Trefaslikriktare - en enhet som används för att få likström från en trefas växelström i Dolivo-Dobrovolsky- systemet .
De vanligaste är trefaslikriktare enligt Mitkevich V.F.- schemat (på tre dioder ), föreslagit av honom 1901 [1] , och trefaslikriktaren enligt Larionov A.N. -schemat (på sex dioder), föreslagit av honom 1924 [2 ] [3] . 1923 inlämnades också det amerikanska patentet US1610837 A för trefaslikriktare.
Mindre kända är trefaslikriktare enligt scheman "tre parallella bryggor" (på tolv dioder), "tre seriebryggor" (på tolv dioder) etc., som i många avseenden överträffar både Mitkevich-schemat och Larionov-schemat . Detta kräver dioder med en medelström genom en diod nästan hälften av den i Larionov-kretsen.
Mitkevichs likriktare är en kvartsbroparallell, Larionovs likriktare är inte en helbrygga, som man ofta tror, utan en halvbroparallell ("tre parallella halvbryggor"). Beroende på omkopplingskretsen för en trefastransformator eller en trefasgenerator (stjärna, triangel) har Larionov-kretsen två varianter: "star-Larionov" och "triangel-Larionov", som har olika spänningar, strömmar, interna motstånd.
Det kan ses från diagrammen att Mitkevich-kretsen är en ofullständig Larionov-krets, och Larionov-kretsen är en ofullständig "tre parallella broar"-krets.
På grund av principen om reversibilitet för elektriska maskiner byggs omvandlare ( växelriktare ) enligt samma scheman .
Ett diagram över en trefas kvicksilverlikriktare enligt Mitkevich-schemat ges i [4] .
"Delvis tre halvvåg med noll uteffekt." Arean under integralkurvan är:
var är det maximala (största) momentana värdet av EMF , - Det effektiva (effektiva) värdet av EMF för sekundärlindningen på transformatorn eller generatorn.Den genomsnittliga EMF är:
Vid tomgång och nära den skiftar EMF i grenen med den största EMF på ett givet segment av perioden av EMF mot att blockera (stänger) dioderna i grenen med den minsta EMF på detta segment av perioden. Det relativa ekvivalenta aktiva motståndet i detta fall är lika med motståndet för en gren 3r . Med en ökning av belastningen (minskning i R n ), uppstår segment av perioden och ökar i vilka båda grenarna arbetar på samma belastning parallellt. Den relativa ekvivalenta inre aktiva resistansen på dessa segment är lika med 3 r /2. I kortslutningsläget är dessa segment maximala, men den användbara effekten i detta läge är noll.
Negativa halvcykler används inte i Mitkevich-likriktaren. På grund av detta har Mitkevich-likriktaren en mycket låg utnyttjandefaktor av transformatorns totala effekt och används vid låga effekter.
Rippelfrekvensen är 3 f , där f är nätfrekvensen.
Den absoluta amplituden av pulsationer är .
Den relativa amplituden av pulsationer är 0,5/0,83 = 0,6 (60%).
I viss elektrisk litteratur skiljer de ibland inte mellan "triangel-Larionov" och "star-Larionov"-kretsar, som har olika värden på den genomsnittliga likriktade spänningen, maximal ström, ekvivalent aktivt internt motstånd, etc.
I "triangel-Larionov" likriktaren är förlusterna i koppar större än i "star-Larionov" likriktaren, därför används i praktiken "star-Larionov" -schemat oftare.
Dessutom kallas A. N. Larionovs likriktare ofta brolikriktare, i själva verket är de parallella halvbryggor.
I en del litteratur kallas Larionovs likriktare och liknande för "fullvåg" ( eng. fullvåg ), i själva verket är "treseriebryggor"-likriktarna och liknande fullvågiga.
Arean under integralkurvan är:
Den genomsnittliga EMF är:
det vill säga mer än i Mitkevich-likriktaren.
Det finns två perioder i arbetet med "triangel-Larionov" -schemat. Den långa perioden är 360° ( ). Den lilla perioden är lika med 60° ( ), och upprepas inuti den stora 6 gånger. Den lilla perioden består av två små halvcykler på 30° vardera ( ), som är spegelsymmetriska och därför räcker det att analysera kretsens funktion på en liten halvcykel på 30°.
