【正文】 本列低壓繞組用 3 張 電纜紙，高壓用 6 張 電纜紙。這樣，就有兩個(gè)未知數(shù)，故不能一次就確定出線圈的幾何尺寸， 往往都是假設(shè)一種線圈幾何尺寸進(jìn)行電抗計(jì)算，以后再進(jìn)行反復(fù)調(diào)整。對(duì)帶有串聯(lián)變壓器的有載調(diào)壓方式的整流變 壓器，其二次線圈通常采用“ 8”字線圈結(jié)構(gòu) ② 線圈排列：整流變壓器的線圈排列（交迭式排列用的比較少），對(duì)小型產(chǎn)品，它和電力變壓器一樣，為了考慮內(nèi)線圈至鐵心柱的絕緣 簡(jiǎn)化，常將二次低壓線圈放在內(nèi)部靠近鐵心柱，高壓線圈放在外部，如 圖 所示： 圖 線圈排列方式 中大型整流變壓器的二次電流往往很大，特別是整流電路，如雙反星形帶 平衡電抗器整流電路的二次線圈有兩組或者更多組數(shù)（支路數(shù)），常將二 次低壓線圈排列在外部，一次側(cè)線圈排列在內(nèi)部。 電磁線選擇 按高低壓電流大小選用標(biāo)準(zhǔn)線規(guī)。 匝數(shù) N2必須是一個(gè)整數(shù)，而相電壓 2?U 又是一個(gè)定數(shù)，如計(jì)算后 N2不是一個(gè)整數(shù)，將其小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)值 4 舍 5 入，調(diào)整每匝電壓 te 。 鐵心磁心磁通密度初步計(jì)算，冷軋硅鋼片?。?16000～ 175000） 410? T，熱軋硅鋼片?。?14000～ 14700） 410? T，磁通密度選擇得過(guò)高，空載電流損耗增長(zhǎng)很快，這是因?yàn)楣桎撈酗柡同F(xiàn)象，磁通和產(chǎn)生磁通的電流之間不是按線性關(guān)系變化的。每選取一個(gè)鐵心直徑，可以設(shè)計(jì)出一種符合性能參數(shù)的變壓器 ，這樣可以多方案比較其用銅（鋁）、鐵量的多少，從中選定最佳方案。必須首先明確硅鋼片的性能，然后依次再確定鐵心柱直徑、截面積和鐵軛面積，至于鐵心的全部尺寸，待完成繞組計(jì)算后才能確定。 k— 考慮變壓器與整流柜以及整流柜內(nèi)引線的電抗的系數(shù)，一般取 k=~。即整流電路臂數(shù)，單拍式（中點(diǎn)接線）S=1；雙拍式（橋式接線） S=2。 三相橋式整流電路的基本原理 三相橋式整流電路有星型橋式和角型橋式電路。 設(shè)計(jì)材料與基本參數(shù) 13 基本參數(shù)換算 變壓器的額定電壓和額定電流在變壓器規(guī)格中和技術(shù)文件及銘牌上一律以線電壓和線電流為準(zhǔn)，但在計(jì)算（例如繞組的匝數(shù)計(jì)算）過(guò)程中，必須按相電壓和相電流數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，所以要分別求出高壓繞組和低壓繞組的相電壓和相電流。 ? 負(fù)載性質(zhì)：如電阻性、電感性、電容性。 ⑧ 阻抗電壓百分比數(shù) UK%。在此額定直流電流 IdN=1872A。 改進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用： 采用橢圓形繞組，采用半油道結(jié)構(gòu)，解決直流電阻不平衡率問(wèn)題，不同硅鋼片搭配使用的性能變化，一種新的 D 聯(lián)結(jié)方法，配電變壓器低壓引線的改進(jìn)，變頻調(diào)速繞線機(jī)。 ⑤ 節(jié)約原材料，降低成本。 