整流变压器培训讲义全

整流变压器培训教材

第一版

卧龙电气集团北京华泰变压器有限公司

2011-11-22

目录

第1章整流变压器概论 (1)

第2章整流变压器设计 (1)

第3章整流变压器工艺 (6)

第4章整流变压器试验 (7)

第5章整流变压器附件 (9)

第6章整流变压器运输、保存、安装 (11)

第7章整流变压器运行及维护 (12)

附件整流变压器铭牌及相关内容 (13)

参考文献 (15)

第1章整流变压器概论

1.1 引言

随着城市规模的不断扩大，为解决公交及汽车污染问题，城市轨道（地铁）交通在我国及国际上都得到更大的发展。作为地铁牵引机车电源的整流系统，其单台供电容量大，谐波含量高，且靠近城市负荷中心，为减少牵引整流系统造成的谐波干扰，进一步提高电网质量，本文将对12脉、24脉整流变压器的原理、工艺、试验、运输、维护等方面进行介绍。

1.2 分类

根据电压等级：有6、10、20、35kV整流变压器。

根据整流方式：12脉整流变压器和24脉整流变压器。

1.3 结构

变压器为环氧浇注式干式整流变压器，绝缘等级为F级。详见相关章节论述。

第2章整流变压器设计

2.1 变压器工作原理及联结组别

2.1.1 变压器工作原理

变压器是借助于电磁感应，以相同的频率，在两个或更多的绕组之间，变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静电电器。

图2-1 变压器工作原理图(单相)

其工作原理建立在电磁感应原理的基础上，通过电磁感应，在两个电路之间实现电能的传递。铁心是闭合铁心，原绕组接通电源后，交变电流在铁心中产生一个交变磁通，交变磁通在原副绕组中感应交流电势，该电势的大小均正比于磁通的变化率与对应绕组的匝数，一、二次侧电压之比近似等于匝数比。改变副绕组的匝数，可达到改变输出电压的目的。

2.1.2 变压器的联结组别

在三相系统中，我们关心的是线值，三相变压器高、低压绕组线电动势之间的相位差，因其联

结方法的不同而不一样，国际上采用时钟表示法标识三相变压器高、低压绕组线电动势的相位关系，即规定高压绕组线电动势为长针，永远指向钟面上的“12”，低压绕组线电动势为短针，它指向的数字表示为三相变压器联结组标号的时钟序数，其中指向“12”，时钟序数为0。用大写、小写英文字母Y 或y 分别表示高、低压绕组星形联结；D 或d 分别表示高、低压绕组三角形联结，在英文字母后边写出时钟序数。图2-2所示联结组别Dy11的变压器绕组联结图及相量图。

(a) 绕组联结图 (b) 相量图

图2-2 Dy11绕组联结图及相量图

2.2 三相桥式不可控整流电路 2.2.1 6脉整流 1. 整流原理

目前在地铁上广泛使用的是三相桥式不可控整流电路，其原理图如图2-3所示，习惯将其中阴极联接在一起的3个二极管（VD 1、VD 3、VD 5）称为共阴极组；阳极联接在一起的3个二极管(VD

4、VD 6、VD 2)称为共阳极组。

此外，习惯上希望二极管从1至6的顺序导通， 为此将二极管按图示的顺序编号，即共阴极组中与a

b 、

c 三相电源相接的3个二极管分别为VD 1、VD 3、 VD 5，共阳极组中与a 、b 、c 三相电源相接的3个二 极管分别为VD 4、VD 6、VD 2。从后面的分析 可知，按此编号，二极管的导通顺序为VD 1- VD 2-VD 3-VD 4-VD 5-VD 6。

图2-3 三相桥式不可控整流电路原理图

对共阴极组的3个二极管，阳极所接交流电压值最高的一个导通。而对共阳极组的3个二极管，则是阴极所接交流电压值最低(或者说负得最多)的一个导通。这样，任意时刻共阳极组合共阴极组中各有1个二极管处于导通状态，施加于负载上的电压为某一线电压。此时电路波形如图2-4所示。

图2-4 三相桥式不可控整流电路带

从以上图形可以看出，各自然换相点既是相电压的交点，同时也是线电压的交点，在分析u d的波形时，既可从相电压波形分析，也可从线电压波形分析。

为说明二极管的工作情况，将波形中一个周期等分6段，每段60°，如图2-4所示，每一段中导通的二极管及输出整流电压器的情况如表2-1所示。由此表可见，6个二极管的导通顺序为VD1-VD2-VD3-VD4-VD5-VD6。

表2-1 三相桥式不可控整流电路电阻负载时整流二极管工作情况

时段ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ

共阴极组中导通二极管VD6VD2VD2VD4VD4VD6

2. 三相桥式不可控整流电路的特点：

1) 每个时刻均需2个二极管同时导通，且不能同相，形成向负载供电的回路。

2) 6个二极管的脉冲按VD1-VD2-VD3-VD4-VD5-VD6顺序，相位依次差60°；同一相的上下两个桥臂，脉冲相差180°。

3) 整流输出电压u d一周期脉动6次，每次脉动的波形都一样，此电路为6脉冲整流电路。

4) 同样的整流输出电压加到不同负载时，二极管的通断情况、输出整流电压u d的波形、二极管承受的电压波形等都一样，区别在于，负载电流i d波形不同，电阻负载时i d波形与u d一样，阻感负载时由于电感的作用，使得负载电流波形变得平直。

2.2.2 12脉整流

1. 整流原理

选择两组三相变压器-整流器系统，使两组变压器二次

电压之间相差30°电角度(图2-5所示)，其直流电压脉冲分

量也相差30°电角度，将两组桥式整流器输出并联运行，

可实现整流输出12脉直流的等效12相整流。其电路原理图如图2-6示，直流电压波形如图

2-7所

示。

图2-6 形成12脉电路原理图图2-7 12脉整流直流输出u d波形

图2-5 轴向分裂低压矢量图