整流变压器设计

整流变压器设计 1、带有平衡电抗器的双反星形可控整流变压器的设计： 此种变压器的优点：在电解、电镀设备中经常需要低电压，大电流的可调直流电源，在钢厂连轧机拖动电机中也需要很大的直流功率，这时都需要大容量可控整流设备。 在大容量整流中，需要高电压就存在闸流管子串联的均压问题，要大电流就存在闸流管并联均流问题，大容量可控直流还必须设法解决直流电压脉动和高次谐波，才能提高电压质量，减少设备对电网的危害问题。 而带平衡电抗器的双发星形可控整流电路的特点正好就满足这种低电压大电流场合的需要，它的特点1，二次低压绕组分成两个绕组，都为星形但接到管子的同名端相反，构成两个相反的星形，所以叫双反星形。特点2，两个二次绕组的中心点通过平衡电抗器连接在一起，其中平衡电抗器是一个带有中心抽头的绕在铁心上的两组铜排。 1）、整流变压器已知参数： 变压器规格型号：ZHSK－400/0.5，配套整流柜子：KHS01－3150/72，Id＝3150A，Ud＝72V，控制角α＝0°。 2）、求整流变压器未知参数： 二次侧线电压U?=（72V÷1.17）×1.135×√3 = 121V，其中1.17为三相半波电压换算系数，1.135为电压损失系数，它包括变压器的阻抗压降6～8%，它占大头，次台阻抗压降设计值为7.01%，阻抗压降值是由变压器使用单位或设计部门提出一个较小范围，其它压降还包括晶闸管、引线铜排及平衡电抗器产生的压降，变压器高压有分接开关的，这些值可以估算。 二次侧电流I?= 3150A×0.289 =910.4A，其中0.289为三相半波电流换算系数。 二次侧也为阀侧容量S?= 3150A×72V×1.135×1.48 = 381KVA，1.135为压降系数，1.48为三相半波电感负载二次侧容量换算系数。 一次侧也叫网侧，电压由用户确定。 一次侧容量S?= 3150A×72V×1.135×1.05 = 270KVA。 为什么在电力变压器上二次侧容量几乎等于一次侧容量，中间只差铁损和铜损，例如100KVA的电力变压器，当cosφ=1时，假设Po+Pk=2%，那么二次侧只能输出98KVA，这个百分比随着变压器容量增大而减小。而该种整流变压器，一次侧计算容量为270KVA，二次侧计算容量高达381KVA，不是该种变压器能放大功率，而是整流电路有控制角时，二次侧流过的是缺角的正弦波，在畸变的波形中含有直流分量和交流分量，交流分量可以通过变压器的一次侧进行能量交换，而直流分量则只能在变压器二次侧内部流动，如果两侧按同容量同电密进行设计，其结果二次侧绕组及引线铜排的温度会大大超过 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 值，这就是两侧容量不同的原因所在。 一次侧电流=270KVA÷（380×√3）=410.2A 变压器计算容量也为平均容量系数=1.485+1.05=1.26 平均容量=1.26×3150A×72V×1.135=326KVA 也可以=(270KVA+381KVA)÷2=326KVA 实际容量=326KVA+48KVA=374KVA (48KVA为下面将要计算的平衡电抗器容量) 变压器型式容量因接近国家 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 的容量等级400，所以定为400KVA。 阻抗压降的计算：一般同容量同电压等级整流变压器的阻抗压降要大于电力变压器，次台用户给的阻抗压降范围是6～8%，设计结果为7.1%。设计计算时把线包的高与宽套进阻抗 计算公式 六西格玛计算公式下载结构力学静力计算公式下载重复性计算公式下载六西格玛计算公式下载年假计算公式 ，计算结果超出上下限，就得重新调整线包的高和宽直到满意。铁心与线包细高阻抗就小，铁心与线包矮粗阻抗就大，如果设计的变压器违背这个原则，轻则不好用重则不能用，有关阻抗压降的详细计算将在后边的三相电力变压器设计中谈到。 通常没有抽头的小型整流变压器，影响压降的因素要计算的细而全，而带有分接抽头的大一些整流变压器只需要大概估算一下。 此种整流变压器分接抽头3～5个，高压每相一个线包，抽头6～13就得把高压分成主包和调压线包两种线包。从整流线路看低压线包为两个线包，实际上把两个线包交叉绕在一起，构成一个双饼式线包，在引出铜排时同相两个首头电角度相差180度。 变压器制造厂在设计内外引出铜排时，都是按行业标准选取电密（但也有例外，见我的博客变压器故障分析第九章第76个问题：图省钱修改变压器图纸造成返工一文），绝对没有多余的，使用单位在选取连接铜排时截面应大于制造厂家的截面，但有些用户正好相反，看来当时省钱，但投产后每时每刻都在你的钱袋子抽取比当时省下的多若干倍的钱。 3）、平衡电抗器设计计算： 平衡电抗器结构为口字型铁心两侧绕的两组铜排线包匝数相等，使两边电感量相等。流过它的电压波形为3倍基波，即150HZ的近似三角波。在它两组线包产生的不平衡电流通过两组星形线包及闸流管构成回路，而不流经负载，这个电流被称为环流或平衡电流。为了使两组电流尽可能平均分配，一般应使平衡电抗器的电感量足够大，把环流限制在负载额定电流的1～2%之内。 设置平衡电抗器是为了保证两组三相半波整流电路同时导电，使每组承担一半负载，因此与三相桥式整流电路相比，在采用相同闸流管的条件下，双反星形带平衡电抗器的输出电流可大一倍。 