Delovanje in značilnosti preoblikovalnih transformatorjev

Delovanje pravokotnih transformatorjev

Princip delovanja pravokotnega transformatorja je enak principu delovanja običajnega transformatorja. Transformator je naprava, ki pretvara AC napetost na podlagi principa elektromagnetske indukcije. Običajno se transformator sestoji iz dveh električno ločenih navijal – primarne in sekundarne – navih okoli skupnega železnega jedra. Ko je primarna navija povezana z AC virom, generira sprememna struja magnetni pogon, kar ustvari spreminjajoči se magnetni tok v zaprtih železnem jedru. Ta spreminjajoči se tok povezuje obema navijaloma, čime se v sekundarni naviji inducira AC napetost iste frekvence. Razmerje napetosti med primarno in sekundarno navijo je enako razmerju števila navijev. Na primer, če ima primarna 440 navijev in sekundarna 220 navijev pri vhodni napetosti 220 V, bo izhodna napetost 110 V. Nekateri transformatorji lahko imajo več sekundarnih navijal ali priključkov za zagotavljanje več izhodnih napetosti.

Značilnosti pravokotnih transformatorjev

Pravokotni transformatorji se uporabljajo v kombinaciji z pravokotniki za oblikovanje pravokotnih sistemov, ki pretvarjajo AC energijo v DC energijo. Ti sistemi so najpogostejši viri DC energije v sodobnih industrijskih aplikacijah in se široko uporabljajo v področjih, kot so prenos HVDC, električni vlečni tovorniki, valjalnice, elektroplakanje in elektroliza.

Primarna stran pravokotnega transformatorja je povezana z omrežjem AC energije (stran omrežja), medtem ko je sekundarna stran povezana s pravokotnikom (stran ventila). Čeprav je strukturni princip podoben standardnemu transformatorju, posebna obremenitev – pravokotnik – prispeva k specifičnim značilnostim:

• Nesinusne talne valovne oblike: V pravokotnem krku vsaka vrata vodi izmenično v ciklu, z vodilnim časom, ki zaseda le del cikla. Tako talna valovna oblika skozi pravokotna vrata ni sinusna, ampak podobna prekinjenemu pravokotnemu valovu. Torej, talne valovne oblike v obeh, primarni in sekundarni naviji, niso sinusne. Slika prikazuje talno valovno obliko v trofaznem mostu pravokotnika z YN povezavo. Pri uporabi tiristorov pravokotnikov večji kot nastopna zamuda povzroča ostreje prehode struje in večjo harmonsko vsebino, kar vodi v večje eddy current izgube. Ker sekundarna navija vodi le del cikla, je izkoriščenost pravokotnega transformatorja zmanjšana. V primerjavi z običajnimi transformatorji so pravokotni transformatorji običajno večji in težji pri enakih močnih pogojih.

• Ekvivalentna močna ocena: V običajnem transformatorju je moč na primarni in sekundarni strani enaka (brez upoštevanja izgub) in imenovana moč transformatorja ustreza moči katerega koli navija. Vendar v pravokotnem transformatorju, zaradi nesinusnih talnih valovnih oblik, lahko primarna in sekundarna očitna moč razlikujeta (npr. pri polovici vala pravokotnega krka). Zato se moč transformatorja definira kot povprečje primarne in sekundarne očitne moči, znano kot ekvivalentna moč, podana z S = (S₁ + S₂) / 2, kjer sta S₁ in S₂ očitne moči primarne in sekundarne navije, redno.

• Trdnost pri kratkem zamenkanju: V nasprotju z splošnimi transformatorji morajo pravokotni transformatorji izpolnjevati stroge zahteve glede mehanske trdnosti pri kratkem zamenkanju. Zagotavljanje dinamične stabilnosti pri kratkem zamenkanju je tako ključna premisla v njihovem oblikovanju in proizvodnji.