【正文】 ............................. 21 數(shù)據(jù)計(jì)算 ........................................................................................................ 23 鐵心直徑確定 ....................................................................................... 23 線圈匝數(shù)確定 ....................................................................................... 23 線圈類型確定 ....................................................................................... 25 線圈軸向輻向尺寸計(jì)算 ....................................................................... 25 絕緣半徑和窗高計(jì)算 ........................................................................... 25 阻抗電壓計(jì)算 ....................................................................................... 27 線圈數(shù)據(jù)計(jì)算 ....................................................................................... 27 鐵心數(shù)據(jù)計(jì)算 ....................................................................................... 27 油箱尺寸計(jì)算 ....................................................................................... 28 5 三相五柱式整流變壓器各部分單元設(shè)計(jì) ................................................................ 29 鐵心設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 29 線圈設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 30 高壓引線 ........................................................................................................ 30 低壓引線 ........................................................................................................ 31 6 總裝圖設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 32 總設(shè)計(jì)圖 ........................................................................................................ 32 北華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 變壓器使用說明 ............................................................................................. 32 結(jié) 論 .......................................................................................................................... 34 參 考 文 獻(xiàn) ................................................................................................................ 35 附錄 A 計(jì)算單 ......................................................................................................... 36 附錄 B 總設(shè)計(jì)圖和其它部分設(shè)計(jì)圖 ....................................................................... 37 致 謝 ...................................................................................................................... 38 北華大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 引 言 整流電路工業(yè)上 常用的電聯(lián)結(jié)方式是雙反星形帶平衡電抗器聯(lián)結(jié)和三相橋式聯(lián)結(jié)。雙反星形帶平衡電抗器整流電路多用在低壓、大電流的電源中 ,因?yàn)樵谕瑯虞敵鲭娏髑闆r下 ,它比橋式整流少用一半整流器件 ,但是它的整流變壓器利用率較低 ,在同等功率情況下 ,變壓器容量比三相橋式整流變壓器高 20％左右 ； 在電壓較高的整流電路中 ,一般采用三相橋式整流電路 ,該電路的變壓器利用率高 ,在同等直流功率情況下 ,可以使用最小 容量的整流變壓器 ,從而使整個(gè)設(shè)備的造價(jià) 降低。 在眾多整流電路中，雙反星形帶平衡電抗器的整流電路裝置結(jié)構(gòu)簡單、需要的冷卻功率較低，然而，整流裝置的這一優(yōu)勢卻帶來了電壓器部分的復(fù)雜性，其歸根到底就是由于平衡電抗器的存在。平衡電抗器設(shè)置在變壓器的外部，增加了土建面積，不僅對老廠改造有困難，就是新建工廠，一般也不可取。若設(shè)置在變壓器內(nèi)部，不僅增加了變壓器的造價(jià)，而且大大的增加了設(shè)備的制造難度，使產(chǎn)品的可靠性受到影響。因此常采用五柱式鐵心，不僅可以取消平衡電抗器，同時(shí)又可達(dá)到兩組三相半波整流電路的順利實(shí)現(xiàn)并聯(lián)工作的目 的，因此五柱式鐵心 有著廣泛的應(yīng)用前景 。 北華大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 1 概述 變壓器的意義 自從匈牙利岡茨工廠于 1985 年制造第一臺單相變壓器以來，至今已 120 多年了。由于電能是能量傳送的最好的形式，所以變壓器誕生不久就獲得了應(yīng)用。在一個(gè)多世紀(jì)內(nèi)電力事業(yè)獲得了飛速的發(fā)展，我國變壓器制造業(yè)也取得了重大發(fā)展，國產(chǎn)的大容量三相電力變壓器， 特別是 500KV級超高電壓電力變壓器在 20 世紀(jì) 80 年代初已投入運(yùn)行。 變壓器一般分為電力變壓器和特種變壓器兩大類，電力變壓器可分為發(fā)電變壓器、輸電變壓器、聯(lián)絡(luò)變壓器和配電變壓器等。 發(fā)電變壓器是把發(fā)電機(jī)發(fā)出 的電能電壓升高，以便遠(yuǎn)距離輸送電能。因?yàn)檩斔碗姽β室欢〞r(shí)，只有將電壓升高，電流才可以減少，從而減少能量消耗。 變壓器還能把電壓降低，滿足用戶的需要。要在用點(diǎn)的地方建立一次和二次變電所，用輸電變壓器把傳輸來的高壓電能降到合適的電壓。最后，用配電變壓器將電能直接送給用戶。變壓器的用途十分廣泛，品種、規(guī)格繁多。 變壓器的定義和 工作原理 變壓器是借助于電磁感應(yīng)，以相同的頻率，在兩個(gè)或更多的繞組之間，交換交流電壓和電流傳輸交流電能的一種靜態(tài)電器。變壓器的基本原理是 法拉第 電磁感應(yīng)原理。 變壓器幾乎在所有的電子產(chǎn)品中都要 用到，它原理簡單但根據(jù)不同的使用場合（不同的用途）變壓器的繞制工藝會有所不同。變壓器的功能主要有：電壓變換 、 阻抗變換 、 隔離 、 穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）等，變壓器常用的鐵心形狀一般有 殼式鐵 芯 和心式鐵芯 兩種 。 變壓器的損耗當(dāng)變壓器的初級繞組通電后，線圈所產(chǎn)生的磁通在鐵心流動，因?yàn)殍F心本身也是導(dǎo)體，在垂直于磁力線的平面上就會感應(yīng)電勢，這個(gè)電勢在鐵心的斷面上形成閉合回路并產(chǎn)生電流，好象一個(gè)旋渦所以稱為 “ 渦流 ” 。這個(gè) “ 渦流 ” 使變壓器的損耗增加，并且使變壓器的鐵心發(fā)熱變壓器的溫升增加。由 “ 渦流 ” 所產(chǎn)生的損耗我們稱為 “ 鐵損 ” 。 另外要繞制變壓器需要用大量的銅線，這些銅導(dǎo)線存在著電阻，電流流過時(shí)這電阻會消耗一定的功率，這部分損耗往往變成熱量而消耗，我們稱這種損耗為 “ 銅損 ” 。所以變壓器的溫升主要由鐵損和銅損產(chǎn)生的。由于變壓器存在著鐵損與銅損，所以它的輸出功率永遠(yuǎn)小于輸入功率，為此引入了一個(gè)效率的參數(shù)來對此進(jìn)行描述， η=輸出功率 /輸入功率。 北華大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 整流變壓器作用及發(fā)展概況 整流變壓器的作用及主要用途 變流是整流、逆流和變頻三種工作方式的總稱，整流是其中應(yīng)用最廣泛的一種。