整流變壓器作用探討
變流是整流、逆流和變頻三種工作方式的總稱,整流是其中應(yīng)用最廣泛的一種。作為整流裝置電源用的變壓器稱為整流變壓器。工業(yè)用的整流直流電源大部分都是由交流電網(wǎng)通過整流變壓器與整流設(shè)備而得到的。整流變壓器的主要用途如下:
(1)電化學(xué)工業(yè)
這是應(yīng)用整流變最多的行業(yè),電解有色金屬化合物以制取鋁、鎂、銅及其它金屬;電解食鹽以制取氯堿;電解水以制取氫和氧。
(2)牽引用直流電源
用于礦山或城市電力機(jī)車的直流電網(wǎng)。由于閥側(cè)接架空線,短路故障較多,直流負(fù)載變化輻度大,電機(jī)車經(jīng)常起動(dòng),造成不同程度的短時(shí)過載。為此這類變壓器的溫升限值和電流密度均取得較低。阻抗比相應(yīng)的電力變壓器大30%左右。
(3)傳動(dòng)用直流電源
主要用來為電力傳動(dòng)中的直流電機(jī)供電,如軋鋼機(jī)的電樞和勵(lì)磁。
(4)直流輸電用
這類整流變壓器的電壓一般在110kV以上,容量在數(shù)萬千伏安。需特別注意對(duì)地絕緣的交、直流疊加問題。
此外還有電鍍用或電加工用直流電源,勵(lì)磁用直流電源,充電用及靜電除塵用直流電源等。
應(yīng)用整流變最多的化學(xué)行業(yè)中,大功率整流裝置也是二次電壓低,電流很大,因此很大,因此它們?cè)诤芏喾矫媾c電爐變是類似的,即前所述的結(jié)構(gòu)特征點(diǎn),整流變壓器也同樣具備。整流變壓器最大的特點(diǎn)是二次電流不是正弦交流了,由于后續(xù)整流元件的單向?qū)ㄌ卣鳎飨嗑€不再同時(shí),流有負(fù)載電流而是軟流導(dǎo)電,單方向的脈動(dòng)電流經(jīng)濾波裝置變?yōu)橹绷麟?,整流變壓器的二次電壓,電流不僅與容量連接組有關(guān),如常用的三相橋式整流線路,雙反量帶平衡電抗器的整流線路,對(duì)于同樣的直流輸出電壓、電流所需的整流變壓器的二次電壓和電流卻不相同,因此整流變壓器的參數(shù)計(jì)算是以整流線路為前提的,一般參數(shù)計(jì)算都是從二次側(cè)開始向一次側(cè)推算的。
由于整流變繞組電流是非正弦的含有很多高次諧波,為了減小對(duì)電網(wǎng)的諧波污染,為了提高功率因數(shù),必須提高整流設(shè)備的脈波數(shù),這可以通過移相的方法來解決。移相的目的是使整流變壓器二次繞組的同名端線電壓之間有一個(gè)相位移。
最簡(jiǎn)單的移相方法就是二次側(cè)采用量、角聯(lián)結(jié)的兩個(gè)繞組,可以使整流電爐的脈波數(shù)提高一倍。
對(duì)于大功率整流設(shè)備,需要脈波數(shù)也較多,脈波數(shù)為18、24、36等應(yīng)用的日益增多,這就必須在整流變壓器一次側(cè)設(shè)置移相繞組來進(jìn)行移相。移相繞組與主繞組聯(lián)結(jié)方式有三種,即曲折線、六邊形和延邊三角形。
用于電化學(xué)行業(yè)的整流變壓器的調(diào)壓范圍比電爐變壓器要大的多,對(duì)于化工食鹽電解,調(diào)壓范圍通常是55%--105%,對(duì)于鋁電解來說,調(diào)壓范圍通常是5%--105%。常用的調(diào)壓方式如電爐變亞一樣有變磁通調(diào)壓,串聯(lián)變壓器調(diào)壓和自耦調(diào)壓器調(diào)壓。另外,由于整流元件的特性,可以在整流電爐的閥側(cè)直接控制硅整流元件導(dǎo)通的相位角度,可以平滑的調(diào)整整流電壓的平均值,這種調(diào)壓方式稱為相控調(diào)壓。實(shí)現(xiàn)相控調(diào)壓,一是采用晶閥管,二是采用自飽和電抗器,自飽和電抗器基本上是由一個(gè)鐵心和兩個(gè)繞組組成的,一個(gè)是工作繞組,它串聯(lián)聯(lián)結(jié)在整流變壓器二次繞組與整流器之間,流過負(fù)載電流;另一個(gè)是直流控制繞組,是由另外的直流電源提供直流電流,其主要原理就是利用鐵磁材料的非線性變化,使工作繞組電抗值有很大的變化。調(diào)節(jié)直流控制電流,即可調(diào)節(jié)相控角α,從而調(diào)節(jié)整流電壓平均值。
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