Vid tomgång och i lägen nära den, backskiftar (stänger) EMF i grenen med störst EMF i ett givet segment av perioden dioder med mindre EMF i ett givet segment av perioden.
I det första ögonblicket ( ) är EMF i en av grenarna lika med noll, och EMF i de andra två grenarna är lika , medan två övre dioder och en nedre diod är öppna. Den ekvivalenta kretsen består av två parallella grenar med samma EMF (0,87) och samma resistanser på 3 r vardera, det ekvivalenta motståndet för båda grenarna är 3 r /2. Vidare, på en liten halvcykel, växer en av de två EMF som är lika med 0,87 till 1,0, den andra minskar till 0,5 och den tredje växer från 0,0 till 0,5. En av de två öppna övre dioderna stängs, och den ekvivalenta kretsen blir en parallellkoppling av två grenar, i en av vilka det finns en stor EMF och dess motstånd är 3 r , i den andra grenen är två mindre EMF kopplade i serie, och dess motstånd är 2 × 3 r \u003d 6 r , det ekvivalenta motståndet för båda grenarna är
Rippelfrekvensen är 6 f , där f är nätfrekvensen.
Den absoluta amplituden av pulsationer är lika med:
Den relativa amplituden av pulsationer är 0,13/0,95 = 0,14 (14%).
Star-Larionov-likriktaren (sex-puls) används i strömförsörjningsgeneratorerna i det ombordvarande nätverket i nästan alla transportmedel (traktor, vatten, undervatten, luft, etc.). I den elektriska drivningen av dieselelektriska lokomotiv och dieselelektriska fartyg passerar nästan all kraft genom stjärn-Larionov-likriktaren.
Arean under integralkurvan är:
.Den genomsnittliga EMF är lika med:, det vill säga gånger mer än i kretsarna "triangel-Larionov" och "tre parallella fullbroar" och dubbelt så mycket som i Mitkevich-kretsen.
Denna likriktare har en lång period på 360° och en kort period på 60°. Det finns 6 små perioder i den stora perioden. En liten period på 60° består av två spegelsymmetriska delar på 30° vardera, därför räcker det för att beskriva denna krets funktion att analysera dess funktion på en del av 30° av en liten period. I början av en liten period ( ) är EMF i en av grenarna - fas U1 noll, och i de andra två faserna U2 och U3 - 0,87 × Emax vardera. Dessa två faser U2 och U3 är seriekopplade vid en given initial tidpunkt . I detta fall är det ekvivalenta interna aktiva motståndet lika med . Vidare ökar en av EMF-fasen U2 från 0,87 till 1,0, den andra U3 minskar från 0,87 till 0,5, och den tredje fasen U1 växer från 0,0 till 0,5. - där och skär på grafen vid punkten 0,5Emax med fas U3 - se figuren av en visuell förändring i faser på länken https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5d/Spannungsverlauf_Dreiphasen-Wechselstrom. gif Den ekvivalenta kretsen ändras och representerar två seriekopplade grenar, i en av vilka en EMF och dess resistans är lika med resistansen hos en lindning 3 r , i de andra två EMF anslutna parallellt med ett motstånd på 3 r vardera, ekvivalent motstånd för två parallella grenar är 3 r /2. Det ekvivalenta aktiva interna motståndet för hela kretsen är 3 r /2 + 3 r \u003d 9 r /2 \u003d 4,5 r . I lägen nära tomgång (vid låg belastning), i parallella grenar, reverserar (stänger) EMF i grenen med en större EMF dioden i grenen med lägre EMF, medan motsvarande krets ändras. Med en ökning av belastningen uppstår segment av perioden och ökar där båda grenarna arbetar på belastningen parallellt. I kortslutningsläget ökar segmenten av parallell drift till längden av hela perioden, men den användbara effekten i detta läge är noll.
Rippelfrekvensen är 6 f , där f är nätfrekvensen.
Den absoluta amplituden av pulsationer är .
Den relativa amplituden av pulsationer är 0,23/1,65 = 0,14 (14%).
