【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 繞組開(kāi)路時(shí)所汲取的有功功率。忽略空載運(yùn)行狀態(tài)下的施電線繞組的電阻損耗時(shí)又稱鐵損。因此，空載損耗主要決定 于鐵心材質(zhì)的單位損耗。 阻抗電壓和負(fù)載損耗 雙繞組變壓器當(dāng)一個(gè)繞組短接（一般為二次側(cè)）另一繞組流通額定電流而施加的電壓稱阻抗電壓 Uz，多繞組變壓器則有任意一對(duì)繞組組合的 Uz。通常阻抗電壓以額定電壓百分比表示 %100UU%U NZZ ?? 式（ ） (且應(yīng)折算到參考溫度 ) 一個(gè)繞組短接（一般為二次）。另一繞組流通額定電流時(shí)所汲取的有功功率稱為負(fù)載損耗 PR. 負(fù)載損耗＝最大一對(duì)繞 組的電阻損耗＋附加損耗附加損耗包括繞組溫度損耗，并繞導(dǎo)線的環(huán)流損耗，結(jié)構(gòu)損耗和引線損耗，其中電阻損耗 2 變壓器原理 5 也稱為銅耗，負(fù)載損耗也要折算到參考溫度。 3 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。交流分為整流、逆變和變頻三種。整流是由交流電變成直流電，其變壓器稱為整流變壓器。逆變是由直流電變?yōu)榻涣麟?，其裝置稱為逆變器。變頻是專門(mén)改變交流電頻率的，其裝置稱為變頻器。其中整流的用途最為廣泛。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? 整流變壓器的總體結(jié)構(gòu) 形式很多， ① 按整流電路形式分類 1)三相橋式整流變壓器結(jié)構(gòu) 2)雙反星形帶平衡電抗器的整流變壓器結(jié)構(gòu) 3)雙反星形三相五柱式整流變壓器結(jié)構(gòu) ② 按調(diào)壓方式分類 1)無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓整流變壓器結(jié)構(gòu) 2)有載調(diào)壓整流變壓器結(jié)構(gòu) 這其中又有： ③ 按器身安裝方式分類 1)器身連箱蓋結(jié)構(gòu) 2)鐘罩式結(jié)構(gòu) 這其中又分成： ④ 按冷卻方式分類可分為自冷，風(fēng)冷、強(qiáng)油水冷或風(fēng)冷以及強(qiáng)油導(dǎo)向冷卻。 ⑤ 按用途分類，整流變壓器分為冶金、化工和牽引用三大類。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。為了提高整流效率，二次側(cè)的相數(shù)一般不少于 3 相，有時(shí)采用 6相、 12 相或者加移相線圈或更多相數(shù)如 72相。 此外，變壓器還可分為主調(diào)共箱式和主調(diào)分箱式以及內(nèi)附飽和電抗器、平衡電抗器和外附飽和電抗器、平衡電抗器等結(jié)構(gòu)。 3 整流變壓器 7 整流變壓器特點(diǎn)和用途 整流變壓器的一次側(cè)接交流電網(wǎng)，稱為網(wǎng)側(cè)；二次側(cè)接硅整流器，稱為閥側(cè)。整流變壓器特點(diǎn)： ① 電流波形不是正弦波。由于整流器各臂在同一周期內(nèi)輪 流導(dǎo)通，流經(jīng)整流臂的電流波形為斷續(xù)的近似矩形波，所以整流變壓器各相繞組中的電流波形也不是正弦波。用晶閘管整流時(shí)，觸發(fā)延遲角越大，則電流的起伏陡度越大，電流中諧波成分也越大，諧波成分將使渦流損耗增大。變壓器各相二次繞組中的電流含有直流分量。這種現(xiàn)象帶來(lái)一系列影響，如變壓器漏磁通和附加損耗相應(yīng)增大，漏抗電壓降增加，整流元件陽(yáng)極電流產(chǎn)生重疊，致使整流變壓器視在功率總比直流輸出功率大，除橋式電路外，二次側(cè)的視在功率也比一次側(cè)的大。 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。帶有交流成分，顯然 相數(shù)越多，直流電壓的脈動(dòng)就越小。一般實(shí)際應(yīng)用的整流線路相數(shù)最多不超過(guò) 12 相，為了減小直流電壓的脈動(dòng)，在整流回路中串聯(lián)著濾波電抗器及并聯(lián)電容器，這樣可以使整流后的電壓接近純的直流。 在三相整流電路中，二次繞組的利用系數(shù)，三相半波的 K2=；而六相半波的K2=，都不高，所以工業(yè)用的整流變壓器均采用三相橋式和雙 Y 帶平衡電抗器的整流線路。 所有的整流變壓器實(shí)際上都有漏抗存在，在整流過(guò)程中，當(dāng)某一陽(yáng)極整流完畢后而換另一個(gè)陽(yáng)極整流時(shí)，陽(yáng)極電流的變化不會(huì)突變，而是一個(gè)陽(yáng)極電流慢慢減弱，另一個(gè)陽(yáng)極電流慢慢增強(qiáng) ，因而產(chǎn)生了兩個(gè)陽(yáng)極同時(shí)整流即所謂重疊現(xiàn)象。有重疊現(xiàn)象存在時(shí)，一、二次電流以及整流后的直流電壓等的數(shù)值都要引起變化。 ② 變壓器利用系數(shù)的高低與其聯(lián)結(jié)方式直接有關(guān)。