Arbetsprincip och egenskaper hos rektifiertransformatorer

Rektifiertransformatorers arbetsprincip

Arbetsprincipen för en rektifiertransformator är densamma som för en konventionell transformator. En transformator är en enhet som omvandlar växelström baserat på principen om elektromagnetisk induktion. Vanligtvis består en transformator av två elektriskt isolerade vindningar – primär och sekundär – som är virade runt ett gemensamt järnkärn. När den primära vindningen ansluts till en växelströmkälla genererar den växelström en magnetisk kraft, vilket skapar en varierande magnetisk flöde inuti den stängda järnkärnan. Denna förändring i flöde kopplar båda vindningarna, vilket inducerar en växelström med samma frekvens i den sekundära vindningen. Spänningsförhållandet mellan de primära och sekundära vindningarna är lika med deras viktsförhållande. Till exempel, om den primära har 440 viktar och den sekundära har 220 viktar med en ingångsspänning på 220 V, kommer utgångsspänningen att vara 110 V. Vissa transformatorer kan ha flera sekundära vindningar eller tappar för att ge flera utgångsspänningar.

Egenskaper hos rektifiertransformatorer

Rektifiertransformatorer används tillsammans med rektifierare för att forma rektifiersystem, vilka omvandlar växelström till likström. Dessa system fungerar som de mest vanliga likströmskällorna i modern industriella applikationer och används vidare inom områden som högspänningslikströmsöverföring, elektrisk traktion, rullstålverk, galvanisering och elektrolys.

Den primära sidan av en rektifiertransformator ansluts till det växelströmsnät (nätssidan), medan den sekundära sidan ansluts till rektifieraren (ventilssidan). Även om strukturella principer liknar de av en standardtransformator, ger den unika belastningen – nämligen rektifieraren – specifika egenskaper:

• Icke-sinusformade strömformer: I en rektifiercirkel ledar varje arm alternativt under en cykel, med ledningstid som upptar endast en del av cykeln. Som ett resultat är strömformen genom rektifierarmarna inte sinusformad utan liknar en diskontinuerlig rektangulär våg. Därför är strömformerna i både primära och sekundära vindningar icke-sinusformade. Figuren illustrerar strömformen i en trefasbrorrektifier med YN-förbindelse. När thyristorrektifierare används resulterar en större täntförsening i brantare strömmövergångar och ökad harmoniskt innehåll, vilket leder till högre virvelströmsförluster. Eftersom den sekundära vindningen bara ledar en del av cykeln minskar utnyttjandegraden av rektifiertransformatorn. Jämfört med konventionella transformatorer är rektifiertransformatorer vanligtvis större och tyngre under samma effektvillkor.

• Ekvivalent effektklassificering: I en konventionell transformator är effekten på den primära och sekundära sidan lika (utan hänsyn till förluster), och transformatorns nominella kapacitet motsvarar effekten av antingen vindning. Men i en rektifiertransformator, på grund av icke-sinusformade strömformer, kan de primära och sekundära synliga effekterna skilja sig (till exempel vid halvveckesrektifiering). Därför definieras transformatorns kapacitet som genomsnittet av de primära och sekundära synliga effekterna, känd som ekvivalentkapaciteten, givet av S = (S₁ + S₂) / 2, där S₁ och S₂ är de synliga effekterna av de primära och sekundära vindningarna, respektive.

• Kortslutningstolerans: Olikt allmänna transformatorer måste rektifiertransformatorer uppfylla strikta krav på mekanisk styrka under kortslutningsförhållanden. Att säkerställa dynamisk stabilitet under kortslutningar är därför en kritisk övervägande i deras design och tillverkning.