pe un anumit segment de perioadă lungă. În acest caz, rezistența activă internă echivalentă este egală cu rezistența activă a unei punți (o înfășurare) 3 r . Odată cu creșterea sarcinii (scăderea R n ), apar segmente ale perioadei și cresc în care două punți lucrează la sarcină în paralel, rezistența activă internă echivalentă în aceste segmente ale perioadei este egală cu rezistența a două punți paralele. 3 r / 2 = 1,5 r . Odată cu o creștere suplimentară a sarcinii, apar și cresc segmente ale perioadei în care toate cele trei punți lucrează la sarcină în paralel, rezistența activă internă echivalentă în aceste segmente ale perioadei este egală cu rezistența a trei punți paralele r . În modul scurtcircuit, toate cele trei punți paralele sunt încărcate, dar puterea netă în acest mod este zero. Rezultă din aceasta că, ținând cont de diferența dintre valorile EMF ( ), rezistența activă internă echivalentă (și pierderile în cupru) a redresorului cu „trei punți paralele” este mai mică decât în redresorul „star-Larionov”. Datorită rezistenței interne echivalente mai scăzute a redresorului cu „trei punte paralele complete”, caracteristicile de sarcină ale acestor două redresoare sunt diferite.
Redresorul cu „trei punți paralele” este mai fiabil decât redresorul „star-Larionov”. Când 5/6 diode se sparg (se ard), redresorul stea-Larionov devine complet inoperant, iar redresorul cu trei punți paralele, în cazul diodelor rămase în brațele opuse ale unei punți, oferă încă aproximativ 1/6 din totalul putere, care poate fi suficientă pentru a „rezista” înainte de reparație. În redresorul cu „trei punte paralele complete”, curentul mediu printr-o diodă este aproape jumătate față de redresorul „star-Larionov”, iar astfel de diode sunt mai ieftine și mai accesibile.
DefecteEliminați deficiența. La curenți de sarcină foarte mici, circuitul „trei punți paralele” poate fi comutat la circuitul „triunghi-Larionov” printr-un comutator cu trei grupuri de contacte de închidere.
Eliminați deficiența. Cablajul unei linii electrice cu șase fire.
În ceea ce privește proprietățile, acest redresor este mai aproape de sursele de curent și poate înlocui redresoarele „star-Larionov” și „triunghiul-Larionov” în aproape toate dispozitivele ( acționarea electrică a locomotivelor diesel , nave cu motor , nave cu propulsie nucleară , laminoare, instalații de foraj, surse de alimentare pentru electrolizoare puternice , transmițătoare radio puternice , radare de mare putere , lasere de mare putere , vehicule electrice cu curent continuu , generatoare ale rețelei de bord de autotractor și alte echipamente și în alte dispozitive), în timp ce încălzirea înfășurărilor este redusă și se economisește aproximativ 4% din energie electrică ( combustibil ).
Frecvența de ondulare este 6 f , unde f este frecvența rețelei.
Amplitudinea absolută a pulsațiilor este de .
Amplitudinea relativă a pulsațiilor este 0,13/0,95 = 0,14 (14%).
Aria de sub curba integrală este:
EMF mediu este egal cu:, adică de două ori mai mult decât în schema „triunghi-Larionov”.
Rezistența activă internă echivalentă relativă este egală cu rezistența a trei punți conectate în serie cu o rezistență de 3 r fiecare, adică 9 r .
Curentul din sarcina este ????
Puterea in sarcina este ????
Frecvența de ondulare este 6 f , unde f este frecvența rețelei.
Amplitudinea absolută a pulsațiilor este de .
Amplitudinea relativă a pulsațiilor este 0,27/1,91 = 0,14 (14%).
Acest redresor are cea mai mare rezistență activă internă echivalentă și cel mai mare EMF mediu, proprietățile sale sunt mai apropiate de sursa de tensiune și poate fi utilizat în surse de tensiune de înaltă tensiune (în instalații de purificare electrostatică a gazelor industriale ( filtru electrostatic ), etc.) .
Este o conexiune paralelă (sau uneori în serie) a două redresoare Larionov cu o defazare a curenților trifazici de intrare. În același timp, numărul de semicicluri redresate se dublează în comparație cu redresorul convențional Larionov, datorită căruia amplitudinea relativă a ondulațiilor de tensiune redresată scade și frecvența ondulațiilor de tensiune redresată se dublează, ceea ce facilitează, de asemenea, netezirea tensiunii redresate. . [5]
EMF medie de ieșire a redresorului punților paralele Larionov cu o defazare a tensiunilor de alimentare
unde este amplitudinea tensiunii, între punctele de conexiune de fază la intrările unuia dintre redresoare.
Conexiunea în serie a redresoarelor lui Larionov cu o schimbare de fază de 30 de grade (un redresor este alimentat de la „stea”, celălalt de la „triunghi”) oferă o EMF constantă medie.
unde este amplitudinea tensiunii, între punctele de conexiune de fază la intrările unuia dintre redresoare. Amplitudinea pulsației este de aproximativ 3,44% din EMF rectificată medie.
Și mai puțin cunoscute sunt redresoarele trifazate „șase punți în paralel” și „șase punți în serie”. Ele constau din două transformatoare trifazate. Înfășurările primare ale uneia dintre ele sunt pornite de o stea, cealaltă de un triunghi, care creează o schimbare de fază de 30 °. Șase înfășurări secundare sunt conectate la șase punți (douăzeci și patru de diode). Podurile pot fi pornite în diferite moduri, unul dintre ele este conexiunea paralelă a tuturor celor șase poduri. Datorită ondulațiilor mici, redresorul conform acestei scheme este comparabil în ceea ce privește masa de oțel și cupru cu redresorul „trei punți paralele” cu un inductor de filtru care netezește ondulațiile la același nivel. Aceste redresoare sunt punte completă. Ele, ca și redresorul cu „trei punți paralele”, sunt superioare în multe privințe atât redresorului Mitkevich, cât și redresorului Larionov. Acest lucru necesită diode cu un curent mediu printr-o diodă de aproape patru ori mai puțin decât în circuitul Larionov și jumătate decât în circuitul „trei punți paralele complete”. Această schemă vă permite să construiți un redresor de mare putere pe elemente de putere redusă.
EMF medie la ieșirea redresorului „șase punți în paralel”
.
Redresorul trifazat cu șase punți în serie are cea mai mare rezistență activă internă echivalentă și poate fi utilizat în surse de înaltă tensiune de mare putere, de exemplu, în sursele de alimentare pentru stațiile industriale de tratare a gazelor electrostatice.
EMF medie la ieșirea redresorului „șase punți în serie”
.
Aceasta este de două ori cantitatea de „trei poduri în serie”.