整流变压器设计
带自耦调压的12脉波桥式整流变压器设计
带自耦调压的12脉波桥式整流变压器设计海理; 肖金凤; 王博; 谢艳【期刊名称】《《电气技术与经济》》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】3页(P44-46)【关键词】自耦调压; 12脉波桥式整流; 同相逆并联; 移相变压器【作者】海理; 肖金凤; 王博; 谢艳【作者单位】[1]南华大学电气工程学院【正文语种】中文【中图分类】TM4220 引言随着低电压、大电流、调压范围宽的大功率可控可调直流电源在电化学工业、电解电镀设备、钢铁冶金行业及交通驱动等领域中广泛应用，电力电子整流装置的功率需求不断增大，它所产生的谐波、无功功率等对电网的干扰也随着增大。
为解决电网谐波污染问题，往往采用多脉波整流技术，即通过增加整流器的输入相数的方法来抑制甚至完全消除输入电流中某些特定次数的谐波。
孟凡刚［3］［4］等人提出了一种低容量联结的六相自耦变压器应用于12脉波整流系统；张先进［5］等人研制了不带平衡电抗器的隔离型12脉波多边形自耦变压器的整流系统。
这些方法将6脉波桥式整流提升到12脉波输出，大大减小了谐波污染，但是阀侧多边形移相，绕组数量多，制造工艺复杂，对大容量整流变压器设计而言，往往需要满足调压范围大、制造工艺简单的要求。
本文介绍带自耦调压的12脉波桥式整流变压器能满足这种需要低电压、大电流、调压范围宽的直流电源设备的要求，也能解决直流电压脉动及高次谐波问题，使电压质量提高、电网危害减少。
该变压器采用“一拖二”的结构，由一台调变和两台整变按“品”字形共箱布置，调变网侧为35kV进线自耦调压，两台整变分别采用Y、D接法，阀侧Δ接通过同相逆并联方式在油箱两侧对称输出，与4组桥式整流柜及负载设备构成整流回路。
1 变压器接线原理图1.1 调变绕组接线原理图调变接线原理见图1。
采用自耦正反调压，调节范围80%～105%，在容量相同时，自耦变压器体积比隔离式变压器小，可节省硅钢片和铜线，且效率高。
图1 调变接线原理图1.2 整变绕组接线原理图整变接线原理见图2。
220kV有载调压整流变压器技术方案_易梅生
第#期 "$$% 年 # 月
变压器
!"#$%&’"()"
&’()!" *+,-.
/’)# "$$%
!!"#$ 有载调压整流变压器技术方案
易梅生 !， 胡玉建 !， 朱志勇 "
（!" 特变电工衡阳变压器有限公司，湖南 衡阳 !"#$$%；"&特变电工新疆变压器厂， 新疆 昌吉 ’(##$$）
方案3采取外延三角形移相方式器身绝缘必须采取llokv全绝缘结构方案4采取曲折形移相方式器身绝缘可采取llokv分绝缘结构相比来说方案4的安全可靠性岛2从制造lt讲方案3采用外延三角形移卡i两个器身均为全绝缘结构外延三角形移相变压器ojn造工艺较麻烦但曲折形移相结构却相对简单3从制造成小米讲外延二角肜必须采取全绝缘结构基本绕组移相绕组的引线电压均是llokvru压等级的冈此引线绝缘方面需要采取更多的措施且油箱尺寸需更大些才能保证产品可靠性
整流变压器整流方式： 三相桥式
’’&9, 有 载 调 压 整 流 变 压 器 过 程 中 提 出 的 四 种 技
术方案及最终优选方案的过程。
"
!"#
使用条件和技术要求
环境温度 极端最高温度： 1%’: 极端最低温度： )!&:
!"!
正常使用条件 海拔： 低于 %+&; 使用条件： 户外式 外部冷却介质： 空气 污秽等级： !
A" 调压变压器联结组标号： /BC&D!! 线端有载粗细调压 E" 调压变压器调压方式： 有载开关调压级数： F? 级 调压范围： （!",,G!&+ ） > D" 额定容量： !!! *&&-.H 调压变压器补偿绕组额定容量： ’+ &&&-.H I" 单机额定直流电压： **&. 单机额定直流电流： ’J+’"+-H 单机脉波数： 单台 !’ 相 总脉波数： %J!’K%* 相 L" 整流变压器联结组别： 2 8 D)D 2 8 C)C 整流变压器移相角： =,"F+M、 =!!"’+M、 =!*"F+M、 =’N"’+M
变压器设计计算公式
变压器设计计算公式1.整流变压器的设计计算公式：-一次侧绕组电流(I1)=输出电流(I2)×变比(N2/N1)- 一次侧绕组电压 (V1) = 输出电压峰值(V2_peak) × 变比(N2/N1)-二次侧绕组电流(I2)=二次负载功率(P2)/二次电压(V2)- 二次侧绕组电压 (V2) = 输出电压峰值(V2_peak) / √2-变比(N2/N1)=输出电压(V2)/输入电压(V1)-一次绕组线圈数(N1)=输入电压(V1)×变比(N2/N1)/输入电流(I1) - 二次绕组线圈数 (N2) = 输出电压峰值(V2_peak) × 变比(N2/N1) / 二次电压 (V2)2.隔离变压器的设计计算公式：-一次侧绕组电流(I1)=输出电流(I2)×变比(N2/N1)-一次侧绕组电压(V1)=输出电压(V2)×变比(N2/N1)-二次侧绕组电流(I2)=输出电流(I2)-二次侧绕组电压(V2)=输出电压(V2)-变比(N2/N1)=输出电压(V2)/输入电压(V1)-一次绕组线圈数(N1)=输入电压(V1)×变比(N2/N1)/输入电流(I1) -二次绕组线圈数(N2)=输出电压(V2)×变比(N2/N1)/输出电流(I2)3.功率变压器的设计计算公式：-铁芯截面积(A)=额定功率(P)/(变压器磁密(B)×变压器有效磁路长度(l))-铁芯有效磁路长度(l)=铁芯总长度(L)-窗口长度(Lw)-铁芯总长度(L)=两个E型铁片数量(n)×一个E型铁片长度(L1)+两个I型铁片数量(n)×一个I型铁片长度(L2)-窗口高度(Hw)=二次绕组高度(H2)-绝缘层厚度(h)-窗口宽度(Ww)=二次绕组宽度(W2)-绝缘层厚度(h)-铁芯窗口面积(Aw)=窗口高度(Hw)×窗口宽度(Ww)-铁芯有效磁路长度(l)=铁心总长度(L)-窗口总长度(Lw)需要注意的是，这些计算公式只是基础的设计公式，实际工程中还需要考虑到各种损耗和效率、绝缘、散热等因素的影响，以得到准确的变压器设计结果。