5% ， 經(jīng)常有不同程度的短期過(guò)載，所以連續(xù)額負(fù)載下的溫升限值應(yīng)取得低，電流密度也低 ，短路故障機(jī)會(huì)較多，變壓器的阻抗要求大 用 用于電氣化鐵道電力機(jī)車 ，網(wǎng)側(cè)電壓為線電壓 ；也有用晶閘管調(diào)壓 車上 ，供給電動(dòng)機(jī)的電樞、勵(lì)磁和其他 整流變壓器 9 傳動(dòng)用（用于直流電動(dòng)機(jī)供電，例如供給軋鋼電動(dòng)機(jī)） ，分別供給正、反向傳動(dòng)或正向傳動(dòng)、反向制動(dòng) 2.晶閘管調(diào)壓 直流輸電用的換流變壓 器 、大容量 直流疊加 電鍍和電加工用 、電流大 壓 同步電機(jī)勵(lì)磁 調(diào)壓 蓄電池充電 ，此時(shí)在反電動(dòng)勢(shì)的作用下，因?qū)ń菧p小，繞組電流有效值加大 串級(jí)調(diào)速（逆變） 經(jīng)常在逆變方式下運(yùn)行 靜電除塵 高電壓、小電流，與高壓試驗(yàn)變壓器相仿 變壓器的現(xiàn)狀：隨著半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展，又由于硅變流器具有體積小、重量輕、效率高、使用壽命長(zhǎng)、耐 高溫、利用系數(shù)高以及使用維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)完全取代了早年的水銀（汞弧 ）變流器。采用晶閘管時(shí)，單相的常采用單相橋式整流電路；三相電壓較低（整流電壓≤ 250V）的常采用雙反星形帶或不帶平 衡電抗器 6 相半波整流電路；三相電壓較高的采用三相橋式整流電路。但為了提高變壓器利用系數(shù)，應(yīng)盡量采用三相橋式和雙反星形帶平衡電抗器的整流線路。 整流回路輸出的直流電壓，不是純的直流，其波形在某種程度上是脈動(dòng)的。 ⑤ 按用途分類，整流變壓器分為冶金、化工和牽引用三大類。 整流變壓器 6 3 整流變壓器 整流變壓器及其結(jié)構(gòu) 整流變壓器屬于交流變壓器的一種。 額定頻率是指對(duì)變壓器所設(shè)計(jì)的運(yùn)行頻 率，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定頻率為 50Hz 。其額定容量為量大的繞組額定容量；當(dāng)變壓器容量由冷卻方式而變更時(shí)，則額定容量是指量大的容量。而 35kV 及以 上的要高 10％。如果不計(jì)漏阻抗，根據(jù)回路電勢(shì)平衡規(guī)律可得： 11 EU ?? 其數(shù)值 m111 ?????? 式（ ） 在二次側(cè)同理可以得出： m222 ?????? 式（ ） 由（ ），（ ）式之比得 KWWEEUU 212121 ??? 式（ ） 式中 K 就是變壓器的變比，或稱匝數(shù)比，設(shè)計(jì)時(shí)選擇適當(dāng)?shù)淖儽染涂梢詫?shí)現(xiàn)把一次側(cè)電壓變到需要的二次電壓。如果副線圈電路是閉和的，在副線圈中就產(chǎn)生交變電流，它也在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通量。整流變壓器是整流元件的電源變壓器，與整流元件一起把交流電變?yōu)橹绷麟姟? 現(xiàn)代化的工業(yè)企業(yè)，廣泛地采用了電力作為能源，電能都是由水電站和發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)直接轉(zhuǎn)化出來(lái)的。發(fā)電廠欲將?cos3UIP ? 的電功率輸送到用電的區(qū)域，在 P、 ?cos 為一定值時(shí)，若采用的電壓愈高，則輸電線路中的電流愈小，因而可以減少輸電線路上的損耗，節(jié)約導(dǎo)電材料。