რექტიფიკატორის ტრანსფორმატორი: პრინციპი და გამოყენება

1.რექტიფიკაციის ტრანსფორმატორი: პრინციპი და გადახედვა

რექტიფიკაციის ტრანსფორმატორი არის სპეციალიზებული ტრანსფორმატორი, რომელიც შექმნილია რექტიფიკატორების სისტემის მოსამარაგებლად. მისი მუშაობის პრინციპი იგივეა, რაც კონვენციური ტრანსფორმატორისა — ის მუშაობს ელექტრომაგნიტური ინდუქციის საფუძველზე და გამოიყენება ალტერნაციული ძაბვის გარდასაქმნელად. ტიპიურ ტრანსფორმატორს აქვს ორი ელექტრულად იზოლირებული ქვედა და მთავარი მოქცევები, რომლებიც შეხვეულია საერთო რკინისგან შედგენილ ბირთვზე.

როდესაც მთავარი მოქცევა მიერთება სინუსოიდურ დენის წყაროს, მის შემოვლით გადის ალტერნაციული დენი, რომელიც ქმნის მაგნიტომოძრავებელ ძალას (MMF), რაც კიდევ იწვევს ალტერნაციული მაგნიტური დიდობის გენერირებას ჩაკეტილ რკინის ბირთვში. ეს ცვალებადი დიდობა კვეთს როგორც მთავარ, ასევე ქვედა მოქცევებს, რის შედეგადაც ქვედა მოქცევაში იწვევს იმავე სიხშირის ალტერნაციული ძაბვის ინდუქციას.

მთავარი და ქვედა მოქცევების მოქცევების რაოდენობის შეფარდება უდრის ძაბვის შეფარდებას. მაგალითად, თუ ტრანსფორმატორს აქვს 440 მოქცევა მთავარ მხარეს და 220 მოქცევა ქვედა მხარეს, და მთავარ მხარეს მივიღებთ 220V-ს, მაშინ ქვედა მხარის გამოტანაზე ძაბვა იქნება 110V. ზოგიერთ ტრანსფორმატორს შეიძლება ჰქონდეს რამდენიმე ქვედა მოქცევა ან შეხევები, რაც საშუალებას აძლევს მიიღოს რამდენიმე განსხვავებული გამოტანის ძაბვა.

2.რექტიფიკაციის ტრანსფორმატორების მახასიათებლები

რექტიფიკაციის ტრანსფორმატორები მუშაობს ერთად რექტიფიკატორებთან, რათა შექმნას რექტიფიკაციის მოწყობილობა და შეძლოს გადაიქციოს ალტერნაციული დენი მუდმივ დენად. ასეთი რექტიფიკაციის სისტემები არის უმეტესად გამოყენებადი მუდმივი დენის წყაროები თანამედროვე სამრეწველო საწარმოებში და ფართოდ გამოიყენება მაღალი ძაბვის გადაცემის, ელექტრო ტრაქციის, როლიკების, ელექტროლუცადობის, ელექტროლიზის და სხვა სფეროებში.

რექტიფიკაციის ტრანსფორმატორის მთავარი (ასევე ქსელური) მხარე მიერთება ალტერნაციული დენის ქსელს, ხოლო ქვედა მხარე (ასევე ვალვური) მიერთება რექტიფიკატორს. მიუხედავად იმისა, რომ მისი საბაზისო სტრუქტურა და მუშაობის პრინციპი მსგავსია კონვენციური ტრანსფორმატორისა, მისი ტვირთი — რექტიფიკატორი — მნიშვნელოვნად განსხვავდება ჩვეულებრივი ტვირთისგან, რაც იწვევს უნიკალურ დიზაინს და მუშაობის მახასიათებლებს:

2.2 არა-სინუსოიდური დენის ტალღის ფორმები

რექტიფიკაციის წრედში თითოეული მხარე გამტარია მხოლოდ ციკლის გარკვეულ ნაწილში, რის შედეგადაც იქმნება არა-სინუსოიდური დენის ტალღის ფორმები — როგორც წესი, ახლოს შეწყვეტილი მართკუთხა იმპულსების მქონე. შესაბამისად, როგორც მთავარი, ასევე ქვედა მოქცევების დენები არის არა-სინუსოიდური.