作為整流裝置電源用的變壓器稱為 整流變壓器 。工業(yè)用的整流直流電源大部分都是由 交流電網(wǎng)通過 整流變壓器 與整流設(shè)備而得到的。 整流變壓器 的主要用途如下： 這是應(yīng)用整流變最多的行業(yè)，電解有色金屬化合物以制取鋁、鎂、銅及其它金屬；電解食鹽以制取氯堿；電解水以制取氫和氧。 用于礦山或城市電力機(jī)車的直流電網(wǎng)。由于閥側(cè)接架空線，短路故障較多，直流負(fù)載變化輻度大，電機(jī)車經(jīng)常起動，造成不同程度的短時(shí)過載。為此這類變壓器的溫升限值和電流密度均取得較低。阻抗比相應(yīng)的電力變壓器大 30%左右。 主要用來為電力傳動中的直流電機(jī)供電，如軋鋼 電 機(jī)的電樞和勵磁。 這類 整流變壓器 的電壓一般在 110KV 以上，容量在數(shù)萬千伏安。需特別注意對地絕緣的交、直流疊加問題。 此外還有電鍍用或電加工用直流電源，勵磁用直流電源，充電用及靜電除塵用直流電源等。 應(yīng)用整流 變壓器 最多的化學(xué)行業(yè)中，大功率整流裝置 特點(diǎn) 是二次電壓低，電流很大， 整流變壓器 最大的特點(diǎn)是二次電流不是正弦交流了，由于后續(xù)整流元件的單向?qū)ㄌ卣?，單方向的脈動電流經(jīng)濾波裝置變?yōu)橹绷麟姡?整流變壓器 的二次電壓，電流與容量 和整流連接方式 有關(guān)，如常用的三相橋式整流線路，雙反 星 帶平衡電抗器的整流線路，對于同樣的直流輸 出電壓、電流所需的 整流變壓器 的二次電壓和電流卻不相同，因此 整流變壓器 的參數(shù)計(jì)算是以整流線路為前提的，一般參數(shù)計(jì)算都是從二次側(cè)開始向一次側(cè)推算的。 北華大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 整流變壓器的特點(diǎn) 對于日常照明和工廠動力的配電變壓器以及用于電力系統(tǒng)中的電力變壓器，基本都有所了解。因此通過對比其于電力變壓器的不同點(diǎn)和相同點(diǎn)來介紹整流變壓器的特點(diǎn)和具體情況。 1)外觀相似 從外觀上來看，兩者都是一種靜止的電器設(shè)備。 2)結(jié)構(gòu)類似 從結(jié)構(gòu)上來看，整流變壓器的器身也是饒?jiān)诠餐F心上的兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組組成的。 3)原理相同 從工作 原理上看，可以看成整流變壓器和電力變壓器一樣，都是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定理，通過交變磁場把一次繞和二次繞組聯(lián)系到一起，從而完成改變電壓、電流和傳遞電能的功能。 1)對于等效相數(shù)的要求：為了提高電能質(zhì)量，整流變壓器的輸出電壓波形不象電力變壓器，在一個(gè)周期內(nèi)只有 3 個(gè)正弦脈波，而是根據(jù)網(wǎng)側(cè)電壓和裝機(jī)容量確定每臺變壓器在一周內(nèi)的脈波數(shù)，大型整流變壓器 的 脈波數(shù)至少為 6 個(gè)，最多可以到 12 個(gè)，以滿足水電部 1984 年頒布的規(guī)定《電力系統(tǒng)諧波管理暫行規(guī)定》的要求。 2)表現(xiàn)在輸出電壓方面的差異：稱呼上的差異，由 于和整流的緊密結(jié)合，整流變壓器輸出電壓稱為閥側(cè)電壓。起名稱起因于硅二極管的單相導(dǎo)電性。當(dāng)整流臂的正極電位比負(fù)極高時(shí)，整流變壓器的輸出電壓大于 0，低時(shí)等于 0；計(jì)算方法上的不同 ， 由于整流裝置負(fù)載電流的波形各異 ，其輸出電流的計(jì)算方法不僅與電力變壓器的有很大的不同，而且不同的整流電路，其計(jì)算方法也是不同的；調(diào)壓的目的和范圍上的差異 ， 一般而言，電力變壓器的輸出的電壓值要求為不變值。為達(dá)到這個(gè)目的，電力變壓器的電壓調(diào)節(jié)取決于電網(wǎng)電壓的波動范圍；而整流變壓器，不僅像電力變壓器一樣，為彌補(bǔ)電網(wǎng)電壓波動而引起的直流電壓的變 化，而且還由于負(fù)載本身的需要，整流變壓器的閥側(cè)電壓必須能在一個(gè)較大的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。對于不同的直流負(fù)載 ， 要求電壓調(diào)節(jié)的范圍也是不一樣的。例如鋁電解負(fù)載。調(diào)壓范圍是在 10%～ 105%；食鹽電解負(fù)載為 60%～105%；對于節(jié)能的要求更加強(qiáng)烈 從負(fù)載分配上來看，對于鋁廠和電化學(xué)廠，裝機(jī)容量考慮的重點(diǎn)是直流負(fù)載。 整流變壓器裝置的發(fā)展趨勢 1． 提高運(yùn)行可靠性的技術(shù) 1） 提高絕緣性能的技術(shù) 北華大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 由