Принцип на действие и характеристики на правоъгълни трансформатори

Принцип на действие на выпрямителните трансформатори

Принципът на действие на выпрямителния трансформатор е същият като на стандартния трансформатор. Трансформаторът е устройство, което преобразува чередащото се напрежение въз основа на принципа на електромагнитната индукция. Обикновено трансформаторът се състои от две електрически изолирани обмотки – първична и вторична – намотани около общо желязно ядро. Когато първичната обмотка е свързана към източник на чередащо се напрежение, чередащият се ток генерира магнитомоторна сила, произвеждаща променливо магнитно поле в затвореното желязно ядро. Това променливо поле свързва двете обмотки, индуцирайки чередащо се напрежение със същата честота във вторичната обмотка. Отношението на напреженията между първичната и вторичната обмотка е равно на отношението на техните бройки. Например, ако първичната обмотка има 440 бройки, а вторичната 220 бройки при входно напрежение от 220 V, изходното напрежение ще бъде 110 V. Някои трансформатори могат да разполагат с множество вторични обмотки или точки за извличане, за да предоставят няколко изходни напрежения.

Характеристики на выпрямителните трансформатори

Выпрямителните трансформатори се използват заедно с выпрямители, за да формират выпрямителни системи, които преобразуват чередащото се напрежение в постоянна тока. Тези системи представляват най-общи източници на постоянна тока в съвременните индустриални приложения и се използват широко в области като ВНЧП (високонапрегови чередащи се предавания), електротранспорт, валцова машини, електрооблекло и електролиз.

Първичната страна на выпрямителния трансформатор е свързана към мрежата с чередащо се напрежение (страна на мрежата), докато вторичната страна е свързана към выпрямителя (страна на клапаните). Въпреки че структурният принцип е подобен на този на стандартния трансформатор, уникалната нагрузка – а именно выпрямителят – придава специфични характеристики:

• Несинусоидни токови вълни: В выпрямителната верига, всяка ръка провежда поочередно през цикъла, като времето на провеждане заема само част от цикъла. В резултат, токовата вълна през ръката на выпрямителя не е синусоидална, а наподобява прекъсната правоъгълна вълна. Следователно, токовите вълни в първичната и вторичната обмотка са несинусоидни. Фигурата илюстрира токовата вълна в трифазен мостов выпрямител с YN връзка. При използване на тиристорни выпрямители, по-голям уghiб във фаза води до по-стръмни преминавания на тока и увеличена хармонична съставка, което довежда до по-големи загуби от вихреви токове. Тъй като вторичната обмотка провежда само част от цикъла, използването на выпрямителния трансформатор е намалено. В сравнение с обикновените трансформатори, выпрямителните трансформатори обикновено са по-големи и по-тежки при еднакви условия на мощност.

• Еквивалентна мощност: В обикновените трансформатори, мощността на първичната и вторичната страна е равна (при пренебрегване на загубите) и номиналната мощност на трансформатора съответства на мощността на която и да е от обмотките. Обаче, в выпрямителните трансформатори, поради несинусоидните токови вълни, явните мощности на първичната и вторичната страна може да се различават (например, при половинчато выпрямяване). Следователно, мощността на трансформатора се дефинира като средната стойност на явните мощности на първичната и вторичната обмотка, известна като еквивалентна мощност, определена с S = (S₁ + S₂) / 2, където S₁ и S₂ са явните мощности на първичната и вторичната обмотка, съответно.

• Способност за издръжливост при кратко замыкание: В противоположност на универсалните трансформатори, выпрямителните трансформатори трябва да отговарят на строги изисквания за механична устойчивост при условията на кратко замыкание. Осигуряването на динамична устойчивост при кратко замыкание е ключов фактор в техния проект и производство.