Rektifiseertransformateur: Werkprinsipe & Toepassings

Veld: Transformatoranalise

China

1. Rektifikasietransformator: Prinsipe en Oorsig

'n Rektifikasietransformator is 'n spesialiseerde transformator ontwerp om rektifikasiesisteme te voorsien. Sy werkprinsipe is dieselfde as dié van 'n konvensionele transformator — dit funksioneer op grond van elektromagnetiese induksie en word gebruik om wisselspanning om te vorm. 'n Tipiese transformator het twee elektries geïsoleerde windings — primêr en sekondêr — om 'n gemeenskaplike yskern gewond.

Wanneer die primêre winding aan 'n wisselspanningskragbron gekoppel word, vloei wisselstroom deur dit, wat 'n magnetomotiewe krag (MMF) genereer, wat 'n wisselmagneetvloed in die geslote yskern produseer. Hierdie veranderende vloed sny beide die primêre en sekondêre windings, wat 'n wisselspanning van dieselfde frekwensie in die sekondêre winding indukeer.

Die verhouding van die aantal spoels tussen die primêre en sekondêre windings is gelyk aan die spanningsverhouding. Byvoorbeeld, as 'n transformator 440 spoels op die primêre en 220 spoels op die sekondêre het, met 'n invoerspanning van 220V aan die primêre kant, sal die uitvoerspanning aan die sekondêre kant 110V wees. Sommige transformatore mag meerdere sekondêre windings of tappunte hê, wat verskeie verskillende uitvoerspannings moontlik maak.

2.Kenmerke van Rektifikasietransformatore

Rektifikasietransformatore werk saam met rektifikatiewe om rektifikasieausrusting te vorm, wat omskakeling van wisselspanning na gelijkspanning moontlik maak. Sulke rektifikasiesisteme is die mees algemene DC-kragbronne in moderne industriële ondernemings, wyd toegepas in HVDC-oorsewing, elektriese traktywiteit, rolmille, elektroplating, elektrolise, en ander velde.

Die primêre (ook bekend as netwerk-kant) van 'n rektifikasietransformator sluit aan by die wisselspanningsnet, terwyl die sekondêre (ook bekend as ventiel-kant) sluit aan by die rektifikatie. Alhoewel sy basiese struktuur en werkprinsip soortgelyk is aan dié van 'n konvensionele transformator, verskil die belasting — 'n rektifikasie — beduidend van normale belastings, wat unieke ontwerp- en bedryfskenmerke veroorsaak:

2.2 Nonsinusvormige Stroomgolwe

In 'n rektifikasiesirkel lei elke arm slegs tydens 'n deel van die siklus geleiding, wat tot nonsinusvormige stroomgolwe lei — tipies naby diskontinue reghoekige pulse. Gevolglik is beide die primêre en sekondêre winding-strome nonsinusvormig.

Byvoorbeeld, in 'n driefase brugrektifikasie met Y/Y-verbinding, wys die stroomgolf duidelike pulspatroene. Wanneer thyristors vir rektifikasie gebruik word, hoe groter die brandtijdvertragingshoek, hoe steiler die stroom-opkomst/afname, wat harmoniese inhoud verhoog. Dit lei tot hoër eddy-stroomverliese. Aangesien die sekondêre winding slegs deel van die tyd stroom geleid, is die benuttingkoers van die rektifikasietransformator laer as dié van 'n konvensionele transformator. Dus, vir dieselfde vermogensrating, neig rektifikasietransformatore om groter en swaarder te wees.

2.3 Ekwivalente (Gemiddelde) Apparente Vermoegsvermoë

In 'n konvensionele transformator is die inset- en uitspoegvermoë gelyk (verwaarloos verliese), dus is die gerate kapasiteit eenvoudig die apparente vermoë van een van die windings. Maar in 'n rektifikasietransformator kan die primêre en sekondêre strome in golfformaat verskil (bv. in halfweskels rektifikasie), wat hul apparente vermoës ongelyk maak.

Dus word die transformator se kapasiteit gedefinieer as die gemiddelde van die primêre en sekondêre apparente vermoës, bekend as die ekwivalente kapasiteit:

waar $S_{1}$ S1 die primêre apparente vermoë is en $S_{2}$ S2 die sekondêre apparente vermoë is.

2.4 Hoë Kortsluitverdraagsaamheid

Rektifikasietransformatore moet hoë meganiese sterkte hê om kortsluit-elektromagnetiese kragte te verdra, as gevolg van gereelde foute of plotselinge belastingsveranderinge (bv. motoropstart). Die verseker dat dinamiese stabiliteit onder kortsluittoestande 'n kritiese oorweging in ontwerp en vervaardiging is.

3.Hoof Toepassings van Rektifikasietransformatore

Rektifikasietransformatore dien as die kragbron vir rektifikasieausrusting. Hul hoof kenmerk is om AC-inset aan die primêre kant om te skakel na DC-uitspoeg deur middel van rektifikasie-elemente aan die sekondêre kant. "Kragomsetting" sluit rektifikasie, inversie, en frekwensie-omsetting in, waarvan rektifikasie die wydst gebruik word. Transformatore wat gebruik word om rektifikasie-toestelle te voorsien, word rektifikasietransformatore genoem. Die meeste industriële DC-kragbronne word verkry deur AC-netwerke te kombineren met rektifikasietransformatore en rektifikasiesirkels.

3.1 Elektrokemiese Industrie

Dit is die grootste toepassingsgebied vir rektifikasietransformatore:

Elektrolyse van metalverbindinge om aluminium, magnesium, koper, en ander nie-ferro-metale te produseer
Chloor-alkali-produksie deur soutwater-elektrolyse
Waterstof- en suurstof-generering deur water-elektrolyse

Hierdie prosesse vereis hoë-stroom, lae-spanning DC-krag, soortgelyk in sommige aspekte aan elektriese boogovens-transformatore. As sodanig, deel rektifikasietransformatore strukturele kenmerke met oventransformatore.

Die mees kenmerkende eienskap van rektifikasietransformatore is dat die sekondêre stroom nie langer sinusvormige AC is nie. As gevolg van die eenrigtinggelei van rektifikasie-elemente, word fase-strome pulsierend en eenrigting. Na filtrering, word hierdie pulsierende stroom glad DC.

Die sekondêre spanning en stroom hang nie slegs af van die transformatorvermoë en -verbindingsgroep, maar ook van die rektifikasiesirkelkonfigurasie (bv. driefase brug, dubbel anti-paralel met balansreaktor). Selfs vir dieselfde DC-uitspoeg, vereis verskillende rektifikasiesirkels verskillende sekondêre spanning en stroom. Dus begin parameterberekening vir rektifikasietransformatore by die sekondêre kant en is gebaseer op die spesifieke rektifikasietopologie.

Omdat rektifikasiewindingsstrome ryk aan hoër-orde harmoniese, besmet hulle die AC-netwerk en verlaag die kragfaktor. Om harmoniese te verminder en die kragfaktor te verbeter, moet die pulsaantal van die rektifikasiesisteem verhoog word, tipies deur faserverskuiftegnieke. Die doel van faserverskuiving is om 'n faseverskuiwing tussen lynspannings by homoloë terminale van die sekondêre windings in te voer.

3.2 Trekking DC-Kragvoorsiening

Gebruik in mynbou of stedelike elektriese lokomotiewe met DC-overkoplyne.