传动整流变压器的运行特点与设计研究
决 定：
当变 压器 网侧绕 组受 到过 电压 时，会在 阀侧 绕 组感应 出高 电位 ，如果这 个 电位 超 出 阀侧 整流元 件 的 电压 耐受值 ，则会 损坏 整流 元件 ，进而 影响整 个 变 频调速 系统 。因此 ，为 了有 效保护 整流 变压器 后 面 的整 流元件 ，一般要 在整流 变压器 网侧 绕组和 阀 侧 绕 组 间设 置接 地 屏 蔽 ，如 图 １ 所 示 。接 地 屏蔽 可 以在 网侧绕 组受 到高频 过 电压 时 ，避 免在 阀侧绕 组 上感 应过高 的 电压 ，防止 阀侧 整流 元件 的损坏 。此
频 调速可 以显 著地 降低 能耗 ，为企业 创造可 观 的经
撑条 数 、绕 组绕 制时拉 紧 、器 身套 装时 可靠压 紧等
措施 ，可提 高绕组 的机械 稳定 性 。 ２ ． ２适 当降低 铁心工 作磁 密 由于整 流变 压器要 承受 一定 的高次 谐波 和可 能 产 生 的直 流偏磁 ，因此在选 取铁 心工作 磁密 时要 比 电力变压 器 的磁 密适 当 降低 ，一 般 比电力变 压器 的
器 短 路 阻抗 大 于 ８ ％时， 谐波 的影 响 显著 减 小 。对
用户 协 商，取 消 了分 接 开关 ，按现 有 网侧供 电电压 重新设计高压绕组 ，变 压器修复后投入运行正 常。
３ ． ３绕 组温 控器 的使用
济 效益 。交流 变频 调速技 术 的推广应 用 ，对 与之 配
套 的传 动整流 变压器 要求 也越 来越 多 ，用 量越来 越 大 。传 动整流 变压 器是 交流变 频调速 系统 中 的重 要 元件 ，其可靠 性对 整个 变频调 速系 统安全 运行 具有
35kV 12脉波移相整流变压器电磁与结构设计
- 45 -工 业 技 术１ 项目背景多脉波移相整流变压器广泛应用于各行各业的变频调速系统中，电压等级一般为10 kV~35 kV，低压侧输出脉波数以6脉波和12脉波为主，12脉波整流变压器高压侧经移相后，2台可组成24脉波输出，大大降低整流装置注入电网的谐波，提高电能质量[1]。
该项目所设计的35 kV 12脉波整流变压器，安装地点位于海拔高达4 600 m 的西藏地区，外绝缘距离与变压器温升需要特殊考虑，同时，该地区运行的变压器遭受大气过电压概率大，需要对变压器绕组进行必要的保护。
目前国内外市场上的35 kV 高压外延三角形移相整流变压器，基本绕组与高压移相绕组都采用辐向排列方式，在雷电冲击电压下，高压移相绕组尾端与高压基本绕组首端连接处冲击电位震荡很大，绝缘性能不易保证，需要增大绝缘距离以保证绝缘强度[2]。
为了解决上述技术问题，该项目通过技术研究与电磁仿真技术，将高压基本绕组与移相绕组调整为轴向排列，经仿真计算与测试，移相绕组尾端与基本绕组首端连接处的冲击电位震荡明显下降，提高了绝缘可靠性，高压移相绕组引线与其它绕组引线连接更加方便，器身的布置结构更加紧凑合理，器身机械稳定性得到提高。
２ 产品开发与设计针对项目技术协议中所需特点，研究采用合理的结构满足实现35 kV 高压外延三角形移相，单器身输出12脉波的整流变压器。
并可以D （+7.5°）d0y11配合D （-7.5°）d0y11组成24脉波整流变压器。
２．１ 电磁设计部分采用了组合式双分裂绕组结构，高压线圈4个绕组采用轴向排列后，器身布置更加紧凑，机械强度较原辐向排列结构大大提高。
经波过程电磁分析软件仿真分析，改进后结构在大气过电压下，绕组中的电位振荡大为降低，由原来电位幅值达到入波的约150%以上降低到入波的约115%，如图1所示，降低了绝缘设计的难度。
经电磁场仿真软件进行器身的详细磁场仿真计算，绕组结构与布置改进后油箱中磁密有一定程度的增大，如图2所示，右侧绕组磁通密度明显高于左侧绕组。
整流变压器的设计
整流变压器的设计整流变压器是整流设备的电源变压器。
整流设备的特点是原方输入电流，而副方通过整流原件后输出直流。
变流是整流、逆流和变频三种工作方式的总称，整流是其中应用最广泛的一种。
作为整流装置电源用的变压器称为整流变压器。
工业用的整流直流电源大部分都是由交流电网通过整流变压器与整流设备而得到的整流变压器整流变压器是将电网电源转换为整流装置所需要的电源，广泛应用于变频、电化学电解、牵引、传动、直流输电、电镀、充电、励磁、静电除尘及一般工业用整流电源等领域。
整流变压器和普通变压器的原理相同.变压器是根据电磁感应原理制成的一种变换交流电压的设备．变压器一般有初线和次级两个互相独立绕组，这两个绕组共用一个铁芯．变压器初级绕组接通交流电源，在绕组内流过交变电流产生磁势，于是在闭合铁芯中就有交变磁通．初、次级绕组切割磁力线，在次级就能感应出相同频率的交流电.变压器的初，次级绕组的匝数比等于电压比.．如一个变压器的初级绕组是440匝，次级是220匝．初级输入电压为220V，在变压器的次就能得到110V的输出电压．有的变压器可以有多个次级绕组和抽头．这样就可以获得多个输出电压了。
与整流器组成整流设备以便从交流电源取得直流电能的变压器。
整流设备是现代工业企业最常用的直流电源，广泛用于直流输电、电力牵引、轧钢、电镀、电解等领域。
整流变压器的原边接交流电力系统，称网侧；副边接整流器，称阀侧。
整流变压器的结构原理和普通变压器相同，但因其负载整流器与一般负载不同而有以下特点：①整流器各臂在一个周期内轮流导通，导通时间只占一个周期一部分，所以，流经整流臂的电流波形不是正弦波，而是接近于断续的矩形波；原、副绕组中的电流波形也均为非正弦波。
图中所示为三相桥式Y/Y接法时的电流波形。
用晶闸管整流时，滞后角越大，电流起伏的陡度也越大，电流中谐波成分也越多，这将使涡流损耗增大。