根據(jù)整流裝置的要求， 整流 變壓器的二次側(cè)有多種方式的聯(lián)結(jié)。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。 ③ 變壓器的阻抗要足夠大。整流變壓器往往二次電流較大，電壓較低。因此，當(dāng)整流元件擊穿時(shí)，變壓器繞組中就會(huì)流過(guò)很大的短路電流產(chǎn)生比普通變壓器大得多的電動(dòng)力。為了有效地限制短路電流，變壓器的阻抗要設(shè)計(jì)得大一些，其繞組和鐵 心等結(jié)構(gòu)的機(jī)械強(qiáng)度也要相應(yīng)加強(qiáng)。這就是整流變壓器外形較為胖的原因。 ④ 整流變壓器的電氣性能、空載損耗、負(fù)載損耗等電氣參數(shù)，目前還沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)定，設(shè)計(jì)或訂貨時(shí)，可參照同容量電力變壓器的參數(shù)。 ⑤ 整流變壓器閥側(cè)有多種特殊的接法。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。三相橋式整流電路還可以形 3 整流變壓器 8 成 6 相、 12 相、以至于 48 相及以上的整流電路。各種不同整流變壓器的用途和特點(diǎn)見(jiàn)表 。 表 整流變壓器的用途和特點(diǎn) 用 途 特 點(diǎn) 電化（電解）用制取金屬，電解食鹽以制取氯、堿，電解水以制取氫等，也用于石墨化電爐 、大電流、閥側(cè)電流可達(dá) 100kA，直流電壓不超過(guò) 1000V，單臺(tái)容量可達(dá)數(shù)萬(wàn) kVA ，為了保持電解槽電流恒定，必須用有載調(diào)壓（如鋁電解若不用飽和電抗器作細(xì)調(diào)時(shí)，每天調(diào)壓 100次以上），有時(shí)還用飽和電抗器作細(xì)調(diào)和穩(wěn)流，少數(shù)也有采用晶閘管調(diào)壓的。調(diào)壓范圍較大 。如食鹽水電解約為 60%～ 105%，鋁電解約為10%～ 105%。 牽 引 用于礦山、城市電機(jī)車(chē)的直流供電 ，采用無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓，調(diào)壓范圍為177。 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(chē) ，網(wǎng)側(cè)電壓為線電壓 ；也有用晶閘管調(diào)壓 繞組有兩個(gè)以上，供給電動(dòng)機(jī)的電樞、勵(lì)磁和其他 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) 直流輸電用的換流變壓器 、大容量 電鍍和電加工用 、電流大 同步電機(jī)勵(lì)磁 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 3 整流變壓器 9 整流變壓器現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 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。 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。 在電力變壓器發(fā)展的同時(shí)，整流變壓器也相應(yīng)的提升了一個(gè)高度。 變 壓器的發(fā)展方向：從當(dāng)前城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造的情況來(lái)看，我國(guó)供電電網(wǎng)要求配電變壓器小容量化，降低噪聲，就近安裝，美化環(huán)境，環(huán)網(wǎng)供電，以盡量縮短低壓配線，降低二次線損，改善電壓品質(zhì)。 我國(guó)的變壓器制造業(yè)和使用總的發(fā)展趨勢(shì)是： ① 采用新材料，降低損耗。 ② 采用新結(jié)構(gòu)，以求重量輕、體積小。 ③ 提高產(chǎn)品的可靠性，減少甚至免維修。 ④ 防火防爆，安全供電。 ⑤ 節(jié)約原材料，降低成本。 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)行能力。 ⑦ 研究科學(xué)的效率曲線，盡可能按高效運(yùn)行的原則合理選用。 ⑧ 跟蹤國(guó)際潮流，進(jìn)一步簡(jiǎn)化配電變壓器的結(jié)構(gòu)，取消無(wú)功勵(lì)磁，分接開(kāi)關(guān)做到高度的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、互換化，增加自身的保護(hù)功能。 見(jiàn)于變壓器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，一些新技術(shù)、新材料、新工藝的應(yīng)用也層出不窮。