Usměrňovací transformátory

V obvodu sekundárních vinutí transformátorů pracujících na instalacích usměrňovače jsou zapojeny elektrické ventily, které propouštějí proud pouze v jednom směru.

Provoz transformátoru spolu s ventilovými zařízeními má své vlastní vlastnosti:

1) tvar proudů v cívkách není sinusový,

2) v některých usměrňovacích obvodech se provádí dodatečná magnetizace jádra transformátoru,

K výskytu vyšších harmonických proudů v křivkách dochází z následujících důvodů:

1) ventily zařazené do obvodů jednotlivých fází proudu sekundárního vinutí procházejí pouze část periody,

2) na stejnosměrné straně měniče bývá zařazena vyhlazovací tlumivka s výraznou indukčností, u které mají proudy ve vinutí transformátoru tvar blízký pravoúhlému.

Vyšší harmonické proudy způsobují dodatečné ztráty ve vinutích a magnetickém obvodu, proto, aby se zabránilo přehřátí, jsou nuceny zvětšit celkové rozměry a hmotnost transformátorů v obvodech usměrňovače.

Dodatečná magnetizace jádra transformátoru se provádí pomocí půlvlnných usměrňovacích obvodů.

V jednofázovém obvodu půlvlnného usměrňovače sekundární proud i2 pulzuje a má dvě složky: konstantní iq a proměnlivé pásmo:

i2 = id + ipay

Stejnosměrná složka závisí na hodnotách usměrněného napětí Ud a zatížení Zn.

Jeho efektivní hodnota je určena výrazem:

Azd = √2Ud / πZn

Rovnici pro rovnováhu magnetomotorických sil lze tedy napsat v následujícím tvaru:

i1W1 + iW2 + iW2 = i0W1

V tomto výrazu jsou všechny složky proměnné veličiny, kromě iW2. To znamená, že toto nemůže být transformováno na primární vinutí (stejnosměrný transformátor nefunguje) a tudíž nemůže být vyváženo. Proto MDS idW2 vytváří v magnetickém obvodu přídavný magnetický tok, který se nazývá nucený magnetizační tok... Aby tento tok nezpůsobil nepřijatelné nasycení magnetického systému, je velikost magnetického obvodu zvětšena.

Pro kompenzaci vynucené magnetizace v obvodech půlvlnného usměrňovače se používá schéma zapojení cívek Y/Zn nebo kompenzačních cívek. Princip kompenzace toku vynucené magnetizace je podobný jako kompenzace toku nulové sekvence.

Je třeba poznamenat, že v celovlnných usměrňovacích obvodech, kdy proud v sekundárním obvodu vzniká během obou půlcyklů, nedochází k dodatečnému vynucenému magnetizačnímu toku.

Proto v důsledku přítomnosti vyšších harmonických proudů a nuceného magnetizačního toku jsou transformátory v usměrňovacích instalacích větší než konvenční transformátory, a proto jsou dražší. Vzhledem k tomu, že primární a sekundární proudy transformátoru nejsou stejné, není stejný ani vypočítaný výkon vinutí. Proto je představen koncept typického napájení Stip:

Stip = (S1n + S2n) / 2,

kde S1n a S2n — jmenovitý výkon primárního a sekundárního vinutí, kV -A.

Protože výstupní výkon Pd: Pd = UdAzd není roven typickému, je použití transformátoru charakterizováno také typickým účiníkem Ktyp:

Ktyp = Styp / Rd.

Typický výkon transformátoru je vždy vyšší než jeho výkon Az2 > Azq a U2 > Ud

Chování U2/ Ud = Ktzv. korekční faktor. Při výběru korekčního schématu je nutné znát hodnoty Ki a Ktyp. V tabulce jsou uvedeny jejich hodnoty pro nejběžnější korekční schémata.

Usměrňovací obvody Ku Ktyp Jednofázový půlvlnný 2,22 3,09 Jednofázový celovlnný můstek 1,11 1,23 Jednofázový celovlnný s nulovým vývodem 1,11 1,48 Třífázový půlvlnný 0,855 1,345 Třífázový celovlnný 1,00