由于副绕组的导电时间只占一个周期的一部分，故整流变压器利用率降低。
两种24脉波整流变压器设计比较
两种24脉波整流变压器设计比较24脉波整流变压器是一种特殊的变压器，能够提供更加稳定的直流输出电压。
在24脉波整流变压器的设计过程中，有两种不同的设计方法可以选择，分别是谐振式设计和非谐振式设计。
下面将介绍这两种设计方法的比较。
谐振式设计是一种常见的24脉波整流变压器设计方法。
在这种设计中，谐振电路被用来减小电路中的谐波和纹波。
谐振电路是由电容器和电感器组成的，并与变压器并联。
电容器和电感器的参数可以根据需要进行调整，以便在电路中产生合适的谐波和纹波消除效果。
谐振式设计的优点是能够有效减小谐波和纹波，从而提供更加稳定的直流输出电压。
然而，谐振式设计也有一些缺点。
首先，谐振电路的设计复杂，需要进行精确的参数调整，使得设计和调试成本较高。
其次，谐振电路会引入额外的电功率损耗，从而降低变压器的效率。
因此，在设计谐振式24脉波整流变压器时，需要权衡其优缺点，并选择合适的参数和电路结构。
非谐振式设计是另一种常见的24脉波整流变压器设计方法。
在这种设计中，没有谐振电路，而是调整主变压器的参数来减小谐波和纹波。
非谐振式设计的优点是无需设计和调试谐振电路，从而降低了设计和制造成本。
此外，非谐振式设计还能够提高变压器的效率，因为没有额外的电功率损耗。
然而，非谐振式设计也存在一些缺点。
首先，调整主变压器的参数需要一定的经验和技巧，否则可能会导致电路的不稳定或者谐波和纹波过大。
其次，非谐振式设计不能完全消除谐波和纹波，因此直流输出电压的稳定性相对较差。
综上所述，谐振式设计和非谐振式设计是24脉波整流变压器常用的两种设计方法。
谐振式设计能够有效减小谐波和纹波，提供更加稳定的直流输出电压，但设计复杂，成本较高，且会引入额外的功耗损失。
非谐振式设计则无需设计和调试谐振电路，降低了成本，提高了效率，但无法完全消除谐波和纹波，直流输出电压稳定性相对较差。
在选择设计方法时，需要根据具体的应用需求和成本考虑，选择适合的设计方法。
ZS、ZSS系列整流变压器设计
ZS、ZSS系列整流变压器设计
李建军
【期刊名称】《经济技术协作信息》
【年(卷),期】2014(000)010
【摘要】ZS、ZSS系列整流变压器用作整流装置的电源变压器，其作用是向整流器提供交流电源，整流器再将交流电变换为直流电，从而进行直流供电。
这一类整流变压器主要用于电力传动中的直流电机供电。
如轧钢电机的电枢和励磁。
在结构上，阀侧有时要求有两个绕组，分另1供给正、反传动或正向传动、反向制动。
【总页数】1页(P97-97)
【作者】李建军
【作者单位】特变电工沈阳变压器集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM33
【相关文献】
1.ZSS系列单轴撕碎机 [J],
2.单机3×36脉波移相整流变压器设计 [J], 庞建丽
3.可控硅整流装置及整流变压器设计中的电流容量、涡流损耗与杂散损耗计算的论述(下) [J], 李学郛;阙家桢;徐森昌
4.施迈赛——安全拉线开关ZS71、ZS73、ZS75系列 [J],
5.采用晶闸管整流技术电解铝用大型整流变压器设计 [J], 陈伟国
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
大容量移相整流变压器及变频器安装施工方案设计
大容量移相整流变压器及变频器安装施工方案设计摘要：大功率变频器为了减少对电网的冲击，需要配用大容量移相整流变压器。
这类的特点是体积大、二次侧抽头多、结构复杂，本文就变频器安装及针对这类变压器二次电缆敷设相关经验进行了探讨。
同时，也针对高纬度地区冬季寒冷条件下的施工经验和教训进行了总结、分析。
关键词：移相；变压器；电缆敷设；冬季施工；大容量；变频器。
0引言大功率同步电机调速需要配备大功率的变频调速系统，本文探讨、分析一下30MW同步机组配套供电的变频器及变压器安装施工中的一些经验和不足。
该项目上级电网容量50000kVA，为减少对上级电网的影响采用移相整流变压器，该变压器输出波数达到36P，二次侧出线6组，共18个瓷瓶。
由于工期安排，变压器二次侧电缆在冬季施工，施工期间室外最低温度达到-24℃。
在施工中采取了保温遮蔽、整体加温、局部加温三种手段相结合的方式，满足了施工条件，保障了施工进度及施工质量。
1设备情况及施工条件概述1.1移相整流变压器简介1.1.1移相整流变压器原理简介整流变压器与电力变压器最大的不同点在于对等效相数的要求不同，为了提高电能质量，整流变压器的输出电压波形不像电力变压器，在一个周期内只有三个正弦脉波，而是根据网侧电压和装机容量确定在一周期内的脉波数。
该项目由于装机容量达到了单台36000kVA，对于这类大功率整流设备，为了提高功率因素，减小网侧谐波电流，必须提高整流设备的脉波数。
因此该项目使用的大型整流变压器，采用移相线圈的方式，脉波数达到36个。
该项目变压器在电网三相电压的基础上，为了获得均匀分布多脉波阀侧电压，将每相阀侧电压在120内均匀展开。
采用一次侧绕组联结成Y接、D接，二次侧由多个延边三角形的移相绕组并联在一台变压器上，由这些若干个延边三角形的移相绕组来得到所需要的不同的移相角度，从而使单台移相整流变压器输出的脉波数达到36P，即各个二次侧绕组的移相角度为+20°、0°、-20°。
4-牵引整流变压器设计公式.(SB
有关城市轨道交通用牵引整流变压器设计公式目前由于全国许多城市的地下铁道和城市轨道交通为了降低电网中的谐波、减小干扰污染，均采用24脉波的整流电源，即在整流装置中使用高压网侧线圈分别不同移相的两台整流变压器，在与各自相应的整流器联结整流后并联供电，以实现24脉波。
㈠ 24脉波整流用外延三角形移相整流变压器的结构形式与矢量图整流变压器的高压网侧为并联的两组线圈，每组线圈均为外延三角形结构，移相＋7.5°（或－7.5°）。
低压阀侧线圈为两个轴向分裂的线圈：一个为三角形联结，一个为星形联结。
高压网侧线圈的接线图及矢量图见图1：左移相右移相图 1㈡移相α°时高压网侧各线圈的电压等参数的计算1．移相线圈电压L L y U U U ⨯=⨯=ααsin 32120sin sin（1）式中，L U － 高压网侧线电压 V ；y U － 高压网侧移相线圈电压 V 。
当 5.7=α时，L y U U ⋅=15072.02．主线圈电压()()[]()L L L z U U U U ⋅-⋅=⨯--=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=ααααα30sin 2sin 60sin 32120sin sin 60sin（2） 当 5.7=α时，L z U U ⋅=76537.03．实际移相角的计算⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=-y z y W W W tg 3231α⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=-y z y W W W tg 231α （3）式中，α－ 高压网侧实际的移相角；y W － 移相线圈匝数；z W － 主线圈匝数。
4．当移相角 5.7=α时，变压器高压网侧线圈励磁时的实际匝伏电压计算yL t W U e ⨯⨯=35.7sin 2（4）或 ()zL t W U e5.7sin 35.7cos ⋅-⨯=（5）5．低压阀侧三角形联结线圈及星形联结线圈的匝数选取由于相关的机械行业标准对于牵引用整流变压器的两组低压阀侧线圈（三角形联结线圈，星形联结线圈）空载线电压的不平衡度有不得大于0.3%的规定，所以在选取低压阀侧线圈（三角形联结线圈，星形联结线圈）的匝数时，尽量使两种线圈的匝数比接近3。
共轭式调变共用24脉波整流变压器的设计
共轭式调变共用24脉波整流变压器的设计共轭式调变共用24脉波整流变压器是一种高效、可靠的电源变换器，它可以将交流电转换为直流电，并且可以实现电压的升降。
在工业生产和家庭生活中，这种变压器被广泛应用。
在设计共轭式调变共用24脉波整流变压器时，需要考虑多个因素。
首先，需要确定变压器的输入电压和输出电压。
其次，需要选择合适的变压器芯片和电容器，以确保变压器的效率和稳定性。
最后，需要进行电路设计和模拟，以验证变压器的性能和可靠性。
在实际应用中，共轭式调变共用24脉波整流变压器具有以下优点：
1. 高效：由于采用了共轭式调变技术，变压器的效率可以达到90%以上，能够有效地减少能量损失。
2. 稳定：变压器的输出电压稳定，能够满足各种电器设备的需求。
3. 可靠：变压器采用高品质的材料和工艺，具有较长的使用寿命和稳定的性能。
4. 安全：变压器具有过载保护和短路保护功能，能够有效地保护电器设备和人身安全。
共轭式调变共用24脉波整流变压器是一种高效、可靠、安全的电源变换器，它在工业生产和家庭生活中具有广泛的应用前景。
在未来的发展中，我们相信这种变压器将会越来越普及，并且会不断地
得到改进和完善。
移相整流变压器课件
目录
• 移相整流变压器概述 • 移相整流变压器的设计 • 移相整流变压器的制造工艺 • 移相整流变压器的测试与验证 • 移相整流变压器的维护与保养 • 移相整流变压器的发展趋势与展望
01
移相整流变压器概述
定义与工作原理
定义
移相整流变压器是一种特殊类型的变 压器，它能够改变交流电的相位，同 时将其转换为直流电。
渗漏与腐蚀
发现移相整流变压器有渗漏或腐蚀现象，应及时处理，防止问题扩 大。
电气故障
对于常见的电气故障，如绕组短路、断路等，应根据故障类型采取 相应的修复措施。
寿命预测与评估
1 2
运行历史记录
建立移相整流变压器的运行历史记录，包括运行 时间、负载、温度等数据，用于预测其剩余寿命 。
预防性维护
根据移相整流变压器的类型和规格，制定相应的 预防性维护计划，确保其正常运行。
温升测试
在连续工作状态下，监测变压器温度变化， 确保温升在允许范围内。
测试结果的分析与验证
数据整理
整理测试数据，绘制电压、电流 、功率和损耗曲线。
结果分析
对比理论值与实测值，分析误差 原因，判断是否符合设计要求。
验证结论
根据测试结果，评估移相整流变 压器的性能，给出验证结论。
05
移相整流变压器的维护与保养
绝缘设计
对绕组和铁芯进行绝缘处理， 以提高变压器的电气性能和使
用寿命。
变压器的参数选择
额定电压
根据使用场合，选择合 适的额定电压以满足系
统的需求。
额定容量
根据负载需求，选择合 适的额定容量以确保变
压器的正常工作。
效率与损耗
在满足性能要求的前提 下，尽量降低变压器的
(完整word版)整流变压器设计
二次侧电流I₂= 3150A×0.289 =910.4A，其中0.289为三相半波电流换算系数。
二次侧也为阀侧容量S₂= 3150A×72V×1.135×1.48 = 381KVA，1.135为压降系数，1.48为三相半波电感负载二次侧容量换算系数。
一次侧也叫网侧，电压由用户确定。
一次侧容量S₁= 3150A×72V×1.135×1.05 = 270KVA。
例如100KVA的电力变压器，当cosφ=1时，假设Po+Pk=2%，那么二次侧只能输出98KVA，这个百分比随着变压器容量增大而减小。
而该种整流变压器，一次侧计算容量为270KVA，二次侧计算容量高达381KVA，不是该种变压器能放大功率，而是整流电路有控制角时，二次侧流过的是缺角的正弦波，在畸变的波形中含有直流分量和交流分量，交流分量可以通过变压器的一次侧进行能量交换，而直流分量则只能在变压器二次侧内部流动，如果两侧按同容量同电密进行设计，其结果二次侧绕组及引线铜排的温度会大大超过标准值，这就是两侧容量不同的原因所在。
一次侧电流=270KVA÷（380×√3）=410.2A平均容量=1.26×3150A×72V×1.135=326KVA也可以=(270KVA+381KVA)÷2=326KVA实际容量=326KVA+48KVA=374KVA (48KVA为下面将要计算的平衡电抗器容量)变压器型式容量因接近国家规定的容量等级400，所以定为400KVA。
阻抗压降的计算：一般同容量同电压等级整流变压器的阻抗压降要大于电力变压器，次台用户给的阻抗压降范围是6～8%，设计结果为7.1%。
设计计算时把线包的高与宽套进阻抗计算公式，计算结果超出上下限，就得重新调整线包的高和宽直到满意。
铁心与线包细高阻抗就小，铁心与线包矮粗阻抗就大，如果设计的变压器违背这个原则，轻则不好用重则不能用，有关阻抗压降的详细计算将在后边的三相电力变压器设计中谈到。
两种24脉波整流变压器设计比较
两种24脉波整流变压器设计比较甘铨韬;陈开全【摘要】24脉波整流用变压器广泛应用于轨道交通牵引整流,是为轨道交通提供动力的主要设备之一,在轨道交通领域起着关键的作用.介绍了两种24脉波整流用变压器的设计原理,并对这两种设计原理和性能参数进行分析比较.目的是提供另一种24脉波整流变压器的设计方法.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2018(047)008【总页数】3页(P173-174,237)【关键词】牵引整流变压器;24脉波变压器;变压器【作者】甘铨韬;陈开全【作者单位】明珠电气股份有限公司,广东广州 511400;明珠电气股份有限公司,广东广州 511400【正文语种】中文【中图分类】TM40 前言随着我国经济的快速发展，各种领域应用的变压器越来越多，特别是近几年电气化轨道交通的快速发展，牵引整流和直流充电用整流变压器的应用更广泛。
为了减少网侧谐波电流对电网的影响，地铁牵引用整流变压器或直流充电用整流变压器都优先选择多脉波数的整流变压器，如24脉波整流变压器就是一种应用很广泛的整流变压器。
而随着用户需求的发展，另一种结构的24脉波整流变压器也在发展起来。
这种新的24脉波整流变压器的显著特点是，它不需要两台并联运行构成24脉波，而是单台构成24脉波整流输出。
本文作者主要介绍另两种结构的24脉波变压器，将这两种结构的产品进行比较，提供另一种24脉波整流变压器的设计方法。
1 方案一24脉波整流变压器结构1.1 方案一24脉波整流变压器的联结组别对于24脉波整流变压器目前最常用的结构是由两台12脉波变压器通过并联运行的方式来输出24脉波电流。
这种方式经过多年的发展应用，已经成为一种成熟的结构，并形成了通用的行业标准。
JB/T 10693《城市轨道交通干式牵引整流变压器》[1]就是专门针对该结构起草的行业标准。
在该标准中规定了两种24脉波牵引整流变压器的联结方法如下：（1）I＃变压器 Dy11d0(移相+7.5°)；II#变压器 Dy1d2( 移相-7.5°)。
移相整流变压器设计与试验
移相整流变压器设计与试验汪明伟摘要：介绍36相整流变压器设计，试验，六边型自耦移相调压和共轭铁心应用。
关键词：谐波；移相；自耦调压；共轭铁心；半成品、成品试验2016.10.101. 前言由于电网对谐波的限制越来越严格，并制定了国家标准GB/T14549-93《电能质量 公用电网谐波》，对整流变压器抑制谐波措施要求越来越高。
消除低次谐波的办法之一就是增加变压器输出相数，即直流脉波数。
本文就有关36相整流变压器设计，制造及试验等问题做一些探讨。
原公司2005年接到氯碱化工行业电解整流变压器订单，由三台ZHSPTZ-12500/10整流变压器组成，单机组等效12脉波，三机组合成36脉波。
整流方式为桥式整流，冷却方式为强油循环水冷，变压器为主调合一式免吊心结构。
网侧电压： 10KV 直流工作电压： 400V 直流电流： 2×13000A调压范围： 10%~105% 调压级数 40级 短路阻抗： 10% 主要参数确定空载直流电压 U do =43~450V额定容量 S N =1.05U do I d =1.05×450×26=12285KV A 一次额定电流 I 1N =310N S =31012285=709.3A2. 设计方案 2.1 移相方案选择变压器由调压变压器和整流变压器两部分组成，为便于设计和制造，三台调压变压器分别移相+10°、0°、-10°，三台整流变为同一形式即有星、角绕组桥式整流回路。
因整流变压器短路阻抗为10%，所以低压星角输出经整流元件后并联，不需另加平衡电抗器。
单台整流变提供12脉波直流电流，接调变后三台变压器可提供36脉波直流电流。
2.2 调压变压器设计方案目前，一般采用自耦移相调压于一身，来达到移相和调压目的。
如按用法较普遍的曲折移相方式，有载开关通过的网侧线电流大于600A，超出三相有载开关使用范围；如为了满足开关电流要求去自耦升压，还是会增加调压变的电磁容量。
全桥驱动全桥整流变换器的高频变压器设计2
全桥驱动全桥整流变换器的高频变压器设计1、根据电路形式、输出电压电流、变压器效率计算变压器的传送功率。
2、确定工作磁感应强度、电流密度系数、窗口占空系数(利用率)、工作频率、波形因数。
3、计算功率面积乘积并据此选择磁芯，根据所选磁芯参数计算电流密度。
4、根据伏秒积计算原边绕组匝数；根据电压比计算副边绕组匝数。
5、根据功率和波形因数计算各绕组电流幅值。
1、变压器传送功率计算o o o P I U =⨯o I P P η=11t o I o P P P P η⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭=+=+2、功率面积乘积计算对于全桥驱动，变压器的2m B B ∆=。
其中，0.15~0.25m B =，电流密度系数400J K =，窗口占空系数0.2~0.4Ko =，工作频率20Z f KH =，波形因数f K =。
