Werkprincipe en kenmerken van gelijkrichtransformatoren
Werkingsprincipe van gelijkrichtertransformatoren
Het werkingsprincipe van een gelijkrichtertransformator is hetzelfde als dat van een conventionele transformator. Een transformator is een apparaat dat wisselspanning omzet op basis van het principe van elektromagnetische inductie. Gewoonlijk bestaat een transformator uit twee elektrisch geïsoleerde windingen - de primaire en secundaire - die rond een gemeenschappelijke ijzeren kern zijn gewikkeld. Wanneer de primaire winding wordt aangesloten op een wisselspanningsbron, genereert de wisselstroom een magnetomotorische kracht, wat resulteert in een variërende magnetische flux binnen de gesloten ijzeren kern. Deze veranderende flux koppelt beide windingen, waardoor er in de secundaire winding een wisselspanning met dezelfde frequentie wordt geïnduceerd. Het spanningverhouding tussen de primaire en secundaire windingen is gelijk aan hun spoelverhouding. Bijvoorbeeld, als de primaire 440 windingen heeft en de secundaire 220 windingen met een invoerspanning van 220 V, zal de uitvoerspanning 110 V zijn. Sommige transformatoren kunnen meerdere secundaire windingen of tappen hebben om verschillende uitvoerspanningen te bieden.
Kenmerken van gelijkrichtertransformatoren
Gelijkrichtertransformatoren worden gebruikt in combinatie met gelijkrichters om gelijkrichtersystemen te vormen, die wisselspanning omzetten in gelijkspanning. Deze systemen vormen de meest gebruikte gelijkspanningsbronnen in moderne industriële toepassingen en worden breed toegepast in gebieden zoals HVDC-overdracht, elektrische tractie, platrijnmolens, elektrolyse en galvanoplastiek.
De primaire zijde van een gelijkrichtertransformator is verbonden met het wisselspanningsnet (netside), terwijl de secundaire zijde is verbonden met de gelijkrichter (kleppenzijde). Hoewel het structuurprincipe vergelijkbaar is met dat van een standaardtransformator, geeft de unieke belasting - namelijk de gelijkrichter - specifieke kenmerken:
Niet-sinusvormige stroomvormen: In een gelijkrichtercircuit geleiden de armen afwisselend gedurende een cyclus, waarbij de geleidingstijd slechts een deel van de cyclus inneemt. Daarom is de stroomvorm door de gelijkrichterarmen niet sinusvormig, maar lijkt meer op een onderbroken rechthoekige golf. Als gevolg hiervan zijn de stroomvormen in zowel de primaire als de secundaire windingen niet-sinusvormig. De figuur illustreert de stroomvorm in een driefasebruggelijkrichter met YN-aansluiting. Bij het gebruik van thyristor-gelijkrichters leidt een grotere vuurvertragingshoek tot steilere stroomovergangen en een verhoogd harmonisch gehalte, wat resulteert in hogere draaikringverliezen. Omdat de secundaire winding slechts een deel van de cyclus geleidt, neemt het rendement van de gelijkrichtertransformator af. In vergelijking met conventionele transformatoren zijn gelijkrichtertransformatoren meestal groter en zwaarder onder dezelfde vermogensomstandigheden.
