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12脈整流變壓器

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  • 發(fā)布時間:2015/4/8 8:17:03
  • 作者:銀河電氣
定義
12脈整流變壓器是指整流器的直流母線電流由12個可控硅(晶閘管)整流完成的變流變壓器。
1
12脈整流變壓器原理

  整流變壓器是供整流設(shè)備用的電源變壓器,它的任務(wù)就是將交流變換成一定大小和相數(shù)的電壓,然后再經(jīng)過整流元件整流,以滿足直流輸出的要求。12脈整流變壓器的整流裝置是12個可控硅(晶閘管)組成的12相全波整流電路。

12脈整流變壓器原理圖 
圖1:12脈整流變壓器原理圖

  如上圖1,12脈整流變壓器是由△/△接法和△/Y接法兩個三相橋式整流電路疊加而成的。對負載而言,兩組整流臂相串聯(lián)。三角形繞組的線電壓a1b1、b1c1、c1a1分別與星形繞組的相電壓a0、b0、c0同相,星形繞組的線電壓ab、bc、ca分別比三角形繞組的線電壓超前30°。12脈整流變壓器的工作原理與三相橋式整流變壓器基本相同,工作中總有四個整流管串聯(lián)導(dǎo)電,其波形如下圖2所示。

12脈整流變壓器波形圖 
圖2:12脈整流變壓器波形圖

  圖2中,星形接法線電壓a1b1超前三角形線電壓a2b2相位30°,故兩組整流器合成的直流輸出電壓的紋波頻率相應(yīng)提高了一倍。

2
12脈整流變壓器諧波
設(shè)定:
  第一個△/△接法整流橋的網(wǎng)側(cè)電流為:iIA;
  第二個△/Y接法整流橋的網(wǎng)側(cè)電流為:iIIA;
  合成網(wǎng)側(cè)線電流為:iA。
  iIA的傅里葉展開級數(shù)為:

第一整流橋網(wǎng)側(cè)電流傅里葉級數(shù)展開

  △/Y網(wǎng)側(cè)線電壓比橋△/△超前30°,因網(wǎng)側(cè)線電流比橋I超前30°。

第二整流橋網(wǎng)側(cè)電流傅里葉級數(shù)展開

  故合成的網(wǎng)側(cè)線電流

合成電流傅里葉級數(shù)展開

  可見,兩個整流橋產(chǎn)生的5、7、17、19、…次諧波相互抵消,注入電網(wǎng)的只有12k±1(k為正整數(shù))次諧波,且其有效值與與諧波次數(shù)成反比,而與基波有效值的比值為諧波次數(shù)的倒數(shù)。
3
12脈整流變壓器應(yīng)用特點
  1、將整流設(shè)備與電網(wǎng)的電路隔離開來,確保設(shè)備和人身安全,限制短路電流,減小整流設(shè)備對電網(wǎng)或其他并聯(lián)運行整流設(shè)備相互間的電磁干擾,抑制可控硅等整流元件的電流上升率;
  2、輸出電壓紋波小,可使濾波器簡化;
  3、十二相整流電路可同時有三種電壓輸出:全壓Uo,半壓Uo/2和Uo/4;
  4、整流元件比三相橋式電路多一倍;
  5、整流變壓器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。
4
整流變壓器和電力變壓器區(qū)別
  為整流裝置供電用的變壓器,稱之為整流變壓器。整流變壓器與電力變壓器雖然工作原理相同(法拉弟電磁感應(yīng)定律)、結(jié)構(gòu)類似(繞在共同鐵心上的兩個或兩上以上繞組組成)、外觀相近(都是一種靜止的電器設(shè)備)。但兩者還是存在很大的區(qū)別:
  1、電力變壓器一個周期內(nèi)只有三個正弦脈波。整流變壓器一個周期內(nèi)的脈波數(shù)(即等效相數(shù))可達6或12個。
  2、電力變壓器高低壓通常與電網(wǎng)電壓等級相匹配,而整流變壓器只是網(wǎng)側(cè)電壓與電網(wǎng)電壓等級相匹配而閥側(cè)電壓可根據(jù)負載要求、整流方式而定。
  3、整流變壓器需進行換向阻抗計算。
  4、整流變壓器由于諧波引起的附加損耗不能忽視。因此,同樣功率等級條件下的整流變壓器在制造時,用銅量及硅鋼片用量要高得多。

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