Выпрямитель Миткевича
В этом выпрямителе в любое случайно выбранное время открывается диод, анод которого находится под наибольшим положительным потенциалом (проводит ток). Аноды двух других диодов будут иметь меньший потенциал (Рис.1, a), и эти диоды будут закрыты, в виду того что большой потенциал открытого диода будет фиксировать для других 2. Например, в промежутке времени t1-t2 (т. е. в пределах 1/2 периода) наибольший положительный потенциал точки a и анода диода VD1 (рис.1).1,). Течение I1=i0 =IA пропускает через vd1, RH и замотку первой фазы (A) трансформатора. Точка соединения катода будет под потенциалом точки цепи. Следовательно, VD2 и vd3 будут закрыты, так как потенциалы их анодов (точки B и С) В этот промежуток времени будет меньше, чем потенциал точки А (Рис.1, b). Во время интервала t2-t3 наибольший положительный потенциал будет находиться на аноде VD2 (точка B), следовательно VD2 проводит ток, А VD1 и VD3 блокируются. В течение интервала Т3-Т4 работает VD3, в VD1, VD3 запирается и т. д.
Таким образом, VD1 VD2, VD3 работают попеременно, каждое на период 1 / 2; в тоже время, соответствуя замотки участка трансформатора работают на нагрузке.
Так как падение напряжения в обмотках трансформатора и вентилей идеализированной цепи считается равным нулю, то форма выпрямленного напряжения значения i0 (Рис.1, Б) имеет вид огибающей фазы напряжения вторичных обмоток трансформатора (ia, ub, uc).
Рисунок 1 – электрическая схема выпрямителя Миткевича
Выпрямитель Ларионова
Почти все трехфазные системы которые подразумевают возможность автономной работы используют трехфазные выпрямители на мостовых схемах. Типично, он состоит из моста 6 диодов и конденсатора фильтра шины DC. Правильный выбор конденсатора фильтра очень важен, в виду того что он влияет на силу тока, гармоническое искажение входного сигнала и напряжение тока пульсации выхода. Стандартный выпрямитель тока на мостовой схеме для одиночной фазы, работая на чисто активной нагрузке, без конденсатора фильтра, демонстрирует идеальный случай с почти 100% КПД. Напротив, резистивно нагруженный трехфазный мостовой выпрямитель показывает только 95% коэффициента мощности и щедрые 30% тепловыделения. Конденсатор фильтра шины DC любого значения увеличивает КПД и снижает тепловыделение.
Схема работает на двойном периоде. Длительный период равен двум радианам. Небольшой период составляет N / 3, и повторяется в течение большого 6 раз. Небольшой период состоит из двух малых полупериодов p / 6, которые зеркально симметричны и поэтому достаточно разобрать схему на один малый полупериод.
Для случая, когда сопротивление нагрузки можно считать бесконечным, электромоторная сила в ответвлении с наибольшим периодом на этом отрезке замыкает диоды с меньшим периодом ЭДС на этом отрезке.
Три полумоста, объединённые звездой
Выпрямитель со схемой «звезда» применяется в тех случаях когда необходимо добиться минимальных пульсаций в сигнале либо когда отсутствует возможность установки стабилизатора в цепь нагрузки. Это происходит в связи с тем что в данном выпрямителе амплитуда пульсаций не превышает 14% от выпрямленного сигнала. Площадь под интегральной кривой равна:
Средняя ЭДС равна:
то есть в корень(3) раз больше, чем в схемах «треугольник Ларионова» и «три параллельных полных моста» и вдвое больше, чем в схеме Миткевича.
Эквивалентная схема при этом представляет собой две последовательно включенные ветви, в одной из которых одна ЭДС и её сопротивление равно сопротивлению одной обмотки 3*r, в другой две параллельно включенные ЭДС с сопротивлением 3*r каждая, эквивалентное сопротивление двух параллельных ветвей равно 3*r/2. Эквивалентное активное внутреннее сопротивление всей цепи равно 3*r/2+3*r=9*r/2=4.5*r. В режимах, близких к холостому ходу (когда можно пренебречь нагрузкой) параллельно ветвям ЭДС в ветви с большим ЭДС обратному диоду в ветви с меньшим ЭДС, таким образом изменяется эквивалентная схема. По мере увеличения нагрузки появляются и увеличиваются периоды, в которых обе ветви параллельно работают под симметричной нагрузкой. В режиме короткого замыкания сегменты параллельной работы увеличиваются до длины всего периода, но полезная мощность в этом режиме равна нулю. Частота пульсаций равна 6*f, где f— частота питающего напряжения.
Три полных моста параллельно
Площадь под интегральной кривой равна:
Средняя ЭДС равна:
то есть такая же, как и в схеме «треугольник Ларионова» и в корень(3) раз меньше, чем в схеме «звезда Ларионова».
В режиме холостого хода ЭДС в мосту с наибольшей на данном отрезке большого периода ЭДС закрывает диоды в мостах с меньшими на данном отрезке большого периода ЭДС. Эквивалентное внутреннее активное сопротивление при этом равно сопротивлению одного моста 3*r При увеличении нагрузки (уменьшении Rn) появляются и увеличиваются отрезки периода на которых два моста работают на нагрузку параллельно, эквивалентное внутреннее активное сопротивление на этих отрезках периода при этом равно сопротивлению двух параллельных мостов 1.5*r. Частота пульсаций равна 6*f, где f — частота сети.
Абсолютная амплитуда пульсаций равна:
Относительная амплитуда пульсаций равна:
