Principi de funcionament i característiques dels transformadors retificadors

Principi de funcionament dels transformadors retificadors

El principi de funcionament d'un transformador retificador és el mateix que el d'un transformador convencional. Un transformador és un dispositiu que converteix la tensió CA basant-se en el principi de l'inducció electromagnètica. Normalment, un transformador consta de dos bobines elèctricament aïllades —la primària i la secundària— enrotllades al voltant d'un nucli comú de ferro. Quan la bobina primària es connecta a una font d'energia CA, la corrent alternada genera una força magnetomotriu, produint un flux magnètic variable dins el nucli tancat de ferro. Aquest flux variable enllaça ambdues bobines, induint una tensió CA de la mateixa freqüència a la bobina secundària. La relació de tensions entre les bobines primària i secundària és igual a la seva relació de voltants. Per exemple, si la primària té 440 voltants i la secundària té 220 voltants amb una entrada de 220 V, la tensió de sortida serà de 110 V. Alguns transformadors poden tenir múltiples bobines secundàries o punts de connexió per proporcionar diverses tensions de sortida.

Característiques dels transformadors retificadors

Els transformadors retificadors s'utilitzen en conjunt amb els retificadors per formar sistemes retificadors, que converteixen l'energia CA en energia CC. Aquests sistemes serveixen com a fonts de potència CC més comunes en aplicacions industrials modernes i s'utilitzen amplament en àrees com la transmissió HVDC, la tracció elèctrica, els laminadors, el galvanitzat i l'electròlisi.

La part primària d'un transformador retificador es connecta a la xarxa elèctrica (costat de la xarxa), mentre que la part secundària es connecta al retificador (costat de la válvula). Tot i que el principi estructural és similar al d'un transformador estàndard, la càrrega única —el retificador— li confereix característiques específiques:

• Ondes de corrent no sinusoidals: En un circuit retificador, cada braç condueix alternativament durant un cicle, amb el temps de conducció ocupant només una part del cicle. Com a resultat, l'ona de corrent a través dels braços del retificador no és sinusoidal, sinó que assoleix una forma rectangular discontinua. Conseqüentment, les onas de corrent en ambdues bobines, primària i secundària, són no sinusoidals. La figura il·lustra l'ona de corrent en un rectificador de pont trifàsic amb connexió YN. Quan s'utilitzen retificadors de tiristors, un angle de disparador més gran resulta en transicions de corrent més abruptes i un contingut harmònic més elevat, causant pèrdues de corrents de Foucault més altes. Com que la bobina secundària condueix només part del cicle, l'ús del transformador retificador es redueix. Comparat amb els transformadors convencionals, els transformadors retificadors són típicament més grans i més pesants en les mateixes condicions de potència.

• Potència aparent equivalent: En un transformador convencional, la potència als costats primari i secundari és igual (ignorant les pèrdues), i la capacitat nominal del transformador correspon a la potència de qualsevol de les bobines. No obstant això, en un transformador retificador, degut a les onas de corrent no sinusoidals, les potències aparents primària i secundària poden diferir (per exemple, en la rectificació de meia ona). Per tant, la capacitat del transformador es defineix com la mitjana de les potències aparents primària i secundària, coneguda com a capacitat equivalent, donada per S = (S₁ + S₂) / 2, on S₁ i S₂ són les potències aparents de les bobines primària i secundària, respectivament.

• Capacitat de resistència a curts circuits: A diferència dels transformadors generalitza, els transformadors retificadors han de complir exigències estrictes de resistència mecànica en condicions de curt circuit. Assegurar l'estabilitat dinàmica durant els curts circuits és, per tant, una consideració crucial en el seu disseny i fabricació.