Для коэффициента пульсаций удобно пользоваться следующим выражением:

= (р + 2)р/(16/ад. (6.88)

где С - емкость каждого из конденсаторов схемы.

Основным преимуществом схем умножения является возможность получения очень высоких напряжений от сравнительно низковольтного источника и при сравнительно низковольтных вентилях. Однако из-за большого выходного сопротивления и низкого к. п. д. применяют их лишь при малых токах.

§ 6.7. Двухфазные схемы выпрямителей

Двухфазные схемы выпрямителей по сравнению с однофазными дают более высокую частоту пульсаций и меньшую их величину. Поэтому хорошая фильтрация выпрямленного напряжения в них достигается значительно -проще. Этим и объясняется широкое применение двухфазных схем. Из них наиболее популярны основная и мостовая схемы.

Основная схема (рис. 6.24, а, б) построена по принщшу, изложенному в начале главы. Две фазы во вторичной обмотке трансформатора получаются благодаря выводу ее средней точки. Иио1да такой трансформатор называют дифференциальным. При работе на нагрузку, начинающуюся с емкости, выпрямленное напряжение получается пилообразной формы, а токи фаз имеют вид почти косинусоидальных импульсов (рис. 6.24, в, д, ж).

Общий ток двух вторичных обмоток

2п - -я

(6.89)

не содержит постоянной составляющей (рис. 6.24, и), поэтому ток первичной обмотки совпадает с ним по форме, а по амплитуде больше его в коэффициент трансформации раз (рис. 6.24, л):

iip = ( 21 - 22) (6.90)

Поскольку импульсы токов 21 н 22 во времени не перекрываются, то действующее значение тока первичной обмотки

/ipnl/2/з. (6.91)

Вольт-амперы- трансформатора для рассматриваемой схемы

VA ,р = 0,5 [/2 nlEjn + 21,Е,\ = 1 J1,E

(6.92)

Отсюда для этой схемы а^р 2. Использование трансформатора в двухфазной схеме лучше, чем в однофазной, но не на много. Амплитуда обратного напряжения на вентиле, как и в однофазной схеме, равна удвоенной амплитуде Е^т-

При работе на нагрузку, начинающуюся с индуктивности, выпрям^-ленное напряжение имеет форму огибающей положительных значений

э. Д- С- фаз рис. 6.24, г. Токи фаз по форме близки к прямоугольникам рИС. 6.2, е,з. Общий ток вторичных обмоток г'зп получается в виде меандра рис. 6.24, к, а ток первичной обмотки повторяет его по форме, имеет величину, отличающуюся в п раз (рис. 6.24, м).

Рис. 6.24

Действующее значение тока первичной обмотки

/1=п]/2/з=:я/о, (6.93)

а вольт-амперы трансформатора

l l,p = 0,5(/i£i + 2/,£2) = l,2/o2=l,34Po, , (6.94)

что дает а^р = 1,34.

Использование трансформатора в схеме, работающей на нагрузку, начинающуюся с индуктивности, значительно лучше, чем в схеме с нагрузкой, начинающейся с емкости. Объясняется это тем, что индуктивность, обладающая большим сопротивлением переменным составляющим тока, в процессе работы выпрямителя включается- последовательно на определенную часть периода в цепь каждой фазы. Поэтому и переменные составляющие токов фазы относительно невелики.

Главный недостаток основных двухфазных схем состоит в том, Что необходимо симметрировать вторичные обмотки трансформатора.

Прп пх асимметрии в выпрямленном напряжении возникает состав-ля10И1,ая пульсаций с частотой выпрямляемой сети и двухфазная схема лишается своего основного достоинства - повышенной частоты пульсаций.

Мостовая схема (рис. 6.19 и 6.25, а) строится на одной вторичной обмотке транс(}юрматора. Токи ее при работе на нагрузку, начинающуюся с емкости, были определены раньше [см. (6.64) и (6.65)] поэтому можно сразу подсчитать вольт-амперы трансфер, матора:

VA,pl,E, = I,U,B.{A)D {А) X X 0,707 1,66Ро. (6.95) Обратное напряжение, приложенное к двум одновременно закрытым вентилям мостовой схемы, такое же, как и в обычной двухфазной схеме, т. е. достигает максимума, равного 2£2ш. Поскольку между вентилями оно распределяется поровну, то на один вентиль приходится

обр т ~ Е.т -

= о/2Б(/1)1,ЗЗУо- (6.96) Оно получилось относительно небол ьшим.

При работе на нагрузку, начинающуюся с индуктивности, выпрямленное напряжение и токи вентилей, как и в основной двухфазной схеме, имеют форму рис. 6.25, б, б, г. Ток вторичной обмотки является разностью токов двух групп вентилей (рис. 6.25, д), его действующее значение

Рис. 6.25

/2 = 1/2/ =7о, (6.97)

что дает наименьшие значения для а\ - \.