Kallas ibland "sex-fas" i litteraturen (se den tyska Wikipedia-sidan de:Gleichrichter#Gleichrichter für Dreiphasenwechselstrom Sechspuls-Sternschaltung (M6): 6-Phasen-Gleichrichter mit Mittelpunktanzapfungen am Drehstromtransformator).
Det är nästan en analog av "tre hela bryggor i parallell"-likriktaren och har nästan samma egenskaper som "tre fulla bryggor i parallell"-likriktaren, men det ekvivalenta interna aktiva motståndet är nästan dubbelt så mycket, antalet dioder är hälften lika mycket är medelströmmen genom en diod nästan dubbelt så stor.
Arean under integralkurvan är:
.Den genomsnittliga EMF är lika med:, det vill säga samma som i "triangel-Larionov"-schemat och en gång mindre än i "star-Larionov"-schemat.
Den är nästan analog med likriktaren "tre fulla bryggor i serie" och har nästan samma egenskaper, men det ekvivalenta interna aktiva motståndet är nästan dubbelt så mycket, antalet dioder är hälften så mycket, medelströmmen genom en diod är nästan dubbelt så mycket.
Mindre kända är helbrygga trefaslikriktare enligt schemat "tre seriebryggor" (på tolv dioder) etc., som i många avseenden överträffar likriktaren Larionov A.N. "A. N. Larionovs likriktare, och A. N. Larionovs likriktare är en "oavslutad" "tre parallella bryggor" likriktare.
Arean under integralkurvan är:
.Den genomsnittliga EMF är lika med:, det vill säga samma som i "triangel-Larionov"-schemat och en gång mindre än i "star-Larionov"-schemat.
I viloläge backar (stänger) EMF i bryggan med störst EMF på ett givet segment av en lång period dioder i bryggor med mindre EMF på ett givet segment av en lång period. I detta fall är det ekvivalenta interna aktiva motståndet lika med det aktiva motståndet för en brygga (en lindning) 3 r . Med en ökning av lasten (minskning i R n ), uppträder segment av perioden och ökar i vilka två broar arbetar parallellt med lasten, det ekvivalenta interna aktiva motståndet i dessa segment av perioden är lika med motståndet för två parallella broar 3 r /2 = 1,5 r . Med en ytterligare ökning av belastningen uppträder segment av perioden och ökar i vilka alla tre broarna arbetar parallellt med lasten, det ekvivalenta interna aktiva motståndet i dessa segment av perioden är lika med motståndet för tre parallella broar r . I kortslutningsläge är alla tre parallella bryggor laddade, men nettoeffekten i detta läge är noll. Det följer av detta att, med hänsyn till skillnaden i EMF-värden ( ), är den ekvivalenta interna aktiva resistansen (och förlusterna i koppar) för "tre parallella bryggor"-likriktaren mindre än i "star-Larionov"-likriktaren. På grund av den lägre ekvivalenta interna resistansen i "tre parallella fullbryggor"-likriktaren är belastningsegenskaperna för dessa två likriktare olika.
Likriktaren "tre parallella bryggor" är mer pålitlig än "star-Larionov"-likriktaren. När 5/6 dioder går sönder (bränns ut) blir stjärn-Larionov-likriktaren helt ur funktion, och de tre parallella brygglikriktarna, i fallet med de återstående dioderna i motsatta armar av en brygga, ger fortfarande ungefär 1/6 av den fulla ström, vilket kan räcka för att "hålla ut" innan reparationen. I likriktaren "tre parallella fullbryggor" är medelströmmen genom en diod nästan hälften av den i "star-Larionov"-likriktaren, och sådana dioder är billigare och mer överkomliga.
BristerEliminera bristen. Vid mycket låga belastningsströmmar kan kretsen "tre parallella bryggor" kopplas om till kretsen "triangel-Larionov" med en omkopplare med tre slutande kontaktgrupper.
Eliminera bristen. Kabeldragning av en sextrådig kraftledning.