მაგალითად, სამფაზიან ხიდურ რექტიფიკაციაში Y/Y შეერთებით, დენის ტალღის ფორმა აჩვენებს განსხვავებულ იმპულსურ ნიმუშებს. როდესაც რექტიფიკაციისთვის გამოიყენება თირისტორები, რაც უფრო დიდია გაშვების დაყოვნების კუთხე, მით უფრო მკვეთრია დენის ზრდა/კლება, რაც იწვევს ჰარმონიკული შემადგენლების ზრდას. ეს იწვევს უფრო მაღალ ცირკულაციული დენის დანაკარგებს. რადგან ქვედა მოქცევა დენს მხოლოდ დროის ნაწილში გადაეცემა, რექტიფიკაციის ტრანსფორმატორის გამოყენების მაჩვენებელი ნაკლებია, ვიდრე კონვენციური ტრანსფორმატორის. ამიტომ იმავე სიმძლავრისთვის, რექტიფიკაციის ტრანსფორმატორები მიდრეკილია იყოს უფრო დიდი და მძიმე.

2.3 ეკვივალენტური (საშუალო) სრული სიმძლავრის ნომინალი

კონვენციურ ტრანსფორმატორში შემომავალი და გამომავალი სიმძლავრე ტოლია (დანაკარგების გარდა), ამიტომ ნომინალური სიმძლავრე უბრალოდ არის მოქცევის სრული სიმძლავრე. თუმცა, რექტიფიკაციის ტრანსფორმატორში მთავარი და ქვედა მხარის დენები შეიძლება განსხვავდებოდენ ტალღის ფორმით (მაგ., ნახევარ-ტალღის რექტიფიკაციაში), რაც იწვევს მათი სრული სიმძლავრეების არატოლობას.

ამიტომ, ტრანსფორმატორის სიმძლავრე განისაზღვრება როგორც მთავარი და ქვედა მხარის სრული სიმძლავრეების საშუალო, რასაც ეწოდება ეკვივალენტური სიმძლავრე:

სადაც ${\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">S</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">1</span>}}$S1 არის მთავარი მხარის სრული სიმძლავრე და ${\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">S</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">2</span>}}$S2 არის ქვედა მხარის სრული სიმძლავრე.

2.4 მაღალი მოკლე ჩართვის დატვირთვის მიმართ მდგრადობა

რექტიფიკაციის ტრანსფორმატორებს უნდა ჰქონდეს მაღალი მექანიკური სიმტკიცე, რათა გაუძლონ მოკლე ჩართვის დროს წარმოქმნილ ელექტრომაგნიტურ ძალებს ხშირი გამართვების ან უკანასკნელი ტვირთის ცვლილებების (მაგ., მოტორის გაშვების) გამო. მოკლე ჩართვის პირობებში დინამიური მდგრადობის უზრუნველყოფა არის მნიშვნელოვანი მომენტი დიზაინში და წარმოებაში.

3.რექტიფიკაციის ტრანსფორმატორების ძირითადი გამოყენება

რექტიფიკაციის ტრანსფორმატორები არის რექტიფიკაციის მოწყობილობის ელექტრო მოწყობილობის წყარო. მისი ძირითადი მახასიათებელი არის მთავარ მხარეს მიღებული ალტერნაციული დენის გარდაქმნა მუდმივ დენად ქვედა მხარის რექტიფიკაციის ელემენტების საშუალებით. "ელექტრო გარდაქმნა" მოიცავს რექტიფიკაციას, ინვერტაციას და სიხშირის გარდაქმნას, რომელთაგან რექტიფიკაცია არის ყველაზე ფართოდ გამოყენებადი. რექტიფიკაციის მოწყობილობების მოსამარაგებლად გამოყენებულ ტრანსფორმატორებს ეწოდება რექტიფიკაციის ტრანსფორმატორები. უმეტეს სამრეწველო მუდმივი დენის წყარო მიიღება ალტერნაციული ქსელის, რექტიფიკაციის ტრანსფორმატორების და რექტიფიკაციის წრედების კომბინირებით.