Ток первичной обмотки имеет ту же форму, что и ток i, но отличается от него величиной jjp = /г/о (рис. 6.25, ё), что дает

/ip = n/o. (6.98)

Вольт-амперы трансформатора для мостовой схемы, работающей на нагрузку, начинающуюся с индуктивности, на основании полученных соотношений равны

VAp = UE = / 0 (m) = 1,11 Ро, (6.99)

Т. е. для мостовой схемы с нагрузкой, начинающейся с индуктивности,

= 1,11.

В последних вычислениях ток холостого хода трансформатора был принят равным нулю.

Очень хорошее использование трансформатора является существенным достоинством рассматриваемой схемы. Обратное напряжение на каждый из вентилей в два раза меньше, чем в обычной двухфазной схеме, так как равно в максимуме

Е рт-\,Ъ1и,. (6.100)

К достоинствам мостовой схемы помимо уже перечисленных ее отдельных особенностей при емкостной и индуктивной нагрузках следует отнести и то, что в ней применяется простой трансформатор, имеющий всего одну первичную и одну вторичную обмотку, отсутствие вынужденного подмагничивания трансформатора. К недостаткам мостовых схем относятся: снижение выпрямленного напряжения, увеличение выходного сопротивления из-за последовательного соединения вентилей, а также возникновение постоянного потенциала, равного половине выпрямленного напряжения, на вторичной обмотке трансформатора.

Выпрямленный ток в мостовой схеме протекает через два вентиля, которые для него образуют последовательное соединение. Поэтому расчетное выходное напряжение мостовой схемы больше, чем у основной, и равно

0 = 0зад + 2£пор. (6-101)

Из-за этого же возрастает и сопротивление фазы выпрямителя, которое получается равным / = / тр + 2г„ против л^р У основной схемы. Рост сопротивления фазы приводит к росту угла отсечки и выходного сопротивления выпрямителя.

Порог выпрямления кремниевых вентилей достигает 0,7 Вив низковольтных выпрямителях увеличение Uq на такую величину существенно. Поэтому при выпрямленных напряжениях меньше десяти вольт часто применяют не мостовую схему, а основную. При повышенных выпрямленных напряжениях эти недостатки не проявляются.

§ 6.8. Трехфазные схемы выпрямителей

Основные трехфазные схемы выпрямителей имеют Неплохие показатели (табл. 6.1 и 6.2), но относительно сложный трансформатор. Поэтому чаще всего применяют их при средних и больших (Я > 1 кВт) мощностях и невысоких требованиях к пульсациям. При малых заданных пульсациях более выгодными оказываются усложненные трехфазные схемы (схема Ларионова).

Отличаются друг от друга трехфазные схемы способом соединения обмоток трансформатора. Имеется два варианта схемы, в которых первичная обмотка соединена в треугольник и в звезду (рис. 6.26, а, б). Помимо этих схем часто можно встретить схемы выпрямителей, в которых вторичная обмотка соединена в зигзаг (рис. 6.27). В них отсут-

Ствует вынужденное подмагничивание трансформатора, что дости-гается размещением иа одном фазовом стержне двух вторичных обмоток с разными направлениями протекания токов.

Применять схему с соединением в зигзаг вторичных обмоток целе. сообразно в том случае, когда вместо одного трехфазного трансформд. тора в схеме применяются три отдельных однофазных трансформатора При значительных мощностях выгоднее работать иа нагрузку, начинающуюся с индуктивности. Однако данные табл. 6.1 позволяют рассчитать и трехфазные схемы с нагрузкой, начинающейся с емкости.

Поскольку никаких особенностей в обычных трехфазных схемах нет, ограничимся перечислением их основных расчетных данных, сведенных в табл. 6.1 и 6.2. Значительно лучше показатели у схемы Ларионова.

i С

Рис. 6.26

Рис. 6.2;

с применением полупроводниковых диодов единственный недостаток схемы Ларионова - необходимость отдельных обмоток накала для вентилей - отпадает. Обладая одними лишь достоинствами, она получила широкое распространение.

Схема Ларионова строится на трехфазном трансформаторе (рис 6.28, а) и содерл<ит шесть вентилей. Вентили I, 2 и 3 образуют один трехфазный выпрямитель с выходным напряжением е^у, являющимся огибающей положительных значений э. д. с. всех трех фаз (рис. 6.28, б). Вентили 4, 5 н 6 образуют второй трехфазный выпрямитель, noj строенный на тех же вторичных обмотках трансформатора, создающий выпрямленное напряжение Uqo. Это напряжение является огибающе отрицательных значений э. д. с. всех фаз, так как вторая группа вентилей подсоединена к обмоткам катодами, а не анодами в противоположность первой.

X о

о. я с X 3 я оа т

н

г

о

е-

co co

co t{

e- J?

Ю

s <u

co

о

co q,

и

я л

я: i в) t-

СП . -

Па О . ш

4) о s о