Однофазных выпрямителей

Трехфазный трансформатор состоит из трех однофазных, магнитопроводы которых объединены в один общий трех-стержневой ( 8.17, <)). Действительно, если три однофазных двухобмоточных трансформатора расположить, как изображено на 8.17,а, а их первичные обмотки соединит!) чвездой ( 8.17,6) и подключить к трехфазной сети, то в них возникнут токи холостого хода. Токи будут иметь одинаковое значение, но будут сдвинуты относительно друг друга па 120 ( 8.17,в). Магнитные потоки, создаваемые токами, также будут сдвинуты на 120°. Сумма магнитных потоков, так же как и токов, будет равна нулю. Если объединить три стержня ABC однофазных трансформаторов в один, то в этом стержне магнитного потока не будет и надобность в нем отпадает. В результате образуется трехфазный трансформатор ( 8.17, г). Однако изготовление такого трансформатора технически и тех-

Условия нормальной параллельной работы однофазных трансформаторов те же, что и трехфазных. .Линейное напряжение однофазного трансформатора есть напряжение между началом и концом соответствующей обмотки.

Все полученное выше для однофазных трансформаторов можно распространить на каждую фазу трехфазного трансформатора в случае симметричной нагрузки. Рассмотрим особенности устройства и работы трехфазных трансформаторов. 216

Составим магнитопровод трехфазного трансформатора, оставив без изменения те части магнитопроводов трех однофазных трансформаторов, на которых расположены обмотки, и соединив свободные части вместе ( 9.20, б). Такое построение магнитной системы можно сопоставить с соединением трех участков электрических цепей звездой (см. 3.4). Но для трехфазной системы при симметричной нагрузке нейтральный провод не нужен, так как тока в нейтральном проводе нет; отказавшись от нейтрального провода, получим экономию меди. Нейтральному проводу в магнитной системе трехфазного трансформатора соответствует средний общий стержень ( 9.20, б). При симметричной трехфазной системе этот стержень не нужен и может быть удален ( 9.20, в), так как сумма мгновенных значений трех магнитных потоков в любой момент времени равна нулю.

ег больше места, и ее КПД несколько ниже. Но при такой группе в качестве резерва на случай аварии или при ремонте достаточно иметь один однофазный трансформатор, так как маловероятно одновременное повреждение всех трех однофазных трансформаторов, а профилактически ремонтировать их можно поочередно. Для трехфазного трансформатора в качестве резерва необходим тоже трехфазный трансформатор. Таким образом, трехфазная группа при прочих равных условиях обеспечивает большую надежность во время эксплуатации. Наконец, перевозка и установка трех однофазных трансформаторов большой мощности значительно проще перевозки и установки трехфазного трансформатора значительно большей мощности.

В случае однофазного трансформатора вектор низшего напряжения может составлять с вектором высшего напряжения приближенно угол или 0°, или 180°. В первом случае это соответствует положению обеих стрелок на цифре 12, поэтому такое соединение именуется группой 0. Во втором случае часовая стрелка должна быть поставлена на 6, т. е. это будет группа 6. В последнем случае первичная и вторичная обмотки намотаны противоположно относительно направления магнитного потока. Согласно ГОСТ для однофазных трансформаторов установлена одна стандартная группа соединений - 0.

При параллельном включении двух однофазных трансформаторов для правильного выбора вторичных выводов можно присоединить вольтметр параллельно разомкнутым контактам рубильника ( 9.23), который служит для включения второго трансформатора. Если выводы выбраны правильно, то стрелка вольтметра не отклоняется; в противном случае вольтметр показывает удвоенное значение вторичного напряжения трансформаторов.

Стремление применить для передачи и распределения электроэнергии переменный однофазный ток также не дало эффективных результатов, так как двигатели однофазного тока не удовлетворяли требованиям промышленного электропривода. Использование переменного тока в этот период ограничивалось лишь областью электрического освещения. Значительным стимулом к внедрению переменного тока явилось изобретение П. Н. Яблочковым электрической свечи и разработка им схемы дробления электроэнергии посредством индукционных катушек, представлявших собой трансформатор с разомкнутой магнитной системой. В середине 80-х годов были созданы промышленные типы однофазных трансформаторов с замкнутой магнитной системой (О. Блати, М. Дери, К. Циперновский).