När det gäller egenskaper är denna likriktare närmare strömkällorna och kan ersätta likriktarna "stjärna-Larionov" och "triangel-Larionov" i nästan alla enheter ( elektrisk drivning av diesellokomotiv , motorfartyg , kärnkraftsdrivna fartyg , valsverk, borriggar, strömförsörjning för kraftfulla elektrolysörer , kraftfulla radiosändare , högeffektsradarer , högeffektlasrar , likströmsfordon , generatorer av det inbyggda nätverket av biltraktorer och annan utrustning och i andra enheter), medan uppvärmningen av lindningarna minskar och cirka 4 % av elen ( bränsle ) sparas).
Rippelfrekvensen är 6 f , där f är nätfrekvensen.
Den absoluta amplituden av pulsationer är .
Den relativa amplituden av pulsationer är 0,13/0,95 = 0,14 (14%).
Arean under integralkurvan är:
Den genomsnittliga EMF är lika med:, det vill säga dubbelt så mycket som i "triangel-Larionov"-schemat.
Den relativa ekvivalenta inre aktiva resistansen är lika med resistansen hos tre bryggor kopplade i serie med ett resistans på 3 r vardera, det vill säga 9 r .
Strömmen i lasten är ????
Kraften i lasten är ????
Rippelfrekvensen är 6 f , där f är nätfrekvensen.
Den absoluta amplituden av pulsationer är .
Den relativa amplituden av pulsationer är 0,27/1,91 = 0,14 (14%).
Denna likriktare har den högsta ekvivalenta interna aktiva resistansen och den högsta genomsnittliga EMF, dess egenskaper ligger närmare spänningskällan och kan användas i högspänningskällor (i installationer för elektrostatisk rening av industrigaser ( elektrostatiskt filter ), etc.) .
Det är en parallell (eller ibland seriell) anslutning av två Larionov-likriktare med en fasförskjutning av de ingående trefasströmmarna. Samtidigt fördubblas antalet likriktade halvcykler jämfört med den konventionella Larionov-likriktaren, på grund av vilken den relativa amplituden för de likriktade spänningsrippelna minskar och frekvensen av de likriktade spänningsrippelna fördubblas, vilket också underlättar utjämning av den likriktade spänningen . [5]
Den genomsnittliga uteffekten EMF från likriktaren av Larionov parallella bryggor med en fasförskjutning av matningsspänningarna
var är spänningsamplituden mellan fasanslutningspunkterna till ingångarna på en av likriktarna.
Seriekopplingen av Larionovs likriktare med en fasförskjutning på 30 grader (en likriktare drivs från "stjärnan", den andra från "triangeln") ger en genomsnittlig konstant EMF
var är spänningsamplituden mellan fasanslutningspunkterna till ingångarna på en av likriktarna. Pulsationsamplituden är cirka 3,44 % av den genomsnittliga likriktade EMF.
Ännu mindre kända är trefaslikriktarna "sex bryggor i parallell" och "sex bryggor i serie". De består av två trefastransformatorer. De primära lindningarna på en av dem slås på av en stjärna, den andra av en triangel, vilket skapar en fasförskjutning på 30 °. Sex sekundärlindningar är anslutna till sex bryggor (tjugofyra dioder). Broar kan slås på på olika sätt, ett av dem är parallellkopplingen av alla sex broar. På grund av de små krusningarna är likriktaren enligt detta schema jämförbar när det gäller massan av stål och koppar med likriktaren "tre parallella bryggor" med en filterinduktor som jämnar ut krusningarna till samma nivå. Dessa likriktare är full brygga. De, liksom "tre parallella bryggor"-likriktaren, är i många avseenden överlägsna både Mitkevich-likriktaren och Larionov-likriktaren. Detta kräver dioder med en genomsnittlig ström genom en diod nästan fyra gånger mindre än i Larionov-kretsen, och hälften så mycket som i kretsen "tre parallella fulla broar". Detta schema låter dig bygga en högeffektslikriktare på lågeffektelement.
Genomsnittlig EMF vid utgången av likriktaren "sex bryggor parallellt"
.
Trefas likriktaren med sex bryggor i serie har den högsta ekvivalenta interna aktiva resistansen och kan användas i högspänningskraftkällor, till exempel i strömförsörjning för industriella elektrostatiska gasreningsverk.
Genomsnittlig EMF vid utgången av likriktaren "sex bryggor i serie"
.
Detta är dubbelt så mycket som "tre broar i serie".