3.1 ელექტროქიმიური ინდუსტრია

ეს არის რექტიფიკაციის ტრანსფორმატორების უდიდესი გამოყენების სფერო:

• მეტალურგიული ნაერთების ელექტროლიზი ალუმინის, მაგნიუმის, სპილენძის და სხვა არარკინის მეტალების მისაღებად

• ქლორ-ტუტის წარმოება მარილის წყლის ელექტროლიზითეს პროცესები მოითხოვენ დიდ დენის, დაბალი გარეშე ძაბვის DC ენერგიას, რაც ზოგიერთი ასპექტით ჰგანის ელექტრო დუღილის ფურნეული ტრანსფორმატორების. ასე რომ, რექტიფიკატორის ტრანსფორმატორები ფურნეული ტრანსფორმატორებთან სტრუქტურული თვისებებით ჰგანიან.

  რექტიფიკატორის ტრანსფორმატორების ყველაზე განსხვავებული თვისება არის ის, რომ მეორე წყაროს დენი აღარ არის სინუსოიდური AC. რექტიფიკატორის ელემენტების ერთგვარი დირექციის დატარების გამო, ფაზის დენები ხდება პულსირებითი და ერთგვარი. ფილტრირების შემდეგ ეს პულსირებითი დენი ხდება სწორი დირექციის DC.

  მეორე წყაროს ძაბვა და დენი დამოკიდებულია არა მხოლოდ ტრანსფორმატორის ერთეულებზე და კავშირის ჯგუფზე, არამედ რექტიფიკატორის სქემაზე (მაგალითად, სამფაზიანი ხიდი, ორი ანტიპარალელური ბალანსირების რეაქტორით). იგივე DC გამომავალით, სხვადასხვა რექტიფიკატორის სქემები მოითხოვენ სხვადასხვა მეორე წყაროს ძაბვას და დენს. ასე რომ, რექტიფიკატორის ტრანსფორმატორების პარამეტრების გამოთვლა იწყება მეორე წყაროდან და დაფუძნებულია კონკრეტულ რექტიფიკატორის ტოპოლოგიაზე.

  რექტიფიკატორის დენის შემცველ მართებში არის მრავალი მაღალი რიგის ჰარმონიკები, რაც დაბინძურებს AC ქსელს და შემცირებს ძაბვის ფაქტორს. ჰარმონიკების შესამცირებლად და ძაბვის ფაქტორის შესამატებლად, რექტიფიკატორის სისტემის პულსების რაოდენობა უნდა გაიზარდოს, რაც ჩვეულებრივ ფაზარის გადანაცვლების ტექნიკით ხდება. ფაზარის გადანაცვლების მიზანია მეორე წყაროს ზედაპირების ჰომოლოგური ტერმინალების სახელის ძაბვებს შორის ფაზური დისპლაციის შეტანა.

  3.2 ტრაქციის DC ენერგიის დამზადება

  გამოიყენება მაღალი ხედის ან ქალაქური ელექტრო ლოკომოტივების საშუალებით რომელთაც აქვთ DC ზედაპირი.

  • ხშირი შორტის ხარვეზები ზედაპირის დახვეწილობის გამო

  • დიდი დროსტული ცვლილებები DC ტვირთზე

  • მოტორების ხშირი დარეგულება მოიწევს მოდებულ დროშამდე დატვირთვას

  ამ პირობების დასამუშავებლად:

  • დაბალი ტემპერატურის ზრდის ზღვარები

  • დარტყმის სიმკვრივის შემცირება

  • იმპედანსი არის თაგვის 30% უფრო მაღალი სტანდარტული ენერგიის ტრანსფორმატორებზე

  3.3 სამრეცხალი დრაივის DC ენერგიის დამზადება

  მთავარად გამოიყენება DC მოტორების დასარეგულებლად ელექტრო დრაივის სისტემებში, როგორიცაა:

  • რული მოტორების არმატურის და ველის დასარეგულებლად

  3.4 მაღალი დენის დირექტული ენერგიის (HVDC) ტრანსპორტი

  • მუშაობის ძაბვები ჩვეულებრივ აღემატება 110 kV-ს

  • ერთეულები მოდის ათასებიდან ასეულ ათასებამდე kVA-ში

  • სპეციალური ყურადღება სჭირდება კომბინირებული AC და DC იზოლაციის დამუშავებას დედამიწასთან დაკავშირებისთვის

  სხვა გამოყენებები:

  • DC ენერგია ელექტროპლატინირების ან ელექტრომექანიკური დამუშავებისთვის

  • გენერატორების დასარეგულებლად ენერგიის დამზადება

  • ბატარიების დატვირთვის სისტემები

  • ელექტროსტატიკური წყალდამცემის (ESP) ენერგიის დამზადება