13.20. Конструкции ленточных сердечников однофазных трансформаторов

нулю. Поэтому силовой трансформатор не имеет четвертого замыкающего стержня (так же, как нет нейтрального провода у трехфазных линий передач электроэнергии). Переход от трех однофазных трансформаторов к одному трехфазному с плоским сердечником иллюстрируется 13.25.

Рассмотрим вначале условия совместной работы двух однофазных трансформаторов. Схема включения этих трансформаторов и расчетная схема приведены на 13.30.

Однофазные неуправляемые выпрямители. Для выпрямления переменного напряжения однофазных цепей широко применяют два типа однофазных выпрямителей: однополупериодный и двух-полупериодный.

Характер внешней характеристики трехфазных выпрямителей такой же, как и у однофазных выпрямителей.

Простые схемы могут быть однотактные, двухтактные (мостовые) и с умножением выпрямленного напряжения. В последних используется последовательное включение ряда однофазных выпрямителей, работающих каждый на свою емкость, при общей обмотке питания, что позволяет получить выпрямленное напряжение, в несколько раз (или даже во много раз) превышающее амплитуду э. д. с. на вторичной обмотке трансформатора. Простейшая схема умножения напряжения называется несимметричной. Усложненная схема, составленная из двух несимметричных, питаемых от одной обмотки, называется симметричной схемой. Схемы, состоящие из несимметричных и симметричных схем, называются комбинированными.

Эти устройства состоят из нескольких однофазных выпрямителей, каждый из которых работает на свой конденсатор. В цепь заряда конденсатора, кроме обмотки трансформатора, включен также один или несколько конденсаторои предыдущих выпрямителей. Таким образом, конденсаторы (кроме одного) заряжены до напряжения, большего чем Ецт. Выходное напряжение, в несколько раз превышающее питающее, снимается с одного конденсатора, заряженного до необходимой величины (схемы I рода) или с нескольких последовательно включенных конденсаторов (схемы II рода). Разделение по роду производят при выходном напряжении, большем чем 2?IIm. Все однофазные выпрямители используют одну общую вторичную обмотку трансформатора, или сеть переменного тока без трансформатора. Диоды, как правило, применяются только полупроводниковые.

Работа однофазных выпрямителей на встречную э. д. с. имеет следующие особенности:

где m — кратность частоты переменной составляющей выпрямленного напряжения к частоте сети, зависящая от схемы выпрямления и называемая числом фаз выпрямления или пульсностью выпрямителя. Для рассматриваемых однофазных выпрямителей (например, 5.2, а) лг = 2, тогда 9 = 0,67. Для выбора вентилей в схеме 5.2, а определим среднее значение тока через вентиль. По временным диаграммам 5.2,6 видно, что

Таблица 5.1. Основные показатели однофазных выпрямителей

Порядок расчета выпрямителя следующий: 1) по известным Ra и т определяют А; 2) находят в; 3) определяют все токи и напряжения в выпрямителе. Для удобства расчета используют вспомогательные коэффициенты В, F и D, являющиеся функциями коэффициента А. Расчетные соотношения для однофазных выпрямителей имеют следующий вид:

Рассмотрение выпрямителей с учетом всех этих особенностей представляет сложности, поэтому сначала обратимся к рассмотрению однофазных выпрямителей, на примере которых выявим характерные черты выпрямителей средней и большой мощности, а затем распространим результаты анализа на трехфазные схемы.

из двух последовательно соединенных однофазных выпрямителей, работающих на активно-емкостную нагрузку и питаемых от одной и той же вторичной обмотки трансформатора.

По схеме вентильного блока различают выпрямители с параллельным, последовательным и мостовым включением однофазных выпрямителей. Схемы таких выпрямителей приведены на 30.2.