1.16411104o p J c m P A K A B fη⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎪⎝⎭ ⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭+⨯=⨯⨯⨯⨯3、选择磁芯，计算电流密度0.14()J p J K A -=⨯4、原边和副边绕组匝数：124p on p m c m c U t U DN B A B A f⨯⨯==⨯⨯⨯21s pU N N U =5、原边和副边绕组电流幅值： 副边绕组电流幅值：2o I I D=o s s s s o o o so s os P U D I U I D U I U U I I DI I D=⨯=⨯⨯=⨯=∴=⨯∴= 原边绕组电流幅值：o p p P I U Dη=⨯⨯全桥变换器输出电压与输入电压关系推导伏秒积产生磁通链：t t p p p c p p s s s c s sU N B A L I U N B A L I ⨯∆=∆Φ=⨯∆⨯=⨯∆⨯∆=∆Φ=⨯∆⨯=⨯∆ 原边能量：()22211222p on p on p p p p p U t U t L i L L L ⎛⎫⎪ ⎪⎝⎭⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=副边能量：()22211222s on s on s s s s s U t U t L i L L L ⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⨯⨯⨯⨯=⨯⨯=两边相等：()()2222p on s on s s p ppsU t U t U N U N L L ⨯⨯=⇒==结论：正激变换器输出与输入的电压比等于副边与原边的匝数比全桥驱动全桥整流变换器的高频变压器A P 公式推导伏秒积产生磁通链：222p on p p p m c T D U t U D U N B A f⨯=⨯⨯=⨯=⨯⨯得原边匝数和副边匝数：4p p m c U DN B A f⨯=⨯⨯由于p s p sU U N N =，故： 4s s m c U D N B A f⨯=⨯⨯窗口中包含的总电流为：()441(1)44p s p p s st w w p s m c m c o p p s s m c m c m c I I U D I U D I I A K N N J J J JB A f B A f P U I U I D J B A f J B A fη⨯⨯⨯⨯=⨯=+=+⨯⨯⨯⨯++⨯===⨯⨯⨯⨯⨯⨯得功率面积乘积计算式：1(1)4o p w c m P A A A J Kw B fη+=⨯=⨯⨯⨯考虑电流密度计算式：()x J p JK A =⨯，x 为结构系数。
220kV有载调压整流变压器技术方案
!"
变压器 安全性与稳定性。
第 !" 卷
接线方式， 整个绕组的过电压是很严重的， 且外延三 角形的器身绝缘方式必须采取全绝缘结构。 但整流变压器一次侧采取的是曲折形移相接线 方式， 整个绕组的过电压比外延三角形要少， 因此绕 组波过程的分布比外延三角形移相要好。 （!） 从制造工艺来讲， 整流变压器一次侧采取的 是外延三角形或曲折形移相，两个器身均为全绝缘 结构， 且与电网直接有电的联系。 这对整个变压器机 组的安全运行要求较高，且高低压引线及饱和电抗 器的布置较困难， 对油 " 油套管的连接要求很高， 电 场分布也很不均匀， 局部放电量较大。 这对变压器的 长期安全运行是很不利的，同时产品的工艺比较复 杂， 可操作性较差。 （#） 从制造成本来讲， 由于采取的是外延三角 形、 曲折形移相方式， 两种方案的器身绝缘水平必须 采取全绝缘结构， 因此成本也很高。
高； 当系统的中性点接地时， 中性点电位将不发生位 移， 这时除故障相绕组承受相电压外， 其它绕组并不 会出现过电压。 综上所述2 短路事故将成为自耦调压方式机组 最大的隐患。作为稳定性要求很高的直流电解系统 来说， 这也是最担心发生的事故。 为防止中性点位移 给调压变压器造成过电压，最好的办法就是变压器 绕组中性点必须是大电流有效接地。但对大型直流 电解系统来说，多台大型变压器均采取大电流有效 接地方式， 会造成整个系统抗短路能力下降。 当系统 出现短路时， 整个系统的短路电流将会很大， 这对供 电系统来讲是不可取的。!!$%& 中性点绝缘水平一 般采取 ##$%&，但这样对大范围调压的电解铝用的 方案 #、 方案 ! 的相同点是： 调压变压器均采取 变压器来讲， 当出现系统短路现象时， 会影响单相多 级粗细调开关的长期运行。 特别是变压器一、 二次电 压比值越小， 短路造成开关上的过电压危害就越大。 这与变压器一、 二次电压比值越小， 变压器运行越经 济的理论是相矛盾的。 （!） 从制造工艺来讲， 由于单相多级粗细调 / 型开关绝缘等级为 #)$%& ，调压变压器与整流变压 器连接的油 3 油套管绝缘等级也必须采用 #)$%& 绝 缘水平， 这样对设计和工艺就提出了许多新的课题。 引线之间、 引线对夹件、 引线对油箱等都存在高电位 的问题， 特别是电场问题与局放问题， 还有待进一步 研讨。产品的制造工艺相当复杂， 可操作性差， 特别 是引线的连接与排布， 非常复杂。 （4） 从制造成本来讲， 由于多级粗细调 / 型 开 关采用的是三个绝缘水平为 #)$%& 的单相开关， 因 此开关的成本价格很高。虽然由于采用自耦调压方 式， 器身的材料成本可按自耦程度下降， 全自耦时器 身的材料成本是最节省的， 但绝缘水平无法降低， 因 此器身的材料成本相对采用绝缘等级低的方案材料 成本还是偏高的。
开关电源原理与设计整流输出推挽式变压器开关电源1
开关电源原理与设计整流输出推挽式变压器开关电源1开关电源原理与设计整流输出推挽式变压器开关电源1一、开关电源原理与设计开关电源是一种通过开关器件（如晶体管、MOSFET、IGBT等）对直流电压进行开关切换的电源。