如果没有平衡电抗器，相当6相半波整流，任一瞬间只有一个管子导通，其它5个管子均承受反压而阻断。作为6相半波整流，因管子导通时间短，变压器利用率低，体现不出供应大电流的优点，故极少采用。所以有无平衡电抗器是区别双发星形和6相半波电路的关键，我厂造的整流变压器很多都是带平衡电抗器的，故认识它很有必要。 现总结一下带平衡电抗器的双发星形整流电路有如下优点： 1、双发星形为两组三相半波整流电路的并联，而且需要平衡电抗器，使整流输出电压脉动比三相半波小，与6相半波一样。 2、解决了半波整流电路中的直流磁化问题。 3、与三相半波相比，变压器利用率提高了一倍。 4、管子导电时间比6相半波增加了一倍。 1）、平衡电抗器已知参数： 二次侧相电压=121V÷√3=69.86V，直流支路电流=3150A÷2=1575A 2）、求平衡电抗器未知参数： 电抗器的端电压=69.86V√(1-0.827)×COS2α (α=0时COS2α=1)=69.86V×0.416≈30V 电抗器容量=30V×1575A=47.25≈48KVA 电抗器匝压=Ke（取1.1）×√48KVA=7.62V 电抗器匝数=30V÷7.62V=3.94≈4匝，每支路两匝 电抗器铁心截面=15×匝压÷磁密=15×（30V÷4匝）÷（0.95×0.8）=148cm2(注：早年硅钢片质量不好时取的磁密，0.95T=9500高斯，由于电抗器坐在主变上铁轭上，因温度扁高故取正常值的0.8倍，148cm2为有效值，实际截面=148cm2÷0.95=154cm2,0.95为系数) 最后确认磁密=(30V×104)÷(4.44×150Hz×4匝×148cm2=0.76，与0.95×0.8=0.76相符。 电抗器线包用铜排：8mm×60mm，电密=1575A÷8×60mm=3.28A/mm2,略小于主变电密。 电抗器铁心尺寸：外正方形264mm×264mm，内正方形64mm×64mm。 电抗器铁心窗高：60mm+2×2mm=64mm，窗高：8mm×4匝+5×6mm+2mm=64mm。 较大三相整流变压器的铁心采用圆柱形，它的铁心截面、窗口面积、线包尺寸、导线的选取、Io、Po、Pk、Uk、温升等都得详细计算，具体这些计算参见后面将要说到的三相电力变压器设计。 2、不可控三相桥式整流变压器设计： 1）、整流变压器已知参数： 直流电压Ud=460V，直流电流Id=1000A 2)、求整流变压器未知参数： 二次侧电压U?=（460V÷2.34）×√3×1.1=375V，（2.34为三相桥式整流电路电压换算系数，1.1为变压器阻抗压降、整流二极管压降、引线铜排压降之和系数）。 二次侧电流I?=1000A×0.816=816A，（0.816为三相桥式整流电路电流换算系数）。 变压器二次侧容量P?=1000A×460V×1.1×1.05=531KVA，（1.05为容量换算系数）。 变压器一次侧容量P?=375V×816A×√3=530KVA。 通过上述两种不同类型整流变压器容量计算，可以看出三相桥式不可控，整流后的脉动直流畸变不大，一二次侧电能几乎全部可以进行交换，不存在那侧容量大那侧容量小的问题。 有的用户要求整流变压器的直流电压直流电流变化范围较大，制造厂把高压设计成13～27档，它们使用的是有载开关，而3～5档使用的是无载开关。3～5档可在高压线包上直接抽头，13～27档则拥有独立的调压线包，还可以进行正反调压使调压范围更大。 用食盐水进行电解产生氢氧化钠的整流变压器电压在60～105%范围内，用13档就可以，电解铝、锰、锌及冶炼碳化硅电压在10～105%就得使用27档。 有载开关因使用中经常换挡，产生的电弧容易使油老化，有载开关内的油比变压器内的油老化和脏的快，所以两者的油不得串门子。 3、移相整流变压器的设计： 整流变压器相数越多，整流后的直流脉动频率越高，电流越平滑，后边需要的滤波电感和滤波电容容量会更小，整流电路的种类与脉动频率见下 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 。 整流电路的种类 波头之间的电角度 直流脉动频率 说 明 单相半波整流电路 360° 50Hz 整流电路很容易做到 单相全波整流电路 180° 100Hz 整流电路很容易做到 三相半波整流电路 120° 150Hz 整流电路很容易做到 六半三桥整流电路 60° 300Hz 整流电路很容易做到 24相整流电路 15° 1200Hz 必须采用移相技术 36相整流电路 10° 1800Hz 必须采用移相技术         36相要用三台整流变压器，其中一台移相+5°，一台0°，一台-5°，24相要用两台整流变压器，通常两个器身装在一个油箱内，一台移相+7.5°，另一台移相-7.5°。每台低压联结组分为正星形，反星形，正三角，反三角形成12相，高压线包一台采用右移联结另一台采用左移联结，合用形成24相。 所谓右移联结就是把A相高压线包的一部分绕在B相上，B相一部分绕在C相上，C相一部分绕在A相上，左移联结与右移联结正好移动方向相反。高压主包匝数、移相包匝数与高压不移相匝数计算值构成一个三角形，主包与移相包的匝数夹角为固定120°主包与不移相计算匝数的夹角就是变压器的移相角α，移相包与不移相计算匝数的夹角为60°-α。