Biến áp chỉnh lưu là gì?
"Chuyển đổi điện năng" là thuật ngữ chung bao gồm chỉnh lưu, nghịch lưu và chuyển tần số, trong đó chỉnh lưu được sử dụng rộng rãi nhất. Thiết bị chỉnh lưu chuyển đổi điện xoay chiều đầu vào thành điện một chiều đầu ra thông qua quá trình chỉnh lưu và lọc. Biến áp chỉnh lưu đóng vai trò như biến áp nguồn cho các thiết bị chỉnh lưu. Trong ứng dụng công nghiệp, hầu hết nguồn điện một chiều được lấy bằng cách kết hợp biến áp chỉnh lưu với thiết bị chỉnh lưu.
Biến áp nguồn là gì?
Biến áp nguồn thường đề cập đến biến áp cung cấp điện cho hệ thống truyền động điện (động cơ). Hầu hết các biến áp trong lưới điện đều là biến áp nguồn.
Sự khác biệt giữa biến áp chỉnh lưu và biến áp nguồn
1. Sự khác biệt về chức năng
Chức năng của biến áp chỉnh lưu:
- Cung cấp cho hệ thống chỉnh lưu một điện áp phù hợp;
- Giảm méo dạng sóng (ô nhiễm hài) do hệ thống chỉnh lưu gây ra và giảm thiểu ảnh hưởng của nó lên lưới điện.
Mặc dù biến áp chỉnh lưu vẫn xuất ra điện xoay chiều, nhưng nó chỉ phục vụ làm nguồn điện cho thiết bị chỉnh lưu. Thông thường, cuộn dây sơ cấp được kết nối theo cấu hình sao (wye), trong khi cuộn dây thứ cấp được kết nối theo cấu hình delta. Cấu hình này giúp ức chế các hài bậc cao. Kết nối delta thứ cấp không có điểm trung tính được nối đất, vì vậy nếu xảy ra lỗi nối đất đơn ở thiết bị chỉnh lưu, nó sẽ không gây hư hỏng thiết bị. Thay vào đó, thiết bị phát hiện lỗi nối đất sẽ phát tín hiệu báo động. Ngoài ra, màng chắn tĩnh điện được lắp đặt giữa cuộn dây sơ cấp và thứ cấp để tăng cường cách ly.

Biến áp chỉnh lưu chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng như điện phân, luyện kim, hệ thống kích từ, truyền động điện, điều khiển tốc độ tầng, bộ lọc tĩnh điện và hàn tần số cao. Cấu trúc của chúng có sự khác biệt nhỏ tùy thuộc vào ứng dụng. Ví dụ, biến áp chỉnh lưu được sử dụng trong điện phân thường được thiết kế với đầu ra sáu pha để đạt được dạng sóng DC mượt mà hơn; khi kết hợp với cầu chỉnh lưu sáu pha bên ngoài, chúng tạo ra đầu ra tương đối không gợn.
Đối với luyện kim và hàn tần số cao, cuộn dây và các thành phần cấu trúc của biến áp được tối ưu hóa—dựa trên đặc điểm hình dạng dòng điện của mạch chỉnh lưu thyristor và yêu cầu ức chế谐波的要求,以减少绕组中的涡流损耗和金属部件的杂散损耗。尽管如此,它们的整体结构仍然与标准变压器大体相似。
相比之下,电力变压器通常采用Y/Y接线方式,并且中性点接地(以提供单相电源)。如果与整流设备一起使用,接地故障可能会对整流系统造成严重损坏。此外,电力变压器抑制整流负载产生的高次谐波的能力较差。
2. 应用差异
专门为整流系统供电而设计的变压器称为整流变压器。在工业环境中,大多数直流电源是通过由整流变压器和整流单元组成的整流设备从交流电网获得的。在当今高度现代化的世界中,整流变压器在几乎所有工业领域中都发挥着至关重要的直接或间接作用。
电力变压器则主要用于输电和配电系统,以及一般照明和工厂电机驱动(动力)负荷。
整流变压器的主要应用包括:
- 电化学工业(例如铝或氯生产);
- 需要直流电源的牵引系统(例如铁路);
- 电动机驱动的直流电源;
- 高压直流输电(HVDC)的直流电源;
- 电镀或电加工的直流电源;
- 发电机励磁系统;
- 电池充电系统;
- 静电除尘器。
3. 输出电压差异
- 术语差异:由于与整流器紧密结合,整流变压器的输出电压被称为“阀侧电压”,这一术语源自二极管(阀门)的单向导电特性。
- 计算方法差异:由于整流负载产生各种电流波形,其输出电流的计算方法与电力变压器有很大不同——甚至在不同类型的整流电路之间也有所不同。
4. 设计和制造差异
由于其独特的操作角色,整流变压器在设计和制造上与电力变压器有很大的不同:
- 为了适应恶劣的工作条件,整流变压器使用较低的电流密度和磁通密度。
- 它们的阻抗通常设计得略高一些。
- 在阀侧,某些设计要求两个独立的绕组——一个用于正向驱动,另一个用于反向驱动或反向制动。在制动过程中,转换器以逆变模式运行。
- 如果需要谐波抑制,在绕组之间安装带有接地端子的静电屏蔽。
- 结构加固措施——如加强压力板、增强夹紧杆和扩大油冷却通道——被用来提高短路承受能力。
- 热设计中加入了比电力变压器更大的安全裕度,以确保在非正弦负载条件下可靠散热。