其工作原理是通过将交流电源转换为高频脉冲信号，再经过整流和滤波电路获得所需的直流输出电压。
相比传统的线性电源，开关电源具有体积小、效率高和稳定性好等优点，因而得到了广泛应用。
开关电源主要由输入电路、开关控制电路和输出电路三部分组成。
输入电路主要用于将交流电源转换为直流电源，开关控制电路用于控制开关器件的开关状态，输出电路则用于将开关器件输出的高频脉冲信号转换为所需的直流输出电压。
二、推挽式变压器开关电源推挽式变压器开关电源是一种常用的开关电源结构，其主要特点是采用推挽式变压器来实现输入电流的隔离和输出电压的变换。
1.输入电路推挽式变压器开关电源的输入电路一般包括输入滤波电路、整流电路和功率因数校正电路。
（1）输入滤波电路：输入滤波电路主要用于对输入电压进行滤波，以消除输入电压的高频噪声和干扰，提供稳定的直流电压给整流电路使用。
（2）整流电路：整流电路一般采用全波整流或桥式整流电路来将交流电源转换为直流电源。
全波整流电路通过二极管桥将输入交流电压转换为脉冲电压，而桥式整流电路则可以实现更高的整流效率。
（3）功率因数校正电路：功率因数校正电路主要用于改善开关电源的功率因数，以降低对电网的污染。
常用的功率因数校正技术有桥式整流功率因数校正和直流并联功率因数校正。
2.开关控制电路开关控制电路主要用于控制开关器件的开关状态，以实现开关电源的输出调节和保护功能。
（1）PWM控制技术：PWM控制技术通过调节开关器件的导通时间和截止时间来实现对输出电压的调节，以达到恒定输出电压的目的。
常用的PWM控制技术有固定频率PWM控制和可变频率PWM控制。
（2）反馈控制技术：反馈控制技术通过将输出电压与参考电压进行比较，产生误差信号并经过PID控制后调节PWM信号的占空比，以实现对输出电压的精确调节。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
阻抗压降的计算：一般同容量同电压等级整流变压器的阻抗压降要大于电力变压器，次台用户给的阻抗压降范围是6～8%，设计结果为7.1%。设计计算时把线包的高与宽套进阻抗计算公式，计算结果超出上下限，就得重新调整线包的高和宽直到满意。铁心与线包细高阻抗就小，铁心与线包矮粗阻抗就大，如果设计的变压器违背这个原则，轻则不好用重则不能用，有关阻抗压降的详细计算将在后边的三相电力变压器设计中谈到。
通常没有抽头的小型整流变压器，影响压降的因素要计算的细而全，而带有分接抽头的大一些整流变压器只需要大概估算一下。
此种整流变压器分接抽头3～5个，高压每相一个线包，抽头6～13就得把高压分成主包和调压线包两种线包。从整流线路看低压线包为两个线包，实际上把两个线包交叉绕在一起，构成一个双饼式线包，在引出铜排时同相两个首头电角度相差180度。
1）、整流变压器已知参数：
直流电压Ud=460V，直流电流Id=1000A
2)、求整流变压器未知参数：
二次侧电压U₂=（460V÷2.34）×√3×1.1=375V，（2.34为三相桥式整流电路电压换算系数，1.1为变压器阻抗压降、整流二极管压降、引线铜排压降之和系数）。
二次侧电流I₂=1000A×0.816=816A，（0.816为三相桥式整流电路电流换算系数）。
现总结一下带平衡电抗器的双发星形整流电路有如下优点：
1、双发星形为两组三相半波整流电路的并联，而且需要平衡电抗器，使整流输出电压脉动比三相半波小，与6相半波一样。
2、解决了半波整流电路中的直流磁化问题。
3、与三相半波相比，变压器利用率提高了一倍。
4、管子导电时间比6相半波增加了一倍。
1）、平衡电抗器已知参数：
六电抗器的设计
1、电抗器种类及用途：依靠线圈的感抗阻碍电流变化的电器叫电抗器.，电抗器常用作限流.稳流.降压.补偿.移相等.
按用途分为以下几种:
1.限流电抗器---又叫串连电抗器.补偿电容器组回路中串入电抗器后,能抑制电容器支路的高次谐波,降低操作过电压,限制故障过电流.
2.并联电抗器---一般接于超高压输电线的末端和地之间,起无功补偿作用.
设置平衡电抗器是为了保证两组三相半波整流电路同时导电，使每组承担一半负载，因此与三相桥式整流电路相比，在采用相同闸流管的条件下，双反星形带平衡电抗器的输出电流可大一倍。
如果没有平衡电抗器，相当6相半波整流，任一瞬间只有一个管子导通，其它5个管子均承受反压而阻断。作为6相半波整流，因管子导通时间短，变压器利用率低，体现不出供应大电流的优点，故极少采用。所以有无平衡电抗器是区别双发星形和6相半波电路的关键，我厂造的整流变压器很多都是带压器的直流电压直流电流变化范围较大，制造厂把高压设计成13～27档，它们使用的是有载开关，而3～5档使用的是无载开关。3～5档可在高压线包上直接抽头，13～27档则拥有独立的调压线包，还可以进行正反调压使调压范围更大。
用食盐水进行电解产生氢氧化钠的整流变压器电压在60～105%范围内，用13档就可以，电解铝、锰、锌及冶炼碳化硅电压在10～105%就得使用27档。
必须采用移相技术
36相要用三台整流变压器，其中一台移相+5°，一台0°，一台-5°，24相要用两台整流变压器，通常两个器身装在一个油箱内，一台移相+7.5°，另一台移相-7.5°。每台低压联结组分为正星形，反星形，正三角，反三角形成12相，高压线包一台采用右移联结另一台采用左移联结，合用形成24相。
3.消弧电抗器---又称消弧线圈.接于3相变压器的中性点与地之间,用以在3相电网的1相接地时供给电感性电流,以补偿流过接地点的电容性电流,消除过电压.
4.起动电抗器---与电动机串连,限制其起动电流.
5.电炉电抗器---与电炉变压器串连,限制其短路电流.
6.滤波电抗器---用于整流电路,以减少电流上纹波的幅值;可与电容器构成对某种频率共振的电路,以消除电力电路某次谐波的电压或电流.
