Однофазная мостовая схема выпрямления

Однофазная мостовая схема выпрямления приведена на рис. 22.

Рис. 22. Однофазная мостовая схема выпрямления

 

Схема предложена в 1897 г. Грэцом, а также Поллаком.

На электровозах и электропоездах переменного тока однофазная мостовая схема выпрямления применяется в силовых цепях. В цепях питания обмоток возбуждения тяговых двигателей, вспомогательных цепях и цепях управления применяются однофазные нулевые и мостовые схемы выпрямления, а так же трехфазные нулевые и мостовые выпрямители.

Вентильные блоки при мостовых схемах выпрямления состоят из двух коммутационных групп: катодной и анодной. Приемник электрической энергии включается между общим катодом К и общим анодом А (рис. 22). К каждому выводу вторичной обмотки трансформатора подключено по два вентиля, один из анодной, второй – из катодной групп.

Временные диаграммы электромагнитных процессов в однофазной мостовой схеме выпрямления приведены на рис. 23. 

Для облегчения понимания сути электромагнитных процессов в этой схеме примем потенциал вывода вентильной обмотки b равным 0. Тогда потенциал вывода вентильной обмотки а будет изменяться по синусоидальному закону (рис. 23, а).

 

 

     Рис. 23. Временные диаграммы электромагнитных процессов

в однофазной мостовой схеме выпрямления

 

За период питающего напряжения (Т = 2π) при работе этой схемы возможны два интервала повторяемости:

– интервал I (0 ≤ ωt ≤ π), на котором u_a > u_b;

– интервал II (π ≤ ωt ≤ 2π), на котором  u_b > u_a.

На интервале повторяемости I открыты вентили VD1 и VD2, так как потенциалы на их анодах выше, чем потенциалы на их катодах. Вентили VD3 и VD4 закрыты, так как потенциалы на их катодах выше, чем потенциалы на их анодах. На интервале повторяемости II по тем же причинам открыты вентили VD3 и VD4 и закрыты вентили VD1 и VD2 (рис. 23, б, в).

На интервале повторяемости I , а напряжение на выходе преобразователя равно разности потенциалов между общим катодом и общим анодом схемы выпрямления u_d = u_K – u_A = u_a – u_b = u_ab (рис. 23, г). На интервале повторяемости II , а напряжение на выходе преобразователя также равно разности потенциалов между общим катодом и общим анодом схемы выпрямления u_d = u_K – u_A = u_b – u_a = u_ba (рис. 23, г).

Таким образом, имея одну фазу вторичного напряжения, схема имеет две пульсации в кривой выпрямленного напряжения (m₂ = 1, m = 2!).

Для определения среднего значения выпрямленного напряжения воспользуемся уже известной методикой. Рассматривая первую пульсацию выпрямленного напряжения на интервале повторяемости I (рис. 23, г), можем записать

,                     (78)

или U₂ = 1,11 U_d0.

     Условия работы вентилей в этой схеме определяются следующими значениями токов:

     – максимальное значение тока вентильного плеча I_{VD max} = I_d;

     – среднее значение тока вентильного плеча I_{VD ср} = I_d / 2.

     По значению I_VD1ср можно определить число параллельно включенных вентилей в вентильном плече.

     Условия работы вентилей в этой схеме также определяются значением максимального обратного напряжения на вентильном плече. Кривая обратного напряжения на вентильном плече в этой схеме представлена на рис. 23, д. Максимальное значение обратного напряжения определяется его амплитудой:

U_{VD max} = =  = 1,57 U_d0.                        (79)

По значению U_{VD max} можно определить число последовательно включенных вентилей в вентильном плече.

Условия работы трансформатора в этой схеме.

По закону Кирхгофа составим уравнение:

i₂ + i_VD4 – i_VD1 = 0,                                              (80)

откуда

 i₂ = i_VD1 – i_VD4.                                                (81)

     Кривая тока вентильной обмотки трансформатора в этой схеме, построенная по выражению (81), приведена на рис. 23, е.

     Действующее значение тока вентильной обмотки трансформатора равно:

.                                                         (82)

Так как за период питающего напряжения вентильная обмотка трансформатора обтекается током дважды за период, то мостовая схема получила название двухтактной.

Для определения тока сетевой обмотки используем положение, что сумма ампер-витков по замкнутому контуру в трансформаторе должна быть равна нулю:

i₁w₁ + i₂w₂ = 0,                                             (83)

откуда

.                                       (84)

На рис. 23, ж приведена кривая тока сетевой обмотки трансформатора, построенная по выражению (84) в предположении, что он приведенный ( =1).

Мощность вентильной обмотки трансформатора в этой схеме равна:

.                           (85)

Мощность сетевой обмотки трансформатора в этой схеме равна:

.                      (86)

Типовая мощность трансформатора равна:

.                                         (87)

Для сравнения в однофазной нулевой схеме выпрямления , что свидетельствует о преимуществе мостовой схемы выпрямления.

Поэтому в силовых цепях электровозов переменного тока (ВЛ 80^Р, ВЛ180^С, ВЛ 80^Т, ВЛ 85, ВЛ 65 и др.) применяют только однофазную мостовую схему выпрямления.

 

Предыдущая123456789Следующая

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: