/
Текст
ГЛАВА VI
СХЕМЫ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ
§ VI.1. Однофазные схемы
Однофазное выпрямление применяется обычно при работе
на нагрузку с ёмкостной реакцией.
Работа однофазного выпрямителя на ёмкость (рис. VI. 1) и
метод его расчёта подробно рассмотрены в гл. III. Поэтому
здесь будут указаны лишь особенности такой схемы и об-
ласть её применения. Недостатки схемы:
1) схема однофазного выпрямления обычно работает на
кенотроне (Я< велико). Для неё получается большая величина
Рис. VI.1. Однофазный выпря-
митель, работающий на ём-
костную нагрузку
А (см. гл. III) и падение
напряжения в выпрямителе весьма
велико. Следовательно, выпрями-
тель имеет большое внутреннее
сопротивление, и при изменении
нагрузки сильно изменяется вы-
прямленное напряжение;
2) вследствие большой вели-
чины внутренних потерь кпд вы-
прямителя мал;
3) коэффициент использования трансформатора низок, га-
баритные размеры трансформатора велики и, следовательно,
стоимость его относительно высока;
4) переменная составляющая выпрямленного напряжения
получается очень большой, что требует большого количества
конденсаторов и дросселей в сглаживающем фильтре;
5) обратное напряжение на вентиль получается большим;
6) имеется вынужденное намагничивание сердечника транс-
форматора.
Достоинства схемы:
1) простота схемы выпрямления и конструкции трансфор-
матора,
2) необходимость лишь в одном вентиле,
3) напряжение между концами вторичной обмотки транс-
форматора (для заданного выпрямленного напряжения) по-
лучается меньше, чем в обычной двухфазной схеме, так как
напряжение между концами вторичной обмотки при двухфаз-
ной схеме равно 2Ет против Ет при «однофазной схеме.
В силу изложенного схема применяется при выпрямлении
малых мощностей, главным образом, в маломощных приёмни-
ках и усилителях и в измерительных схемах.
§ VI.2. Двухфазные схемы
а) Работа на нагрузку с ёмкостной
реакцией
Работа и расчёт нормальной двухфазной схемы (рис. VI.2)
при ёмкостной нагрузке рассмотрены в гл. III. Обычно в этой
схеме в качестве вентилей применяются кенотроны.
Особенности схемы:
1) сравнительно большая величина
обратного напряжения на кенотрон
^ = 2£'от„=2£„/2 = 2£'ов /2.
Так как в среднем то
. Рис. VI.2. Двухфазный
Еобр ~ (2,8-т-3)£'о, (VI.1) выпрямитель, работаю-
щий на ёмкостную на-
грузку
т. е. обратное напряжение почти в 3 ра-
за больше выпрямленного;
2) плохое использование обмоток трансформатора. Вольт-
амперы, характеризующие габаритную мощность трансформа-
тора, равны, как было показано в гл. III, ваТр^Л,7 PQ, т. е
коэффициент использования трансформатора кТр — 0,58;
3) вследствие большой величины внутреннего сопротив-
ления кенотрона при нагрузке получается большое падение
напряжения внутри вентиля и сравнительно низкий кпд;
4) благодаря сглаживающему действию конденсатора схема
даёт значительно меньшую величину переменной составляю-
щей напряжения на входе фильтра (£70) по сравнению с двух-
фазной схемой, работающей на индуктивную нагрузку.
Область применения двухфазной схемы та же, что и у
однофазной схемы — выпрямление малых мощностей для пи-
тания приёмников и усилителей. Эта схема применяется так-
же для выпрямления небольших токов (до 1а) сравнительно
высокого напряжения (до 5000—8000 в).
б) Работа на нагрузку с индуктивной .реакцией
Эта схема (рис. vft) в общем виде рассмотрена
в гл. IV.
Для 77^ — 2 и при достаточно большой индуктивности Дрос-
селя (L— со) ток вторичной обмотки ini имеет форму пря-
т
моугольников высотой 10 и длительностью — (рис. VI.4а).
Рис. VI.3. Двухфазный вы-
прямитель, работающий на
индуктивную нагрузку
Форма тока в первичной обмотке
изображена на рис. VI.4s, Значения
напряжений и токов для этой схе-
мы могут быть получены из общих
я формул, приведённых в гл. IV.
Выпрямленное напряжение имеет
форму полусинусоид (рис. VI.5).
При индуктивной нагрузке коэф-
фициент использования обмоток в
двухфазной схеме выше, чем при
ёмкостной.
Для данной схемы вольтамперы трансформатора полу-
чаются равными ва — 1,34 Ро против 1,7 Ро для ёмкостной на-
грузки и коэффициент использования трансформатора’ КТр—0,74
против 0,58.
Обратное напряжение на
равно
р ____о •S’o.r V, о 1 р
'-‘обр - о,9 °’1 •
При расположении обмо-
ток на стержнях трансфор-
матора, указанном на рис. VI.6,
т. е., когда фазы вторичной
обмотки расположены каж-
дая на своём стержне, а
обе половины первичной об-
мотки соединены последо-
вательно, имеет место вы-
нужденное намагничивание,
ампервитки которого равны
вентиле (см. приложение VI)
/ 70wn \
\ 2 /
Рис. VI.4. Форма токов в двухфаз-
ном выпрямителе, работающем на
индуктивную нагрузку
. При параллельном соединении половин первичной
обмотки трансформатора или при соединении вторичной об-
мотки „зигзагом" (рис. VI.7) вынужденное намагничивание от-
сутствует. Точно так же оно отсутствует, если все обмотки
(как первичную, так и обе фазы вторичной) расположить на
одном стержне трансформатора.
Во Избежание большого падения напряжения в Схеме двух*
фазного выпрямителя с индуктивной нагрузкой в качестве вен-
тилей применяют газотроны или ртутные колбы. Применяется
такая схема для выпрям-
ления небольших мощно-
стей (обычно х не свыше
1— 2 кет), главным образом,
для зарядки аккумуля*
торов.
Такая область приме-
нения схемы определяется
Рис. VI.5. Выпрямленное напряжение в
двухфазном выпрямителе
следующим:
1) схема даёт неравномерную нагрузку на трёхфазную сеть
электроэнергии, что допустимо лишь при малых мощностях,
2) схема имеет большое обратное напряжение (£od =3,1 Еох),
3) переменная составляющая выпрямленного напряжения в
схеме очень велика и имеет низкую частоту (/=100 гц).
Рис. VI.6. Схема двухфаз-
ного выпрямителя со вто-
ричной обмоткой на двух
стержнях
Рис. VI.7. Схема двухфазного
выпрямителя со вторичной
обмоткой, соединённой „зиг-
загом*
Следовательно, для сглаживания её требуется большой и доро-
гой фильтр.
Основные параметры схемы приведены в приложении VI.
в) Двухфазная мостовая схема
Схема (рис. VI.8) представляет собой по существу два двух-
фазных выпрямителя, образованных на одной и той же обмот-
ке и соединённых последовательно.
Действительно, в двухфазном выпрямителе, образованном
вторичной обмоткой трансформатора Т и вентилями / и 2,
плюс будет в точке А и минус в точке О; выпрямленное на-
Ё tf _ ' I I
пряжение равно • 0,9, где Етп — полное напряжение на
вторичной обмотке трансформатора (см. приложение VI).
Выпрямитель, образованный вентилями 3 и 4, имеет ту же
схему и даёт то же напряжение, что и предыдущий, но так
как в нём вентили поставлены в противо-
положном направлении, то и полярность
его изменится: в точке О — плюс, а в
точке В —минус.
Напряжение между точками А и В
равно сумме напряжений обоих выпрями-
телей, т. е.
£'о = О,9£'я.
Обычно эта схема изображается вви-
де моста (рис. VI.9), в плечах которого
стоят вентили; к одной диагонали подведе-
Рис. VI.8. Двухфазная но переменное напряжение, а с другой
мостовая схема диагонали снимается постоянный ток. Ра-
бота схемы протекает следующим обра-
зом. Пусть в некоторый момент времени на левом конце вто-
ричной обмотки трансформатора в точке а будет плюс. Тогда
ток потечёт от этой точки через вентиль 1 (вентиль 3 вклю-
чён так, что он не пропускает тока в этом направлении) в точ-
ку с, далее в нагрузку и через
точку d, вентиль 4 и точку b
возвращается обратно в об-
мотку.
В течение другого полупери-
ода ток течёт от точки b через
вентиль 2, точку с, нагрузку,
точку d, вентиль 3 к точке а.
Таким образом, через нагруз-
ку ток протекает оба полупе-
риода в одну сторону, через об-
мотку же он протекает в раз-
ные стороны и, следовательно,
во вторичной обмотке транс-
форматора постоянной состав-
ляющей тока нет.
Поскольку ток проходит че-
рез два вентиля последователь-
но, в схеме обычно применяются
d
Рис. kVI.9. Двухфазная мостовая
схема на кенотронах
вентили с малым сопротив-
—wnw—
лением—газотроны и купроксы.
При работе с газотронами применяется схема работы на
фильтр с индуктивной реакцией (начинающийся с большой
индуктивности). Выпрямители с купроксами для зарядки ак-
кумуляторов часто не имеют дросселей и в этом случае по-
лучается работа на постоянную эдс (рис. VI. 10).
Рассмотрим работу двухфазной мостовой схемы выпрям-
ления при индуктивной нагрузке (рис. VI.9).
Если принять, что индук-
тивность дросселя бесконечно
велика, то в цепи нагрузки
Рис. VI. 11. Токи в мостовой
схеме при работе на индук-
тивную нагрузку
величина выпрямленного тока Zo получается постоянной
(рис. Vl.lltf). Ток через вентили 1 и 4 (рис. VI.9) течёт
только полпериода (рис. VI. Ив) и имеет вид прямоуголь-
ников. Трк через вентили 2 и 3 имеет такую же форму, но
сдвинут на 18и° (рис. VI.11г). Ток во вторичной обмотке
трансформатора протекает оба полупериода, но в разные сто-
роны'(рис. VI.Ид).
Ток вторичной обмотки постоянной составляющей не имеет
и, следовательно, ток в первичной обмотке имеет точно та-
кую же форму, но по величине в п раз больше. По этой же
причине в сердечнике трансформатора нет вынужденного на-
магничивания.
Ток во вторичной обмотке трансформатора имеет всё вре-
мя одну и ту же величину /0 и только меняет своё направле-
ние, поэтому эффективное значение тока 1ц равно /0*
Выпрямленное напряжение равно
V2 ^ =0,9
т
а вольтамперы вторичной обмотки . определятся выражением
(ел)// = EnIn — Е010 = 1,11 EaI0 — 1,11 Po. ,
Поскольку 11 — tt-tjj и Ei Ёц , вольтамперм йервич-
71
йой обмотки, а следовательно, всего трансформатора
(ea)i = (ва)п = (ва)тР = 1,117%.
Обратное напряжение на вентиль в данной схеме равно
амплитуде напряжения трансформатора
£.«,= £п/2 =/2 - 1,11 £„« 1,57 Е„,
т. е. в~два раза меньше, чем в обычной двухфазной схеме.
Это следует из того, что если, например, плюс в точке а,
(рис. VI.9), то, пренебрегая падением напряжения в вентиле 7,
получаем потенциал в точке с такой же, как в точке а, и,
Рис. VI.12. Токи в мостовой схеме при
работе на ёмкостную нагрузку
следовательно, полное на-
пряжение вторичной обмот-
ки трансформатора Етп =
— Еп У2 приложено к вен-
тилю 2 в направлении, в
котором он не должен про-
пускать ток. В таком же
положении находится в дан-
ный момент и вентиль 3.
При работе на газотро-
нах для этой схемы тре-
буются три отдельные об-
мотки накала, изолирован-
ные друг от друга на на-
пряжение Еобр. Катоды га-
зотронов 3 и 4 (рис. VI.9)
присоединены к концам
вторичной обмотки транс-
форматора, т. е. напряжение
между ними равно Ец, и
в случае их соединения
получается короткое замы-
кание вторичной обмотки.
Газотроны 1 и 2 могут
иметь общую обмотку нака-
ла, но также изолиро-
ванную от других об-
моток.
Наиболее часто двухфазная мостовая схема применяется
в купроксных выпрямителях для зарядки аккумуляторов
Сопротивление R служит для регулировки величины заряд-
ного тока. Для повышения допустимого обратного напряже-
рия несколько купроксов соединяют последовательно.
Эту схему в случае работы на аккумулятор нужно рассмат-
ривать как два соединённых последовательно двухфазных вы-
прямителя, работающих на постоянную эдс (или на бесконеч-
но большую ёмкость).
При работе на постоянную эдс выпрямленный ток имеет
вид импульсов косинусоидальной формы с некоторым углом
отсечки (рис. VI.12). Величина угла отсечки определяется
' ф-лой (III.7)
4 = tg0-0 = ^.
° mUn
В данном случае т = 2.
Под величиной г нужно понимать сумму: 1) сопротивлений
обмоток трансформатора, 2) сопротивления двух плеч венти>-
лей, 3) регулировочного сопротивления R:
г = Гц 4- rj -f- 2Rt 4- R.
Расчёт производится так же, как и в обычной двухфазной
схеме (гл. III) по коэффициентам Л, В, D и отличается лишь
тем, что ток во вторичной обмотке здесь выражается так же,
как ток в первичной обмотке двухфазной схемы, но без учёта
коэффициента трансформации:
Л у 2
Вследствие этого использование вторичной обмотки полу-
чается лучше по сравнению с обычной двухфазной схемой в
У2 раз.
Достоинства мостовой схемы:
1) возможность применения обычного однофазного транс-
форматора без вывода средней точки;
2) напряжение вторичной обмотки трансформатора в два
раза меньше напряжения между концами обмотки обычного
двухфазного выпрямителя для заданного , выпрямленного
напряжения; .
3) обратное напряжение на вентиль в два раза меньше, чем
в обычной двухфазной схеме;
4) хорошее использование обмоток трансформатора,
5) отсутствие вынужденного намагничивания,
6) возможность (путём вывода средней точки вторичной
обмотки) получения половинного напряжения.
Недостатки схемы:
• 1) необходимость в трёх изолированных трансформаторах
накала,
2) необходимость применять вентили с малым Rb так как
ток проходит через два вентиля последовательно,
3) значительные пульсации выпрямленного напряжения.
< Всё вышесказанное позволяет заключить, что схема может
применяться для выпрямления сравнительно небольших мощ-
ностей, так как она даёт несимметричную нагрузку на систе-
му трёхфазного тока и требует относительно громоздкого и
дорогого фильтра.
Наиболее часто эта схема применяется для работы с куп-
роксами (зарядка аккумуляторов).
г) Схема выпрямителя с удвоенным
нап ряжением
Схема выпрямителя с удвоенным напряжением состоит из
двух соединённых последовательно однофазных выпрямите-
лей, работающих на ёмкость (рис. VI.13), причём для обоих
выпрямителей используется одна вторичная обмотка.
Один из однофазных выпрямителей образован вторичной
обмоткой трансформатора, вентилем Кх и конденсатором Cv
У этого выпрямителя плюс находится в точке а, минус—в точ-
ке Ь. Другой выпрямитель
Рис. VI.13. Схема выпрямителя с удвоен-
ным напряжением
образован той же вторичной
обмоткой, вентилем К2 и
конденсатором С2. У этого
выпрямителя плюс нахо-
дится в точке Ь, а минус
в точке с.
Таким образом, между
точками а и с получается
сумма напряжений обоих
выпрямителей, т. е. двой-
ное напряжение.
Работает эта схема сле-
дующим образом:
Пусть в данный момент плюс в точке d, а минус в точке b
(рис. VI. 14). Под действием этого напряжения через вентиль 1
идёт ток, заряжающий конденсатор (\ до напряжения, близ-
кого к напряжению Ет{1 (рис. VI. 15а). Когда в точке d минус,
а в точке b плюс, произойдёт заряд конденсатора С2 через
вентиль 2. Этот конденсатор зарядится также до напряже-
ния, близкого К Етц .
, т. e. отложено — Ец).
Рис. VL14. Прохождение то-
ков в схеме выпрямителя с
удвоенным напряжением
На рис. VI.156" изображён процесс заряда конденсатора С2
(Ец отложено в обратную сторон
Для определения полного вы-
прямленного напряжения Ео нуж-
но сложить мгновенные значения
напряжений на конденсаторах Сг
и С2 (рис. VI.15e).
В течение времени, пока ни
один конденсатор не заряжает-
ся, оба они, соединённые по-
следовательно, разряжаются на на-
грузку.
Таким образом, получается по-
следовательное соединение двух
однофазных схем. Эти два выпря-
мителя работают со сдвигом по
фазе на 180°, поэтому пульсации
выпрямленного напряжения полу-
чаются 2 раза за период, т. е. выпрямление двухфазное.
Выпрямленное напряжение равно
где Е’о — выпрямленное напряжение на одном из конденсато-
ров (Cj или С2).
При холостом ходе
ЕОх — 2Ет}1 .
Обратное напряжение на
вентиль
^обр^Е-ти ~{~E(y^,2Emi/^ 1,5 Ео.
Расчёт схемы производится
по формулам, приведённым в
гл. III, причём величину А сле-
дует определять, исходя из
выпрямленного напряжения
Eq—-^ и = 1:
. __ Ttrlf) __ TtrlQ __ 2тсг/д
mEQ \Eq_ ~Eq ’
2
где
r = ru + Rf
Рис. VI. 15. Токи и напряжения в
схеме с удвоенным напряжением
Величины В, D, F, Н находятся по соответствующим гра-
фикам, приведённым в гл. III для найденной величины А, при-
чём Н берётся для 7/1 — 2.
Пользуясь ф-лами (III. 10), (III.14) и (111.15), находим:
£„ = ВД = вф,
4. = "о.
hl = 40 /2.
[В данном случае 1ц в ]/2 раз больше, чем в обычной одно-
фазной схеме, так как во вторичной обмотке (так же, как и
в первичной) за период имеют место два импульса тока.]
Л = п1ц,
(Ш.22)
Во вторичной обмотке постоянной составляющей тока нет,
поэтому вынужденное намагничивание отсутствует.
Недостатки схемы:
1) большое внутреннее сопротивление выпрямителя, обу-
словленное тем, что он состоит из двух выпрямителей, сое-
динённых последовательно;
Рис. VI. 16. Сравнение двухфазных схем выпрямителей
2) необходимость в. двух источниках накала кенотронов,
изолированных друг от друга.
Схема удвоенного напряжения применяется для получения
высокого выпрямленного напряжения. В этом случае она имеет
преимущества перед обычной двухфазной схемой и мосто-
вой схемой.
Действительно, при данном напряжении Ет между концами
вторичной обмотки трансформатора а, b (рис. VI.16) при обыч-
ной двухфазной схеме (VI. 16а) получается (в пренебрежении
потерями) выпрямленное напряжение Ейх — - ™. В мостовой
схеме (VI. 166) при тех же условиях выпрямленное напряже-
ние равно EQX~Em. И, наконец, в схеме удвоенного напря-
жения (VI.16e) EQ = 2Emi т. е. в 4 раза больше, чем в двух-
фазной схеме. Обратное напряжение на вентиль в первых
двух схемах равно Ет, а в схеме удвоенного напряжения 2 Ет.
§ VI.3. Трёхфазные схемы
Трёхфазные схемы выпрямителей почти исключительно
работают на индуктивную нагрузку. Объясняется это тем, что
трёхфазные выпрямители чаще всего выполняются на ртутных
колбах или газотронах, которые лучше всего и с большим
коэффициентом использования трансформатора работают на
индуктивную нагрузку.
Работа выпрямителей с индуктивной нагрузкой подробно
рассмотрена в гл. IV и V.
Преимущества трёхфазного выпрямителя перед двухфазным:
1) значительно меньшая переменная составляющая выпрям-
ленного напряжения Е~ — 0,25Е0х (для т = 3) вместо
E~—Q,Q7 EOv (для т=2)и более высокая частота её (/ = 150г^
вместо 100 гц)\ следовательно, требуется значительно меньший
по размерам сглаживающий фильтр;
2) равномерная нагрузка на трёхфазную сеть.
Трёхфазные схемы применяются при выпрямлении средних
мощностей (порядка 1—50 кет) и' не очень высоких напря-
жений (до 5—7 кв).
Такая область применения объясняется тем, что при трёх-
фазной схеме требуется значительно более дорогой, чем при
шестифазной сглаживающий фильтр и поэтому при больших
мощностях выгоднее применять шестифазную схему выпрям-
ления?
Наоборот, при средних мощностях выгоднее иметь более
дорогой фильтр, но меньше вентилей (3 вместо 6). Трёхфаз-
ная схема выпрямления применяется в выпрямителях, питаю-
щих многоступенные возбудители радиопередатчиков, в вы-
прямителях сеточного смещения и т. д.
Эта схема часто применяется в выпрямителях для зарядки
аккумуляторов, так как здесь большого сглаживания пульса-
ций не требуется, и включение небольшого дросселя, вполне
достаточно для устойчивой работы.
§ VI.4. Шестифазные схемы
Шестифазные схемы из-за своей сложности и большого
количества необходимых вентилей применяются исключительно
при больших мощностях.
Количество шестифазных схем очень велико, поэтому рас-
смотрим лишь применяемые наиболее часто.
Как правило, для лучшего использования трансформатора
и большей устойчивости эти схемы работают на фильтр с ин-
дуктивной реакцией.
а) Шестифазная схема треугольник —звезда
звезду,
Q ч Q
Рис. VI.17. Шестифазный выпря-
митель по схеме треугольник—
Обычная шестифазная схема (рис. VI.17) представляет со-
концы которой присоединены к
анодам шести отдельных вен-
тилей или к шести анодам одно-
го ртутного выпрямителя.
Каждая фаза вторичной об-
мотки по общему правилу рабо-
тает — часть периода, т. е. 60°.
Ток вторичной обмотки 70
имеет вид прямоугольников вы-
сотой /0 и длительностью 60°
(рис. VI.18а).
На каждом стержне транс-
форматора размещено по две вто-
ричных обмотки (например, 1
и 4), сдвинутых между собой
на 180° и, таким образом, на
первичную обмотку данного
стержня приходятся две вторич-
ные обмотки.
Ввиду того, что первичная обмотка трансформатора соеди-
нена треугольником и фазы её между собой не связаны, эту
схему можно рассматривать как три двухфазные схемы, сдви-
нутые друг относительно друга на 120°.
Ток в каждой фазе первичной обмотки определяется токами
двух вторичных обмоток (VI. 186). Благодаря тому, что ампер-
витки первичной и вторичной обмоток на каждом стержне
компенсируют друг друга, вынужденное намагничивание отсут-
ствует.*
Ток в линии можно изобразить как разность токов двух
фаз первичной обмотки. На рис. VI.18e показан ток линии в
проводе В, присоединённом к первой и второй фазам первич-
ной обмотки.
Приведённая схема является типичной многофазной схемой.
Все выводы и формулы, сделанные в гл. IV для тп-фазных
схем, полностью подходят и к этой
схеме.
Достоинством схемы является
возможность применения вентиля с
одним катодом и шестью анодами.
Благодаря тому, что в этой схеме
обратное напряжение на вентиль
равно 2,1 Ео, она применялась ранее
для выпрямления сравнительно не-
высоких напряжений, главным обра-
зом, в установках сильного тока
(трамвайные и ж.-д. подстанции
и т. д.); в настоящее время про-
мышленность начала выпускать ме-
таллические ртутные выпрямители
с достаточным обратным напряже-
Рис. VI.18. Токи в шести-
фазном выпрямителе по
схеме треугольник—звезда
нием, чтобы получать по этой схеме напряжения порядка
11-13 кв.
Данные для расчёта этой схемы приведены в приложе-
нии VI.
б) Схема Вологдина
Схема Вологдина и рассматриваемая ниже схема Ларио-
нова являются „ступенчатыми" схемами, т. е. такими, которые
по существу состоят из двух выпрямителей, соединённых по-
следовательно. Вследствие этого обратное напряжение на вен-
тиль в этих схемах вдвое ниже (по отношению к полному
выпрямленному напряжению), чем в обычных.
В схеме Вологдина две трёхфазные вторичные обмотки
трансформатора образуют два трёхфазных выпрямителя
(рис. VI. 19), соединённых между собой последовательно. Пер-
вый выпрямитель (фазы 2, 4, 6) создаёт между точками Ог
выпрямленное напряжение, равное £01=1,17 Еп , где Еи — на-
пряжение одной из фаз обмотки; второй выпрямитель точно
так же создаёт напряжение Е02 = \,17 Ец между точками KtO%.
Так как оба выпрямителя соединены последовательно, то об-
щее напряжение
^=^01 + ^02 = 2-1,17^ = 2,34^/.
Обратное напряжение на вентиль, как в обычной трёхфаз-
ной схеме,
Еобр— 2,1ZTO1 — 2,1^02— 1,052:0*.
Особенностью схемы Вологдина является то, что второй
выпрямитель с нечётными фазами имеет сдвиг фрз по отно-
Гпс. VI.19. Схема Вологдина
шению к первому на 180°. Вследствие этого в тот момент, ког-
да на первом выпрямителе выпрямленное напряжение макси-
Рис. VI.20. Напряжения и токи в схеме
Вологдина
мально, на втором оно ми-
нимально (рис. VL20a, б).
Поэтому пульсации вы-
прямленного напряже-
ния получаются шести-
фазными (третьи гармо-
ники выпрямленного на-
пряжения в первом и вто-
ром выпрямителях сдви-
нуты на 180° и уничто-
жаются), что является
достоинством схемы.
Форма тока во вторич-
ной обмотке каждого
выпрямителя при работе
на нагрузку с индуктив-
ной реакцией ничем не
отличается от формы
тока в обычном трёх-
фазном выпрямителе. В
первичной обмотке ток
в каждой фазе имеет
два импульса за период
(например, в фазе 1—от
фазы 1 вторичной об-
мотки и от фазы 4,
помещённой йа том же Сердечнике, ио развивающей через 180°
ток противоположного направления) (рис. VI.20г, д). Форма
тока в первичной обмотке изображена на рис. VI.20e.
Вынужденного намагничивания, ввиду равенства ампервит-
ков на каждом стержне, в схеме нет.
Недостатком схемы является необходимость иметь два изо-
’ лированных друг от друга катода и, следовательно, два источ-
ника накала. Кроме того, имеет место некоторое увеличение
потерь напряжения в выпрямителе, так как ток проходит че-
рез два вентиля последовательно. Это позволяет применять
в данной схеме только вентили с малым внутренним сопро-
тивлением (ртутная колба, газотрон).
К достоинствам схемы относится возможность получения
половинного напряжения (между точками К^).
Описанную схему целесообразно применять для получения
высоких напряжений (так как в ней мало обратное напряже-
ние)^ сравнительно больших мощностей.
Параметры схемы см. приложение VI.
в) Шестифазная схема Ларионова
Схема Ларионова, ошибочно приписываемая некоторыми
авторами Грецу, так же, как и схема Вологдина, состоит из
двух трёхфазных выпрямителей, включенных последовательно
В отличие от схемы Волог-
дина здесь для обоих вы-
прямителей используется
одна и та же трёхфазная
обмотка. На рис. VI. 21
изображена схема Ларионо-
ва (звезда — звезда).
Первый трёхфазный вы-
прямитель состоит из об-
моток 1, 2,3 и вентилей 1,
2, 3; как обычно, плюс — у
катодов вентилей — в точке
К, минус — в точке О. Вы-
прямленное напряжение,
как и в нормальной трёх-
фазной схеме, равно Ео1 =
= 1,17 Еп. Второй трёхфаз-
ный выпрямитель образо-
ван теми же обмотками 1,
2, 3 и вентилями Г, 2', 3'.
В нём вентили включены
Рис. VI.21. Шестифазная схема Ла-
рионова
в противоположную по сравнению с первым выпрямителем
сторону. Следовательно, и полярность выпрямленного напря-
жения противоположна. В этом выпрямителе ток проходит,
например, от точки 1 к точке О, затем через нагрузку в точ
ку А, через вентиль /'кточке 1. Таким образом, в этом вып
Рис. V1.22. Практическое выполнение ще-
стифазной схемы Ларионова
рямителе плюс будет в
точке 0, а минус в точке
А. Выпрямленное напря-
жение получается такое
же, как и в первом, вы-
прямителе. Таким обра-
зом, между точками А и
Д' имеется двойное вы-
прямленное напряжение
£0х = 2'1,17 £0 = 2,34£0.
Обычно эта схема изоб-
ражается так, как показа-
но на рис. VI. 22 и работает следующим образом (рис. VI. 23).
Пусть в первый момент времени наибольшее положи-
тельное напряжение по отно-
шению к нулевой точке будет
в фазе 3, а наибольшее отри-
цательное — в фазе 2. Вектор-
ная диаграмма фазовых напря-
жений показана внизу рисунка.
Ток из точки 0 (рис. VI. 22)
потечёт к точке 3, через вен-
тиль 3, точку К, нагрузку,
точку А и возвратится в точ-
ку 0 через вентиль 2' и фазу
2. Ток пойдёт через фазу 2,
а не 7, потому что во втором
выпрямителе наибольшее на-
пряжение имеет фаза 2,
(рис. VI.23a). Это же можно
доказать, рассмотрев цепь О,
1, Г, 2', 2, 0. В этой цепи
действует в рассматриваемый
момент лишь фаза 2, причём
направление её эдс таково, что
через вентиль 1' ток проходить
не может (плюс в точке 0).
Условимся в дальнейшем
называть током положитель-
ного направления ток в фазе,
текущий по направлению стрел-
ки (рис. VI. 22), и отрицатель-
ным, текущий против стрел-
ки. В рассматриваемый момент
3 / 12 2 \ 1
: ЗУЧ У'Ч'
Рис. VI.23. Токи в схеме Ларионова
звезда — звезда
ток течёт в фазе 3 от 0 к вентилю 3 (т. е. ток положителен),
а в фазе 2 от вентиля 2' к точке 0 (т. е. ток отрицателен).
Фаза 1 в данный момент не работает. Если в следующий мо-
Рис. VI.24. Напряжение
в схеме Ларионова
мент положительное напряжение де-
лается наибольшим на фазе /, то на-
грузка с фазы 3 переходит на фазу 1.
Теперь ток проходит по цепи 0, 1,
вентиль 1, КА2'20, т. е. в фазе 2 продол-
жает протекать „отрицательный" ток,
а в фазе 1 течёт „положительный" ток»
Рассматривая подобным образом ра-
боту выпрямителя через каждые 60°,
получим кривые токов, изображённые на
рис. VI. 23 б, в, г. Выпрямленное на-
пряжение получим, просуммировав на-
пряжения, развиваемые обоими выпря-
мителями (рис. VI. 24).
Можно рассматривать работу этой схемы и как выпрямле-
ние междуфазового напряжения. В первый момент (рис. VI. 23)
выпрямляется междуфазовое напряжение фаз 3, 2, в следую-
щий 1, 2 и т. д. Резуль-
тат, очевидно, получится
тот же.
Если нет необходи-
мости в получении поло-
винного напряжения, то
можно среднюю точку
трансформатора и не вы-
водить. В этом случае
выпрямленное напряже-
ние получаем прямо ме-
жду точками А и К. Сле-
Рис. VI.25. Схема Ларионова звезда —
треугольник
довательно, если нет не-
обходимости в средней
точке, то вторичную об-
мотку можно соединить и в треугольник (рис. VI. 25).
Пусть в первый момент времени фаза 1 (ab) имеет макси-
мальное напряжение и в точке а имеется плюс. Очевидно,
что фазы 2 и 3 вместе дают напряжение такой же величины.
Соответствующая векторная диаграмма изображена на рис. VI.26.
Под действием этого напряжения ток потечёт от точки а
через вентиль 1, нагрузку и далее в точку b через вентиль 2'.
От точки Ь к точке а ток может идти двумя путями — че-
рез фазу 1 и через последовательно соединённые фазы 2 и 3.
Так как величина сопротивления двух фаз в два раза боль-
ше, то ток разветвится согласно закону Кирхгофа — две трети
тока пойдут по фазе 1 и одна треть по фазам 2 и 3. Если
ток в фазе 1 течёт в направлении, принятом за положитель-
ное, то в фазах 2 и З он течёт в противоположном направле-
нии и его следует считать отрицательным.
В следующий момент (через 60°) максимальное, но отрица-
тельное значение напряжения будет в фазе 3; следовательно,
в точке а плюс, а в точке с — минус. Ток потечёт по пути
а1КАЗ'с. Тогда в фазе 3 ток равен —/0, а в фазах
/иЗ+—г0.
1 3 0
Рассуждая подобным образом, получаем кривые токов в
фазах, изображённые на рис. VI. 26.
В схеме звезда — треугольник получить половинное напря-
жение невозможно.
2
В схеме Ларионова ток по обмоткам течёт —периода при
з
соединении звездой и весь период при соединении треуголь-
ником. Такая длительная работа обмоток является причиной
наилучшего использования трансформатора в схеме Ларионова
по сравнению с другими
схемами.
В этой схеме в обоих слу-
чаях:
Рис: VI.26. Токи в схеме Ларионова
звезда — треугольник
| (sa)„=(ea), =(ва)Г/)=1,05Р„
] К„ =К, =4p= 0,955.
Так как по обмоткам ток
протекает в обоих направ-
лениях, вынужденного на-
магничивания нет. Обратное
напряжение на вентиле та-
кое же, как в схеме Во-
логдина, т. е.
Еобр=^1,05Е0х.
Недостатком схемы является необходимость иметь четыре
отдельных источника питания катода, имеющих изоляцию,
выдерживающую полное выпрямленное напряжение. Это обсто-
ятельство исключает возможность применения металлических
ртутных выпрямителей, имеющих один общий катод.
В схеме Ларионова применяются, главным образом, газот-
роны и твёрдые выпрямители.
. Параметры других схем выпрямителей приведены в прило-
жении VI.