二次侧相电压=121V÷√3=69.86V，直流支路电流=3150A÷2=1575A
2）、求平衡电抗器未知参数：
电抗器的端电压=69.86V√(1-0.827)×COS2α(α=0时COS2α=1)=69.86V×0.416≈30V
电抗器容量=30V×1575A=47.25≈48KVA
电抗器匝压=Ke（取1.1）×√48KVA=7.62V
3）、平衡电抗器设计计算：
平衡电抗器结构为口字型铁心两侧绕的两组铜排线包匝数相等，使两边电感量相等。流过它的电压波形为3倍基波，即150HZ的近似三角波。在它两组线包产生的不平衡电流通过两组星形线包及闸流管构成回路，而不流经负载，这个电流被称为环流或平衡电流。为了使两组电流尽可能平均分配，一般应使平衡电抗器的电感量足够大，把环流限制在负载额定电流的1～2%之内。
一次侧电流=270KVA÷（380×√3）=410.2A
变压器计算容量也为平均容量系数=1.485+1.05=1.26
平均容量=1.26×3150A×72V×1.135=326KVA
也可以=(270KVA+381KVA)÷2=326KVA
实际容量=326KVA+48KVA=374KVA (48KVA为下面将要计算的平衡电抗器容量)
而带平衡电抗器的双发星形可控整流电路的特点正好就满足这种低电压大电流场合的需要，它的特点1，二次低压绕组分成两个绕组，都为星形但接到管子的同名端相反，构成两个相反的星形，所以叫双反星形。特点2，两个二次绕组的中心点通过平衡电抗器连接在一起，其中平衡电抗器是一个带有中心抽头的绕在铁心上的两组铜排。
1）、整流变压器已知参数：
最后确认磁密=(30V×104)÷(4.44×150Hz×4匝×148cm²=0.76，与0.95×0.8=0.76相符。
电抗器线包用铜排：8mm×60mm，电密=1575A÷8×60mm=3.28A/mm²,略小于主变电密。
电抗器铁心尺寸：外正方形264mm×264mm，内正方形64mm×64mm。
7.分裂电抗器在结构上和普通的电抗器没有大的区别。只是在电抗线圈的中间有一个抽头，用来连接电源，于是一个电抗器形成两个分支，此二分支可各接一个（如厂用母线），其额定电流相等。
正常运行时，由于两分支里电流方向相反，使两分支的电抗减小，因而电压损失减小。当一分支出线发生短路时，该分支流过短路电流，另一分支的负荷电流相对于短路电流来说很小，可以忽略其作用，则流过短路电流的分支电抗增大，压降增大，使母线的残余电压较高。
变压器制造厂在设计内外引出铜排时，都是按行业标准选取电密（但也有例外，见我的博客变压器故障分析第九章第76个问题：图省钱修改变压器图纸造成返工一文），绝对没有多余的，使用单位在选取连接铜排时截面应大于制造厂家的截面，但有些用户正好相反，看来当时省钱，但投产后每时每刻都在你的钱袋子抽取比当时省下的多若干倍的钱。
电抗器匝数=30V÷7.62V=3.94≈4匝，每支路两匝
电抗器铁心截面=15×匝压÷磁密=15×（30V÷4匝）÷（0.95×0.8）=148cm²(注：早年硅钢片质量不好时取的磁密，0.95T=9500高斯，由于电抗器坐在主变上铁轭上，因温度扁高故取正常值的0.8倍，148cm²为有效值，实际截面=148cm²÷0.95=154cm²,0.95为系数)
为什么在电力变压器上二次侧容量几乎等于一次侧容量，中间只差铁损和铜损，例如100KVA的电力变压器，当cosφ=1时，假设Po+Pk=2%，那么二次侧只能输出98KVA，这个百分比随着变压器容量增大而减小。而该种整流变压器，一次侧计算容量为270KVA，二次侧计算容量高达381KVA，不是该种变压器能放大功率，而是整流电路有控制角时，二次侧流过的是缺角的正弦波，在畸变的波形中含有直流分量和交流分量，交流分量可以通过变压器的一次侧进行能量交换，而直流分量则只能在变压器二次侧内部流动，如果两侧按同容量同电密进行设计，其结果二次侧绕组及引线铜排的温度会大大超过标准值，这就是两侧容量不同的原因所在。
有载开关因使用中经常换挡，产生的电弧容易使油老化，有载开关内的油比变压器内的油老化和脏的快，所以两者的油不得串门子。
3、移相整流变压器的设计：
整流变压器相数越多，整流后的直流脉动频率越高，电流越平滑，后边需要的滤波电感和滤波电容容量会更小，整流电路的种类与脉动频率见下表。
整流电路的种类
波头之间的电角度
直流脉动频率
说明
单相半波整流电路
360°
50Hz
整流电路很容易做到
单相全波整流电路
180°
100Hz
整流电路很容易做到
三相半波整流电路
120°
150Hz
整流电路很容易做到
六半三桥整流电路
60°
300Hz
整流电路很容易做到
24相整流电路
15°
1200Hz
必须采用移相技术
36相整流电路
10°
1800Hz
变压器规格型号：ZHSK－400/0.5，配套整流柜子：KHS01－3150/72，Id＝3150A，Ud＝72V，控制角α＝0°。
2）、求整流变压器未知参数：
二次侧线电压U₂=（72V÷1.17）×1.135×√3 = 121V，其中1.17为三相半波电压换算系数，1.135为电压损失系数，它包括变压器的阻抗压降6～8%，它占大头，次台阻抗压降设计值为7.01%，阻抗压降值是由变压器使用单位或设计部门提出一个较小范围，其它压降还包括晶闸管、引线铜排及平衡电抗器产生的压降，变压器高压有分接开关的，这些值可以估算。
所谓右移联结就是把A相高压线包的一部分绕在B相上，B相一部分绕在C相上，C相一部分绕在A相上，左移联结与右移联结正好移动方向相反。高压主包匝数、移相包匝数与高压不移相匝数计算值构成一个三角形，主包与移相包的匝数夹角为固定120°主包与不移相计算匝数的夹角就是变压器的移相角α，移相包与不移相计算匝数的夹角为60°-α。