Arbeidsprinsipp og egenskaper til retifiserende transformatorer

Arbeidsprinsipp for rettifiertransformatorer

Arbeidsprinsippet for en rettifiertransformator er det samme som for en konvensjonell transformator. En transformator er et enhet som konverterer vekselstrøm basert på prinsippet om elektromagnetisk induksjon. Typisk består en transformator av to elektrisk isolerte spoler – primær og sekundær – som er vindet rundt en felles jernkjerne. Når primærespolen kobles til en vekselstrømkilde, genererer den vekselsende strømmen en magnetisk kraft, som produserer en variabel magnetisk flukstall i den lukkede jernkjernen. Denne endringen i flukstall lenker begge spoler, noe som inducerer en vekselstrømspenning med samme frekvens i sekundærspolen. Forholdet mellom spenningsnivåene i primær- og sekundærspolen er lik forholdet mellom antallet av vindinger. For eksempel, hvis primæren har 440 vindinger og sekundæren har 220 vindinger med en inngangsspenning på 220 V, vil utgangsspenningen være 110 V. Noen transformatorer kan ha flere sekundære spoler eller tappe for å gi flere utgangsspenninger.

Egenskaper ved rettifiertransformatorer

Rettifiertransformatorer brukes sammen med rettifikatører for å danne rettifieringssystemer, som konverterer vekselstrøm til likestrøm. Disse systemene er de mest vanlige kilde for likestrøm i moderne industrielle applikasjoner og blir bredt brukt i områder som HVDC-transmisjon, elektriske trakjonsanlegg, rullverk, overflatedeponering og elektrolys.

Primærsiden av en rettifiertransformator kobles til vekselstrømnätet (nettsiden), mens sekundærsiden kobles til rettifikatøren (ventilsiden). Selv om strukturelt prinsippet er likt en standard transformator, gir den unike belastningen – nemlig rettifikatøren – spesifikke egenskaper:

• Ikke-sinusformete strømformer: I en rettifierkrets ledes hver arm alternerende under en periode, med ledetid som kun utgjør en del av perioden. Dette fører til at strømformen gjennom rettifierarmene ikke er sinusformet, men mer lik en diskontinuerlig rektangulær bølge. Dermed er strømformene i både primær- og sekundærspolen ikke-sinusformet. Figuren viser strømformen i en trefase brorettifier med YN-kobling. Ved bruk av thyristorrettifikatører resulterer en større tidsforskyvning i steeper strømoverganger og økt harmonisk innhold, noe som fører til høyere virvelstrømtap. Siden sekundærspolen bare leder en del av perioden, reduseres utnyttelsen av rettifiertransformator. Sammenlignet med konvensjonelle transformatorer, er rettifiertransformatorer typisk større og tungere under samme effektforhold.

• Tilsvarende effektkapasitet: I en konvensjonell transformator er effekten på primær- og sekundærsiden lik (bortsett fra tap), og transformatorens kapasitet svarer til effekten i hver av spolene. Imidlertid, i en rettifiertransformator, kan de synlige effektene på primær- og sekundærsiden være ulike (f.eks. ved halvperiode rettifiering). Derfor defineres transformatorens kapasitet som gjennomsnittet av de synlige effektene på primær- og sekundærsiden, kjent som den tilsvarende kapasiteten, gitt ved S = (S₁ + S₂) / 2, der S₁ og S₂ er de synlige effektene til primær- og sekundærspolen, henholdsvis.

• Evne til å takle kortslutning: I motsetning til allmennbrukstransformatorer, må rettifiertransformatorer oppfylle strenge krav til mekanisk styrke under kortslutningsforhold. Sikring av dynamisk stabilitet under kortslutninger er derfor en viktig betraktning i design og produksjon av disse.