目前變壓器行業(yè)的新材料和新技術(shù)在不斷發(fā)展，除低損耗變壓器、非晶和金鐵心變壓器、干式變壓器、全密封變壓器、調(diào)容量變壓器、防雷變壓器、卷鐵心變壓器、 R 型變壓器、單相變壓器、有載調(diào)壓變壓器、組合式變壓器、箱式變壓器外還有硅油變壓器、六氟化硫變壓器、超導(dǎo)變壓器等。 新材料的應(yīng)用：非晶和金和速冷法制成的硅鋼片，激光照射和機(jī)械壓痕 的高導(dǎo)磁取向硅鋼片， HIB高導(dǎo)磁取向電工鋼片，菱格上膠絕緣紙。 新工藝的應(yīng)用：階梯疊鐵心工藝，圓柱矩軛鐵心的應(yīng)用，貼心自動(dòng)疊裝生產(chǎn)線，鐵心硅鋼片的專業(yè)生產(chǎn)，用激光 刀作切割刀，繞組整體套裝。 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)。 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 設(shè)計(jì)材料與基本參數(shù) 10 4 設(shè)計(jì)材料與基本參數(shù) 設(shè)計(jì)的原始材料和要求 交交變頻 交流裝置需要一臺(tái)整流變壓器，其銘牌數(shù)據(jù)如下： 產(chǎn)品型號(hào)： ZSCB83600/10/ 額定容量： 3600/4680kVA 額定電壓： 10177。 2 %/ 相數(shù)： 3 限定電流： 208/270； 1872/2434 額定頻率： 50Hz 聯(lián)結(jié)組別： Dy11 空載電流百分?jǐn)?shù)： % 阻抗電壓百分?jǐn)?shù)： 7% 空載損耗 ： 4900W 負(fù)載損耗： 24050W 總損耗： 28950W 冷卻方式：空氣自冷 /空氣風(fēng)冷 使用形式：戶內(nèi)式 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)： GB/T10228 基本參數(shù)的確定 設(shè)計(jì)前可知的技術(shù)參數(shù) ① 產(chǎn)品型號(hào)的含義。由表 可知型號(hào)為 ZSCB83600/10/配套使用、三相空氣自冷、線圈外成型固體絕緣、無(wú)激磁調(diào)壓、型式容量為3600kVA、一次（網(wǎng)側(cè)）電壓為 10kV、二次（閥側(cè)）電壓為 、銅線圈內(nèi)附磁放大器（ 飽和電抗器）的整流變壓器。 ② 整流電路。根據(jù)使用要求選用，如單相橋式、三相星形橋式、六相角星形串聯(lián)橋式等。 ③ 額定直流電流 IdN。在此額定直流電流 IdN=1872A。 ④ 額定直流電壓 UdN。在此額定直流電壓 UdN=1110V。 ⑤ 一次（網(wǎng)側(cè)）額定容量 S1N、二次 （閥側(cè)） 額定容量 S2N、調(diào)壓時(shí)各級(jí)容量 S1。 ⑥ 一次（網(wǎng)側(cè)）額定電壓 U1eN 以及分接電壓。在此一次額定電壓 U1N=10kV，分接電壓為 10177。 %kV。 ⑦ 二次（閥側(cè)）額定相電壓 U2N。 ⑧ 阻抗電壓百分比數(shù) UK%。在此阻抗電壓百分比 UK%=7%。 ⑨ 線圈連接組標(biāo)號(hào) 。在此線圈連接組標(biāo)號(hào)是： DY11。 ⑩ 相數(shù)（一次 /二次）。在此的相數(shù)為 3/3。 ? 電源頻率 f。在此電源頻率 f=50Hz。 ? 負(fù)載性質(zhì)：如電阻性、電感性、電容性。 ? 負(fù)載等級(jí)。 4 設(shè)計(jì)材料與基本參數(shù) 11 表 整流變壓器基本型號(hào)排列順序表 序號(hào) 分類 類別 代表符號(hào) 1 用途 與整流裝置配套使用 Z 2 一次（網(wǎng)側(cè)） 相數(shù) 單相 D 三相 S 3 線圈外 絕緣介質(zhì) 變壓器油 — 空氣 G 成型固體 C 4 冷卻方式 自冷 — 風(fēng)冷 F 強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷 PF 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷 SP 5 調(diào)壓方式 無(wú)激磁調(diào)壓或不調(diào)壓 — 一次（網(wǎng)側(cè)）線圈有載調(diào)壓 Z 內(nèi)附的自耦調(diào)壓變壓器或 串聯(lián)調(diào)壓變壓器有載調(diào)壓 T 6 線圈導(dǎo)線材質(zhì) 銅 — 鋁 L 7 內(nèi)附附屬裝置 內(nèi)附平衡電抗器 K 內(nèi)附磁放大器（飽和電抗器） B ? 調(diào)壓方式：如無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓或有載調(diào)壓。在此調(diào)壓方式為無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓。 ? 冷卻方式：如干式、油浸自冷式、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷等。在此冷卻方式為空氣自冷。 ? 使用條件：如戶內(nèi)式、戶外式、半戶外式（二次出線裝有密