分類號(hào) 鄭州電力高等專科學(xué)校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題 目 3600KVA整流變壓器設(shè)計(jì) 并列英文題目 3600KVA design of rectifier transformer 系 部 機(jī)電工程系 專 業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 姓 名 張偉利 班 級(jí) 機(jī)電 0901 指導(dǎo)教師 李妍緣 職 稱 講師 論文報(bào)告提交日期 2021528 鄭州電力高等?？茖W(xué)校 摘要 I 摘 要 在現(xiàn)代化的工業(yè)企業(yè)中，廣泛地采用電力作為能源。 所以遠(yuǎn)距離輸電采用高電壓是最為經(jīng)濟(jì)的。發(fā)電機(jī)發(fā)出來(lái)的電根據(jù)輸送距離將按照不同的電壓等級(jí)輸送出去，就需要一種專門改變電壓的設(shè)備，這種設(shè)備叫做“變壓器”。整流元件有電子整流管和離子整流管（包括真空管、充氣管、閘流管和貢弧整流器）以及半導(dǎo)體整流器（硒整流器和硅整流器、晶閘管等）。這個(gè)交變磁通量既穿過(guò)副線圈，也穿過(guò)原線圈。 ： 額定電壓 變壓器的一個(gè)作用就是改變電壓，因此額定電壓是重要數(shù)據(jù)之一。因此，變壓器的額定電壓也相應(yīng)提高，線路始端電壓值（ kV） 、 、 、 、 、 、 612 24 36 550。 我國(guó)現(xiàn)在變壓器的額定容量等級(jí)是按 8R ≈ 的倍數(shù)增加的，如容量有 100、 12 160、 200??kVA 等，只有 30 kVA 和63 000 kVA 以外的容量等級(jí)與優(yōu)先數(shù)系有所不同。 變壓器原理 5 空載電流和空載損耗 空載電流是指當(dāng)向變壓器的一個(gè)繞組（一般是一次側(cè)繞組）施加額定頻率的額定電壓時(shí)，其它繞組開(kāi)路，流經(jīng)該繞組線路端子的電流，稱為空載電流 0I 其較小的有功分量 oaI 用以補(bǔ)償鐵心的損耗，其較大的無(wú)功量 orI 用于勵(lì)磁以平衡鐵心的磁壓降。交流分為整流、逆變和變頻三種。它們?cè)谡{(diào)壓方式、調(diào)壓范圍和二次側(cè)相電壓上有所區(qū)別，共同特點(diǎn)是二次電壓低、電流大。帶有交流成分，顯然相數(shù)越多，直流電壓的脈動(dòng)就越小。 ③ 變壓器的阻抗要足夠大。但對(duì)于輸出功率在 40kVA 以下的中小功率硅整流設(shè)備，宜采用三相橋式整流電路。 SL730～ 1600/10 系列和 S730～ 1600/10 系列的配電變壓器已被列入國(guó)家淘汰的機(jī)電產(chǎn)品，推薦更新的產(chǎn)品為S930～ 1600/10 系列 電 力 變壓器。 ⑥ 針對(duì)我國(guó)目前電網(wǎng)用電峰谷進(jìn)一步加大的現(xiàn)狀，要提高配電變壓器的過(guò)載能力，要求其具有較強(qiáng)的超銘牌運(yùn)行能整流變壓器 10 力。 新技術(shù)的應(yīng)用：現(xiàn)場(chǎng)裝配型（ ASA）變壓器，向超高壓、大容量變壓器發(fā)展， SF6 氣體絕緣變壓器，硅油變壓器，超導(dǎo)變壓器等。 ④ 額定直流電壓 UdN。在此阻抗電壓百分比 UK%=7%。 ? 負(fù)載等級(jí)。 ① 一次側(cè)的基本參數(shù)（即高壓側(cè)，采用 D 聯(lián)接的方式） 線電壓： U1=10kV 相電壓： UΦ 1=U1=10kV 線電流 I1=208A 相電流 IΦ 1=I1/ 3 =120A 高壓抽頭處電壓為（ 1+5%） 10= ② 二次側(cè)的基本參數(shù)（即低壓側(cè)，采用 Y 聯(lián)接的方式） 線電壓： U2=110kV 相電壓： UΦ 2=U2/ 3 =641kV 線電流： I2=1870A 相電流： IΦ 2=I2=1870A 低壓抽頭處電壓為（ 15%） 10= 整流電路的選取 整流電路有相當(dāng)多的種類比較常用的是 :單相半波整流電路 、單相全波整流電路、單相橋式整流電路、 三相半波整流電路 、 三相橋式整流電路 、 雙反星型帶平衡電抗器整流電路 等 。 當(dāng)變壓器二次（閥側(cè)） 線圈接成星形時(shí)叫做三相星形橋式整流電路，其工作原理圖如圖 。 △ U2— 每個(gè)整流臂的整流器電壓降，一般由使用單位給出，或按下列數(shù)據(jù)估算即硅整流器，每個(gè)硅二極管的導(dǎo)電時(shí)間的平均正向電壓降（一個(gè)周期內(nèi)平均正向電壓降的兩倍）取△ U2=（如每個(gè)整流臂由數(shù)個(gè)整流元件串聯(lián)還應(yīng)乘以元件串聯(lián)數(shù)）汞弧整流器電弧電壓降當(dāng) Id≤ 1 000A 時(shí)，△ U2=20V。 △ UL%— 感抗電壓降百分?jǐn)?shù)，△ UL%=%/2 ，詳見(jiàn)表 ，其中 Kr— 重疊角余弦的變換系數(shù)。 鐵心使用的硅鋼片有熱軋硅鋼片 DR31550、 DR29050 以及冷軋硅鋼片等，前者性能差，單位損耗大；后者性能好，單位損耗小，為低損耗變壓器所用，低損耗變壓器選用 優(yōu)質(zhì)的晶粒取向冷軋硅鋼片。所以位選取最佳的鐵心直徑，一般可參照同容量、同電壓等級(jí)和同材料的現(xiàn)成產(chǎn)品或按下式試算： 4 SKD 柱? 式（ ） 式中 D—— 鐵心直徑（ mm）； 柱 S —— 變壓器每柱容量（ kVA）； K—— 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。 電流從零增大時(shí)，磁通密度也隨之增大，當(dāng)磁通密度增大到一定程度時(shí)，電流再繼續(xù)增大時(shí)，磁通密度因趨飽和而增加很少，因此選項(xiàng)用 磁通密度的上限應(yīng)選在飽和點(diǎn)以下。 校正每匝電壓及磁通密度 匝/2364122 VNUe t ?? ? 式（ ） 繞組設(shè)計(jì) 21 TS eB c tm 22 ?????? ?? 式（ ） 高低壓繞組匝數(shù)確定 高壓 011 ??? ?teUN，取整為 359 匝。電流密度為 AIJ ?? ，對(duì)于鋁線一般為 ～ ,對(duì)銅線一般為 3～ A/mm2。當(dāng)整流變壓器的 調(diào)壓范圍較大時(shí)，常另設(shè)一個(gè)調(diào)壓線圈，此調(diào)壓線圈放在最里面（靠著鐵心掛），一次高壓線圈（或高壓基本線圈）放在中間，二次低壓線圈在最外面，這樣，在調(diào)節(jié)調(diào)壓線圈分接頭的時(shí)候，高，低壓間主空道基本不變，故對(duì)阻抗的變二次低壓線圈 一次高壓線圈 鐵 心 柱 一次高壓線圈 二次低壓線圈 鐵 心 柱 b)中型 a)小型 鐵 心 柱 調(diào)壓線圈 一次高壓線圈 二次低壓線圈 c)大型 繞組設(shè)計(jì) 24 化影響比較小。 高壓線圈曾數(shù)和每層匝數(shù)的確定，已知線圈的匝數(shù) 1N =359，377， 341 匝，導(dǎo)線直徑 mmmm ?? ，即可布置線圈的曾數(shù)和每層的匝數(shù)。 表 層式線圈層間絕緣 層間最大工作電壓 /V 500V 及以下 501～ 1300 1301～ 1800 1801～ 2300 2301～ 2800 2801～ 330