一文看懂整流變壓器容量及基本整流線路

現(xiàn)代的工業(yè)企業(yè)，廣泛地采用直流電源。在冶金工業(yè)上，有色金屬鋁、鎂、鋅的冶煉及電解銅的生產(chǎn)，在化學(xué)工業(yè)上，電解、電鍍、試劑和化學(xué)藥品的生產(chǎn)，在礦山機(jī)械、鋼鐵工業(yè)及交通運(yùn)輸?shù)尿?qū)動(dòng)上，起重機(jī)、軋鋼機(jī)、電機(jī)車、電氣火車以及城市交通的電車等均需要直流電源。

整流變壓器是整流元件的電源變壓器，它的任務(wù)就是與整流元件一起，把交流電變?yōu)橹绷麟?。整流元件的種類很多，如電子整流管和離子整流管《包括真空管、充氣管、閘流管和汞弧整流器)，以及半導(dǎo)體整流器(硒整流器和硅整流器等)。

按用途分類，整流變壓器分為冶金、化工和牽引用三大類。它們?cè)谡{(diào)壓方式、調(diào)壓范圍和二次側(cè)相電壓上有所區(qū)別，共同特點(diǎn)是二次電壓低、電流大。為了提高整流效率，二次側(cè)的相數(shù)一般不少于三相，有時(shí)采用六相、十二相或者加移相線圈。

四象限整流變壓器與普通變壓器除結(jié)構(gòu)上有所區(qū)別外，在負(fù)載特性上也不相同。電力變壓器的二次負(fù)載一般認(rèn)為是恒定阻抗，輸出電流為正弦波形。四象限整流變壓器由于整流器的整流作用，每個(gè)陽(yáng)極僅在每個(gè)周波內(nèi)的部分時(shí)間導(dǎo)電。因此整流變壓器的二次側(cè)各相輸出電流的時(shí)間，也是僅在每周波內(nèi)的部分時(shí)間，所以整流變壓器線圈中的工作電流波形是不規(guī)則的非正弦波形。這個(gè)非正弦波電流所產(chǎn)生的漏抗電壓降，會(huì)影響整流變壓器二次側(cè)的端電壓，因而也就影響整流器直流電壓的特性。

現(xiàn)代硅整流、硅可控整流元件得到了迅速的發(fā)展，生產(chǎn)了大功率可控硅元件，平面型可控硅和各類雙向可控硅元件，并廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中。由于硅元件整流效率高、體積小，重量輕和運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單等許多優(yōu)點(diǎn)，硅整流器將逐漸取代汞弧整流器?！?硅整流元件要求整流變壓器大范圍調(diào)壓和無(wú)級(jí)調(diào)壓的特性，這樣就出現(xiàn)有載調(diào)壓和電抗器調(diào)壓的整流變壓器，有時(shí)將整流變壓器和整流元件合在一起成為大型的整流裝置。 整流變壓器因用途不同采取多種接線方式，不同接線方式，對(duì)于變壓器二次側(cè)相電壓、電流及變壓器一次側(cè)容量都有影響。當(dāng)我們已確定直流側(cè)的參數(shù)后，就可考慮變壓器的接線方式和容量等問(wèn)題。為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，忽略變壓器的勵(lì)磁電流、變壓器阻抗和電弧壓降。

一.基本整流線路

當(dāng)變壓器二次線圈a端為正時(shí)，整流元件D導(dǎo)電，電阻R有電流通過(guò);過(guò)了半個(gè)周期a端為負(fù)時(shí)，D截止，沒(méi)有電流通過(guò)，所以變壓器二次線圈中的電流僅在半個(gè)周期內(nèi)流過(guò)。同樣電阻上的電流也僅在半個(gè)周期內(nèi)存在著，故稱單相半波線路。其電阻兩端整流后的平均電壓可寫(xiě)成下式

為了獲得平直的輸出電壓和提高變壓器的利用率，常采用三相橋式整流線路。由于線路多加了三個(gè)元件，所以變壓器二次線圈的電流沿二個(gè)方向流通，三相橋式整流相當(dāng)于六相有中點(diǎn)引出的整流線路。

大型整流設(shè)備，有時(shí)采用變壓器按星形一雙重曲折連接的三相整流線路，也稱三相叉形連接的整流線路。這種線路的顯著特點(diǎn)是外特性曲線平穩(wěn)，無(wú)剩余磁勢(shì)。常作為牽引用直流電源，如電車、電氣火車等。不考慮變壓器的漏抗、損耗和電弧壓降時(shí)

變壓器二次側(cè)有三個(gè)接成星形的連接組，共有9個(gè)線圈。其中三個(gè)相接在中點(diǎn)。的線圈內(nèi)的電流和其他6個(gè)線圈的電流有所區(qū)別。

二.整流變壓器的容量和利用系數(shù)

整流變壓器的標(biāo)準(zhǔn)容盈越接近直流側(cè)輸出的容址，則說(shuō)明變壓器利用系數(shù)越高。利用系數(shù)的高低，決定于變壓器的接線方式。

基于上述，可以看出整流變壓器的容量和整流線路的接線方式有關(guān)，整流變壓器的運(yùn)行狀態(tài)和普通變壓器不同，‘因二次線圈中流過(guò)的電流有直流分童。這種情況對(duì)變壓器漏磁通和附加損耗均有影響。

應(yīng)當(dāng)指出，整流回路輸出的直流電壓，不是純的直流，其波形在某種程度上是脈動(dòng)的。也就說(shuō)有交流成分，顯然相數(shù)越多，直流電壓的脈動(dòng)就越小。一般實(shí)際應(yīng)用的整流線路相數(shù)最多不超過(guò)12相，為了減小直流電壓的脈動(dòng)，在整流回路中串聯(lián)著濾波電抗器及并聯(lián)電容器，這樣可以使整流后的電壓接近純的直流。

在三相整流線路中，二次線圈的利用系數(shù)，三相半波的，K= 0.67，而六相半波的，K= 0.55，都不高，所以工業(yè)用整流變壓器均采用三相橋式和雙Y帶平衡電抗器的整流線路。

三.重疊現(xiàn)象、電弧壓降、電阻壓降

上面我們討論整流變壓器時(shí)都認(rèn)為是理想工作狀態(tài)，沒(méi)有考慮變壓器漏抗電壓，以及整流回路中的各種電壓降。實(shí)際應(yīng)用中，不管那一種整流線路，均存在變壓器的漏抗和電壓降落，由于這些因素的存在，將影響到整流回路中的一些參數(shù)。

所有的整流變壓器實(shí)際上都是有漏抗存在的，在整流過(guò)程中，當(dāng)某一陽(yáng)極整流完畢后而換另一陽(yáng)極整流時(shí)，陽(yáng)極電流的變化不會(huì)突變，而是一陽(yáng)極電流慢慢減弱，而另一陽(yáng)極電流慢慢增強(qiáng)，因而產(chǎn)生了二個(gè)陽(yáng)極同時(shí)整流即所謂重疊現(xiàn)象.