Трёхфазные выпрямители

Здесь схем немного, да и интерес, я думаю, по известным причинам, небольшой. Умножение напряжения сети вряд ли здесь целесообразно. Существует два типа включения вторичных обмоток трансформатора, звездой или треугольником, а выпрямитель обычно применяется так называемый трёхфазный мост. На выходе выпрямителя частота пульсаций в 6 раз больше частоты эл. сети, т.е. 300Hz. При такой частоте и общей ёмкости конденсатора фильтра 50µF независимо от выходного напряжения амплитуда пульсаций при токе через нагрузку 1А получаются около 35V, что очень мало. У трансформатора, включённого звездой, линейные напряжения больше фазных 1,73 раза, а линейный ток одинаковый с фазным. У трансформатора, включённого треугольником, линейные напряжения равны фазным, а линейный ток больше фазного 1,73 раза. Сказанное наглядно можно увидеть в картинке, где показаны совершенно одинаковые по мощности трансформаторы, но включённые по-разному. Выходное напряжение холостого хода в обеих схемах при данных напряжениях вторичной обмотки около 1,73kV. Для включения треугольником требуется в 1,73 раза больше витков, но сечение провода в 1,73 раза меньше. Итого сопротивление обмотки будет 1,73х1,73=3 раза больше.

Но только на компьютере так красиво получается. Обычно фазные напряжения не бывают равные. Из-за этого увеличивается падение напряжения и пульсации. А в случае соединения вторичной обмотки трансформатора в треугольник, в обмотках появляется ещё и уравнивающий ток.

В осциллограмме А видим ток обмотки при равных фазных напряжениях, а в осциллограмме В фазные напряжения отличаются на 5% (при 1kV это будет ±50V). Как видим, уравнивающий ток намного превышает значение тока обмотки при нагрузке 1А. Он не зависит от нагрузки, а только от разности питающий фазных напряжений, величины напряжений на вторичный обмотках и их сопротивлений. В виду этого такое включение вторичных обмоток нежелательно. Кстати, меня удивила величина этого тока, я знал про него, но не думал, что он может быть таким большим. Я никогда не интересовался этой проблемой, возможно, что-то в макетировании не учёл.

Интересный вариант получается, если обмотки соединить звездой, а среднюю точку подключить к среднему выводу конденсаторов.

Получаем как будто удвоитель напряжения с выходным напряжением холостого хода 2kV, на выходе которого получаем несколько большее напряжение, чем в раньше показанных схемах. Он имеет несколько большее падение напряжение, ток в обмотках распределяется иначе, чем в простом включении звездой, пульсации практически такие же самые.

Интересная схема получается, если соединить последовательно или параллельно два выпрямителя, подключённых к одному трансформатору, но у которого одна из групп вторичных обмоток соединяется в звезду, другая - в треугольник. В результате системы вторичных напряжений сдвигаются по фазе относительно друг друга на 30°, в результате чего получаем 12 фазный выпрямитель.

Частота пульсаций на выходе 600Hz. На выходе 3kV выпрямителя амплитуда пульсаций даже без фильтрующего конденсатора только 100V и мало зависит от тока нагрузки. Но чтобы это получить, обе обмотки трансформатора должны быть намотаны с учётом ранее приведённых коэффициентов, чтоб оба выпрямителя при любой нагрузке отдавали одинаковое напряжение, а фазные напряжения должны быть равные. В этой схеме одна вторичная обмотка соединена треугольником, а, значит, схема довольно критична к неравным фазным напряжениям.

Существует и больше схем многофазных выпрямителей, но они требуют довольно сложной первичной обмотки и несколько трансформаторов. Для любительских целей вряд ли кому-нибудь они понадобятся.