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整流变压器的容量以及基本整流线路

2016-12-08

 现代的工业企业,广泛地采用直流电源。在冶金工业上,有色金属铝、镁、锌的冶炼及电解铜的生产,在化学工业上,电解、电镀、试剂和化学药品的生产,在矿山机械、钢铁工业及交通运输的驱动上,起重机、轧钢机、电机车、电气火车以及城市交通的电车等均需要直流电源。

按用途分类,整流变压器分为冶金、化工和牵引用三大类。它们在调压方式、调压范围和二次侧相电压上有所区别,共同特点是二次电压低、电流大。为了提高整流效率,二次侧的相数一般不少于三相,有时采用六相、十二相或者加移相线圈。

四象限整流变压器与普通变压器除结构上有所区别外,在负载特性上也不相同。电力变压器的二次负载一般认为是恒定阻抗,输出电流为正弦波形。四象限整流变压器由于整流器的整流作用,每个阳极仅在每个周波内的部分时间导电。因此整流变压器的二次侧各相输出电流的时间,也是仅在每周波内的部分时间,所以整流变压器线圈中的工作电流波形是不规则的非正弦波形。这个非正弦波电流所产生的漏抗电压降,会影响整流变压器二次侧的端电压,因而也就影响整流器直流电压的特性。

现代硅整流、硅可控整流元件得到了迅速的发展,生产了大功率可控硅元件,平面型可控硅和各类双向可控硅元件,并广泛地应用于生产实践中。由于硅元件整流效率高、体积小,重量轻和运行维护简单等许多优点,硅整流器将逐渐取代汞弧整流器。· 硅整流元件要求整流变压器大范围调压和无级调压的特性,这样就出现有载调压和电抗器调压的整流变压器,有时将整流变压器和整流元件合在一起成为大型的整流装置。 整流变压器因用途不同采取多种接线方式,不同接线方式,对于变压器二次侧相电压、电流及变压器一次侧容量都有影响。当我们已确定直流侧的参数后,就可考虑变压器的接线方式和容量等问题。为了简便起见,忽略变压器的励磁电流、变压器阻抗和电弧压降。

.基本整流线路

当变压器二次线圈a端为正时,整流元件D导电,电阻R有电流通过;过了半个周期a端为负时,D截止,没有电流通过,所以变压器二次线圈中的电流仅在半个周期内流过。同样电阻上的电流也仅在半个周期内存在着,故称单相半波线路。为了获得平直的输出电压和提高变压器的利用率,常采用三相桥式整流线路。由于线路多加了三个元件,所以变压器二次线圈的电流沿二个方向流通,三相桥式整流相当于六相有中点引出的整流线路。

大型整流设备,有时采用变压器按星形一双重曲折连接的三相整流线路,也称三相叉形连接的整流线路。这种线路的显著特点是外特性曲线平稳,无剩余磁势。常作为牵引用直流电源,如电车、电气火车等。不考虑变压器的漏抗、损耗和电弧压降时变压器二次侧有三个接成星形的连接组,共有9个线圈。其中三个相接在中点。的线圈内的电流和其他6个线圈的电流有所区别。

.整流变压器的容量和利用系数

整流变压器的标准容盈越接近直流侧输出的容址,则说明变压器利用系数越高。利用系数的高低,决定于变压器的接线方式。

基于上述,可以看出整流变压器的容量和整流线路的接线方式有关,整流变压器的运行状态和普通变压器不同,‘因二次线圈中流过的电流有直流分童。这种情况对变压器漏磁通和附加损耗均有影响。

应当指出,整流回路输出的直流电压,不是纯的直流,其波形在某种程度上是脉动的。也就说有交流成分,显然相数越多,直流电压的脉动就越小。一般实际应用的整流线路相数最多不超过12相,为了减小直流电压的脉动,在整流回路中串联着滤波电抗器及并联电容器,这样可以使整流后的电压接近纯的直流。

在三相整流线路中,二次线圈的利用系数,三相半波的,K= 0.67,而六相半波的,K= 0.55,都不高,所以工业用整流变压器均采用三相桥式和双Y带平衡电抗器的整流线路。

.重叠现象、电弧压降、电阻压降

上面我们讨论整流变压器时都认为是理想工作状态,没有考虑变压器漏抗电压,以及整流回路中的各种电压降。实际应用中,不管那一种整流线路,均存在变压器的漏抗和电压降落,由于这些因素的存在,将影响到整流回路中的一些参数。

所有的整流变压器实际上都是有漏抗存在的,在整流过程中,当某一阳极整流完毕后而换另一阳极整流时,阳极电流的变化不会突变,而是一阳极电流慢慢减弱,而另一阳极电流慢慢增强,因而产生了二个阳极同时整流即所谓重叠现象。(中国变压器网)

 

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