Рис. 1.9.Трехфазный однотактныйвыпрямитель. а — принципиальная электрическая схема; б — напряжение на вторичных обмотках; в — ток первого вентиля; г — ток второго вентиля; д — ток третьего вентиля; е — ток и напряжение на нагрузке; ж —ток первичной обмотки фазы А; з — обратное напряжение на первом вентиле.
включается в трехфазную сеть переменного тока. Первичные и вторичные обмотки трехфазного трансформатора имеют одинаковое число фаз (m1 = m2=3). Первичные обмотки могут соединяться между собой звездой или треугольником, вторичные— только звездой. Вторичные обмотки создают трехфазную систему ЭДС, симметричных относительно нулевой точки. Сопротивление нагрузки включается между общей точкой вентилей и нулевой точкой вторичных обмоток трансформатора. В трехфазной однотактной схеме выпрямления сочетаются три однофазных однополупериодных (однотактных) выпрямителя, которые имеют общую нагрузку. Эти три выпрямителя выпрямляют три переменных гармонических напряжения, сдвинутых по фазе относительно друг друга на 120°. Каждый вентиль проводит ток только в то время, когда напряжение на его аноде выше, чем на катоде. Напряжения на катодах всех вентилей равны напряжению на нагрузке.
Поэтому вентиль Д1открыт только тогда, когда напряжение на его аноде больше,
чем на анодах других вентилей, т. е. в интервале от ωt1 до
ωt 2 (рис. 1.9,6, в). Вентили Д2 и Д3 в это время закрыты, так как
их аноды имеют потенциал ниже, чем анод вентиля Д1, и к ним,
следовательно, приложено обратное напряжение. В интервале
ωt2 - ωt3 наибольшее напряжение на аноде уже у вентиля Д2, поэтому
вентиль Д2 открыт, а вентили Д1 и Дз закрыты. В период от ωt3 до
ωt4 открыт вентиль Д3, а Д1 и Д2 закрыты. Через каждый из вентилей
ток протекает только одну треть периода. Так как вентили и
трансформатор идеальны, то напряжение на нагрузке повторяет по
форме огибающую фазных напряжений (рис. 1.9, е, д) и никогда не
достигает нуля.
Если сравнить пульсации выпрямленного напряжения в различных
схемах, то оказывается, что пульсации у трехфазного однотактного выпрямителя меньше, чем у однофазных.
В этой схеме за период питающего напряжения по нагрузке проходят три импульса тока (рис. 1.9,а), поэтому число фаз выпрямления т — 3. Основная гармоника пульсаций имеет частоту в 3 раза больше частоты питающего напряжения.
Ток фазы вторичной обмотки трансформатора протекает по обмотке только в одном направлении, подмагничивая сердечник.
В то время, когда вентиль закрыт, к нему приложено обратное напряжение. В данной схеме обратное напряжение равно линейному, так как к закрытому вентилю приложены напряжения двух (своей и работающей) фаз (рис. 1.9, з).
С помощью специального трансформатора трехфазная система напряжений легко преобразуется в шестифазную, поэтому можно создать шестифазный однотактный выпрямитель. В таких выпрямителях шесть фаз выпрямления, а следовательно, основная гармоника пульсаций имеет частоту, в 6 раз превышающую частоту питающей сети.
Трансформатор в такой схеме имеет три первичных и шесть вторичных обмоток (т1=3; т2=6). Последовательно с каждой обмоткой включается вентиль, и получается шесть однофазных выпрямителей, работающих на общую нагрузку. Сдвиг по фазе между напряжениями вторичных обмоток в этой схеме 60°. Такая схема из-за сложности изготовления трансформатора применяется редко.