Однофазная мостовая схема при работе на активную нагрузку.
В данную схему включают четыре вентиля (рис. 228, а). К одной диагонали моста подключают переменное напряжение u2, а к другой диагонали — нагрузку г. За первый полупериод, когда точка а имеет положительный потенциал, а точка б — отрицательный, ток /„ проходит от точки а через вентиль VI, сопротивление нагрузки г и вентиль V3 к точке б.
Вентили V2 и V4 за этот полупериод находятся под обратным напряжением.. За второй полупериод, когда полярность точек а и б изменится, ток t0 проходит от точки б через вентиль V2, сопротивление нагрузки г и вентиль V4 к точке а. Вентили VI и V3 в это время находятся под обратным напряжением. Таким образом, за оба полу- периода напряжения иг ток через нагрузку г проходит в одном направлении.
Общая точка К катодов вентилей VI и V2 является для нагрузки положительным полюсом, а общая точка А анодов вентилей V2 и V4 — отрицательным.
Во вторичной обмотке трансформатора ток t2 (рис. 228, б) проходит оба полупериода и имеет синусоидальную форму. Ток не имеет постоянной составляющей и вынужденное намагничивание сердечника трансформатора отсутствует.
На рис. 228, в представлены кривые выпрямленного тока t0 и напряжения и0 = i0r.
В однофазной мостовой схеме выпрямленный ток 2 раза за один период достигает максимального значения, поэтому частота основной гармоники будет в 2 раза больше частоты напряжения сети, т. е. /ог = 100 Гц.
Рис. 228. Однофазная мостовая схема выпрямления (а) и диаграммы напряжений и токов в однофазной мостовой схеме выпрямления (б и в)
Основные параметры однофазной мостовой схемы для идеальных вентилей, работающих на активную нагрузку, приведены в табл. 14. В однофазной мостовой схеме по сравнению с однофазной двухполупериодной схемой с нулевым, выводом вследствие лучшего использования обмоток трансформатора уменьшаются размеры и масса трансформатора, не требуется специального вывода от средней точки вторичной обмотки, в 2 раза уменьшаются напряжение на зажимах вторичной обмотки и обратное напряжение на один вентиль.
К недостаткам однофазной мостовой схемы относятся: необходимость применения четырех вентилей; последовательное включение двух работающих вентилей (особенно высокоомных), приводящее к уменьшению выпрямленного напряжения с увеличением тока нагрузки; действующее значение тока вторичной обмотки в 2 раз больше действующего значения тока в схеме с нулевым выводом, что требует увеличения площади поперечного сечения провода вторичной обмотки на 20%.
В однофазной мостовой схеме применяют полупроводниковые вентили. Полупроводниковые выпрямители, собранные по однофазной мостовой схеме, используют в устройствах автоблокировки, электрической централизации и железнодорожной связи.
Трехфазная однополупериодная схема при работе на активную нагрузку (рис. 229). В зависимости от напряжения сети первичную обмотку трансформатора Т (рис. 229, а) соединяют звездой или треугольником, а для получения нулевой точки вторичную обмотку всегда соединяют звездой.
Начала вторичных обмоток, а, Ъ и с соединяют с анодами вентилей VI, V2 и 113. Нагрузку г подключают между общей точкой К катодов вентилей и точкой О вторичной обмотки трансформатора Т.
Рис. 229. Трехфазная однополупериодная схема выпрямления (о) и диаграммы напряжений и токов в трехфазной однополупериодной схеме (б и в)
На рис. 229, б показаны кривые напряжений фаз uф1, uф2 и uфз, которые имеют одинаковую частоту и амплитуду, но сдвинуты по фазе на угол 120°.
За время tA—12 (т. е. в течение 1/3 периода) вентиль VI находится под наибольшим положительным напряжением. Это значит, что точка
а имеет положительный потенциал относительно точки О, поэтому ток проходит от точки а через вентиль VI и сопротивление г к точке 0. В промежутке времени — ta наибольшее положительное напряжение возникает на второй обмотке (фазе) трансформатора и ток проходит от точки b через вентиль V2 и сопротивление г к точке 0. В промежутке времени t3 — /4 ток будет проходить от точки с через вентиль V3 и сопротивление г к точке 0.
Таким образом, вентили VI, V2 и V3 работают поочередно, каждый в течение у периода, а их токи через нагрузку проходят всегда в одном направлении — от точки К к точке 0. Следовательно, точка К является положительным полюсом для нагрузки, а точка 0 — отрицательным. На рис. 229, в приведены кривые выпрямленного тока i„ и напряжения и0 = i0r, из которых видно, что по каждой вторичной обмотке ток проходит только в течение положительного полупериода. Постоянная составляющая этого тока вызывает вынужденное намагничивание сердечника и связанное с этим увеличение тока в первичных обмотках трансформатора. Так как напряжение на нагрузке достигает максимального значения 3 раза за один период, то частота основной гармоники в этой схеме в 3 раза больше частоты напряжения в сети, т. е. for = 150 Гц.
Основные параметры трехфазной однополупериодной схемы выпрямления при активной нагрузке приведены в табл. 14.
По сравнению с ранее рассмотренными схемами выпрямления однофазного переменного тока трехфазная однополупериодная схема имеет меньший коэффициент пульсации и более высокую частоту пульсации выпрямленного напряжения. В результате этого уменьшаются размеры и масса сглаживающего фильтра, обеспечивается лучшее использование обмоток трансформатора по сравнению с однофазной однополупериодной схемой и схемой со средней точкой, равномерно нагружается сеть трехфазного переменного тока.
К основным недостаткам трехфазной однополупериодной схемы относятся вынужденное намагничивание сердечника трансформатора и связанное с этим увеличение тока первичной обмотки.