Для получения постоянного тока кроме машин постоянного тока, аккумуляторов и гальванических элементов служат преобразователи и выпрямители,
Простейшим преобразователем является двигатель-генератор (электромашинный преобразователь), представляющий собой агрегат, состоящий из двигателя трехфазного переменного тока промышленной частоты и генератора постоянного тока. Применяют также одноякорные преобразователи, у которых ротор имеет общую комбинированную обмотку переменного и постоянного токов.
Из выпрямителей наиболее широко применяют в промышленности твердые выпрямители (полупроводниковые вентили), ламповые электронные, механические, ртутные.
Применение полупроводниковых вентилей позволило создать мощные выпрямительные установки с номинальными токами на десятки тысяч ампер при выпрямленном напряжении сотни—тысячи вольт. Первые силовые полупроводниковые вентили были выполнены на базе германия. В мощных преобразовательных установках в основном применяют кремниевые вентили, которые делят на группы в зависимости от падения напряжения при номинальном прямом токе и на классы в зависимости от номинальных обратных напряжений.
Рис. 37. Схемы выпрямления однофазного переменного тока
Маркировка вентилей указывается на корпусе. Например, маркировка ВКДВ-350-4Б означает: В — вентиль; К — кремниевый; Д — диффузионный; В — водяное охлаждение (если охлаждение воздушное, то никакой буквы не указывают); номинальный ток 350 А; 4-го класса (400 В); группа Б — падение напряжения на вентиле 0,5—0,6 В. В маркировке германиевого вентиля вместо буквы К записывают букву Г. Для получения выпрямительной установки нужной мощности применяют последовательно-параллельное соединение вентилей. Количество последовательно включенных вентилей определяется делением обратного напряжения ветви на допустимое обратное напряжение вентиля.
Количество параллельно включенных вентилей рассчитывают по максимальной нагрузке вентиля и току короткого замыкания ветви. Вентили подбирают одной группы и класса, чтобы напряжения и токи у них распределялись равномерно.
Схемы выпрямителей однофазного переменного тока показаны на рис. 37. Однополупериодная схема выпрямления (рис. 37, а) неэкономична, так как на выходе ее получается пульсирующий ток в полупериода; нижняя часть синусоиды тока срезается. При двухполупериодных схемах на выходе получается пульсирующий ток без перерывов (рис. 37, б, в).
Рис. 38. Схемы выпрямления трехфазного переменного тока
На трехфазном переменном токе широко применяют схему с нулевым выводом (рис. 38, а), где выпрямленное напряжение и ток содержат трехкратные пульсации за период.
Трехфазная мостовая схема(рис. 38, б) имеет две трехфазные выпрямительные группы; анодную Д2, Д4, Д6 и катодную Д1, Д3, Д5. Каждая из этих групп эквивалентна трехфазной схеме с нулевым выводом. Поэтому при том же значении ЭДС вторичной обмотки трансформатора, что и в схеме с нулевым выводом, эта схема имеет среднее выпрямленное напряжение в три раза большее. Основные соотношения параметров схем приведены в табл. 35.
Для сглаживания кривой выпрямленного тока увеличением частоты пульсаций применяют шести- и двенадцатифазные выпрямители. Сглаживания пульсаций добиваются также включением индуктивности в цепь выпрямленного тока.
В современных системах электропривода для плавного регулирования скорости применяют управляемые вентили. Вентильные электроприводы широко применяют в промышленности. Это электропривод постоянного тока, устройства для электрифицированного транспорта, преобразовательные установки в линиях передачи постоянного тока.
35. Соотношении между параметрами схем выпрямления
Примечание. Условные обозначения: Uп — среднее значение выпрямленного напряжения; Uмакс об — максимальное обратное напряжение; Icр — среднее значение тока вентиля; Imax — максимальный ток вентиля; — действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора: Iн — среднее значение выпрямленного тока.
