Технические науки/6. Электротехника и радиоэлектроника

                                                                                                                   

Аслан-заде А.Г.

Россия    

О возможности нарушения закона первичных токов многофазных выпрямителей.

 


     Впервые сомнение в незыблемости закона первичных фазных токов многофазных выпрямителей [1], сумма которых равна нулю, возникло при выявлении закономерности формирования первичных фазных токов 6N-пульсных (где N= 1,2,3, …,) выпрямителей, сумма которых не равна нулю [2]. Одно частное ответвление общего правила наводило на мысль о вероятности других подобных. Например, схема Зонса [3], в которой симметрирование

первичных фазных токов достигается соединением в треугольник третичной обмотки, служит доказательством возможности придания работоспособности за счет этой обмотки схемам выпрямителей с небалансом ампер-витков трансформатора. Исследование таких схем [4], [5] – путь результативного определения исключений общего правила. В схеме на рис.1 без третичной обмотки W3 нет баланса ампер-витков, т.к. 2∙W1+ W2 ≠ 2∙W∙k, где: k = W/(W1+W2), а W1/ W2 = (√3 – 1)/4. Задача эксперимента заключалась в том, чтобы добиться работы выпрямителя при соединении его вторичной обмотки в «звезду». В соответствии с очередностью чередования линейных и фазных напряжений сети управляющие импульсы на тиристоры 8 – 19 подавались таким образом, чтобы «звезда» функционировала в естественном для нее режиме работы. Первичные обмотки должны были вступать в работу двумя группами, число витков первой из которых 2∙W1+ W2, а второй 2∙(W1+W2), причем на очередной стержень трансформатора вначале воздействовал магнитный поток обмотки W1 первой группы, а затем обмоток W1+W2 второй. Баланс ампер витков обеспечивала обмотка W3. Обмотка W0 межфазного распределителя тока (МРТ) была подключена для устранения в линейных токах сети гармоник кратных трем.

Оказалось, что форма тока первичной фазной обмотки W2 преобразовательного трансформатора в каждом полупериоде состоит из 4-х пульсаций одинаковой амплитуды с длительностью каждой 30 эл.град. Т.к. общая длительность каждого полупериода тока обмотки W2 равна 120 эл.град., то это больше соответствует 6-пульсному мостовому выпрямлению, в том числе по гармоническому спектру тока этой обмотки, а не 12-пульсному выпрямлению, которое в действительности формируется на нагрузке Rн выпрямительного моста. Равенство амплитуд ступеней пульсаций тока объясняется реакцией третичной обмотки  W3 на небаланс ампер витков. Благодаря этой реакции амплитуда тока нулевой последовательности уменьшается ровно настолько, чтобы обеспечить баланс ампер витков. Поэтому, несмотря на то, что сумма токов первичных фазных обмоток W2 (в соответствии с их формой) равна нулю, циркуляция тока в нулевом проводе не прекращается. И это также противоречит общеизвестному правилу. Суммирование нулевого и фазного первичных токов приводит к неравенству нулю суммы первичных линейных токов, т.е. МРТ не обеспечивает защиту сети от кратных трем гармоник тока, а, наоборот, нагружает ее ими. То же происходит и без подключения МРТ. Распространением обнаруженного эффекта на схему с 8-диодным мостом [4], путем образования замкнутого контура третичной обмотки трехфазного, например группового, и однофазного преобразовательных трансформаторов вокруг или на их стержнях, можно добиться 12-пульсного выпрямления на выходе этого моста при подключении к его входным выводам разомкнутого соединения четырех фазных обмоток с общей точкой нейтрали. Тем не менее, полученные результаты имеют только теоретическое значение, заключающееся в констатации нарушения закона первичных токов многофазных выпрямителей. Представляет также интерес, несмотря на равенство нулю суммы токов первичных фазных обмоток W2, факт циркуляции первичного тока нулевой последовательности между сетью и первичной обмоткой преобразовательного трансформатора. 

Литература

1.     Чернышев М.А. Закон первичных токов многофазных мутаторов. – «Электричество». 1940. №6.

2.     А.-М. А.-М. Абдулаев. А.Г. Аслан-заде.  Анализ многопульсного выпрямления. – «Электричество». 1977. №8.

3.      Б.М. Шляпошников. Игнитронные выпрямители для тяговых подстанций железных дорог. М. Трансжелдориздат. 1947.

4.     А.Г. Аслан-заде. А. с. 1040577 СССР. Бюл. № 33, 1983

5.     А.Г. Аслан-заде. Патент 2482594 RU. Бюл. № 14, 2013