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整流變壓器工作原理及特點介紹

整流變壓器的原理

整流變壓器和普通變壓器的原理相同。變壓器是根據電磁感應原理制成的一種變換交流電壓的設備。變壓器一般有初線和次級兩個互相獨立繞組，這兩個繞組共用一個鐵芯.變壓器初級繞組接通交流電源，在繞組內流過交變電流產生磁勢，于是在閉合鐵芯中就有交變磁通。初、次級繞組切割磁力線，在次級就能感應出相同頻率的交流電。變壓器的初，次級繞組的匝數比等于電壓比。如一個變壓器的初級繞組是440匝，次級是220匝。初級輸入電壓為220V，在變壓器的次就能得到110V的輸出電壓。有的變壓器可以有多個次級繞組和抽頭，這樣就可以獲得多個輸出電壓了。

整流變壓器的特點

與整流器組成整流設備以便從交流電源取得直流電能的變壓器。整流設備是現代工業企業最常用的直流電源，廣泛用于直流輸電、電力牽引、軋鋼、電鍍、電解等領域。

整流變壓器的原邊接交流電力系統，稱網側；副邊接整流器，稱閥側。整流變壓器的結構原理和普通變壓器相同，但因其負載整流器與一般負載不同而有以下特點：

(1)整流器各臂在一個周期內輪流導通，導通時間只占一個周期一部分，所以，流經整流臂的電流波形不是正弦波，而是接近于斷續的矩形波；原、副繞組中的電流波形也均為非正弦波。圖中所示為三相橋式Y/Y接法時的電流波形。用晶閘管整流時，滯后角越大，電流起伏的陡度也越大，電流中諧波成分也越多，這將使渦流損耗增大。由于副繞組的導電時間只占一個周期的一部分，故整流變壓器利用率降低。與普通變壓器相比，在相同條件下，整流變壓器的體積和重量都較大。

(2)普通變壓器原、副邊功率相等(忽略損耗)，變壓器的容量就是原繞組(或副繞組)的容量。但對于整流變壓器，其原、副繞組的功率有可能相等，也可能不等(當原、副邊電流波形不同時，例如半波整流)，故整流變壓器的容量是原、副邊視在功率的平均值，稱為等值容量，即式中S1為原邊視在功率，S2為副邊視在功率。

(3)與普通變壓器相比，整流變壓器的耐受短路電動力的能力必須嚴格符合要求。因此，如何使產品具有短路動穩定性，是設計、制造中的重要課題。

電化學工業----這是應用整流變最多的行業，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。

牽引用直流電源----用于礦山或城市電力機車的直流電網。由于閥側接架空線，短路故障較多，直流負載變化輻度大，電機車經常起動，造成不同程度的短時過載。為此這類變壓器的溫升限值和電流密度均取得較低。阻抗比相應的電力變壓器大30%左右。

傳動用直流電源----主要用來為電力傳動中的直流電機供電，如軋鋼機的電樞和勵磁。

直流輸電用----這類整流變壓器的電壓一般在110kV以上，容量在數萬千伏安。需特別注意對地絕緣的交、直流疊加問題。

此外還有電鍍用或電加工用直流電源，勵磁用直流電源，充電用及靜電除塵用直流電源等。

整流變壓器的使用原因

應用整流變最多的化學行業中，大功率整流裝置也是二次電壓低，電流很大，因此很大，因此它們在很多方面與電爐變是類似的，即前所述的結構特征點，整流變壓器也同樣具備。整流變壓器最大的特點是二次電流不是正弦交流了，由于后續整流元件的單向導通特征，各相線不再同時，流有負載電流而是軟流導電，單方向的脈動電流經濾波裝置變為直流電，整流變壓器的二次電壓，電流不僅與容量連接組有關，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計算是以整流線路為前提的，一般參數計算都是從二次側開始向一次側推算的。

由于整流變繞組電流是非正弦的含有很多高次諧波，為了減小對電網的諧波污染，為了提高功率因數，必須提高整流設備的脈波數，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相位移。

整流變壓器的移相方法

最簡單的移相方法就是二次側采用量、角聯結的兩個繞組，可以使整流電爐的脈波數提高一倍。

對于大功率整流設備，需要脈波數也較多，脈波數為18、24、36等應用的日益增多，這就必須在整流變壓器一次側設置移相繞組來進行移相。移相繞組與主繞組聯結方式有三種，即曲折線、六邊形和延邊三角形。

用于電化學行業的整流變壓器的調壓范圍比電爐變壓器要大的多，對于化工食鹽電解，調壓范圍通常是55%--105%，對于鋁電解來說，調壓范圍通常是5%--105%。常用的調壓方式如電爐變壓器一樣有變磁通調壓，串聯變壓器調壓和自耦調壓器調壓。另外，由于整流元件的特性，可以在整流電爐的閥側直接控制硅整流元件導通的相位角度，可以平滑的調整整流電壓的平均值，這種調壓方式稱為相控調壓。實現相控調壓，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鐵心和兩個繞組組成的，一個是工作繞組，它串聯聯結在整流變壓器二次繞組與整流器之間，流過負載電流；另一個是直流控制繞組，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。調節直流控制電流，即可調節相控角α，從而調節整流電壓平均值。