Transformatory prostownicze

W obwodach uzwojeń wtórnych transformatorów pracujących na instalacjach prostownikowych połączone są elektrozawory przepuszczające prąd tylko w jednym kierunku.

Działanie transformatora wraz z urządzeniami zaworowymi ma swoje własne cechy:

1) kształt prądów w cewkach jest niesinusoidalny,

2) w niektórych obwodach prostowniczych przeprowadza się dodatkowe magnesowanie rdzenia transformatora,

Pojawienie się prądów wyższych harmonicznych na krzywych następuje z następujących powodów:

1) zawory włączone w obwody poszczególnych faz prądu uzwojenia wtórnego przechodzą tylko przez część okresu,

2) po stronie prądu stałego przekształtnika zwykle zawiera się dławik wygładzający o znacznej indukcyjności, w którym prądy w uzwojeniach transformatora mają kształt zbliżony do prostokąta.

Wyższe harmoniczne powodują dodatkowe straty w uzwojeniach i obwodzie magnetycznym, dlatego aby uniknąć przegrzania, wymuszane jest zwiększanie gabarytów i ciężaru transformatorów w obwodach prostownika.

Dodatkowe namagnesowanie rdzenia transformatora realizowane jest za pomocą półfalowych obwodów prostowniczych.

W jednofazowym prostowniku półfalowym prąd wtórny i2 pulsuje i ma dwie składowe: stałą iq i zmienną iband:

i2 = identyfikator + ipłać

Składowa stała zależy od wartości napięcia wyprostowanego Ud i obciążenia Zn.

Jego efektywną wartość określa wyrażenie:

Azd = √2Ud / πZn

Zatem równanie bilansu sił magnetomotorycznych można zapisać w następującej postaci:

i1W1 + iW2 + iW2 = i0W1

W tym wyrażeniu wszystkie składowe są wielkościami zmiennymi, z wyjątkiem iW2. Oznacza to, że tego ostatniego nie można przekształcić w uzwojenie pierwotne (transformator prądu stałego nie działa), a zatem nie można go zbalansować. Dlatego MDS idW2 wytwarza dodatkowy strumień magnetyczny w obwodzie magnetycznym, który jest nazywany strumieniem wymuszonego magnesowania... Aby nie spowodować, aby ten strumień spowodował niedopuszczalne nasycenie układu magnetycznego, zwiększa się rozmiar obwodu magnetycznego.

Aby skompensować wymuszone magnesowanie w obwodach prostownika półfalowego, stosuje się schemat połączenia cewki Y/Zn lub cewki kompensacyjne. Zasada wymuszonej kompensacji strumienia magnetyzacji jest podobna do zasady kompensacji strumienia składowej zerowej.

Należy zauważyć, że w pełnookresowych obwodach prostowniczych, gdy prąd w obwodzie wtórnym powstaje podczas obu półokresów, nie ma dodatkowego wymuszonego strumienia magnesującego.

Dlatego też, ze względu na obecność wyższych harmonicznych prądów i wymuszonego strumienia magnesującego, transformatory w instalacjach prostownikowych są większe niż transformatory konwencjonalne, a przez to droższe. Ze względu na to, że prądy pierwotne i wtórne transformatora nie są takie same, obliczona moc uzwojeń również nie jest taka sama. Dlatego wprowadzono koncepcję typowej mocy Stip:

Stip = (S1n + S2n) / 2,

gdzie S1n i S2n — moc znamionowa uzwojenia pierwotnego i wtórnego, kV -A.

Ponieważ moc wyjściowa Pd: Pd = UdAzd nie jest równa typowej, zastosowanie transformatora charakteryzuje się również typowym współczynnikiem mocy Ktyp:

Ktyp = Styp / Rd.

Typowa moc transformatora jest zawsze większa niż jego moc Az2 > Azq i U2 > Ud

Zachowanie U2/ Ud = Ktzw. współczynnik korygujący. Wybierając schemat korekcji, konieczna jest znajomość wartości Ki i Ktyp. W tabeli przedstawiono ich wartości dla najczęściej spotykanych schematów korekcji.

Obwody prostownika Ku Ktyp Jednofazowy półokresowy 2,22 3,09 Jednofazowy pełnookresowy mostek 1,11 1,23 Jednofazowy pełnookresowy z zaciskiem zerowym 1,11 1,48 Trójfazowy półokresowy 0,855 1,345 Trójfazowy pełnookresowy 0,427 1,05